[发明专利]安全距离测量的方法、设备和系统

说明书

用于安全距离测量的设备包括：接收器(R3)，接收编码有传输消息(M)的接收信号(RS)，传输消息(M)包括验证比特序列(VBS)，传输消息(M)的比特在传输信号(TS)中通过脉冲调制参数具备两个脉冲状态的脉冲传输；以及解码器(R2)，从接收信号(RS)中解码验证比特序列(VBS)。解码器(R2)基于传输消息(M)的传输格式以及在接收信号(RS)中检测到传输消息(M)，来限定预期传输消息(M)的验证比特序列(VBS)中比特的脉冲(S1、S2)的第一路径(F1、F2)在接收信号(RS)中的子时间段(4)；以及解码器(R2)基于在限定子时间段(4)之一内接收到的接收信号(RS)对验证比特序列(VBS)中比特的脉冲(S1、S2)的脉冲状态进行解码。

技术领域

本发明涉及安全距离测量的方法、设备和系统。

背景技术

在许多技术领域中，安全距离测量已成为基于物理上邻近的证明来认证某人或允许某事的重要方式。图1中示出了这样的距离测量的逻辑模型。通常，验证器V将带有质询比特序列(challenge bit sequence)C的质询消息发送给证明器P。验证器V和证明器P具有用于对带有响应比特序列R的响应消息进行验证的密钥。证明器P将在证明器P中基于该密钥和质询比特序列C创建的响应消息发送回验证器V，然后验证器V可以通过以下操作验证真实性：首先基于该密钥检查响应比特序列R的正确性，其次基于发送质询消息的时间t_s和接收到响应消息的时间t_r之间的时间差来检查证明器P到验证器V的距离。已知这样的系统用于支付终端V和例如芯片卡、移动电话机等的支付装置P之间的电子支付，或者用于当钥匙袋(key fob)P靠近汽车V或处于汽车V中时，电子解锁和/或启动汽车V。

质询消息和响应消息包含通过脉冲序列传输的比特序列，其中每个脉冲包含一个比特。出于简化实施方式和接收器性能(灵敏度、对参数变化的容忍度)的实用原因，每个比特的到达时间是一个时间段，而不是一个时间点。接收脉冲的该时间段可以归因于传输脉冲的多径传输，取决于当前情况下的信道脉冲响应(CIR)，该多径传输导致例如20纳秒(ns)至150ns的时延范围(delay spread)。此时间段也可以归因于，例如当将位置调制与例如相位调制的其他调制结合，如脉冲位置相移键控(pulse position phase shift keying)时，为纠正错误消息而引入的冗余。在这种情况下，针对第一比特，脉冲在第一位置以第一相位被发送，并且在第二位置以第二相位被发送，使得可以基于脉冲的位置和相位来对传输的比特进行解调。因此，所接收的脉冲不是一次接收的，而是两次(或在两个位置之间的相应时间段)接收的。延长接收脉冲的时间段的脉冲冗余的另一个例子是扩展码。

接收脉冲的时间段可能被恶意第三方用于早检测迟提交攻击(early detectlate commit attack)。在这种攻击中，攻击者将质询C传输给证明器P(如果尚未直接从验证器V接收到)，拦截来自证明器P的响应的每一比特的开始，并将抢先一定时间的响应的每一比特的结束发送回验证器V。对于每个传输的逻辑比特(此处为0和1)，攻击者在每个时间段的第一部分内检测所传输的比特，然后通过在脉冲的时间段的结束部分之前发送出所检测的比特，比脉冲的时间段的结束部分抢先。攻击者因此可以比脉冲到达验证器处抢先。所述脉冲的时间段越长，攻击者可能比脉冲的到达抢先越多。比脉冲的到达抢先30ns意味着所测量的验证器V和证明器P之间的距离被恶意缩短了10米(m)。因此，即使对加密的比特序列，该攻击模型也可以缩短距离，因为这些比特序列仅在逻辑比特级别上进行了加密，并且攻击者可以逐个比特拦截并重新传输所传输的比特序列的每个比特。

WO2017/121452公开了针对该问题的特殊方案，但是该方案仅适用于扩展码，而不能用于其他情况。