CN1977279B - 具有附加近距离校验的无线电识别 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有附加近距离校验的无线电识别的方法和系统，其避免了无线电识别系统的误用，并增加了无线电识别的安全性。特别地，大大避免了在无源输入系统中的所谓的中继攻击。根据本发明的方法首先提供了激活转发器(S1)，用于读取其数据。这个步骤之后，提供附加近距离状态信号(S2)，其指示了阅读器的近距离。一旦近距离状态信号已经被转发器检测(S3)，根据近距离状态信号的检测，可以启动由阅读器读取存储在转发器中的数据的数据传输(S4)，且该数据可以由阅读器读取，用于识别该转发器(S5)。根据本发明的具有附加近距离校验的无线电识别的系统包括用于读取在转发器中存储的数据的阅读器，以及连接到阅读器的评估单元，其用于根据读取的数据识别该转发器。

Description

具有附加近距离校验的无线电识别

技术领域

本发明涉及一种具有附加近距离校验的无线电识别的方法。

本发明还涉及一种具有附加近距离校验的无线电识别的系统。

本发明还涉及一种具有附加近距离校验的无线电识别的转发器。

本发明还涉及一种具有附加近距离校验的无线电识别的阅读器。

背景技术

所谓的无线识别系统(也称为转发器和RFID系统)目前被广泛地使用。这种无线识别系统例如被用来建立对汽车、建筑物或区域的访问控制，并用来校验访问权限。特别是在机动车部分，这种系统通常被用于访问控制和/或作为锁止。在这种系统中，为了校验权限，转发器的数据存储器由阅读器读取，并与在评估单元中的参考数据相比较，来识别该转发器。通过高频信号以无线的方式进行(数字)数据的传输。

像所有根据数字数据操作的识别系统一样，无线电识别系统也面临所谓的强力攻击和/或字典攻击。用于避免这种攻击或使攻击更困难的一种可能性方案在文件US6658328B1中已经公开了。所述文件提供了对至少某些数据特别加密，以避免字典攻击。

然而，由于无线电识别系统的误用而产生的安全的主要风险在于缺少权限键的物理存在校验。某个安全级别由阅读器和/或转发器的尽可能短的传输或接收范围提供。然而，尽管特别是被动式转发器的范围(所谓的标记)是相对短的，但是整个系统的这种安全可以非常简单地被所谓的中继攻击克服。

假若这样，中继站被连接在评估单元(车辆)和转发器(用户)之间，其中中继站转发车辆和转发器的高频信号(数据)，甚至是在相对远的距离。因此，甚至是远离他的车辆的车辆所有者的转发器也可以不那么明显地被读取。为此，第一收发器位于车辆的径直的附近，第二收发器位于转发器或所有者的径直的附近，且因此阅读器的激活信号和转发器的响应信号(数据)越过任意距离被传输(即，取决于两个收发器的发送功率)。车辆所有人通常不注意这种中继攻击。

在无线电识别不需要转发器的附加手动激活的那些无线电识别系统中，这种误用的风险是更加特别的高。然而，被认为是无源输入系统的这些无线电识别系统，由于它们为用户提供了增强的方便性而被逐渐使用。

例如，在用于机动车的这种无源输入系统中，通过触发阅读器的高频信号(其依次触发，例如通过操作门把手)，随着用户接近车辆，在用户的钥匙中的转发器以无线的方式被激活。所述转发器接着传输其中存储的数据(包括所谓的密钥)到询问单元(汽车中的阅读器)。在车辆中的评估单元接着利用自己的数据校验该密钥，如果成功识别的话，就打开车门。如果密钥没有被传输或者传输了不正确的密钥，则访问被拒绝。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供第一段指出的类型的方法、第二段指出的类型的系统、第三段指出的类型的转发器和第四段指出的类型的阅读器，其中避免了上述缺点。

为了达到上述目的，这样的方法具有根据本发明的特征，使根据本发明的方法可以具有如下的特征：

一种具有附加近距离校验的无线电识别的方法，其中执行以下步骤：

激活转发器，用于无接触读取转发器中存储的数据；

由阅读器读取数据，用于识别该转发器，其中具有以下更多的步骤：

提供近距离状态信号，该信号指示了阅读器的近距离；

由转发器检测近距离状态信号；

由转发器启动数据传输，用于根据近距离状态信号的检测来由阅读器读取存储在转发器中的数据。

为了达到上述目的，这样的系统具有根据本发明的特征，使根据本发明的系统可以具有如下的特征：

一种具有附加近距离校验的无线电识别的系统，包括：

阅读器，用于无接触读取存储在转发器中的数据；

连接到阅读器的评估单元，用于根据读取的数据识别该转发器；

用于提供近距离状态信号的设备，该信号指示了阅读器的近距离；

至少一个转发器，其中转发器通常是阻碍用于由阅读器读取其数据的数据传输，且其中转发器具有根据近距离状态信号的检测来启动数据传输的控制电路。

为了达到上述目的，这样的转发器具有根据本发明的特征，使根据本发明的转发器可以具有如下的特征：

一种用于具有附加近距离校验的无线电识别系统的转发器，包括：

天线，用于传输和接收阅读器的无线电信号；

控制数据传输的集成电路，其中集成电路通常阻碍数据传输；以及

连接到集成电路的控制电路，以便启动集成电路用于根据近距离状态信号而由阅读器读取数据的数据传输。

为了达到上述目的，这样的阅读器具有根据本发明的特征，使根据本发明的阅读器可以具有如下的特征：

一种用于具有附加近距离校验的无线电识别系统的阅读器，其包括：

用于传输和接收无线电信号的设备，来读取转发器的数据；

评估单元，用于根据读取的数据来识别该转发器；以及

用于提供近距离状态信号的设备，来保证只在阅读器近距离内读取存储在转发器中的数据。

针对增强安全性的一个优点在于为了实现近距离校验，预定时间窗口，来检测转发器激活之后的近距离状态信号。

针对增强安全性的另一个优点在于提供了一种编码的近距离状态信号。

针对增强安全性的另一个优点是在每次成功识别后，提供了近距离状态信号编码中的变化。

针对增强安全性的另一个优点在于将失败尝试的次数限制到预定的数量。

针对增强安全性的另一个优点在于提供可变的近距离状态信号(例如，具有变化极性的磁场)。

提供系统更好的空间使用的另一个优点是通过将用于提供近距离状态信号的设备和/或评估单元集成在阅读器中而实现的。

本发明的上述方面和其它方面从以下描述的实施例的例子中产生，并根据实施例的这个例子而解释。

附图说明

参考附图中示出的实施例的例子，本发明将进行更多的描述，然而，本发明并不限制于此。

附图1以流程图的形式示出了根据本发明的用于无线电识别的方法的实施例的例子。

附图2以方框电路图的形式示出了根据本发明的转发器的基本设计。

附图3示出了作为方框电路图的附图2的一部分。

附图4以示意电路图的形式示出了电路设备的详细设计。

具体实施方式

首先将参考附图1来描述根据本发明的方法的实施例的一个可能的例子。如附图1所示，根据本发明的无线电识别方法如下进行：

步骤S1：随着阅读器的激活，后者传输用于激活转发器的高频信号(激活信号)。当转发器接收这个激活信号时，无线电识别在步骤S1中变为激活的。

步骤S2：转发器在原则上接着被激活用于无线电传输；然而，由于还没有进行附加的近距离校验，其用于识别的数据还不能被传输。为此，在步骤S2，在阅读器的近距离中提供近距离状态信号，其中近距离状态信号指示了阅读器的近距离。

步骤S3：由转发器检测近距离状态信号。

步骤S4：在步骤4进行校验，来确定是否要启动用于由阅读器读取数据的数据传输。在这里所述的实施例的例子中，由于近距离状态信号的检测而生成用于控制电路的启动信号。控制电路接着启动转发器的数据传输，并因此允许利用无线传输高频信号而由阅读器读取数据，其中它确保了转发器也位于阅读器的近距离中。如果在S3中没有检测，转发器不能启动数据传输，且该方法结束。

可选的，该方法这里还可以分支在步骤S1到S3的循环，如虚线表示的。在步骤S4获得正面响应之前的循环运行的次数可以另外被限制到预定数量。通过检测和校验时间次数，可以获得该方法的增强的可靠性。

检测意味着保证了转发器是位于阅读器的近距离中的。为此，用于检测近距离状态信号的灵敏度可以被设置以致于例如只当它们具有至少与近距离的外限处的近距离状态信号的信号强度一样大的信号强度时，才可以检测近距离状态信号。近距离的检测接着直接触发了数据传输的启动。

可选的或附加的，检测的信号还可以与预定阈值相比较。如果超过了阈值，那么生成评估来校验成功检测的电信号。静态磁场可以因此被用作例如近距离状态信号。然而原则上除了电磁信号，光和/或声信号(例如超声)也能可选地用于近距离状态信号。

步骤S5：转发器的读取数据其中特别包括密钥数据(例如安全密钥)。这些读取密钥数据被用在评估单元中，来识别该转发器。

根据评估单元的结果，即识别结果，接着例如允许访问机动车，或者启动开启引擎。

步骤S1和S2在附图1中顺序示出。然而，这不意味着固定了S1和S2的顺序。也可以考虑在已经提供近距离状态信号之后激活转发器，或者甚至在进行激活的同时提供近距离状态信号。

在附图1中描述的用于该方法的基础是一种以循环方式持续运行和/或传输激活信号的阅读器。然而，不是持续运行的以及可以设置为待机模式来省电的阅读器也同样是可以采用的。这样，可以生成唤醒信号，且通过例如操作门把手可以为无线电识别激活阅读器。

在这里所述的根据本发明的方法的实施例的例子中，附加的近距离校验在静态磁场的帮助下进行，其既作为表示阅读器的近距离的信号，又作为具有阻碍的数据传输的激活的转发器的启动信号。只有这个附加的校验启动转发器的数据传输，且因此允许读取在转发器中存储的数据和由此在评估单元中的识别。用于无线电识别的数据读取的激活因此只可能在阅读器的近距离中，使得至少实际上更难进行中继攻击。

由于转发器的这种附加的近距离校验是自动地且以无线方式进行的，因此提供了很高的便利性，同时提供了针对误用的高安全性。

为了增强安全性且使中继攻击更加困难，还可以提供动态磁场来代替静态磁场。结果，可以另外生成编码的近距离状态信号，且这样会使中继攻击更加困难。

根据本发明的无线电识别方法的增强的安全性可以另外通过改变编码而获得，其是在转发器的每次成功识别之后实现的。

安全性的另外一种增强可以通过改变磁场的极性而获得(例如，水平/垂直，向左/向右旋转)。信号的附加编码同样可以采用。

无线电识别方法可以针对被动式和主动式转发器而实现。

下面将描述根据本发明的用于实现无线电识别方法的系统。

具有附加的近距离校验的无线电识别的系统存在于用于读取在转发器中存储的数据的阅读器的一个实施例。该阅读器被连接到可以根据阅读器读取的数据来执行识别的评估单元。此外，该系统包括用于提供近距离状态信号的设备和至少一个转发器。该转发器通常阻碍由阅读器读取的数据传输。它还包括根据近距离状态信号的检测来启动数据传输的控制电路。

用于提供近距离状态信号的设备可以是生成静态磁场的磁传输器。然而该传输器还可以提供动态磁场作为近距离状态信号，其中这种动态磁场还可以另外具有编码。

用于近距离状态信号的传输器可以是集成在阅读器中，或者可以是单独配置在阅读器的附近或阅读器的激活设备(例如门把手)的附近，并被连接到阅读器。评估单元同样可以是集成在阅读器中，或者被单独配置并连接到阅读器。如果传输器和/或评估单元被集成在阅读器中，那么根据本方法的系统可以被设计为节省空间的形式。系统的布线也可以被简化。

附图2示出了用于具有在阅读器的近距离中的转发器的读取的附加激活的无线电识别系统的转发器1。如附图2所示，转发器1具有用于接收和传输阅读器的无线电信号的天线2，以及其中存储了用于无线电识别的数据且通常阻碍用于由阅读器读取数据的数据传输的集成电路3。

如附图3所示，这种阻碍例如可以发生在这当中：在数据存储器5(例如EEPROM)和微控制器4(例如IC或芯片)之间的连接线具有连接其中的控制单元6，其通常保持连接中断。

在附图3中原则上示出的控制单元6更详细地在附图4中示出了。控制单元6可以原则上设计为类似一种开关，其对磁场反应非常灵敏。当在空间限制的区域中生成磁场，或者具有离车辆相对远的距离处的减弱的磁场强度时，开关激活和由此从转发器读取数据变得只在磁源的近距离中可能进行。在附图4中举例示出的控制电路6可以采用例如磁性组件而形成，例如霍尔发生器、磁    性电阻器和/或磁性二极管。当磁场变化时，这些组件改变它们的电性能(电压、电阻等)。如果必要的话，前述组件要通过合适的电子电路扩展，来转换磁场依赖性组件的检测的近距离状态信号为相应的电信号。

附图4举例示出了控制电路，其组合在具有电转换器电路的磁性电阻器R2上。随着磁场B的增加，电阻器的电阻变得更大，且这产生了晶体管Q1的开关。这样允许电流I流经开关触点，且这样相当于关闭了开关。当磁场减小或切断时，晶体管阻碍且防止了电流流动，且这样依次相当于打开了开关。

为了使本方法和系统对于由中继攻击的误用更加安全，它可以进行修改，使得那种使用不仅仅是用于访问权限的简单的磁场，还是编码的磁场。这意味着利用磁场传输预期长度的动态访问编码。这种根据已知的标准方法而形成的唯一编码仅仅对于车辆和原始密钥是已知的。转发器仅仅校验具有自身代码(存储在EEPROM中)的磁性传输的访问码，且如果比较成功，可以访问转发器的数据(例如安全码、序列号等)。

此外，在每次授权的访问之后或者在每次成功识别之后，如果这种编码以变化的形式被存储在车辆电子设备中和转发器中，那么这种编码的检测和复制的风险可以进一步被减少。

为了再增加安全性，还可以提供磁性代码的成功检测的失败尝试的次数。同样，在转发器中还提供了其中具有要接收磁性代码的时间窗口的设备。

安全性的另一种增强可以通过改变磁场的极性而获得(例如，水平/垂直，向右/向左旋转)。

除了用于访问控制的目的，根据本发明的无线电识别系统还可以被用作锁止。一旦已经访问了车辆且已经成功开启了引擎，利用脉冲的操作，可以实现在阅读器的附件的转发器或者在阅读器的附近配置的近距离状态信号传输器的物理存在。如果在预定的时间窗口中没有实现与转发器的数据通信(即，车辆已经远离中继站)，那么就防止了驾驶(例如，通过中断油管和/或通过切断)。附加或替代激活锁止，包括车辆的当前位置(GPS)的适当的紧急信号(GSM)可以被传输给警察。

尽管实施例已经描述了有关的磁性近距离校验，但是还可以考虑利用超声的激活。还可以采用例如激光信号的光激活。

应该指出的是，提供的参考数字并不是限制保护的范围。

Claims (13)

1.一种具有附加近距离校验的无线电识别的方法，其中执行以下步骤：

激活转发器(S1)，用于无接触读取转发器中存储的数据；

由阅读器读取数据，用于识别该转发器(S5)，其中具有以下更多的步骤：

提供近距离状态信号(S2)，所述近距离状态信号指示阅读器的近距离；

由转发器检测近距离状态信号(S3)，确保所述转发器位于所述阅读器的近距离中；

由转发器启动数据传输，用于根据近距离状态信号的检测来由阅读器读取存储在转发器中的数据(S4)；

其中对所述近距离状态信号进行编码，并且在每次成功识别之后，改变近距离状态信号的编码。

2.如权利要求1所述的方法，其中随着转发器的激活(S1)，近距离状态信号要在预定的时间窗口中检测。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中仅仅为无线电识别提供预定次数的失败尝试。

4.如权利要求3所述的方法，其中近距离状态信号是磁信号、光信号和声信号的至少一种。

5.如权利要求1或2的任意一个所述的方法，其中近距离状态信号是磁信号、光信号和声信号的至少一种。

6.如权利要求4所述的方法，其中近距离状态信号是可变的磁信号、光信号和声信号的至少一种。

7.如权利要求5所述的方法，其中近距离状态信号是可变的磁信号、光信号和声信号的至少一种。

8.一种具有附加近距离校验的无线电识别的系统，包括：

阅读器，用于无接触读取存储在转发器中的数据；

评估单元，与阅读器相连，用于根据读取的数据识别该转发器；

用于提供近距离状态信号的设备，该信号指示阅读器的近距离，确保所述转发器位于所述阅读器的近距离中；

至少一个转发器，其中转发器通常是阻碍用于由阅读器读取其数据的数据传输，且其中转发器具有根据近距离状态信号的检测来启动数据传输的控制电路；

其中对所述近距离状态信号进行编码，并且在每次成功识别之后，改变近距离状态信号的编码。

9.如权利要求8所述的系统，其中用于提供近距离状态信号的设备被配置在用于激活由阅读器读取存储在转发器中的数据的激活设备的附近。

10.如权利要求8所述的系统，其中用于提供近距离状态信号的设备被集成在阅读器中。

11.如权利要求8到10的任意一个所述的系统，其中评估单元被集成在阅读器中。

12.一种用于具有附加近距离校验的无线电识别系统的转发器(1)，包括：

天线(2)，用于传输和接收阅读器的无线电信号；

控制数据传输的集成电路(3)，其中集成电路通常阻碍数据传输；以及

连接到集成电路的控制电路(6)，以便启动集成电路(3)用于根据近距离状态信号而由阅读器读取数据的数据传输，其中所述近距离信号表示所述转发器位于所述阅读器的近距离中；

其中对所述近距离状态信号进行编码，并且在每次成功识别之后，改变近距离状态信号的编码。

13.一种用于具有附加近距离校验的无线电识别系统的阅读器，所述阅读器包括：

用于传输和接收无线电信号的设备，以便读取转发器的数据；

评估单元，用于根据读取的数据来识别该转发器；以及

用于提供近距离状态信号的设备，以便保证只在阅读器近距离时读取存储在转发器中的数据，所述近距离状态信号表示所述转发器位于所述阅读器的近距离中；

其中对所述近距离状态信号进行编码，并且在每次成功识别之后，改变近距离状态信号的编码。

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