安全通信方法、系统及存储介质与流程
本公开属于通信安全，具体涉及一种安全通信方法、系统及存储介质。
背景技术：
1、在当前的汽车电子控制单元（ecu）刷写场景中，工程师常通过客户端软件，如诊断仪、上位机pc或手持刷写设备等，与车辆的远程通信终端（tbox）建立通信链路，进而对tbox自身或其挂载的其他ecu进行固件刷写、数据配置或程序升级。
2、为防止数据和信息泄露风险，相关技术通常采用密钥进行加密传输。相关技术的加密传输方式存在以下不足：
3、1）加密机制薄弱，使用的密钥多为固定密钥，一旦密钥泄露或被抓包分析，刷写数据可被攻击者完整还原，导致核心数据泄露；
4、2）缺乏会话与车辆的唯一绑定，即缺乏客户端与tbox之间的唯一性绑定机制，攻击者可以在合法客户端与tbox之间实施中间人攻击，窃取会话后冒充客户端向tbox注入恶意刷写数据，如篡改固件或植入后门；
5、3）缺乏有效的防重放攻击机制，同一段加密后数据文件被重复发送时，tbox可能会重复执行，造成刷写状态混乱或系统崩溃。
技术实现思路
1、本公开提供一种安全通信方法、系统及存储介质，旨在至少在一定程度上解决相关技术存在数据和信息泄露风险的技术问题。
2、本公开至少一个实施例提供一种安全通信方法，应用于与车辆通信的客户端，包括：获取待传输的数据文件，并为所述数据文件添加当前任务的时间约束和通信计数信息；控制客户端与车辆的tbox进行双向身份认证，以确定当前任务与所述车辆匹配；在认证通过后，基于所述时间约束和所述通信计数信息生成包含有公钥和私钥的动态密钥对，将所述公钥发送至所述tbox，将所述私钥存储于所述客户端；基于所述私钥对所述数据文件进行加密；将包含有加密后数据文件、所述时间约束和所述通信计数信息的数据包发送至所述tbox，以使得所述车辆基于所述公钥对所述数据包进行解密验证；以及，接收到所述tbox反馈的解密验证通过消息后，对所述通信计数信息进行更新。
3、上述方案具有如下技术效果：针对相关技术存在数据和信息泄露风险的技术问题，提出了一种基于当前任务的时间约束和通信计数信息的多维安全机制协同通信方法。该方法将通信双向身份认证以及基于时间约束和通信计数信息生成的动态密钥对协商有机融合于客户端与车辆的通信流程中，通过双向身份认证保证通信链路的唯一性、防窃听与防注入，以确保客户端与tbox的通信安全性，以及，通过动态密钥对在加解密的会话开始前生成并注入，私钥为数据文件进行加密，公钥为加密后数据文件进行解密，实现了客户端与tbox之间刷写数据的高效加密解密机制，确保传输过程中的数据机密性。该方法形成了身份合法性验证→动态密钥对建立→加密文件传输→解密验证的多层次安全闭环通信方式，相较于相关技术中仅依赖固定密钥或单一认证手段的方案，该方法能够同时抵御非法设备接入（双向认证防御）、数据窃听（加密解密防御）、中间人攻击（双向身份认证实现会话绑定防御）和重放攻击（时间约束和通信计数信息的联合防御），显著提升了车端刷写场景下的通信安全性。该方法通过在客户端与tbox之间建立双向身份认证机制，并在认证通过后才启动动态密钥对协商，确保当前刷写任务与合法车辆实体唯一绑定，即使攻击者截获了历史通信数据，也无法在后续会话中冒充合法客户端与tbox通信，从而有效防止了非法刷写数据注入和固件篡改攻击。该方法通过时间约束+通信计数信息的约束，时间约束限定了数据包的有效的生命周期长度，通信计数信息确保数据包按序到达且不被重复执行。相比单纯依赖时间戳或序列号的传统方案，该方法对同一数据包的超时重放和时间约束窗口内重放均具有防御能力，避免了因重放攻击导致的刷写状态混乱。动态密钥对基于时间约束和通信计数信息动态生成，使得每一次刷写任务对应不同的动态密钥对，动态密钥对与具体任务的生命周期和通信进度强关联，实现了一次一密的安全强度。即使某次会话的私钥被攻破，也不会影响历史或未来刷写任务的安全性，极大地防止了单次密钥泄露带来的安全影响范围。
4、本公开至少一个实施例提供的方法还包括：在每一次所述客户端连接上所述tbox时，强制销毁所述客户端当前存储的私钥，重置所述通信计数信息，并向所述tbox发出用于销毁所述公钥的指令。
5、上述方案具有如下技术效果：在每一次客户端与车辆通信后，强制销毁旧的动态密钥对，并在下一次客户端与车辆通信前重新生成新的动态密钥对。公钥作为指纹绑定机制中合法客户端指纹信息，与tbox绑定，可拒绝未授权访问。
6、本公开至少一个实施例提供的方法还包括：对所述动态密钥对进行周期管理，以判断所述动态密钥对是否失效；以及，在所述数据包未发送完成且所述动态密钥对失效时，重新确定当前任务的时间约束和通信计数信息，并生成用于获取待传输的数据文件并为所述数据文件添加当前任务的时间约束和通信计数信息的控制指令，以重新启动所述客户端与所述tbox的安全通信。
7、上述方案具有如下技术效果：建立动态密钥对周期管理机制，定时更新客户端与车辆通信所用动态密钥对。
8、在本公开至少一个实施例提供的方法中，所述时间约束包括由所述客户端生成且用于限定当前任务的生命周期长度的生命周期时间戳，其中，所述生命周期时间戳包括当前任务的起始时间和终止时间，且通过所述起始时间和终止时间限定所述生命周期长度；并且，所述通信计数信息包括用于表征所述客户端与所述车辆之间通信次数的所述计数器数值，所述计数器数值单调递增且在每一次所述客户端与所述车辆通信后递增一个单位。
9、上述方案具有如下技术效果：引入计数器数值（即会话次数）单调递增机制，每一次通信的会话序列号严格递增可防止重放攻击。
10、在本公开至少一个实施例提供的方法中，若当前任务为刷写任务，所述获取待传输的数据文件，并为所述数据文件添加当前任务的时间约束和通信计数信息，包括：获取当前任务的刷写流程和刷写数据；将所述刷写流程和所述刷写数据打包，获得包含有多个数据文件的数据包；确定当前任务的生命周期长度，并基于所述生命周期长度生成所述时间约束；以及，对所述数据包中的每一个所述数据文件添加所述时间约束以及初始值为一的通信计数信息，以使得每一个所述数据文件具有相同的生命周期长度和通信计数信息。
11、上述方案具有如下技术效果：保证了数据机密性。
12、在本公开至少一个实施例提供的方法中，所述基于所述时间约束和所述通信计数信息生成包含有公钥和私钥的动态密钥对，包括：将所述时间约束转换为第一格式数据；将所述通信计数信息转换为第二格式数据；基于非对称加密算法生成第一随机数和第二随机数；将所述第一格式数据、所述第二格式数据和所述第一随机数按照第一预定规则拼接，生成所述动态密钥对中的公钥；以及，将所述第一格式数据、所述第二格式数据和所述第二随机数按照第二预定规则拼接，生成所述动态密钥对中的私钥；并且，所述方法还包括：当所述数据包的发送过程中所述客户端断电重启，再次控制所述客户端与所述tbox进行双向身份认证，以重新进行所述数据包的发送。
13、上述方案具有如下技术效果：客户端与tbox基于非对称加密算法进行双向身份认证并协商动态密钥对，实现了非对称密钥协商。
14、本公开至少一个实施例还提供一种安全通信方法，应用于与客户端通信的车辆，包括：控制车辆的tbox与客户端进行双向身份认证，以确定当前任务与所述车辆匹配；在认证通过后，接收并存储来自所述客户端的公钥，其中，所述公钥为所述客户端基于当前任务的时间约束和通信计数信息生成，且所述客户端存储有与所述公钥匹配的私钥；接收来自所述客户端的包含有加密后数据文件、所述时间约束和所述通信计数信息的数据包；基于所述时间约束和所述通信计数信息对所述加密后数据文件是否有效且防重放进行验证；以及，在验证通过时，基于所述公钥对所述加密后数据文件进行解密，基于解密后的数据文件执行当前任务，并向所述客户端反馈解密验证通过消息。
15、上述方案具有如下技术效果：保证通信链路的唯一性，防止重放攻击。
16、本公开至少一个实施例还提供一种安全通信系统，应用于与车辆通信的客户端，包括：客户端获取单元，被配置为获取待传输的数据文件，并为所述数据文件添加当前任务的时间约束和通信计数信息；客户端认证单元，被配置为控制客户端与车辆的tbox进行双向身份认证，以确定当前任务与所述车辆匹配；客户端第一级处理单元，被配置为在认证通过后，基于所述时间约束和所述通信计数信息生成包含有公钥和私钥的动态密钥对，将所述公钥发送至所述tbox，将所述私钥存储于所述客户端；客户端第二级处理单元，被配置为基于所述私钥对所述数据文件进行加密，并将包含有加密后数据文件、所述时间约束和所述通信计数信息的数据包发送至所述tbox，以使得所述车辆基于所述公钥对所述数据包进行解密验证；和，客户端第三级处理单元，被配置为接收到所述tbox反馈的解密验证通过消息后，对所述通信计数信息进行更新。
17、本公开至少一个实施例还提供一种安全通信系统，应用于与客户端通信的车辆，包括：车端认证单元，被配置为控制车辆的tbox与客户端进行双向身份认证，以确定当前任务与所述车辆匹配；车端通信单元，被配置为在认证通过后，接收并存储来自所述客户端的公钥，其中，所述公钥为所述客户端基于当前任务的时间约束和通信计数信息生成，且所述客户端存储有与所述公钥匹配的私钥，以及，接收来自所述客户端的包含有加密后数据文件、所述时间约束和所述通信计数信息的数据包；车端第一级处理单元，被配置为基于所述时间约束和所述通信计数信息对所述加密后数据文件是否有效且防重放进行验证；和，车端第二级处理单元，被配置为在验证通过时，基于所述公钥对所述加密后数据文件进行解密，基于解密后的数据文件执行当前任务，并向所述客户端反馈解密验证通过消息。
18、本公开至少一个实施例还提供一种存储介质，所述存储介质存储有程序或指令，其中，所述程序或指令在被处理器执行时实现如本公开任一个实施例提供的所述方法的步骤。
19、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。