CN100387798C - 一种电子钥匙和电子锁装置及其实现方法 - Google Patents

一种电子钥匙和电子锁装置及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子钥匙和电子锁装置,电子钥匙包括密钥存储模块、密文处理模块和无线收发模块。电子锁包括密文验证模块、无线收发模块、随机序列生成模块和密文处理模块。本发明还公开了基于上述装置的开启电子锁的方法,在该方法中电子锁接收来自电子钥匙的开锁命令,生成随机序列,并将随机序列加密成密文发给电子钥匙,电子钥匙根据存储的开锁密钥对密文解密,再将解密后的随机序列发给电子锁,电子锁将接收到的随机序列与原始随机序列比较,如果一致,则开锁,否则拒绝开锁。显然,该电子钥匙和电子锁具有保密性强,防止非法监听复制密钥等优点,极大地提高了电子钥匙的安全性,方便了人们的生活。

Description

一种电子钥匙和电子锁装置及其实现方法
技术领域
本发明涉及电子钥匙技术,特别是指一种电子钥匙和电子锁装置及其实
现方法。
背景技术
无线电子钥匙是一种通过发射无线信号作为开锁密钥,实现开启汽车、 家门以及保险拒等的装置。
在现有的电子钥匙和电子锁装置中,电子钥匙将携带开锁密码的信号通 过无线发射电路发射给电子锁装置,电子锁在接收到开锁密码后,通常会对 接收到的开锁密码进行验证,判断该用户是否合法,如果合法,则控制电子 锁开关开启,否则拒绝开锁。
然而,由于电子钥匙与电子锁是分离部件,在用户利用电子钥匙开启电 子锁的过程中,携带开锁密码的无线信号必须通过无线传输路径到达电子 锁,无线传输路径是一种开放的传输环境,因此在用户的开锁密码的无线信 号传输的过程中,可以被任何其他非法用户所窃取记录, 一旦非法用户窃取 到开锁密码,则会很容易地通过电子设备复制出所窃取用户的开锁密码信 号,从而进一步开启该用户的电子锁,实现其行窃的目的,最终使电子锁的 合法用户遭受严重损失。
发明内容
有鉴于此,本发明的第一个目的是提供一种电子钥匙和电子锁装置及其 实现方法,解决电子钥匙的开锁密码容易被窃取的问题。 本发明的第二个目的是提供一种开启电子锁的方法。
为了达到上述第一个目的,本发明提供了 一种电子钥匙和电子锁装置, 该装置中的电子钥匙和电子锁分别包括无线收发模块,该无线收发模块用于 实现电于钥匙和电于锁之间的相互通信,电于钥匙包括密钥存储模块,电子
锁包括密文验证模块,电子锁进一步包括:随机序列生成模块和密文处理模 块,其中:随机序列生成模块,用于在接收到开锁命令后生成随机序列,并 将该随机序列发送给电子锁的密文处理模块和密文验证模块;
密文处理模块,用于对接收到的随机序列进行加密,将生成的密文发送 给电子钥匙的密文处理模块;
电子钥匙进一步包括:密文处理模块,用于读取预先存储于电子钥匙的 密钥存储模块中的开锁密钥,利用该密钥对接收到的密文进行解密,然后将 解密后得到的随机序列发送给电子锁的密文验证模块;
电子锁中的密文验证模块进一 步用于:比较来自电子钥匙的随机序列和 来自电子锁随机序列生成模块的随机序列是否一致,如果一致则开启电子 锁,否则,拒绝开锁。
在上述装置中,所述电子钥匙进一步包括一个身份验证模块,用于根据 接收到的用户输入信息,验证用户的合法性,并根据验证结果控制电子钥匙 中密文处理模块的开启和向电子锁的随机序列生成模块发送开锁命令。
在上述装置中,所述电子钥匙的无线收发模块,还用于向电子锁的无线 收发模块发射握手信号;
所述电子锁的无线收发模块,还用于在接收到握手信号后,向电子钥匙 的无线收发模块发射响应信号;所述电子钥匙的无线收发模块在接收到来自 电子锁的无线收发模块的响应信号后,向电子锁的随机序列生成模块发送开 锁命令。
在上述装置中,电子钥匙的无线收发模块还用于向电子锁的密文处理模 块发送所属电子钥匙的电子钥匙标识,
所述电子锁进一步包括:身份密钥存储模块,用于储存与电子钥匙中的
二次加密算法相对应的开锁密钥;
所述电子钥匙的密文处理模块,还用于将解密后得到的随机序列通过预 先设置的二次加密算法进行二次加密,将生成的二次密文发送给电子锁的密 文处理模块;
所述电子锁的密文处理模块,还用于根据接收到的电子钥匙标识,从所 述身份密钥存储模块中读取与二次加密算法相对应的开锁密钥,根据该与二 次加密算法相对应的开锁密钥将接收到的二次密文解密为随机序列。
为了实现上述第二个目的,本发明提供了一种基于上述电子钥匙和电子 锁装置的开启电子锁的方法,该方法包括如下步骤:
a、 电子钥匙接收到用户输入信息后,向电子锁发送开锁命令,电子锁 接收到该开锁命令后,生成随机序列,并按照预先设置的加密算法对该随机 序列进行加密,将生成的密文发送给电子钥匙;
b、 电子钥匙读取与电子锁中所述加密算法相对应的开锁密钥,利用该 开锁密钥将接收到的密文解密为随机序列,然后将该随机序列发送给电子 锁,电子锁判断接收到的该随机序列与电子锁自身生成的随机序列是否一 致,如果是,则开启电子锁,否则拒绝开锁。
在上述方法中,所述步骤a进一步包括:电子钥匙接收到用户输入信息 后,判断该用户是否合法,如果是,则向电子锁发送开锁命令,否则拒绝开 锁。
在上述方法中,所述步骤a进一步包括: 电子钥匙接收到用户输入信息后,向电子锁发送握手信号,电子锁接收到该 握手信号后,向电子钥匙发送响应信号,电子钥匙接收到该响应信号后,向 电子锁发送开锁命令。
在上述方法中,所述步骤a进一步包括:电子钥匙接收到用户输入信息 后,向电子锁发送该电子钥匙的电子钥匙标识,电子锁根据该电子钥匙标识 读取自身保存的与二次加密算法相对应的开锁密钥;
在步骤b中,所述电子钥匙将随机序列发送给电子锁包括:电子钥匙通
过设置的二次加密算法对所述随机序列进行二次加密,生成二次密文,并将 该二次密文发送给电子锁,电子锁根据读取的与二次加密算法相对应的开锁 密钥,将接收到的二次密文解密为随机序列。
综上所述,本发明通过在电子锁中设置随机序列生成模块和密文处理模 块,使得电子锁的随机序列生成模块接收到开锁命令后,生成随机序列,并 将生成的随机序列通过电子锁的密文处理模块进行加密,然后将密文发送给 电子钥匙,由电子钥匙的密文处理模块根据预先存储于密钥存储模块中的开 锁密钥对接收到的密文进行解密,最后将解密后得到的随机序列发送给电子 锁的密文验证模块,再由电子锁的密文验证模块对接收到的来自电子钥匙的 随机序列与原始随机序列进行比较,如果二者一致,则开启电子锁,否则拒 绝开锁。从上述过程可以看出,通过无线环境传输的信息包括随机序列以及 加密的随机序列,对于随机序列来讲,由于它是随机生成的,每次都不一样, 因此,即使被他人窃取并记录,也难以用于开启用户的电子锁,而对于加密 的随机序列来讲,他人只有通过破译加密随机序列而获知解密算法来非法开 锁,而这种方法对于现有的加密体制而言是非常困难的,成功的可能性非常 小。因此通过本发明能够在很大程度上提高电子锁系统的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例一的电子钥匙和电子锁装置结构图。
图2为本发明实施例一的方法流程图。 图3本发明实施例二的方法流程图。 图4本发明实施例三的方法流程图。
图5为本发明实施例四的电子钥匙和电子锁装置结构图。 图6为本发明实施例四的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明
作进一步的详细描述。
本发明的主要思想:电子钥匙向电子锁发送开锁命令,电子锁的随机序 列生成模块在接收到该开锁命令后,生成一定长度的随机序列,并将该随机 序列发送给电子锁的密文处理模块以及密文验证模块,电子锁的密文处理模 块根据预先设置的加密算法对随机序列进行加密,并将生成的密文发送给电 子钥匙的密文处理模块,电子钥匙的密文处理模块读取预先存储于密钥存储 模块中与上述加密算法相对应的开锁密钥,并根据该开锁密钥对接收到的密 文进行解密,然后将解密后的随机序列发送给电子锁的密文验证模块,最后 密文验证模块比较接收到的来自电子钥匙的随机序列与原始随机序列,如果 二者一致,则开启电子锁,否则拒绝开锁。
下面通过具体实施例一详述本发明的技术方案。
如图l所示,本实施例的电子钥匙主要包括:密钥存储模块、密文处理 模块和无线收发模块;电子锁包括:密文处理模块、随机序列生成模块、密 文验证模块以及无线收发模块。
在电子钥匙中:
密钥存储模块,用于储存与电子锁中的加密算法相对应的开锁密钥。
密文处理模块,用于读取储存于电子钥匙的密钥存储模块中的开锁密 钥,通过电子钥匙的无线收发模块接收来自电子锁的密文,对其利用开锁密 钥进行解密,将解密后的随机序列再通过电子钥匙的无线收发模块发送给电 子锁。上述储存于电子钥匙的密钥存储模块中的开锁密钥与电子锁的密文处 理模块中设置的加密算法是相对应的。
无线收发模块,用于收发无线信号,该无线信号包括:开锁命令、随机 序列以及密文。
在电子锁中: 随机序列生成模块,用于通过电子锁的无线收发模块接收来自电子钥匙 的开锁命令,生成随机序列,然后将生成的随机序列发送给电子锁的密文处 理模块和密文验证模块。
密文处理模块,接收来自随机序列生成模块的随机序列,对其进行加密, 将生成的密文经电子锁的无线收发模块发送给电子钥匙。
密文验证模块,用于比较来自电子钥匙的经过解密的随机序列和原始随 机序列,根据比较的结果控制电子锁的开启和关闭。
具体包括如下步骤:
步骤201:电子钥匙的密文处理模块收到用户输入信号后启动,同时电 子钥匙的无线收发模块在接收到用户的触发信号后,通过电子钥匙的无线收 发模块向电子锁发送开锁命令。
步骤202:电子锁的随机序列生成模块通过电子锁的无线收发模块接收 到来自电子钥匙的开锁命令后,生成随机序列,然后将生成的随机序列发送 给电子锁的密文处理模块和密文验证模块。
步骤203:电子锁的密文处理模块按照预先设置的加密算法对接收到的 随机序列进行加密,然后将生成的密文通过电子锁的无线收发模块发送给电 子钥匙。
步骤204:电子钥匙的密文处理模块通过电子钥匙的无线收发模块接收 到来自电子锁的密文后,读取存储于该模块中与电子锁的密文处理模块中设 置的加密算法相对应的开锁密钥,并根据该开锁密钥将该密文解密为随机序 列,然后将该随机序列通过电子钥匙的无线收发模块发送给电子锁。
步骤205:电子锁的密文验证模块通过电子锁的无线收发模块接收来自 电子钥匙的随机序列,并将其与原始随机序列进行比较,判断二者是否一致, 如果是,则控制开启电子锁开关,否则拒绝开锁。
下面通过具体实施例二详述本发明的技术方案。
在本实施例中,电子钥匙除了包括图1所示的密文处理模块、密钥存储 模块和无线收发模块外,还进一步包括身份验证模块。而电子锁则和上述实 施例一中所述的电子锁相同。
本实施例的电子钥匙中的身份验证模块,用于接收用户输入的身份验证 信息,验证用户身份的合法性,并根据验证结果控制电子钥匙中的密文处理 模块开启和通过电子钥匙的无线收发模块向电子锁发送开锁命令。
电子钥匙中的其余模块与上述实施例一种所述完全相同,此处不再赘述。
下面基于上述本实施例的装置,说明利用所述的电子钥匙开启电子锁的
方法流程图,如图3所示,该方法具体包括如下步骤:
步骤301:电子钥匙的身份验证模块读取用户输入的身份验证信息,判 断该用户是否合法,如果是,则执行步骤302,否则拒绝开锁。
步骤302:电子钥匙的身份验证模块控制开启电子钥匙的密文处理模块, 并通过电子钥匙的无线收发模块向电子锁发送开锁命令。
步骤303〜步骤306与上述实施例一中所述的步骤202~步骤205完全相 同,此处不再赘述。
下面通过具体实施例三详述本发明的技术方案。
考虑到由于本发明的通过电子钥匙开启电子锁的过程是电子钥匙与电 子锁进行交互的过程,因此为了确认对方的状态,需要在电子钥匙执行开锁 操作之前,通过一个握手过程建立无线通信链路。本实施例的电子钥匙和电 子锁的组成,不仅如上述实施例二所迷的,电子钥匙在图l的基础上增加了 一个身份验证模块,而且在电子钥匙中增加了一个握手过程,即
无线收发模块,除了用于无线信号的发射与接收外,还用于在接收到握 手指令后,向电子锁发送握手信号,同时在接收到来自电子锁的响应信号后, 向电子锁发送开锁命令。
电子锁中的无线收发模块,除了用于无线信号的发射与接收外,还用于
在接收到来自电子钥匙的握手信号后,向电子钥匙发送响应信号。
下面基于上述本实施例的装置,说明利用所述的电子钥匙开启电子锁的
方法流程图,如图4所示,该方法具体包括如下步骤:
步骤401:电子钥匙的身份验证模块读取用户输入的身份验证信息,判 断该用户是否合法,如果是,则执行步骤402,否则拒绝开锁。
步骤402:电子钥匙的身份验证模块控制电子钥匙的密文处理模块开启, 并向电子钥匙的无线收发模块发送握手指令,电子钥匙的无线收发模块接收 到握手指令后,向电子锁发送握手信号。
步骤403:电子锁的无线收发模块接收到来自电子钥匙的握手信号后, 向电子钥匙发送响应信号。
步骤404:电子钥匙的无线收发模块接收到来自电子锁的响应信号后, 向电子锁发送开锁命令。
步骤405〜步骤408与上述实施例一中所述的步骤202〜步骤205完全相 同,此处不再赘述。
下面通过具体实施例四详述本发明的技术方案。
如果考虑进一步增强安全防范措施,则可以由电子钥匙对解密后的随机 序列进行二次加密,然后将该二次加密的信号发送给电子锁的密文处理模块 进行解密。如图5所示,本实施例的电子钥匙和电子锁装置与上述实施例三 所述基本相同,只是在电子锁中,除了包括上述实施例三中所述的密文处理 模块、随机序列生成模块、密文验证模块以及无线收发模块外,还包括密钥 存储模块。
在电子钥匙中,
身份验证模块,用于接收用户输入的身份验证信息,验证用户合法性, 根据验证结果控制电子钥匙密文处理模块的开启和向电子钥匙的无线收发 模块发送握手指令。
密钥存储模块,用于储存与电子锁中的加密算法相对应的开锁密钥。
密文处理模块,用于读取预先存储于电子钥匙的密钥存储模块中的开锁 密钥,通过电子钥匙的无线收发模块接收来自电子锁的密文,对其进行解密, 并将解密后的随机序列按照预先设置的二次加密算法进行二次加密,然后将 生成的二次密文通过电子钥匙的无线收发模块发送给电子锁。
无线收发模块,除了用于无线信号的发射与接收外,还用于向电子锁发 送所述电子钥匙的电子钥匙标识。
在电子锁中,
身份密钥存储模块,用于储存与电子钥匙中的二次加密算法相对应的开
锁密钥。
随机序列生成模块,用于接收来自电子钥匙的开锁命令,生成随机序列, 将随机序列发送给电子锁的密文处理模块和密文验证模块。
密文处理模块,用于接收来自电子钥匙的握手信号,读取保存于身份密 钥存储模块中与握手信号中的电子钥匙标识相对应的开锁密钥,并保存该开
锁密钥;接收来自随机序列生成模块的随机序列,对其进行加密,并将生成 的密文经电子锁的无线收发模块发送给电子钥匙;并且在接收到来自电子钥 匙的密文处理模块的二次密文后,根据保存的与电子钥匙中的二次加密算法 相对应的开锁密钥对其进行解密,然后将解密后得到的随机序列发送给电子 锁的密文验证模块。
密文验证模块,用于比较来自电子钥匙的随机序列和原始随机序列,并 根据比较结果控制电子锁的开启和关闭。
无线收发模块,用于无线信号的发射与接收,以及在接收到来自电子钥 匙的含有电子钥匙标识的握手信号后,向电子钥匙的无线收发模块返回响应 信号,并将接收到的握手信号中的电子钥匙标识发送给电子锁的密文处理模 块。
本实施例方法流程如图6所示,具体包括如下步骤:
步骤601:电子钥匙的身份验证模块读取用户输入的身份验证信息,判
断该用户是否合法,如果是,则执行歩骤602,否则拒绝开锁。
步骤602:电子钥匙的身份验证模块控制开启电子钥匙的密文处理模块, 并向电子钥匙的无线收发模块发送握手指令,电于钥匙的无线收发模块接收 到握手指令后,向电子锁的无线收发模块发送含有该电子钥匙标识的握手信号。
步骤603:电子锁的无线收发模块接收到来自电子钥匙的含有该电子钥 匙标识的握手信号后,向电子钥匙的无线收发模块发送响应信号,并将接收 到的握手信号中的电子钥匙标识发送给电子锁的密文处理模块,密文处理模 块根据接收到的电子钥匙标识读取预先保存于身份密钥存储模块中与该电 子钥匙标识相对应的开锁密钥,并将读取到的开锁密钥存储于电子锁的密文 处理模块。
步骤604:电子钥匙的无线收发模块接收到来自电子锁的响应信号后, 通过电子锁的无线收发模块向电子锁发送开锁命令。
步骤605:电子锁的随机序列生成模块接收到开锁命令后,生成随机序 列,然后将随机序列发送给电子锁的密文处理模块和密文验证模块。
步骤606:电子锁的密文处理模块按照设置的加密算法对接收到的随机 序列进行加密,并将生成的密文通过电子锁的无线收发模块发送给电子钥 匙。
步骤607:电子钥匙的密文处理模块通过电子钥匙的无线收发模块接收 到密文后,读取预先存储于电子钥匙的密钥存储模块中的与电子锁的密文处 理模块中设置的加密算法相对应的开锁密钥 > 并根据该开锁密钥将该密文解 密为随机序列,然后将随机序列再通过设置的二次加密算法进行二次加密, 生成二次密文,然后将该二次密文通过电子钥匙的无线收发模块发送给电子 锁。
步骤608:电子锁的密文处理模块通过电子锁的无线收发模块接收到来 自电子钥匙的二次密文后,根据在上述步骤603中保存的与电子钥匙的密文
处理模块中设置的二次加密算法相对应的开锁密钥,对该二次密丈进行解 密,并将解密后得到的随机序列发送给电子锁的密文验证模块„
步骤609:电子锁的密文验证模块将接收到的随机序列与原始随机序列
进行比较,判断二者是否一致,如果是,则控制开启电子锁开关,否则拒绝 开锁。
总之,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的 保护范围。

Claims (8)

1、一种电子钥匙和电子锁装置,电子钥匙和电子锁分别包括无线收发模块,该无线收发模块用于实现电子钥匙和电子锁之间的相互通信,电子钥匙包括密钥存储模块,电子锁包括密文验证模块,其特征在于: 电子锁进一步包括:随机序列生成模块和密文处理模块,其中: 随机序列生成模块,用于在接收到开锁命令后生成随机序列,并将该随机序列发送给电子锁的密文处理模块和密文验证模块; 密文处理模块,用于对接收到的随机序列进行加密,将生成的密文发送给电子钥匙的密文处理模块; 电子钥匙进一步包括: 密文处理模块,用于读取预先存储于电子钥匙的密钥存储模块中的开锁密钥,利用该密钥对接收到的密文进行解密,然后将解密后得到的随机序列发送给电子锁的密文验证模块; 电子锁中的密文验证模块进一步用于:比较来自电子钥匙的随机序列和来自电子锁随机序列生成模块的随机序列是否一致,如果一致则开启电子锁,否则,拒绝开锁。
2、 根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述电子钥匙进一步包 括一个身份验证模块,用于根据接收到的用户输入信息,验证用户的合法性, 并根据验证结果控制电子钥匙中密文处理模块的开启和向电子锁的随机序 列生成模块发送开锁命令。
3、 根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述电子钥匙的无线收 发模块,还用于向电子锁的无线收发模块发射握手信号;所述电子锁的无线收发模块,还用于在接收到握手信号后,向电子钥匙 的无线收发模块发射响应信号;所述电子钥匙的无线收发模块在接收到来自 电子锁的无线收发模块的响应信号后,向电子锁的随机序列生成模块发送开 锁命令。
4、 根据权利要求1所述的装置,其特征在于:电子钥匙的无线收发模块还用于向电子锁的密文处理模块发送所属电子钥匙的电子钥匙标识,所述电子锁进一步包括:身份密钥存储模块,用于储存与电子钥匙中的 二次加密算法相对应的开锁密钥;所述电子钥匙的密文处理模块,还用于将解密后得到的随机序列通过预 先设置的二次加密算法进行二次加密,将生成的二次密文发送给电子锁的密 文处理模块;所述电子锁的密文处理模块,还用于根据接收到的电子钥匙标识,从所 述身份密钥存储模块中读取与二次加密算法相对应的开锁密钥,根据该与二 次加密算法相对应的开锁密钥将接收到的二次密文解密为随机序列。
5、 一种基于权利要求1所述装置的开启电子锁的实现方法,包括如下步骤:a、 电子钥匙接收到用户输入信息后,向电子锁发送开锁命令,电子锁 接收到该开锁命令后,生成随机序列,并按照预先设置的加密算法对该随机 序列进行加密,将生成的密文发送给电子钥匙;b、 电子钥匙读取与电子锁中所述加密算法相对应的开锁密钥,利用该 开锁密钥将接收到的密文解密为随机序列,然后将该随机序列发送给电子 锁,电子锁判断接收到的该随机序列与电子锁自身生成的随机序列是否一 致,如杲是,则开启电子锁,否则拒绝开锁。
6、 根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述步骤a进一步包括: 电子钥匙接收到用户输入信息后,判断该用户是否合法,如果是,则向电子 锁发送开锁命令,否则拒绝开锁。
7、 根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述步骤a进一步包括: 电子钥匙接收到用户输入信息后,向电子锁发送握手信号,电子锁接收到该 握手信号后,向电子钥匙发送响应信号,电子钥匙接收到该响应信号后,向 电子锁发送开锁命令。
8、 根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述步骤a进一步包括: 电子钥匙接收到用卢输入信息后,向电子锁发送该电子钥匙的电子钥匙标 识,电子锁根据该电子钥匙标识读取自身保存的与二次加密算法相对应的开锁密钥;在步骤b中,所迷电子钥匙将随机序列发送给电子锁包括:电子钥匙通 过设置的二次加密算法对所述随机序列进行二次加密,生成二次密文,并将 该二次密文发送给电子锁,电子锁根据读取的与二次加密算法相对应的开锁 密钥,将接收到的二次密文解密为随机序列。
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