CN101029546A - 电子密码锁系统以及控制和开启方法 - Google Patents

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Abstract

一种电子密码锁系统以及控制和开启方法，其电子密码锁系统由集中管理服务器和电子密码锁两部分组成，管理服务器对申请的开锁允许时间等信息进行加密后得到开锁密码；电子密码锁对开锁密码进行解密得到开锁的允许时间等信息，并通过对解密信息进行必要的验算、比较、和判别来决定开锁密码的有效性。这种与时间相关的一次性开锁密码在产品有效周期内永不重复，用来对时间等信息进行加密和解密的密钥每把锁唯一，所以安全性高。通过管理服务器对用户和密码的集中管理方法和管理服务器与电子密码锁之间的非网络连接的控制方法使得该电子密码锁系统应用简单、经济、安全。

Description

电子密码锁系统以及控制和开启方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于集装箱运输、野外机房(箱)、重要仓库、银行ATM机、银行金库等的门禁控制使用的电子密码锁系统以及其控制和开启方法，它属于一种电子锁具。
背景技术：
集装箱运输、野外机房(箱)、重要仓库、银行ATM机、银行金库等的门禁控制都有三个共同的特点，第一个特点是安全性要求高，开关锁需严格控制。第二个特点是不经常开关锁。第三个特点是远离监控中心。对这些场合的门禁控制管理，采用传统的机械钥匙存在着安全性低、钥匙不易管理、工作效率低等问题。采用目前流行的IC卡门禁控制系统则存在着网络投资过高的问题。采用重复使用密码的密码锁存在着安全性低且更改密码困难的问题。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种由连接于网络的管理服务器集中管理，覆盖范围广，安全性高，成本低的使用一次性时间相关密码的电子密码锁系统。
本发明的目的是这样实现：
一种电子密码锁系统，包含有用于进行用户管理、电子密码锁管理和密码管理的管理服务器以及电子密码锁，其特征在于所述的电子密码锁包含有一个控制单元、通过有线或无线与控制单元连接的输入设备和输出设备、由控制单元控制的锁控动作单元、传感单元，和供电单元；所述控制单元包含有微处理器、用来提供当前的时间和判断开锁密码的时间有效性的实时时钟和存有对输入开锁密码进行解密的独立密钥和每次开关锁操作的纪录信息的非易失数据存储器。
在所述的管理服务器数据库里设置有每个用户用以登录管理服务器的用户名和密码、每把电子密码锁的独立密钥、每次密码申请的纪录；所述的管理服务器可与Interne/Intranet网络连接或有线/无线公共电话网连接。
一种用于控制和开启权利要求1中所述的电子密码锁系统的方法，其特征在于首先所述的控制单元内的微处理器从输入设备接收到由管理服务器用该电子密码锁的密钥对输入的规定开锁允许时间等信息进行加密运算所得到的开锁密码后，用存储在非易失数据存储器内的密钥对开锁密码实施解密运算得到此次开锁的允许时间；微处理器对此次开锁的允许时间与非易失数据存储器内纪录的上次开锁的允许时间和实时时钟提供的当前时间进行比较，控制锁控动作单元将锁打开。
所述的电子密码锁的控制单元，其第二种控制开锁方法的特征在于在关锁操作时，所述的控制单元内的微处理器从实时时钟读取当前关锁操作的时间信息，将其纪录在非易失数据存储器内并输出到输出设备上。由管理服务器用该电子密码锁的密钥对该次关锁时间等信息进行加密运算得到开锁密码；所述的开锁密码通过输入设备输入给微处理器后，微处理器用存储在非易失数据存储器内的密钥对开锁密码实施解密运算得到解密的关锁时间；微处理器通过对解密的关锁时间与存储在非易失数据存储器内的关锁时间进行比较，如果两者相同，则认为开锁密码有效，控制锁控动作单元将锁打开。
所述的被管理服务器加密的信息中还可包含用来使控制单元内的微处理器对解密后的信息进行进一步的检查与效验的效验信息和密码类型信息；还可包含与上次开锁密码相关的信息；所述的微处理器还可将其携带的与上次开锁允许时间相关的信息与存储在非易失数据存储器里的与上次开锁允许时间相关的信息进行比较，如相同则认为此次开锁密码有效。开锁人通过管理服务器、或通过与Internet/Intranet网络连接的计算机终端、或通过与公共电话网连接的无线手机、或通过与公共电话网连接的有线电话，使用个人用户名和密码登录到管理服务器后输入特定的电子密码锁的ID号、开锁的允许时间或纪录的关锁时间来申请开锁密码；管理服务器根据电子密码锁的ID号从数据库里取出该电子密码锁所对应的密钥对开锁人输入的时间等信息进行加密运算后生成开锁密码发送给开锁申请人。开锁人也可以在登录管理服务器后，从个人开锁密码箱内提取已生成好的开锁密码；关锁人可通过管理服务器、或通过与Internet/Intranet网络连接的计算机终端、或通过与公共电话网连接的无线手机、或通过与公共电话网连接的有线电话，使用个人用户名和密码登录到管理服务器后，向管理服务器提交纪录的特定的电子密码锁的ID号和关锁时间，并指定一个在管理服务器里登记过的合法用户为开锁人来为其申请开锁密码；管理服务器收到这些信息后，根据电子密码锁的ID号从数据库里取出该电子密码锁所对应的密钥对输入的关锁时间等信息进行加密运算后生成开锁密码，将此开锁密码发送给关锁人指定的开锁人在管理服务器里的个人开锁密码接收箱内，并通知该开锁人前来提取。
所述的关锁用户还可按顺序指定多个在管理服务器里登记过的合法用户为系列开锁用户来为其申请开锁密码；所述的管理服务器按照关锁人指定的开锁人和允许开锁的时间顺序生成顺序排列的序列开锁密码，将开锁密码依次发送到每个被指定开锁人在管理服务器里的个人开锁密码接收箱内，并通知每个开锁人前来提取。
所述的序列开锁密码可按照使用要求生成强制序列开锁密码或非强制序列开锁密码；这些序列操作开锁密码由被指定的开锁人输入到电子密码锁后，由微处理器从被解密的信息中提取出密码序列类型信息，并以此判别开锁密码的有效性。
本电子密码锁系统中的管理服务器用来生成开锁密码的加密算法和电子密码锁用来解密开锁密码的解密算法，其特点是对所使用的加密和解密算法无特殊的规定和要求。任何具有保密性的加密解密算法均可应用于本发明的实施。
附图说明：
附图1为本发明的电子密码锁结构原理示意图
附图2为本发明的管理服务器网络结构原理示意图
具体实施方式：
下面以附图1、2为本发明的实施例，对本发明进行进一步的说明：
实施例1：
本发明的密码锁系统包含两部分，即电子密码锁部分和管理服务器部分。
所述的电子密码锁部分包括有控制单元、输入输出单元、锁控动作单元、传感单元、和供电单元。控制单元用来控制信息的输入输出、计算和效验开锁密码的正确性、控制锁控动作单元的动作来完成锁的开关、读取传感单元的反馈信号来对锁的各种状态进行检测。控制单元内包含有微处理器、实时时钟、和非易失数据存储器。输入输出单元包括通过有线或无线与控制单元连接的输入设备，如键盘和输出设备，如显示器。锁控动作单元通常由电机或电磁铁组成。传感单元由锁销位置传感器、门磁传感器、红外传感器等组成。供电单元可以是直流电源或电池。
控制单元内的非易失数据存储器内存有用来对输入的开锁密码进行解密的独立密钥和每次开关锁操作的纪录信息。在控制单元内还设有实时时钟用来提供当前的时间基准和判断开锁密码的时间有效性。
本发明的工作原理和开启方法如下：
初始化新锁：每把密码锁80在投入使用前，需要与管理服务器30连接，通过管理服务器30对其进行初始化。初始化过程中，管理服务器30将随机生成的独立密钥、分配给该锁的ID号、和初始化的时间信息发送给电子密码锁80。同时将这些信息和与该锁的应用有关的信息如所属组别、管理者、使用地点等记录到数据库内。电子密码锁80收到这些信息后，将这些信息一一记录到非易失数据存储器112内。
用户登记注册：每个需要使用该电子密码锁系统的用户，均需按一定要求在管理服务器30登记注册。登记注册信息包括但不限于用户名称、上级管理人、开锁权限等。登记注册后，管理服务器30将每个用户的注册信息保存到数据库内，同时每个用户会得到个人的用户名和密码用来今后登录管理服务器30。
开锁密码申请：开锁人通过管理服务器30本身、或通过与Internet/Intranet网络10连接的计算机终端40、或通过与公共电话网20连接的无线手机50、或通过与公共电话网20连接的有线电话60等，使用登记过的个人用户名和密码登录到管理服务器30。开锁人输入电子密码锁80的ID号、开锁密码类型、开锁有效时间后，管理服务器30通过数据库查询，如果判断该开锁人的申请权有效，则按照输入的电子密码锁80的ID号从数据库里取出与其对应的密钥，并用该密钥对申请的开锁有效时间等信息利用特定的加密算法(如DES算法)进行加密运算，将加密后的信息作为开锁密码发送给该开锁人。如果申请的密码类型为连续型，则服务器30需将纪录在数据库里的与前次该锁的开锁密码相关的效验信息(如允许开锁时间的累加和)加入到本次允许开锁的有效时间等信息里，对其进行加密运算后作为开锁密码发送给该开锁申请人。
开锁：开锁人将从管理服务器30申请的开锁密码，使用与电子密码锁80的控制单元110通过有线或无线连接的输入设备130输入给电子密码锁80的控制单元110。输入设备130可以是与电子密码锁80固定连接的小键盘，也可以是通过有线或无线方式与电子密码锁80连接的具有非易失数据存储器的移动手持设备。收到输入的开锁密码后，微处理器111从非易失数据存储器112内取出密钥、前一次开锁密码的允许开锁时间、并读取实时时钟113得到当前时间，然后利用特定的解密算法(如DES算法)对开锁密码进行解密运算。从解密信息中检查信息本身的效验值、提取密码类型、提取允许开锁时间等信息。若密码类型为非连续型，则如果本次开锁密码允许开锁时间大于前一次开锁密码允许开锁时间并小于当前开锁时间，则该次开锁密码有效。若密码类型为连续型，则除比较前次开锁密码的允许开锁时间和当前开锁时间的信息外，还需比较本次开锁密码所携带的与前次开锁密码相关的效验信息(如允许开锁时间的累加和)，如果与存储纪录的信息相同则该次开锁密码有效。如果该次开锁密码有效，则控制单元110控制锁控单元140开锁，并将该次开锁密码的允许开锁时间、开锁的当前时间等信息记录在非易失数据存储器112内。
锁内时钟调整：按照以上相同的操作，如果微处理器111判断密码类型为维护型，则在效验密码有效后，允许维护人员通过使用输入设备130，在特定的时间内，如1分钟内更改电子锁80内的实时时钟113。
实施例二：
本实施例的电子密码锁部分和管理服务器部分与实施例1相同。初始化新锁、用户注册与实施例1相同。
在本实施例中，其控制和开锁的原理和方法如下：
关锁：关锁人对电子密码锁80实施关锁操作后，控制单元110内的微处理器111从实时时钟113读取当前关锁时间，并将当前关锁时间纪录在非易失数据存储器112内，同时将关锁时间和电子密码锁80的ID号输出到输出设备120上。输出设备120可以是与电子密码锁80固定连接的显示器，也可以是通过有线或无线方式与电子密码锁80连接的具有非易失数据存储器的移动手持设备。如果是与控制器110固定连接的显示器，则关锁人需手工记录显示在显示器上的电子密码锁80的ID号和此次关锁的时间信息。
提交关锁信息并指定开锁人：关锁人通过管理服务器30本身、或通过与Internet/Intranet网络10连接的计算机终端40、或通过与公共电话网20连接的无线手机50、或通过与公共电话网20连接的有线电话60等，使用登记过的个人用户名和密码登录到管理服务器30。关锁人输入纪录的电子密码锁80的ID号、该次关锁时间、和开锁人在管理服务器30里登记的用户名后，管理服务器30按照输入的电子密码锁80的ID号从数据库里取出与其对应的密钥，并用该密钥对输入的关锁时间等信息利用特定的加密算法(如DES算法)进行加密运算，将加密后的信息作为单次型开锁密码发送给关锁人指定的开锁人在管理服务器30里的个人开锁密码接收箱内，并通过电子邮件、无线短消息、或电话等方式通知指定的开锁人到个人开锁密码接收箱内提取开锁密码。
如果被指定的开锁人为多个，则开锁人输入纪录的电子密码锁80的ID号、该次关锁时间、序列开锁类型(强制序列型或非强制序列型)、每个开锁人在管理服务器30登记的用户名、和每个开锁人允许开锁的有效时间后，管理服务器30按照电子密码锁80的ID号从数据库里取出与其对应的密钥，并用该密钥对每个输入的按照时间顺序排列的允许开锁的有效时间等信息，利用特定的加密算法(如DES算法)逐个进行加密运算。如果连续密码类型为强制序列型，则每个被加密的信息里除包含允许开锁的有效时间外，第一个开锁人的被加密的信息内必须包含关锁时间的效验信息(如关锁时间的累加和)，第二个以后的开锁人被加密的信息内必须包含与前一个开锁人的开锁密码相关的效验信息(如允许开锁时间的累加和)。如果连续密码类型为非强制序列型，则每个被加密的开锁允许时间等信息内只包含自己信息本身的效验信息(如本次允许开锁时间的累加和)。序列密码生成后，管理服务器30将每个开锁密码，按照关锁人指定的开锁顺序，依次发送到每个开锁人在管理服务器里的个人开锁密码接收箱内，并通过电子邮件、无线短消息、或电话等方式通知指定的每个开锁人到个人开锁密码接收箱内提取开锁密码。
提取开锁密码：每个开锁人收到管理服务器30的通知后，通过管理服务器30本身、或通过与Interne/Intranet网络10连接的计算机终端40、或通过与公共电话网20连接的无线手机50、或通过与公共电话网20连接的有线电话60等，使用个人用户名和密码登录到管理服务器30，在个人开锁密码接收箱内取出开锁密码。
开锁：开锁人将从管理服务器30提取的开锁密码，使用与电子密码锁80的控制单元110通过有线或无线连接的输入设备130输入给电子密码锁80的控制单元110。输入设备130可以是与电子密码锁80固定连接的小键盘，也可以是通过有线或无线方式与电子密码锁80连接的移动手持设备。收到开锁密码后，微处理器111从非易失数据存储器112内取出密钥、关锁时间或前次开锁密码的允许开锁时间、并读取实时时钟113得到当前时间，对开锁密码进行解密运算。从解密信息中检查信息本身的效验值、提取密码类型、提取关锁时间或允许开锁时间。
如果密码类型为单次型密码，则如果从开锁密码解密的关锁时间等于纪录的关锁时间，则该次开锁密码有效。
如果密码类型为强制序列型，则对于第一个开锁密码，如果其开锁的允许时间大于关锁时间并小于当前时间、且其携带的关锁时间的效验信息与记录的关锁时间的效验信息相等，则该次开锁密码有效。对于第一个以后的开锁密码，如果其开锁的允许时间大于上次开锁的允许时间并小于当前时间、且其携带的上次开锁时间的效验信息与记录的开锁时间的效验信息相等，则该次开锁密码有效。
如果密码类型为非强制序列型，则对于第一个开锁密码，如果其开锁的允许时间大于关锁时间并小于当前时间，则该次开锁密码有效。对于第一个以后的开锁密码，如果其开锁的允许时间大于上次开锁的允许时间并小于当前时间，则该次开锁密码有效。
如果该次开锁密码有效，则控制单元110控制锁控单元140开锁，并将该次开锁密码的开锁允许时间、开锁的当前时间等信息记录在非易失数据存储器112内。
锁内时钟调整：与实施例1相同。

Claims (8)

1、一种电子密码锁系统，包含有用于进行用户管理、电子密码锁(80)管理和密码管理的管理服务器(30)以及电子密码锁(80)，其特征在于所述的电子密码锁(80)包含有一个制单元(110)、通过有线或无线与控制单元连接的输入设备(130)和输出设备(120)、由控制单元控制的锁控动作单元(140)、传感单元(150)，和供电单元(160)；所述控制单元(110)包含有微处理器(111)、用来提供当前的时间和判断开锁密码的时间有效性的实时时钟(113)和存有对输入开锁密码进行解密的独立密钥和每次开关锁操作的纪录信息的非易失数据存储器(112)。
2、权利要求1中所述的电子密码锁系统，其特征在于在所述的管理服务器(30)数据库里设置有每个用户用以登录管理服务器(30)的用户名和密码、每把电子密码锁(80)的独立密钥、每次密码申请的纪录；所述的管理服务器(30)可与Internet/Intranet网络(10)连接或有线/无线公共电话网(20)连接。
3、一种用于控制和开启权利要求1中所述的电子密码锁系统的方法，其特征在于首先所述的控制单元(110)内的微处理器(111)从输入设备(130)接收到由管理服务器(30)用该电子密码锁(80)的密钥对输入的规定开锁允许时间等信息进行加密运算所得到的开锁密码后，用存储在非易失数据存储器(112)内的密钥对开锁密码实施解密运算得到此次开锁的允许时间；微处理器(111)对此次开锁的允许时间与非易失数据存储器(112)内纪录的上次开锁的允许时间和实时时钟(113)提供的当前时间进行比较，控制锁控动作单元将锁打开。
4、一种用于控制和开启权利要求1中所述的电子密码锁系统的方法，其特征在于所述的电子密码锁(80)的控制单元(110)，其第二种控制开锁方法的特征在于在关锁操作时，所述的控制单元(110)内的微处理器(111)从实时时钟(113)读取当前关锁操作的时间信息，将其纪录在非易失数据存储器(112)内并输出到输出设备(120)上。由管理服务器(30)用该电子密码锁(80)的密钥对该次关锁时间信息进行加密运算得到开锁密码；所述的开锁密码通过输入设备(130)输入给微处理器(111)后，微处理器(111)用存储在非易失数据存储器(112)内的密钥对开锁密码实施解密运算得到解密的关锁时间；微处理器(111)通过对解密的关锁时间与存储在非易失数据存储器(112)内的关锁时间进行比较，如果两者相同，则认为开锁密码有效，控制锁控动作单元将锁打开。
5、如权利要求3和4中用于控制和开启电子密码锁系统的方法，其特征在于所述的被管理服务器(30)加密的信息中还可包含用来使控制单元(110)内的微处理器(111)对解密后的信息进行进一步的检查与效验的效验信息和密码类型信息；还可包含与上次开锁密码相关的信息；所述的微处理器(111)还可将其携带的与上次开锁允许时间相关的信息与存储在非易失数据存储器(112)里的与上次开锁允许时间相关的信息进行比较，如相同则认为此次开锁密码有效。
6、如权利要求5中用于控制和开启电子密码锁系统的方法，其特征在于开锁人通过管理服务器(30)、或通过与Internet/Intranet网络(10)连接的计算机终端(40)、或通过与公共电话网(20)连接的无线手机(50)、或通过与公共电话网(20)连接的有线电话(60)，使用个人用户名和密码登录到管理服务器后输入特定的电子密码锁(80)的ID号、开锁的允许时间或纪录的关锁时间来申请开锁密码；管理服务器(30)根据电子密码锁(80)的ID号从数据库里取出该电子密码锁(80)所对应的密钥对开锁人输入的时间等信息进行加密运算后生成开锁密码发送给开锁申请人。开锁人也可以在登录管理服务器(30)后，从个人开锁密码箱内提取已生成好的开锁密码；关锁人可通过管理服务器(30)、或通过与Internet/Intranet网络(10)连接的计算机终端(40)、或通过与公共电话网(20)连接的无线手机(50)、或通过与公共电话网(20)连接的有线电话(60)，使用个人用户名和密码登录到管理服务器(30)后，向管理服务器(30)提交纪录的特定的电子密码锁(80)的ID号和关锁时间，并指定一个在管理服务器(30)里登记过的合法用户为开锁人来为其申请开锁密码；管理服务器(30)收到这些信息后，根据电子密码锁(80)的ID号从数据库里取出该电子密码锁(80)所对应的密钥对输入的关锁时间等信息进行加密运算后生成开锁密码，将此开锁密码发送给关锁人指定的开锁人在管理服务器(30)里的个人开锁密码接收箱内，并通知该开锁人前来提取。
7、如权利要求6中用于控制和开启电子密码锁系统的方法，其特征在于所述的关锁用户还可按顺序指定多个在管理服务器(30)里登记过的合法用户为系列开锁用户来为其申请开锁密码；所述的管理服务器(30)按照关锁人指定的开锁人和允许开锁的时间顺序生成顺序排列的序列开锁密码，将开锁密码依次发送到每个被指定开锁人在管理服务器(30)里的个人开锁密码接收箱内，并通知每个开锁人前来提取。
8、如权利要求6中用于控制和开启电子密码锁系统的方法，其特征在于所述的序列开锁密码可按照使用要求生成强制序列开锁密码或非强制序列开锁密码；这些序列操作开锁密码由被指定的开锁人输入到电子密码锁(80)后，由微处理器(111)从被解密的信息中提取出密码序列类型信息，并以此判别开锁密码的有效性。
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