CN102852400A - 一种基于USB key的密码锁系统及其认证控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于USBkey的密码锁系统，包括锁定机构，还包括控制装置、控制键盘、USBkey和可用于与所述USBkey通讯连接的USB接口，所述控制装置包括控制主机、存储器和控制器，所述USB接口与控制主机连接，所述控制主机的输出端与存储器和控制器连接，所述控制键盘的输出端与控制主机的输入端连接。本发明旨在提供一种安全性好、可靠性高、使用便利的密码锁系统。

Description

一种基于USB key的密码锁系统及其认证控制方法

技术领域

本发明涉及一种锁，尤其涉及一种基于USB key的密码锁系统及其认证控制方法。

背景技术

[0002] USB Key是一种USB接口的小巧的硬件设备，其内部内置了CPU、存储器、芯片操作系统（COS），可以存储用户的密钥和数字证书，利用USB Key内置的密码算法实现对用户身份的认证。每一个USB Key都具有硬件PIN码保护，PIN码和硬件构成了用户使用USB Key的两个必要因素，用户只有同时取得了USB Key和用户PIN码，才可以登入系统，即使用户的PIN码被泄露，只要用户持有的USB Key不被盗取，合法用户的身份就不会被仿冒。

    目前使用最广泛的特征载体有钥匙和IC卡，使用钥匙的机械锁是最原始的保险柜锁系统或门禁系统，使用非常方便、有效，但是有其自身明显的缺点，如钥匙一旦丢失，就可被他人利用。

目前各类防盗保险柜或防盗门很多，防盗保险柜或防盗门的关键在于其锁具，锁若失效，防盗门也就没有作用了，防盗保险柜、防盗门大多使用机械锁、密码电控锁等，机械锁具有性能稳定、使用简单的优点，但其钥匙数量少、重复率高，钥匙易被仿制，且钥匙孔易被堵塞破坏，而键盘电控密码锁寿命短，抗破坏能力差，采用滚动码芯片的电控密码锁扩充不够灵活，易因泄露密码而使锁失去作用。目前出现了不少采用特定人体生物特征作为识别密码的电控锁，如指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、面像识别等电控锁，但因其科技含量高，生产设计成本低，售价昂贵，只能在一些特殊场合使用。

如中国专利授权公告号：CN101021111A，授权公告日：2007年08月22日，公开了一种保险密码锁系统，包括能旋转的刻度盘、锁芯、密码盘机构、带有锁舌和卡爪的托盘，这种保险密码锁系统的不足之处在于：其使用钥匙作为特征载体，钥匙数量少、重复率高，且钥匙易被仿制，同时钥匙孔易被堵塞破坏，因此这种保险密码锁系统存在安全性低、可靠性差的缺点。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的不足之处，提供了一种基于USB key的密码锁系统及其认证控制方法，其安全性好、可靠性高、使用便利。

    为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于USB key的密码锁系统，包括锁定机构，还包括控制装置、控制键盘、USB key和可用于与所述USB key通讯连接的USB接口，所述控制装置包括控制主机、存储器和控制器，所述USB 接口与控制主机连接，所述控制主机的输出端与存储器和控制器连接，所述控制键盘的输出端与控制主机的输入端连接。本发明采用USB key作为钥匙，使用USB key来进行身份认证，由于USB key是不可复制的，因此可以有效避免传统钥匙在使用时出现被伪造和复制的情况，安全性好，可靠性高，人们在使用时只需要将随身携带的USB key插入USB接口上，按下按键即可实现开锁，操作便利；存储器用于存放密钥，在每次开锁后，控制主机在存储器中写入一组对应的随机码以备下次开锁时用，实现一次一密，控制键盘用于对控制主机发起对USB key进行认证的指令，而USB 接口则用于外接USB key。

作为优选，在所述USB key和控制主机内设有用于证明用户身份的密钥，在所述USB key内置有单向散列算法模块。USB key中的密钥和单向散列算法都用于对用户进行身份验证，验证合格后控制主机会通过控制器控制锁定机构开启。

作为优选，所述锁定机构为电动门磁锁或电磁离合锁。

作为优选，所述控制主机为微处理器，所述控制器为继电器。本发明中的控制主机为微处理器，微处理器用于发出指令和指令的执行，而控制器用于控制锁定机构的开启和闭合，控制器采用继电器，继电器可以通过衔铁的吸合和释放来控制锁定机构的开启和闭合。

作为优选，所述控制装置固定安装于保险柜箱体内，所述USB接口电路和控制键盘固定设于保险柜门上。 

作为优选，所述控制装置固定安装于大门内，所述USB key接口和控制键盘固定设于大门上。

作为优选，所述控制装置还包括报警器，所述报警器与控制主机连接。当USB key插入USB接口并进行验证时，如果控制主机运行后得出验证不符合，则控制主机给报警器发出指令，报警器发出警报，报警器使得该密码锁系统的安全性得到提高。 

作为优选，所述报警器为语音扬声器或蜂鸣器，或电话报警器。

作为优选，所述保险柜或大门内配置有电源管理装置和备用蓄电池，所述电源管理装置内设有变压整流稳压电路、电压检测电路、电源切换电路和充电电路。在断电的情况下，安装在保险柜或大门内的备用蓄电池可以起到提供电源的作用，保证保险柜或大门能够正常使用。

一种基于USB key的密码锁系统认证控制方法，包括以下步骤：

a.将USB key插入USB key接口上并按下认证按键向控制主机发送验证请求，所述控制主机发送一个随机数给所述USB key；

    b.USB key使用所述随机数与存储在USB key中的密钥进行RSA运算，得到运算结果Ａ，同时，控制主机对所述随机数与存储在存储器中的密钥进行RSA运算，得到运算结果B，然后控制主机对所述结果A和结果B进行比较；

    c.当所述结果A和结果B进行比较的结果为相同时，所述控制主机发送一个开启指令给控制器，控制器控制所述锁定机构开启；当结构A和结果B进行比较的结果不相同时，控制主机不发送开启指令给控制器，所述锁定机构处于闭合状态，同时控制主机发送指令给报警器，报警器发出警报。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：克服了传统机械锁易破解的问题,本发明使用USB key作为钥匙，很大程度上提高了密码的强度，也免去了使用者记忆数字密码的麻烦，并且认正算法简便高效，不会出现如指纹识别或人脸识别的误判情形，大大的提高了稳定可靠程度，同时USB key使用方便，便于携带藏匿，不可复制伪造，因此使用USB key作为钥匙，其安全性好。

附图说明

    图1为本发明的一种原理方框图。

     图2为本发明用于保险柜时的一种结构示意图。

     图3为本发明认证控制方法的一种流程方框图。

    图中，1—控制主机，2—控制器，3—USB接口，4—存储器，5—锁定机构，6—USB key，7—报警器，8—控制键盘，9—控制装置，10—保险柜，11—保险柜门。

具体实施方式

    下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。

 如图1所示的一种基于USB key的密码锁系统，包括锁定机构5，还包括控制装置、控制键盘8、USB key6和可用于与所述USB key6通讯连接的USB接口3，所述控制装置包括控制主机1、存储器4、控制器2，所述USB接口3与控制主机1连接，所述控制主机1的输出端与存储器4和控制器2连接，所述控制键盘8的输出端与控制主机1的输入端连接。

如图2所示的本发明用于保险柜（箱）的一实施例，所述的控制装置固定安装于保险柜10的内部，所述USB接口3和控制键盘8固定设于保险柜门11上；较佳地，本发明用于保险柜（箱）时，还可以在控制主机上连接一个震动传感器，这样保险柜（箱）搬动或明显移动时，震动传感器可以出发报警器发出报警信号。本发明除了用于保险柜（箱）外，还可用于各种门上，当本发明被用于大门上时，只需将控制装置9固定安装于大门内，将所述USB 接口3和控制键盘8固定安装于大门上。

如图3所示的一种基于USB key的密码锁系统认证控制方法，包括以下步骤：

a.将USB key插入USB key接口上并按下认证按键向控制主机发送验证请求，所述控制主机发送一个随机数给所述USB key；

    b.USB key使用所述随机数与存储在USB key中的密钥进行RSA运算，得到运算结果Ａ，同时，控制主机对所述随机数与存储在存储器中的密钥进行RSA运算，得到运算结果B，然后控制主机对所述结果A和结果B进行比较；

    c.当所述结果A和结果B进行比较的结果为相同时，所述控制主机发送一个开启指令给控制器，控制器控制所述锁定机构开启；当结构A和结果B进行比较的结果不相同时，控制主机不发送开启指令给控制器，所述锁定机构处于闭合状态，同时控制主机发送指令给报警器，报警器发出警报。

较佳地，本发明中所指出的控制装置还包括报警器7，所述报警器7与控制主机1连接，本发明中的报警器可为语音扬声器，也可以采用蜂鸣器，还可以采用电话报警器。在本发明中，所述锁定机构5可采用电动门磁锁或电磁离合锁，还可以采用其他结构的锁具。本发明中所指的控制主机1为微处理器，控制器2为继电器。较佳地，本发明在用于保险柜或大门时，在保险柜或大门内配置有电源管理装置和备用蓄电池，所述电源管理装置内设有变压整流稳压电路、电压检测电路、电源切换电路、充电电路。

本发明中所提出的存储器采用非易失性EEPROM，型号为FM24C02，这种存储器除了用于保持密钥之外，还可用于保存保险柜（箱）开门情况的历史记录，其所存的数据在断电的情况下可以长时间的保存。

本发明中所述的USB key为现有技术中常见的USB key，在USB key内置有单向散列算法和微型智能卡处理器，微型智能卡处理器可以实现数据摘要、数据加解密和签名的各种算法，本发明中USB key所采用的单向散列算法为HMAC—MD5算法。 

根据上述说明，本领域的技术人员可以对本发明作出许多修改和其他实施方式，因此可以理解，本发明不局限于所公开的特定实施方式，其他人不应对本发明的精神和权利要求的范围进行各种变更来实施。

Claims (10)

1. 一种基于USB key的密码锁系统，包括锁定机构，其特征在于：还包括控制装置、控制键盘、USB key和可用于与所述USB key通讯连接的USB接口，所述控制装置包括控制主机、存储器和控制器，所述USB接口与控制主机连接，所述控制主机的输出端与存储器和控制器连接，所述控制键盘的输出端与控制主机的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于USB key的密码锁系统，其特征在于：在所述USB key和控制主机内设有用于证明用户身份的密钥，在所述USB key内置有单向散列算法模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于USB key的密码锁系统，其特征在于：所述锁定机构为电动门磁锁或电磁离合锁。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于USB key的密码锁系统，其特征在于：所述控制主机为微处理器，所述控制器为继电器。

5.根据权利要求1所述的一种基于USB key的密码锁系统，其特征在于：所述控制装置固定安装于保险柜箱体内，所述USB接口和控制键盘固定设于保险柜门上。

6.根据权利要求1所述的一种基于USB key的密码锁系统，其特征在于：所述控制装置固定安装于大门内，所述USB key接口电路和控制键盘固定设于大门上。

7.根据权利要求1或5或6所述的一种基于USB key的密码锁系统，其特征在于：所述控制装置还包括报警器，所述报警器与控制主机连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于USB key的密码锁系统，其特征在于：所述报警器为语音扬声器或蜂鸣器，或电话报警器。

9.根据权利要求5或6所述的一种基于USB key的密码锁系统，其特征在于：所述保险柜或大门内配置有电源管理装置和备用蓄电池，所述电源管理装置内设有变压整流稳压电路、电压检测电路、电源切换电路和充电电路。

10.一种基于USB key的密码锁系统认证控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

a.将USB key插入USB key接口上并按下认证按键向控制主机发送验证请求，所述控制主机发送一个随机数给所述USB key；

    b.USB key使用所述随机数与存储在USB key中的密钥进行RSA运算，得到运算结果Ａ，同时，控制主机对所述随机数与存储在存储器中的密钥进行RSA运算，得到运算结果B，然后控制主机对所述结果A和结果B进行比较；

    c.当所述结果A和结果B进行比较的结果为相同时，所述控制主机发送一个开启指令给控制器，控制器控制所述锁定机构开启；当结构A和结果B进行比较的结果不相同时，控制主机不发送开启指令给控制器，所述锁定机构处于闭合状态，同时控制主机发送指令给报警器，报警器发出警报。

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