CN102983961B - 基于导光信号的加密、解密方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种基于导光信号的加密、解密方法和装置，发射端采用变化的伪码信号对原始信号和导光信号加密，编码后得到扰码信号；接收端利用解扰后的导光信号判定当前状态对应伪码信号是否准确，若准确，采用当前状态对应伪码信号对加密的原始信号解密。由于发射端和接收端之间传输的信号是变化的扰码信号，不易破解，从而信号传输的安全性。
Description
【技术领域】
本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种基于导光信号的加密、解密方法和装置。
【背景技术】
光通信包括非可见光通信和可见光通信，常见的非可见光通信如红外线通信，红外线通信是利用红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常见的可见光通信是一种在LED技术上发展起来的新兴的、短距离高速无线光通信技术。可见光通信的基本原理就是利用LED比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，通过LED光源的高频率闪烁来进行通信，有光代表1，无光代表0，发出高速的光信号，再经过光电转换而获得信息。
现有技术中，光通信技术因为其数据不易被干扰和捕获，光通信设备制作简单且不宜损坏或消磁，可以用来制作无线光加密钥匙。与微波技术相比，无线光通信有相当丰富的频谱资源，这是一般微波通信和无线通信无法比拟的；同时可见光通信可以适用任何通信协议、适用于任何环境；在安全性方面，其相比传统的磁性材料，无需担心消磁问题，更不必担心通信内容被人窃取；无线光通信的设备架设灵活便捷，且成本低廉，适合大规模普及应用。
但是目前原始数据以光信号的形式传输的过程中并没有进行加密，而是直接将信号调制到光信号上进行传输，或者发射端与接收端只采用固定的不随时间变化的加密信号（如伪码信号）进行加密，如果使用高速摄像机进行拍摄，就可以复制出同样频闪的光信号，由于接收端解码所用的伪码信号是固定的，所以复制的光信号也可以被接收端识别并进行正确解密，从而使加密失去意义，因此存在安全隐患。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：避免复制的光信号也可以被接收端识别并进行正确解密，从而使加密失去意义。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于导光信号的加密方法，所述方法包括：
在当前时段，状态机随单位时间变化的发射端与接收端连接，向接收端发送发射端状态机当前时段的状态；
采用变化的伪码信号分别对原始信号和导光信号进行加密；
将加密的原始信号和加密的导光信号合并，获得扰码信号。
可选的，所述变化的伪码信号是随本地时间的变化而连续变化的伪码信号；或者，
随预设的单位时间进行变化的伪码信号。
可选的，所述变化的伪码信号是随发射信号的预设次数而变化的伪码信号。
可选的，所述变化的伪码信号是信号的频率根据预设条件而变化的伪码信号。
可选的，所述预设的条件是信号的频率根据晶振信息的变化进行频率变化；或者，
信号的频率根据本地时钟信息的变化进行频率变化。
可选的，所述采用变化的伪码信号分别对原始信号和导光信号进行加密，具体包括：
将原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算和/或算术运算。
可选的，所述逻辑运算包括异或运算、同或运算、或者与非运算。
可选的，所述算术运算包括加法、减法、乘法、或者除法运算。
可选的，所述方法还包括：
采用MD5加密算法、RSA加密算法、DES加密算法、或者AES加密算法对所述扰码信号进行加密。
可选的，所述方法之前还包括：
从外部接收原始信号。
可选的，所述原始信号是可见光信号、红外信号、远红外信号、或者紫外信号。
可选的，所述原始信号是表征ID信息的数字信号；或者，表征生物特征信息的数字信号。
可选的，所述原始信号为基带数据信号。
可选的，所述方法还包括：
以光信号的形式发送所述扰码信号。
可选的，所述以可见光信号的形式发送所述扰码信号之前，还包括：
对所述扰码信号进行调制。
可选的，所述原始信号的频率与所述导光信号的频率相同或者存在整数倍关系。
可选的，所述原始信号与所述导光信号的起止相位相同。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种基于导光信号的解密方法，所述方法包括：
接收端调整接收端状态机的状态与发射端状态机的状态同步；
将扰码信号分解为加密的原始信号和加密的导光信号；
对所述加密的导光信号进行解扰，若解扰后的导光信号与当前状态对应的伪码信号相同,则采用所述伪码信号对加密的原始信号进行解密。
可选的，对所述加密的导光信号进行解扰，具体包括：
对所述加密的导光信号与预设的导光信号进行逻辑运算；和/或算术运算。
可选的，所述方法之前还包括：
采用MD5解密、RSA解密算法、DES解密算法、或者AES解密算法对所述扰码信号进行解扰。
可选的，所述伪码信号是变化的伪码信号。
可选的，所述方法之前，还包括：
接收以光信号形式表征的加扰信号。
可选的，所述接收以光信号形式表征的加扰信号之后，还包括：
对所述加扰信号进行解调。
可选的，所述方法还包括：
对解密后的原始信号进行判定，若合法，控制与其连接的功能单元动作。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种基于导光信号的加密装置，所述加密装置包括：
随单位时间变化的发射端状态机，与接收端连接，用于向接收端发送当前时段的状态机的状态；
第一伪码发生器，用于输出变化的伪码信号；
导光信号发生器，用于输出导光信号；
编码器，用于采用所述伪码信号分别对原始信号和导光信号进行加密，将加密的原始信号和加密的导光信号合并，获得扰码信号。
可选的，所述加密装置还包括与所述编码器连接、用于对所述扰码信号进行调制的调制器。
可选的，所述加密装置还包括与所述编码器连接的获取单元，用于从外部获取原始信号。
可选的，所述获取单元是光电传感器、红外线传感器、远红外传感器、或者紫外传感器。
可选的，所述加密装置还包括发射单元，用于发射所述扰码信号。
可选的，所述发射单元是LED、红外发光二极管、远红外发光二极管、或者紫外发光二极管。
可选的，所述加密装置可集成在手机、MP3、或者PSP等电子设备中。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种基于导光信号的解密装置，所述解密装置包括：
与发射端状态机的状态同步的接收端状态机；
分解单元，用于将扰码信号分解为加密的原始信号和加密的导光信号；
第二伪码发生器，用于输出变化的伪码信号；
伪码判决器，用于对加密的导光信号进行解扰，判定解扰后的信号与所述接收端状态机当前状态对应的伪码信号是否相同，若相同发送译码指令；
译码器，用于接收到译码指令时，采用解扰后的信号对加密的原始信号进行解密。
可选的，所述解密装置还包括：
与所述分解单元连接，用于对所述扰码信号进行解调的解调器。
可选的，所述解密装置还包括：
与所述分解单元连接的接收单元，用于接收光信号。
可选的，所述接收单元是光电传感器、红外线传感器、远红外传感器、或者紫外传感器。
可选的，所述加密装置还包括：
原始信号判决器，用于将解密的原始信号与预置的原始信号进行比对，判定接收的原始信号的合法性。
可选的，所述解密装置可集成在手机、MP3、或者PSP等电子设备上，也可以是独立存在的装置。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：发射端和接收端之间所传输的信号并不是原始数据信号，而是加密后的扰码信号，并且该扰码信号变化的，因此不易被破解，从而提高了信号传输的安全性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1，实施例一提供的基于导光信号的加密和解密方法流程图；
图2，实施例二提供的基于导光信号的加密和解密方法流程图；
图3，实施例三提供的基于导光信号的加密和解密系统结构示意图；
图4，实施例四提供的基于导光信号的加密和解密系统结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
首先，为了使本领域技术人员更好的理解本发明，下面对本发明的技术方案作简要介绍：
本发明提供了一种在信号传输过程中，发射端对原始信号进行加密，接收端对加密后的信号进行解密，还原出原始信号的方法。这种方法中发射端和接收端所采用伪码信号是不断变化的，通过本发明所描述的同步方法，可以使接收端识别加密所用的伪码信号，使得解密所用的伪码信号能够跟发射端的伪码信号保持一致，从而能够正确解密。
实施例1、
参见图1，是本发明实施例一提供的基于导光信号的加密和加密方法流程图，该方法包括：
S101：在当前时段，发射端与接收端连接。
S102：接收端调整接收端状态机的状态与所述发射端状态机的状态同步。
通过S101和S102实现发射端与接收端的握手。
S103：发射端将原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算，获得加密的原始信号和加密的导光信号。
在具体的实施过程中，还可以对发射端将原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行算术运算，或者同时进行逻辑、算术混合运算，如采用逻辑运算中的异或运算、同或运算、以及与非运算中的任意一种运算方式，与算术运算中的加法、减法、乘法、以及除法运算中的任意一种运算方式进行混合运算。
伪码信号是变化的伪码信号，可以是随本地时间的变化而连续变化的伪码信号；或者随预设的单位时间进行变化的伪码信号。也可以是随发射信号的预设次数而变化的伪码信号。还可以是信号的频率根据预设条件而变化的伪码信号，例如伪码信号的频率根据晶振信息的变化进行频率变化；或者，伪码信号的频率根据本地时钟信息的变化进行频率变化。
原始信号、导光信号以及伪码信号之间的频率相同或者存在整数倍关系；和/或起止相位相同。原始信号可以是从外部获取的信号，如表征ID信息的数字信号、表征生物特征信息的数字信号等数字信号；也可以是可见光信号、红外信号、远红外信号、或者紫外信号等光信号；还可以使基带数据信号。导光信号则是由导光信号发生器产生，加扰前是一组全“1”二进制数字。
例如，在T1时间，假设发射端1的信号为0000000000000000000000000000011011111111111111111111111111111111，共64位，其前32位为其原始信号，即00000000000000000000000000000110；后32位是全1的导光信号。在T1单位时间内伪码发生器的状态为状态1，假设为11101001110100111010001001001101，则其逻辑运算，如异或的过程如表1所示：
| 原始信号 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 输出信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 |
表1 发射端1原始信号在T1单位时间内逻辑运算过程表
从表1可知，卷积后的输出信号，即加密的原始信号为11101001110100111010001001001011。
导光信号部分和伪码信号的逻辑运算，如异或的过程如表2所示：
| 导光信号 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 伪码信号 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 输出信号 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
表2 发射端1导光信号在T1单位时间内逻辑运算过程表
从表2可知，逻辑运算后的输出信号，即加密的导光信号为00010110001011000101110110110010。
S104：发射端将加密的原始信号和加密的导光信号合并获得扰码信号。
例如，将加密的原始信号11101001110100111010001001001011，与加密的导光信号00010110001011000101110110110010合并，获得扰码信号1110100111010011101000100100101100010110001011000101110110110010。此处以前32位为加密原始信号，后32位为加密的导光信号进行合并，在具体的过程中，也可以以前32位为加密的导光信号，后32位为加密原始信号进行合并，此处不再一一列举。
S105：发射端以可见光信号的形式发送所述扰码信号。
假设以X(t)表示光子发射器中的基带数据信号，PW代表光子发射器的导光信号，PN(t)代表伪码序列信号，则输出信号Y(t)可以用下面的表达式表示：Y(t)=X(t)*PN(t)+PW*PN(t)。
若此时发射的信号被高速摄像机拍摄进行复制，则复制的信号也为1110100111010011101000100100101100010110001011000101110110110010。
在具体的实施过程中，也可以以红外信号、远红外信号、或者紫外信号等光信号的形式发送所述扰码信号。
S106：接收端接收所述可见光信号，并将该可见光信号转换为数字信号。
具体的，接收端将光信号转换为电流信号，将电流信号转换为电压信号，将电压信号作为数字信号输出。
S107：接收端对该数字信号进行分解，获得加密的原始信号和加密的导光信号。
S108：接收端对加密的导光信号取反后与当前状态对应的伪码信号进行对比，若相同，进入S109；否则进入S111。
接收加密后的导光信号为00010110001011000101110110110010，取反后为11101001110100111010001001001101。由于接收端当前状态对应的伪码信号与发射端当前时段对应的伪码信号相同，因此若接收端当前状态的伪码信号也为11101001110100111010001001001101，则判定接收的可见光信号为合法的信号。
S109：接收端采用当前状态对应的伪码信号对加密的原始信号进行解密，获得原始信号。
具体的，采用发射端对原始信号加密对应的方式对加密的原始信号进行解密，即若发射端采用逻辑运算方式加密，则接收端采用逻辑运算方式解密；若发射端采用算术运算方式解密，则接收端采用算术运算方式解密。
例如，将伪码信号11101001110100111010001001001101与加密的原始信号11101001110100111010001001001011进行逻辑运算，从而得到解密后的原始信号即00000000000000000000000000000110。
假设到了T2时段，这时发射端1的原始信号和导光信号不变，仍然为0000000000000000000000000000011011111111111111111111111111111111。但这时发射端的伪码发生器的状态发生了变化，变为状态2，假设其对应的伪码序列为10101101010100101011001101011010，则其进行逻辑运算，即异或的过程如表3所示：
| 原始信号 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 伪码信号 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 输出信号 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 |
表3 发射端1的原始信号在T2单位时间内逻辑运算过程表
从表3可知，逻辑元算后的输出信号，即加密的原始信号为10101101010100101011001101011100。
导光信号与伪码信号进行逻辑运算，即异或的过程表4所示：
| 导光信号 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 伪码信号 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 输出信号 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
表4 发射端1的导光信号在T2单位时间内逻辑运算过程表
从表4可知，逻辑运算后的输出信号，即加密的导光信号为01010010101011010100110010100101。
综合表3和表4，可以得到T2单位时间内发射端的发射的伪码信号为1010110101010010101100110101110001010010101011010100110010100101。
在T2时段，
如果在T2时段用T1时段复制的信号即1110100111010011101000100100101100010110001011000101110110110010去让接收端进行识别。此时，加密的导频信号为00010110001011000101110110110010，对其进行取反运算，得到的信号为11101001110100111010001001001101。而在T2时段，接收端伪码生器所产生的伪码序列已经跟发射端一样发生了变化，即接收端当前状态的伪码信号为10101101010100101011001101011010。两者并不相同，判定为非法信号。因此，在光信号传输的过程中被复制的信息，在下一个时间段就不能被接收端识别了，成了过期的信息，从而提高了光子物联网的安全性。
至此，完成了接收端与发射端信号传输时握手同步的过程，在具体实施过程中，S109之后还包括如下步骤：
S110：接收端判定接收的原始信号合法，控制与其连接的功能单元动作。例如，控制门锁开锁、或者控制电器进入工作状态。
S111：结束流程。
该实施例一中，发射端将原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算的步骤，以异或运算为例进行描述，在具体的实施过程中，还可以包括其他的逻辑运算，例如逻辑与。
实施例2、
参见图2，是本发明实施例二提供的一种基于导光信号的加密和解密方法流程图，该方法包括：
S201在当前时段，状态机随单位时间变化的发射端与接收端连接，向接收端发送发射端状态机当前时段的状态。
S202：接收端接收端将接收端状态机的状态与所述发射端状态机的状态同步。
通过S201和S202实现发射端与接收端的握手。
S203：发射端将原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算，获得加密的原始信号和加密的导光信号。
其中，伪码信号随单位时间变化，当前时段的伪码信号在下一时间段，被丢弃，采用新的伪码信号。其中，原始信号、导光信号以及伪码信号之间的频率相同或者存在整数倍关系，起止相位相同。
S204：发射端将加密的原始信号和加密的导光信号合并获得扰码信号。
例如，将即加密的原始信号11101001110100111010001001001011，与加密的导光信号00010110001011000101110110110010合并，获得扰码信号1110100111010011101000100100101100010110001011000101110110110010。
S205：发射端对扰码信号进行调制，获得调制信号。例如，可采用PCM、PWM、PPM、BPSK、QPSK、QAM、QNAM、以及键控调制等调制方式，对扰码信号进行调制。
S206：发射端将所述调制信号以可见光信号的形式发送出去。例如，发射端通过LED灯以闪光形式将调制信号发送出去。
S207：接收端接收发射端发送的可见光信号，并将该可见光信号转换为数字信号。
S208：接收端对数字信号进行解调，获得解调信号。例如，可采用PCM、PWM、PPM、BPSK、QPSK、QAM、QNAM、以及键控调制等调制方式相对应的解调方式，对所述数字信号进行解调。
S209：接收端对解调信号进行分解，获得加密的原始信号和加密的导光信号。
S210：接收端对加密的导光信号取反后与当前状态对应的伪码信号进行对比，若相同，进入S211；否则，进入S213。
其中，接收端有若干个寄存器，每一个寄存器保存着对应的发射端的信息，如寄存器1保存发射端1的信息，寄存器2保存发射端2的信息，依次类推。保存的信息中包括寄存器状态、以及与寄存器状态一一对应的伪码信号序列。由于寄存器总是与对应的发射端保持时间同步的，即发射端每隔一个单位时间就会从一个状态跃迁到下一个状态，相应地，对应的寄存器也会在这个时间内跃迁到下一个与发射端相同的状态，这时，与状态一一对应的伪码信号序列也随之发生发化，变成另一组伪码序列。
例如，接收端寄存器1在T1时段，其状态为状态1，即伪码信号为11101001110100111010001001001101。此时，加密的导光信号为00010110001011000101110110110010，与本随机码进行逻辑运算，通过相关峰识别，可以得到32位全“1”的序列，说明该伪码信号正是加密所用的伪码信号。加密的导光信号与伪码信号进行逻辑运算，即异或的过程如表5所示：
表5 接收端1对加密的导光信号在T1单位时间内逻辑运算过程表
S211：接收端采用当前状态对应的伪码信号对加密的原始信号进行解密，获得原始信号。
例如，加密的原始信号为11101001110100111010001001001011，与伪码信号11101001110100111010001001001101进行逻辑运算，即异或的过程如表6所示：
表6接收端1对加密的导光信号在T1单位时间内逻辑运算过程表
从表6可知，解密后的原始信号为00000000000000000000000000000110。
至此，完成了接收端与发射端信号传输时握手同步的过程，在具体实施过程中，S211之后还包括如下步骤：
S212：接收端判定接收的原始信号合法，控制与其连接的功能单元动作。例如，控制门锁开锁、或者控制电器进入工作状态。
S213：结束流程。
通过以上的同步方法，即使发射端发射出来的光信号被高速摄像机拍摄后进行复制，由于复制的信号无法与接收端的状态变化进行同步，所以在不同的时间内，即使用复制的信号去尝试对接收端进行识别，也能判断为非法信号，可以提高光信号传输的安全性。
上述对本发明的方法实施例进行了描述，下面对运行上述方法实施例的硬件系统列举实施例进行详细描述。
实施例3、
参见图3，是本发明实施例三提供的一种基于导光信号的加密和解密系统结构示意图，该系统300包括加密装置（发射端）301和解密装置（接收端）302。
发射端301的状态机随单位时间变化，在某个时段，与接收端302连接，向发射端302发送发射端状态机当前时段的状态。该发射端301包括第一伪码发生器301a、导光信号发生器301b、编码器301c、以及发射单元301d。
第一伪码发生器301a，用于产生并输出随单位时间变化的伪码信号。该伪码发生器301a的工作状态随单位时间变化，输出的伪码信号也随单位时间变化，例如，在T1单位时间内伪码发生器301a的状态为状态1，输出的伪码信号为11101001110100111010001001001101；在T2时间段内伪码发生器301a的状态为状态2，输出的伪码信号为10101101010100101011001101011010。
导光信号发生器301b，用于输出导光信号。该导光信号发生器301b的频率与伪码发生器的工作频率相同或者存在整数倍的关系。
与导光信号发生器301b和伪码发生器301a连接的编码器301c，用于对原始信号和导光信号发生器301b输出的导光信号，分别与伪码发生器301a当前时段输出的伪码信号进行逻辑运算，获得加密的原始信号和加密的导光信号，将加密的原始信号和加密的导光信号合并获得扰码信号。例如，将加密的原始信号11101001110100111010001001001011，与加密的导光信号00010110001011000101110110110010合并，获得扰码信号1110100111010011101000100100101100010110001011000101110110110010。此处以前32位为加密原始信号，后32位为加密的导光信号进行合并，在具体的过程中，也可以以前32位为加密的导光信号，后32位为加密原始信号进行合并。
与编码器301c连接的发射单元301d，用于将编码器301c输出的扰码信号以可见光信号的形式发送出去。其中，发射单元301c可以为发光二极管LED、红外发光二极管、远红外发光二极管、或者紫外发光二极管，也可以是其它具有发光功能的元件。
其中，发射端301可以为专用光子客户端、手机、MP3、或者PSP等电子设备中。
在具体的实施过程中，发射端301还可以包括与所述编码器301c连接的获取单元，用于从外部获取原始信号，该获取单元可以是光电传感器、红外线传感器、远红外传感器、或者紫外传感器。
接收端302的状态机与所述发射端状态机的状态同步，包括接收单元302a、分解单元302b、第二伪码发生器302c、伪码判决器302d、以及译码器302e。
接收单元302a，接收发射端301a发射的光信号，并将该光信号转换为数字信号。接收单元302a可以是光电传感器、红外线传感器、远红外传感器、或者紫外传感器。
与接收单元302a连接的分解单元302b，用于对接收单元302a转换所得的数字信号进行分解，获得加密的原始信号和加密的导光信号。
第二伪码发生器302c，用于输出变化的伪码信号。伪码信号可以是随本地时间的变化而连续变化的伪码信号；或者随预设的单位时间进行变化的伪码信号。也可以是随发射信号的预设次数而变化的伪码信号。还可以是信号的频率根据预设条件而变化的伪码信号，例如伪码信号的信号的频率根据晶振信息的变化进行频率变化；或者，伪码信号的频率根据本地时钟信息的变化进行频率变化。
与分解单元302b和第二伪码发生器302c连接的伪码判决器302d，用于对加密的导光信号进行解扰，判定解扰后的信号与所述伪码信号是否相同，若相同发送译码指令。例如，导光信号是全“1”的数字序列，因此加密的导光信号进行逻辑运算（取反）后与发射端的伪码信号相同，而第二伪码发生器302d与第一伪码发生器301a的工作状态相同、工作频率相同或者存在整数倍关系，若接收端接收的扰码信号合法，则在同一时间段第二伪码发生器302d与第一伪码发生器301a输出的伪码信号相同，即取反后的加密的导光信号与第二伪码发生器302c输出的当前状态对应的伪码信号相同。
与分解单元302b和伪码判决器302d连接的译码器302e，用于接收到译码指令时，采用当前状态对应的伪码信号对加密的原始信号进行解密。
实施例四、
参见图4，是本发明实施例四提供的一种可见光信号的握手同步系统结构示意图，相对于实施例三，发射端301还包括：
连接于所述编码器301c与发射单元301d之间、用于对扰码信号进行调制的调制器301e。
相应的，接收端302还包括：
连接于接收单元302a和分解单元302b之间、用于对接收单元302a输出的数字信号进行解调的解调器302f。
在具体的实施过程中，同步系统300还包括与接收单元302连接的功能单元，例如电动锁等。接收端302还包括原始信号判决器，用于将解密的原始信号与预置的原始信号进行比对，判定接收的原始信号的合法性。
接收端302可集成在手机、MP3、或者PSP等电子设备上，也可以是独立存在的装置。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (37)
1.一种基于导光信号的加密方法，其特征在于，所述方法包括：
在当前时段，状态机随单位时间变化的发射端与接收端连接，向接收端发送发射端状态机当前时段的状态；
采用变化的伪码信号分别对原始信号和导光信号进行加密；
将加密的原始信号和加密的导光信号合并，获得扰码信号。
2.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述变化的伪码信号是随本地时间的变化而连续变化的伪码信号；或者，
随预设的单位时间进行变化的伪码信号。
3.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述变化的伪码信号是随发射信号的预设次数而变化的伪码信号。
4.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述变化的伪码信号是信号的频率根据预设条件而变化的伪码信号。
5.根据权利要求4所述的加密方法，其特征在于，所述预设的条件是信号的频率根据晶振信息的变化进行频率变化；或者，
信号的频率根据本地时钟信息的变化进行频率变化。
6.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述采用变化的伪码信号分别对原始信号和导光信号进行加密，具体包括：
将原始信号和导光信号分别与当前时段的伪码信号进行逻辑运算和/或算术运算。
7.根据权利要求6所述的加密方法，其特征在于，所述逻辑运算包括异或运算、同或运算、或者与非运算。
8.根据权利要求6所述的加密方法，其特征在于，所述算术运算包括加法、减法、乘法、或者除法运算。
9.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用MD5加密算法、RSA加密算法、DES加密算法、或者AES加密算法对所述扰码信号进行加密。
10.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述方法之前还包括：
从外部接收原始信号。
11.根据权利要求10所述的加密方法，其特征在于，所述原始信号为：可见光信号、红外信号、远红外信号、或者紫外信号。
12.根据权利要求10所述的加密方法，其特征在于，所述原始信号为：表征ID信息的数字信号；或者，表征生物特征信息的数字信号。
13.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述原始信号为基带数据信号。
14.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述方法还包括：
以光信号的形式发送所述扰码信号。
15.根据权利要求14所述的加密方法，其特征在于，所述以可见光信号的形式发送所述扰码信号之前，还包括：
对所述扰码信号进行调制。
16.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述原始信号的频率与所述导光信号的频率相同或者存在整数倍关系。
17.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述原始信号与所述导光信号的起止相位相同。
18.一种基于导光信号的解密方法，其特征在于，所述方法包括：
接收端调整接收端状态机的状态与发射端状态机的状态同步；
将扰码信号分解为加密的原始信号和加密的导光信号；
对所述加密的导光信号进行解扰，若解扰后的导光信号与当前状态对应的伪码信号相同,则采用所述伪码信号对加密的原始信号进行解密。
19.根据权利要求18所述的解密方法，其特征在于，对所述加密的导光信号进行解扰，具体包括：
对所述加密的导光信号与预设的导光信号进行逻辑运算；和/或算术运算。
20.根据权利要求18所述的解密方法，其特征在于，所述方法之前还包括：
采用MD5解密、RSA解密算法、DES解密算法、或者AES解密算法对所述扰码信号进行解扰。
21.根据权利要求18所述的解密方法，其特征在于，所述伪码信号是变化的伪码信号。
22.根据权利要求18所述的解密方法，其特征在于，所述方法之前，还包括：
接收以光信号形式表征的加扰信号。
23.根据权利要求22所述的解密方法，其特征在于，所述接收以光信号形式表征的加扰信号之后，还包括：
对所述加扰信号进行解调。
24.根据权利要求18所述的解密方法，其特征在于，所述方法还包括：
对解密后的原始信号进行判定，若合法，控制与其连接的功能单元动作。
25.一种基于导光信号的加密装置，其特征在于，所述加密装置包括：
随单位时间变化的发射端状态机，与接收端连接，用于向接收端发送当前时段的状态机的状态；
第一伪码发生器，用于输出变化的伪码信号；
导光信号发生器，用于输出导光信号；
编码器，用于采用所述伪码信号分别对原始信号和导光信号进行加密，将加密的原始信号和加密的导光信号合并，获得扰码信号。
26.根据权利要求25所述的加密装置，其特征在于，所述加密装置还包括与所述编码器连接、用于对所述扰码信号进行调制的调制器。
27.根据权利要求25所述的加密装置，其特征在于，所述加密装置还包括与所述编码器连接的获取单元，用于从外部获取原始信号。
28.根据权利要求27所述的加密装置，其特征在于，所述获取单元是光电传感器、红外线传感器、远红外传感器、或者紫外传感器。
29.根据权利要求25所述的加密装置，其特征在于，所述加密装置还包括发射单元，用于发射所述扰码信号。
30.根据权利要求29所述的加密装置，其特征在于，所述发射单元是LED、红外发光二极管、远红外发光二极管、或者紫外发光二极管。
31.根据权利要求25至30任意一项所述的加密装置，其特征在于，所述加密装置可集成在手机、MP3、或者PSP等电子设备上，也可以是独立存在的装置。
32.一种基于导光信号的解密装置，其特征在于，所述解密装置包括：
与发射端状态机的状态同步的接收端状态机；
分解单元，用于将扰码信号分解为加密的原始信号和加密的导光信号；
第二伪码发生器，用于输出变化的伪码信号；
伪码判决器，用于对加密的导光信号进行解扰，判定解扰后的信号与所述接收端状态机当前状态对应的伪码信号是否相同，若相同发送译码指令；
译码器，用于接收到译码指令时，采用解扰后的信号对加密的原始信号进行解密。
33.根据权利要求32所述的解密装置，其特征在于，所述解密装置还包括：
与所述分解单元连接，用于对所述扰码信号进行解调的解调器。
34.根据权利要求32所述的解密装置，其特征在于，所述解密装置还包括：
与所述分解单元连接的接收单元，用于接收光信号。
35.根据权利要求34所述的解密装置，其特征在于，所述接收单元是光电传感器、红外线传感器、远红外传感器、或者紫外传感器。
36.根据权利要求32所述的解密装置，其特征在于，所述加密装置还包括：
原始信号判决器，用于将解密的原始信号与预置的原始信号进行比对，判定接收的原始信号的合法性。
37.根据权利要求32至36任意一项所述的解密装置，其特征在于，所述解密装置集成在手机、MP3、MP4、PSP等移动电子设备上，或者是独立存在的装置。
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