CN104809490A - 一种基于多维码的证卡防伪系统及其认证方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的一种基于多维码的证卡防伪系统及其认证方法，其特征在于：它包括：证卡生成端和证卡认证端，所述证卡生成端用于生成多维码并将其打印在证卡上，所述证卡认证端用于识别认证证卡上的所述多维码，其中，所述证卡生成端中至少包括:信息获取模块、第一摘要提取模块、信息加密模块、多维码生成模块；所述证卡认证端中至少包括：多维码信息获取模块、信息解密模块、第二摘要提取模块、比对模块；通过在证卡生成端生成多维码信息，在证卡认证端对所述多维码信息进行认证，最终实现基于多维码的证卡防伪认证。

Description

一种基于多维码的证卡防伪系统及其认证方法

技术领域

本发明涉及信息认证领域，尤其涉及一种基于多维码的证卡防伪系统及其认证方法。

背景技术

近年来，随着信息科学技术的发展，假票假证越来越泛滥，甚至出现了专门造假的行业，如何利用好证卡防伪技术成为了预防、打击此类造假行为的关键之一。目前运用比较普遍的证卡主要分为以下四种：普通IC卡、条码卡、磁条卡、接触式IC卡，其中，磁卡、IC卡等防伪技术价格比较高，并需要特定的硬件设备支持。

条码卡主要运用的是条码防伪技术。其中，条码标签具有易于制作，成本低，识别设备操作容易的特点，但是条码在解码之后必须连接数据库才能校验，否则不能辨别真伪；二维码在多个领域已广泛应用，如火车票、护照、驾照等证照资料登记，但是目前流行的二维码存储容量非常少，只存有少量的文本信息，基本没有存储图片信息的运用，容易被不法分子破译。多维码在现有二维码的基础上增加了一个维度，通常为彩色维度，多维码在平面结构上继承了普通二维码的优点，同时提高了信息存储密度，在相同码图面积内的信息容量为普通二维码的2倍以上。

身份证件、门禁证卡、毕业证、银行卡及其它各种记名票据，属于一类特殊商品，都需要与个人绑定在一起，与人们的日常生活密不可分，一般来说，目前多使用二维码对证卡的真伪进行辨别，不仅容量小，而且在使用过程中安全性能不高，很容易被不法份子利用，因而如何将提高这些证卡的防伪性能成为了目前急需解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种基于多维码的证卡防伪系统及认证方法，其在证卡生成端中使用非对称加密算法和对称加密算法混合加密算法对用户信息和生物信息进行加密形成多维码标签信息，在证卡认证端根据多维码标签信息迅速辨别证卡的真伪，简单易行，且防伪性能高。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

这种基于多维码的证卡防伪系统，包括：证卡生成端和证卡认证端，所述证卡生成端用于生成所述多维码并将其打印在证卡上，所述证卡认证端用于识别认证所述证卡上的所述多维码，其中，

所述证卡生成端中至少包括：

信息获取模块，用于能够唯一标识用户的用户信息，和所述用户的生物信息；

第一摘要提取模块，与所述信息获取模块连接，获取所述生物信息，并使用消息摘要算法提取所述生物信息中的摘要信息；

信息加密模块，分别与所述信息获取模块和所述第一摘要提取模块连接，从所述第一摘要提取模块中获取所述摘要信息，并使用非对称加密算法和私钥实现所述摘要信息的数字签名；从所述信息获取模块中获取所述用户信息和所述生物信息，并使用对称加密算法和对称密钥对所述用户信息和所述生物信息进行加密生成密文信息；使用所述非对称加密算法和公钥对所述对称密钥进行加密生成加密密钥；

多维码生成模块，与所述信息加密模块连接，分别获取所述数字签名、所述密文信息、以及所述加密密钥，生成多维码信息；

所述证卡认证端中至少包括：

多维码信息获取模块，用于获取所述多维码信息中包含的所述数字签名、所述密文信息、以及所述加密密钥；

信息解密模块，与所述多维码信息获取模块连接，使用所述非对称加密算法和所述公钥解密所述数字签名还原得到第一摘要信息；使用所述非对称加密算法和所述私钥对所述加密密钥进行解密还原得到所述对称密钥；使用所述对称加密算法和所述对称密钥对所述密文信息进行解密还原得到所述生物信息和所述用户信息；

第二摘要提取模块，与所述信息解密模块，获取所述生物信息，并使用所述消息摘要算法提取所述生物信息中的第二摘要信息；

比对模块，分别与所述信息解密模块和所述第二摘要提取模块连接，将所述第一摘要信息和所述第二摘要信息进行比对，同时将所述用户信息和所述证卡上的用户信息进行比对，实现所述多维码信息的认证。

在本技术方案中，将包含能够唯一标识该用户的生物信息的多维码印刷在证卡上，大大提高证卡的的防伪性能；且生物信息经过加密编码后，只有对应机构的专门解码软件才能解密，普通解码器无法解析出具体的信息，这样也防止了信息的泄露。

优选地，所述用户信息为用户姓名或用户身份证号或证卡编号。

优选地，所述生物信息为人脸信息或指纹信息或虹膜信息或签名信息。

在本技术方案中，人脸信息识别、指纹信息识别、虹膜信息识别、签名信息识别等都是利用可靠的匹配算法来完成验证与个人身份的识别。当用虹膜来识别个人身份时，识别速度只有零点几秒，而且具有唯一性，准确度很高，人脸识别在准确度上略低于指纹或虹膜识别，但是人脸识别最直观、最自然，只需要正对摄像头这样很简单的交互，所以很容易被用户所接受。因而，根据不同使用场景提取多种的生物信息压缩加密后编码，并打印在证卡上提高防伪性能。

优选地，所述消息摘要算法为MD5算法，所述非对称加密算法为RSA算法，所述对称加密算法为DES算法。

这种基于多维码的证卡防伪方法，应用于上述基于多维码的证卡防伪系统，其在证卡生成端生成多维码信息，在证卡认证端对所述多维码信息进行认证，其中，所述多维码信息生成过程至少包括以下步骤：

S11分别获取用户信息和用户的生物信息；

S12使用消息摘要算法提取所述生物信息中的摘要信息；

S13使用非对称加密算法和私钥对所述摘要信息进行加密实现所述摘要信息的数字签名；

S14使用对称加密算法和对称密钥对所述用户信息和所述生物信息进行加密，生成密文信息；

S15使用所述非对加密称算法和公钥对所述对称密钥进行加密生成加密密钥；

S16分别获取所述数字签名、所述密文信息、以及所述加密密钥形成所述多维码信息；

所述多维码信息的认证过程至少包括以下步骤：

S21获取包含所述数字签名、所述密文信息、以及所述加密密钥的所述多维码信息；

S22使用所述非对加密称算法和所述公钥对所述数字签名进行解密获取第一摘要信息；

S23使用所述非对称加密算法和所述私钥对所述加密密钥进行解密还原得到所述对称密钥；

S24使用所述对称加密算法和所述对称密钥对所述密文信息进行解密还原得到所述用户信息和所述生物信息；

S25使用所述消息摘要算法提取所述生物信息中的第二摘要信息；

S26比对所述第一摘要信息和所述第二摘要信息、所述用户信息和所述证卡中的用户信息，完成所述多维码信息的认证。

优选地，在所述证卡生成端生成多维码信息，证卡认证端对所述多维码信息进行认证之前，所述证卡生成端从所述证卡认证端中获取所述非对称算法的公钥，并进行存储；且分别在所述证卡生成端和所述证卡认证端中分别预存所述消息摘要算法、所述非对称加密算法、以及所述对称加密算法。

优选地，所述消息摘要算法为MD5算法，所述非对称加密算法为RSA算法，所述对称加密算法为DES算法。

优选地，在所述证卡认证端实现所述多维码信息认证的过程中，还可以通过人工的方式对所述步骤S24中获取所述生物信息进行认证。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.在本发明中，由于个人生物信息的唯一性，因而包括了个人生物信息的多维码同样具备唯一性，这样就可实现证卡的唯一性。且在证卡信息管理方面由各机构统一管理各证卡信息，而多生物信息则由一个单独的部门管理，这样节省了因为办理各种证卡重复采集生物信息带来的人力财力资源的浪费，节约成本；

2.在本发明中，在证卡的防伪上克服了仅通过特殊材质证明真伪的证卡易于造假、篡改的不足，利用了多维码存储容量大，识别操作设备容易的特点，即在本发明中只需通过普通移动设备进行简单的交互操作就能达到直接验证证卡真假的目的；相关部门只需要投入简单的软硬件设施就能快速有效地遏制证件造假现象，大大提高了证卡的防伪性能，即使离线也同样能够实现认证。

附图说明

图1为本发明中基于多维码证卡防伪系统结构示意图；

图2为本发明中多维码信息生成流程示意图；

图3为本发明中多维码信息的认证流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明进行具体的描述。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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1所示为本发明提供的基于多维码证卡防伪系统结构示意图，从图中可以看出，在该系统中包括包括证卡生成端和证卡认证端，其中，证卡生成端用于生成多维码并将其打印在证卡上，证卡认证端用于识别认证证卡上的多维码。具体来说，在证卡生成端中至少包括：

信息获取模块，用于能够唯一标识用户的用户信息和用户的生物信息。其中，用户信息可以为用户姓名或用户身份证号或证卡编号，在具体实施例中，证卡生成端可以通过直接从证卡中获取上述用户信息，也可以通过用户直接在人机交互界面(通过键盘输入)中直接输入上述信息。生物信息为人脸信息或指纹信息或虹膜信息或签名信息，具体地，证卡生成端可以从信息管理处(统一管理用户的生物信息)直接获取用户的生物信息，也可以通过扫描装置直接获取用户的生物信息，且获取的生物信息可以是图片压缩后的信息也可以在生物信息中提取的特征点。在本发明中，我们对用户信息、生物信息、以及用户信息和生物信息的获取方式都不做具体限定，只要能够用于唯一标识该用户和能够获取用于唯一标识该用户的信息，都包括在本发明的内容中。

第一摘要提取模块，与信息获取模块连接，获取生物信息，并使用消息摘要算法提取生物信息中的摘要信息。在具体实施例中，这里使用的消息摘要算法包括MD5算法，即通过MD5算法提取生物信息中的摘要信息；如果生物信息为虹膜信息，则使用该MD5算法直接从虹膜信息中提取摘要信息。当然，在本发明中，我们同样对消息摘要算法的具体形式不做限定，只要其能够唯一的提取出生物信息中的摘要信息，都包括在本发明的内容中。

信息加密模块，分别与信息获取模块和第一摘要提取模块连接，从第一摘要提取模块中获取摘要信息，并使用非对称加密算法和私钥实现摘要信息的数字签名；从信息获取模块中获取用户信息和生物信息，并使用对称加密算法和对称密钥对用户信息和生物信息进行加密生成密文信息；使用非对称加密算法和公钥对对称密钥进行加密生成加密密钥。多维码生成模块，与信息加密模块连接，分别获取数字签名、密文信息、以及加密密钥，生成多维码信息，并将生成的多维码信息附加在证卡上并进行打印。

在证卡认证端中至少包括：多维码信息获取模块，用于获取多维码信息中包含的数字签名、密文信息、以及加密密钥。在具体实施方式中，可以通过移动设备对证卡上的多维码进行扫描以获取其中的信息。当然，在这里，我们同样对移动设备的具体形式不做限定，如可以使用手机、电脑等，只要其能通过扫描的方式获取多维码中的信息，并发明至信息解码模块中，都包括在本发明的内容中。

信息解密模块，与多维码信息获取模块连接，使用非对称加密算法和公钥解密数字签名还原得到第一摘要信息；使用非对称加密算法和私钥对加密密钥进行解密还原得到对称密钥；使用对称加密算法和对称密钥对密文信息进行解密还原得到生物信息和用户信息；第二摘要提取模块，与信息解密模块，获取生物信息，并使用消息摘要算法提取生物信息中的第二摘要信息。与证卡生成端中相同，在这里我们使用到的非对称加密算法和对称加密算法也是RSA算法和DES算法，使用的消息摘要算法也为MD5算法。当信息解密模块从多维码信息获取模块获取了数字签名、密文信息、以及加密密钥之后，首先使用RSA算法和公钥对上述数字签名进行解密得到第一摘要信息，用于验证密文信息是否被篡改；随后使用RSA算法和私钥对加密密钥Ck进行解密得到对称密钥k；最后使用DES算法和得到的对称密钥k对密文消息进行解密还原得到生物信息和用户信息。得到了用户信息之后，即可以将该用户信息与证卡上的用户信息进行比对，若比对成功，则再对生物信息进行比对，若用户信息比对失败，则证卡认证失败。

在对生物信息进行认证的过程中，若获取的生物信息是人脸信息，则可以直接通过人工的方式进行验证，即通过将获取的人脸信息与证卡上的人脸进行比对的方式进行人脸信息验证，若验证成功，则证卡认证成功。当然，在本发明中，我们还可以通过摘要信息比对的方式进行认证，即通过MD5算法提取得到的生物信息的第二摘要信息，随后将得到的第二摘要信息与之前得到的第一摘要信息进行比对，若比对成功，则说明证卡是真实的；若比对失败，则说明证卡是伪造的。

本发明还提供了一种基于多维码的证卡防伪方法，应用于上述系统，包括多维码信息生成的过程(如图2)和多维码信息认证的过程(如图3)。

在多维码信息生成过程的过程中，首先通过从信息管理处分别获取用户信息和用户的生物信息；随后使用消息摘要算法(MD5算法)提取生物信息中的摘要信息；接着使用非对称加密算法RSA和私钥对摘要信息进行加密实现摘要信息的数字签名；使用对称加密算法DES和对称密钥k对用户信息和生物信息进行加密，生成密文信息；使用非对称加密算法RSA和公钥对对称密钥进行加密生成加密密钥Ck；最后，集合数字签名、密文信息、以及加密密钥形成多维码信息，并将这些信息附加在证卡上进行打印。

在多维码信息的认证过程中：首先通过使用移动设备对多维码信息进行扫描的方式获取包含数字签名、密文信息、以及加密密钥的多维码信息；随后使用非对称算法RSA和公钥对数字签名进行解密获取第一摘要信息；使用非对称算法RSA和私钥对加密密钥Ck进行解密还原得到对称密钥k；使用对称算法DES和对称密钥k对密文信息进行解密还原得到用户信息和生物信息；到这里，获取了用户信息生物信息之后，可以通过人工验证的方式，将得到的用户信息和生物信息与证卡上的信息进行验证，当然，如果生物信息是人工不能进行验证的如之前提取的生物信息是信息中的特征点，又如生物信息是指纹信息、虹膜信息等，此时，必须进行进一步验证，使用消息摘要算法(MD5算法)提取生物信息中的第二摘要信息；再将得到的第二摘要信息至之前得到的第一摘要信息进行比对，即可完成多维码信息的认证。

要说明的是，在认证的过程中，只要有一种认证方式不成功(人工验证用户信息、人工验证生物信息、计算机识别生物信息)，则认证失败。且在认证的过程中，需要进一步进行验证，可以通过连接数据库通过与原始信息进行比对的方式进行比对。

以下用一个毕业证的生成和认证系统说明以上步骤。

毕业证生成端获得多维码防伪标签的步骤如下所述：

S11获取用户的基本信息和生物信息。学生姓名：张XX；身份证号：123456789987654321；毕业证编号：429006199109051327；生物信息：人脸。

S12使用MD5摘要算法提取人脸图片的信息摘要信息。MD5(zhangsan.jpg)＝b23f1f3b915c85d8a5711ce3fcb3d7e1。

S13根据RSA算法产生一对私钥pri1和公钥pub1,用私钥pri1对S12得到的摘要信息加密，生成人脸图片的数字签名。

S13将学生姓名、身份证号、毕业证编号、人脸图片用对称加密算法DES加密,密钥为k。

S14用毕业证认证端生成的非对称加密公钥pub2对密钥k加密生成Ck。

S15将S12中所述生物信息的数字签名、S13中所述经DES加密后的密文信息、S14中的加密密钥Ck存于多维码中，将多维码图像打印在相应毕业证上。

毕业证认证端鉴别真伪的具体步骤如下所述：

S21从毕业证上获取多维码图片，解码后获得数字签名、经对称加密算法加密后的密文、经RSA加密对称加密密钥Ck。

S22利用证卡生成端的公钥pub1对S23中的数字签名信息解密获取第一摘要信息。

S23对S21中的Ck使用毕业证认证端的私钥pri2解密获得对称加密密钥k。

S24利用S22中获得的对称密钥k解密S21中经对称加密算法加密后的密文，得到学生姓名、身份证号、毕业证编号、人脸图及其数字签名信息。

S25对S24中的人脸图采用MD5算法提取第二信息摘要；

S26比对S22中的第一摘要信息和S25中的第二摘要信息、所述用户信息和所述证卡中的用户信息，完成所述多维码信息的认证。

本系统可以有效地遏制制假造假行为，即使不法分子掌握制证技术也无法伪造。若不法分子完全复制一个合法证卡，解码出来的生物特征信息与其不一致，验证无法通过；若不法分子掌握制证技术，伪造假的证卡，没有对应机构的私钥，对应的解码软件也不能正确解码。

Claims (8)

1.一种基于多维码的证卡防伪系统，其特征在于，包括：证卡生成端和证卡认证端，所述证卡生成端用于生成所述多维码并将其打印在证卡上，所述证卡认证端用于识别认证所述证卡上的所述多维码，其中，所述证卡生成端中至少包括：

信息获取模块，用于能够唯一标识用户的用户信息和所述用户的生物信息；

第一摘要提取模块，与所述信息获取模块连接，获取所述生物信息，并使用消息摘要算法提取所述生物信息中的摘要信息；

信息加密模块，分别与所述信息获取模块和所述第一摘要提取模块连接，从所述第一摘要提取模块中获取所述摘要信息，并使用非对称加密算法和私钥实现所述摘要信息的数字签名；从所述信息获取模块中获取所述用户信息和所述生物信息，并使用对称加密算法和对称密钥对所述用户信息和所述生物信息进行加密生成密文信息；使用所述非对称加密算法和公钥对所述对称密钥进行加密生成加密密钥；

多维码生成模块，与所述信息加密模块连接，分别获取所述数字签名、所述密文信息、以及所述加密密钥，生成多维码信息；

所述证卡认证端中至少包括：

多维码信息获取模块，用于获取所述多维码信息中包含的所述数字签名、所述密文信息、以及所述加密密钥；

信息解密模块，与所述多维码信息获取模块连接，使用所述非对称加密算法和所述公钥解密所述数字签名还原得到第一摘要信息；使用所述非对称加密算法和所述私钥对所述加密密钥进行解密还原得到所述对称密钥；使用所述对称加密算法和所述对称密钥对所述密文信息进行解密还原得到所述生物信息和所述用户信息；

第二摘要提取模块，与所述信息解密模块，获取所述生物信息，并使用所述消息摘要算法提取所述生物信息中的第二摘要信息；

比对模块，分别与所述信息解密模块和所述第二摘要提取模块连接，将所述第一摘要信息和所述第二摘要信息进行比对，同时将所述用户信息和所述证卡上的用户信息进行比对，实现所述多维码信息的认证。

2.如权利要求1所述的一种基于多维码的证卡防伪系统，其特征在于：所述用户信息为用户姓名或用户身份证号或证卡编号。

3.如权利要求1所述的一种基于多维码的证卡防伪系统，其特征在于：所述生物信息为人脸信息或指纹信息或虹膜信息或签名信息。

4.如权利要求1、或2、或所述的一种基于多维码的证卡防伪系统，其特征在于：所述消息摘要算法为MD5算法，所述非对称算法为RSA算法，所述对称算法为DES算法。

5.一种基于多维码的证卡防伪方法，应用于如权利要求1-4任一项所述基于多维码的证卡防伪系统，其特征在于，其在证卡生成端生成多维码信息，在证卡认证端对所述多维码信息进行认证，其中，

所述多维码信息生成过程至少包括以下步骤：

S11分别获取用户信息和用户的生物信息；

S12使用消息摘要算法提取所述生物信息中的摘要信息；

S13使用非对称算法和私钥对所述摘要信息进行加密实现所述摘要信息的数字签名；

S14使用对称算法和对称密钥对所述用户信息和所述生物信息进行加密，生成密文信息；

S15使用所述非对称算法和公钥对所述对称密钥进行加密生成加密密钥；

S16分别获取所述数字签名、所述密文信息、以及所述加密密钥形成所述多维码信息；

所述多维码信息的认证过程至少包括以下步骤：

S21获取包含所述数字签名、所述密文信息、以及所述加密密钥的多维码信息；

S22使用所述非对称加密算法和所述公钥对所述数字签名进行解密获取第一摘要信息；

S23使用所述非对称加密算法和所述私钥对所述加密密钥进行解密还原得到所述对称密钥；

S24使用所述对称加密算法和所述对称密钥对所述密文信息进行解密还原得到所述用户信息和所述生物信息；

S25使用所述消息摘要算法提取所述生物信息中的第二摘要信息；

S26比对所述第一摘要信息和所述第二摘要信息、所述用户信息和所述证卡中的用户信息，完成所述多维码信息的认证。

6.如权利要求5所述的一种基于多维码的证卡防伪方法，其特征在于：在所述证卡生成端生成多维码信息，证卡认证端对所述多维码信息进行认证之前，所述证卡生成端从所述证卡认证端中获取所述非对称算法的公钥，并进行存储；且分别在所述证卡生成端和所述证卡认证端中分别预存所述消息摘要算法、所述非对称加密算法、以及所述对称加密算法。

7.如权利要求5或6所述的一种基于多维码的证卡防伪方法，其特征在于：所述消息摘要算法为MD5算法，所述的非对称加密算法为RSA算法，所述对称加密算法为DES算法。

8.如权利要求5所述的一种基于多维码的证卡防伪方法，其特征在于：在所述证卡认证端实现所述多维码信息认证的过程中，还可以通过人工的方式对所述步骤S24中获取所述生物信息进行认证。