CN105469489A - 一种随机密钥的电子锁系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种随机密钥的电子锁系统，由电子钥匙和电子锁组成。设置电子锁的身份码，使用电子钥匙发送配对到的地址码F给电子锁，电子锁接收到后和自身的地址码F进行比较，若一致，则电子锁的MCU微处理器截获自身的随机密钥R和自身的密钥A，采用预先设置的算法进行加密运算生成验证码C暂存，发送截获到的随机密钥R给电子钥匙，电子钥匙接收到随机密钥R和配对到的密钥A，采用和电子锁相同的算法进行加密运算生成验证码D并发给电子锁，电子锁接收到验证码D和暂存的验证码C比较，若一致，则电子锁开启。

Description

一种随机密钥的电子锁系统
技术领域
本发明涉及一种电子锁技术领域，尤其是涉及一种遥控电子锁。
背景技术
遥控电子锁主要采用固定码或滚动码控制技术，应用于汽车、卷帘门、家居门、保险柜等。固定码控制技术的电子锁每次接收的编码固定不变，捕捉复制有效，安全性能较差。滚动码控制技术的遥控电子锁每次接收的编码滚动变化，安全性能较高。由滚动码原理可知，密钥是滚动码系统的核心安全，随着芯片解密技术的发展，同一批次的遥控电子锁产品中，一旦密钥有微少的规律可寻，则同一批次的遥控电子锁产品将存在重大的安全隐患。
目前，新一代的电子锁采用一种随机码控制技术，由其原理可知，电子钥匙具有固化的ID号，电子锁配对电子钥匙的ID号，电子锁比较来自电子钥匙的ID号，若相同，发送一个由软件生成的随机码给电子钥匙，电子钥匙接收后采用自身的ID号对接收到的随机码进行加密，加密后的数据发送给电子锁验证，若通过，电子锁开启。电子锁配对电子钥匙的ID号方式，电子锁为了适应电子钥匙的使用，必然大批量的电子锁采用相同的算法。非法破解者，采用芯片解密技术得到程序、算法，电子锁发送的随机码可以由得到的程序推算到下一个随机码，电子钥匙的固定ID号参与加密运算而且暴露于公共环境，一旦截获，则该种随机码控制技术的电子锁存在重大的安全隐患。
随着科技的发展，锁的安全和钥匙的使用得到越来越多人的关注，锁的控制方式兼容远程控制以及钥匙能够灵活运用、集中归一是人们日常生活的需求。
发明内容
本发明的目的在于至少解决上述技术的不足而提供一种随机密钥的电子锁系统，由电子钥匙和电子锁组成。电子锁包括信号收发模块、MCU微处理器、键盘单元，电子锁的信号收发模块可以是无线信号收发模块，也可以是接触性信号收发模块，其中无线信号收发模块为红外线信号收发模块、无线射频信号收发模块、蓝牙信号收发模块、WIFI信号收发模块等的一种或多种组合。电子钥匙为便携式独立装置或可安装运行在电脑、手机和消费类电子产品的一种或多种之上的应用软件，其中便携式独立装置包括信号收发模块、MCU微处理器、键盘单元。
本发明提供了一种随机密钥的电子锁系统，以下提供系统的技术方案。
设置电子锁的地址码F、密钥A或用户码G。
使用电子钥匙配对电子锁的地址码F、密钥A或用户码G，还可以配对含有预先定义限制使用标识的限制数据H。
使用电子钥匙发送配对到的地址码F给电子锁，电子锁接收到后和自身的地址码F进行比较，若一致，则电子锁的MCU微处理器截获自身的随机密钥R（电子锁的MCU微处理器在预设时间内非线性改变一次数据产生随机密钥）和自身的密钥A，采用预先设置的算法进行加密运算生成验证码C暂存，发送截获到的随机密钥R给电子钥匙，电子钥匙接收到随机密钥R和配对到的密钥A，采用和电子锁相同的算法进行加密运算生成验证码D并发给电子锁，电子锁接收到验证码D和暂存的验证码C比较，若一致，则电子锁开启。
使用电子钥匙发送配对到的用户码G给电子锁，电子锁接收到后和自身的用户码G进行比较，若一致，则电子锁的键盘单元禁止使用或允许使用。
上述所述的设置电子锁的地址码F、密钥A或用户码G，是通过电子锁的键盘单元直接输入密码方式设置或通过电子锁的键盘单元截获随机密钥的方式设置。
上述所述的电子钥匙配对到含有预先定义限制使用标识的限制数据H（限制数据H可以由电子锁、电子钥匙、或第三方独立电子设备提供），电子钥匙使用完该限制数据H后自动清除配对到的地址码F、密钥A。
上述所述的电子锁的地址码F含有预先定义的直接配对标识或间接配对标识，提供用户选择发送，直接配对标识是电子钥匙配对时识别配对的是电子锁的地址码F、密钥A，间接配对标识是电子钥匙配对时识别配对的是电子锁的地址码F、密钥A，并允许电子钥匙发送或导出含有直接配对标识的该地址码F、密钥A，导出的数据可以储存于各种存储介质中。
上述所述的电子锁接收到后和自身的地址码F进行比较，忽略比较直接配对标识和间接配对标识。
由上述可知本发明的有益效果是：电子锁系统密钥人为设置和特定条件下截获，无规律性，人为设置系统核心密钥不暴露于公共环境，电子锁彼此之间密钥无关联性，有效防止芯片解密技术和数据截获分析技术的破坏，提高安全性能。电子钥匙遗失、泄密等原因造成电子锁安全性能降低，可及时变更系统密钥，确保电子锁安全而无需更换电子锁硬件。电子钥匙可以由管理者统一管理、配对，配对时可近距离、远程等方式进行，对于临时用户配对的电子钥匙可限制使用。电子锁可实现近距离或远程控制。将生活中采用本发明的电子锁的地址码F、密钥A集中于一个便携式装置、手机、电脑等进行集中控制，从而无需携带大量的钥匙，实现钥匙的灵活运用、集中归一。
附图说明
图1本发明的电子锁系统主要方法流程图。
图2本发明的便携式独立装置电子钥匙结构图。
图3本发明的电子锁键盘管理方法流程图。
图4本发明的电子钥匙间接配对流程图。
图5本发明的电子钥匙临时用户使用流程图。
图6本发明的的电子钥匙开启操作流程图。
图7本发明的电子锁结构图。
图8本发明的的电子锁开启操作流程图。
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。
本发明的一种随机密钥的电子锁系统，由电子钥匙和电子锁组成。电子锁包括信号收发模块、MCU微处理器、键盘单元，电子锁的信号收发模块可以是无线信号收发模块，也可以是接触性信号收发模块，其中无线信号收发模块包括：红外线信号收发模块、无线射频信号收发模块、蓝牙信号收发模块、WIFI信号收发模块等的一种或多种组合。电子钥匙为便携式独立装置或可安装运行在电脑、手机和消费类电子产品的一种或多种之上的应用软件，其中便携式独立装置包括信号收发模块、MCU微处理器、键盘单元。
以下详细描述电子锁系统的主要技术方法，如图1所示。
101电子锁的MCU微处理器在预设时间内（预设时间可以为1毫秒）非线性改变一次数据产生随机密钥。该随机密钥无规律可寻，更进一步，特定条件截获的随机密钥，更无规律性，提高电子锁的系统安全。
102用户通过电子锁的键盘单元直接输入密码方式或截获随机密钥的方式设置电子锁的地址码F、密钥A，设置的数据分类储存于电子锁的MCU微处理器的数据存储器中。地址码F为电子锁识别电子钥匙的依据，只有接收到与自身相同的地址码才可进行下一步骤操作，密钥A为电子锁系统核心安全密钥，只有配对电子钥匙时才向外发送。
103通过电子锁的键盘单元发送电子锁的地址码F、密钥A，电子锁的地址码F含有预先定义的直接配对标识或间接配对标识，提供用户选择发送，直接配对标识是电子钥匙配对时识别配对的是电子锁的地址码F、密钥A，间接配对标识是电子钥匙配对时识别配对的是电子锁的地址码F、密钥A，并允许电子钥匙发送或导出含有直接配对标识的该地址码F、密钥A，导出的数据可以储存于各种存储介质中。
104操作电子钥匙的键盘单元，使电子钥匙进入配对状态，配对电子锁的地址码F、密钥A。
105操作电子钥匙的键盘单元进行开启操作，电子钥匙发送配对到的地址码F给电子锁。
106电子锁接收到后和自身的地址码F进行比较（忽略比较直接配对标识和间接配对标识），若一致，则电子锁的MCU微处理器截获自身的随机密钥R和自身的密钥A，采用预先设置的算法进行加密运算生成验证码C暂存，发送截获到的随机密钥R给电子钥匙后等待接收信号。电子锁接收到的信号数据和自身的地址码F进行比较，若不一致，电子锁返回，不能进行下一个步骤。
107电子钥匙接收到随机密钥R和配对到的密钥A，采用和电子锁相同的算法进行加密运算生成验证码D并发给电子锁。
108电子锁接收到验证码D和暂存的验证码C比较，若一致，则电子锁开启。
上述所述的预先设置的算法进行加密运算，众所周知，现今加密技术的算法是多种多样，在此不必明确陈述具体采用的算法。
为了使本发明的电子锁系统的电子钥匙体现灵活运用、集中归一，以下结合附图2、附图3、附图4、附图5、附图6详细描述电子钥匙的技术方案。
本发明的电子钥匙为便携式独立装置或可安装运行在电脑、手机和消费类电子产品的一种或多种之上的应用软件，其中便携式独立装置包括，如图2所示：电源供电单元、键盘单元、MCU微处理器、显示单元、信号收发模块。键盘单元可以由实体按键或虚拟按键组成矩阵按键，将多个电子锁的地址码F、密钥A或用户码G集中到一个便携式独立装置。显示单元可以是指示灯显示方式或液晶屏显示方式，提供显示识别电子钥匙的各种工作状态。信号收发模块可以是无线信号收发模块，也可以是接触性信号收发模块，或者是两种的组合，其中无线信号收发模块为红外线信号收发模块、无线射频信号收发模块、蓝牙信号收发模块、WIFI信号收发模块等的一种或多种组合。实现电子钥匙近距离或远程控制。
本发明的电子钥匙可由用户作为管理者统一管理。电子锁的键盘单元禁止使用，电子锁的地址码F、密钥A或用户码G不能更改和发送，禁止非法使用者配对电子钥匙或更改电子锁系统身份，如图3所示。
301管理者通过电子锁的键盘单元直接输入密码方式或通过电子锁的键盘单元截获随机密钥的方式设置电子锁的用户码G，并发送用户码G。
302管理者使用电子钥匙配对电子锁的用户码G。
303管理者使用电子钥匙发送配对到的用户码G给电子锁。
304电子锁接收到后和自身的用户码G进行比较，若一致，则电子锁的键盘单元禁止使用或允许使用。
上述方案，一旦电子锁的键盘单元禁止使用，管理者远离电子锁，会造成新增使用电子锁的用户配对不方便，以下描述上述的不足，如图4所示。
401操作电子锁键盘单元发送含有直接配对标识或间接配对标识的地址码F、密钥A。
402电子钥匙配对电子锁的地址码F、密钥A。管理者配对普通用户的电子钥匙使用含有直接配对标识的地址码F、密钥A，管理者配对自己的电子钥匙使用含有间接配对标识的地址码F、密钥A。
403操作电子钥匙发送或导出地址码F、密钥A，电子钥匙发送或导出之前自检地址码F，若含有直接配对标识，电子钥匙不能发送或导出地址码F、密钥A，若含有间接配对标识，电子钥匙发送或导出含有直接配对标识的地址码F、密钥A。
上述方案，管理者使用自己的电子钥匙对普通用户的电子钥匙实现近距离或远程配对，亦可以将导出的数据，通过复制、网络传输等技术手段交由用户自行导入到电子钥匙，实现开放式配对，体现钥匙的灵活运用。对于临时使用电子锁的用户，管理者可限制临时用户使用，以下描述该方法，如图5所示。
501管理者发送限制数据H和电子锁的地址码F、密钥A。限制数据H可以由电子锁、电子钥匙、或第三方独立电子设备提供。
502临时用户的电子钥匙配对限制数据H和电子锁的地址码F、密钥A。
503临时用户的电子钥匙发送配对到的地址码F给电子锁等待接收信号。
504临时用户的电子钥匙接收到随机密钥R和配对到的密钥A，采用和电子锁相同的算法进行加密运算生成验证码D并发给电子锁，限制数据H减1。
505临时用户的电子钥匙自检限制数据H是否为0，若是，清除配对到电子锁的地址码F、密钥A。
上述所述的限制数据H也可以是时间常数，技术方法是：电子钥匙配对时，限制数据H与电子钥匙的系统时间相加，当电子钥匙的系统时间运行到达后，清除配对到该组的地址码F、密钥A。
上述描述了电子钥匙灵活运用、集中归一的技术方案，以下详细描述电子钥匙开启操作的工作流程。
如图6所示，按下电子钥匙的开启键不松开，电子钥匙发送配对到的地址码F后等待接收信号，超出预设时间（可以为0.1秒）电子钥匙无接收到信号，检测按键是否松开，是，则结束开启操作，否，重新发送配对到的地址码F后等待接收信号，若电子钥匙接收到电子锁发送来的随机密钥信号，提取自身配对到的密钥A和接收到的信号采用和电子锁相同的算法进行加密运算生成验证码D并发送验证码D，检测按键是否松开，否，继续发送验证码D，是，则结束开启操作。
上述描述了本发明的电子钥匙的技术方案，以下结合附图详细描述本发明的电子锁技术方案。
如图7所示为本发明的电子锁结构图，电子锁结构简单，由电源供电单元、键盘单元、显示单元、MCU微处理器、机械控制装置、信号收发模块组成。键盘单元可以由实体按键或虚拟按键组成矩阵按键，键盘单元的作用是设置或发送电子锁的地址码F、密钥A、用户码G，以及限制数据H。显示单元可以是指示灯显示方式或液晶屏显示方式，提供显示识别电子锁的各种工作状态。机械控制装置由MCU微处理器控制开启动作。信号收发模块可以是无线信号收发模块，也可以是接触性信号收发模块，其中无线信号收发模块包括：红外线信号收发模块、无线射频信号收发模块、蓝牙信号收发模块、WIFI信号收发模块等的一种或多种组合。
如图8所示为本发明的电子锁的工作流程：电子锁待机状态中，电子锁的MCU微处理器在预设时间内（预设时间可以为1毫秒）非线性改变一次数据产生随机密钥，并检测是否接收到信号。当电子锁接收到信号，该信号数据与自身的地址码F进行比较（忽略比较直接配对标识和间接配对标识），（1）若一致，则电子锁的MCU微处理器截获自身的随机密钥R和提取自身的密钥A，采用预先设置的算法进行加密运算生成验证码C暂存，发送截获到的随机密钥R，电子锁的MCU微处理器已发送密钥标志位置1，返回电子锁待机状态。（2）若不一致，检测已发送密钥标志位是否置1，否，返回电子锁待机状态，是，接收到的信号数据与自身暂存的验证码C进行比较，若一致，电子锁开启，返回电子锁待机状态，若不一致，清除已发送密钥标志位，返回电子锁待机状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种随机密钥的电子锁系统，由电子钥匙和电子锁组成，电子锁包括信号收发模块、MCU微处理器、键盘单元，其特征在于，包括：
设置电子锁的地址码F、密钥A；
使用电子钥匙配对电子锁的地址码F、密钥A；
使用电子钥匙发送配对到的地址码F给电子锁，电子锁接收到后和自身的地址码F进行比较，若一致，则电子锁的MCU微处理器截获自身的随机密钥R和自身的密钥A，采用预先设置的算法进行加密运算生成验证码C暂存，发送截获到的随机密钥R给电子钥匙，电子钥匙接收到随机密钥R和配对到的密钥A，采用和电子锁相同的算法进行加密运算生成验证码D并发给电子锁，电子锁接收到验证码D和暂存的验证码C比较，若一致，则电子锁开启。
2.根据权利要求1所述的一种随机密钥的电子锁系统，其特征在于：还包括：设置电子锁的用户码G，使用电子钥匙配对电子锁的用户码G，使用电子钥匙发送配对到的用户码G给电子锁，电子锁接收到后和自身的用户码G进行比较，若一致，则电子锁的键盘单元禁止使用或允许使用。
3.根据权利要求1所述的一种随机密钥的电子锁系统，其特征在于：电子锁的MCU微处理器在预设时间内非线性改变一次数据产生随机密钥。
4.根据权利要求1或2所述的一种随机密钥的电子锁系统，其特征在于：所述的设置电子锁的地址码F、密钥A或用户码G，是通过电子锁的键盘单元直接输入密码方式设置或通过电子锁的键盘单元截获随机密钥的方式设置。
5.根据权利要求1所述的一种随机密钥的电子锁系统，其特征在于：所述的电子钥匙配对到含有预先定义限制使用标识的限制数据H，电子钥匙使用完该限制数据H后自动清除配对到的地址码F、密钥A。
6.根据权利要求1所述的一种随机密钥的电子锁系统，其特征在于：所述的电子锁的地址码F含有预先定义的直接配对标识或间接配对标识。
7.根据权利要求1或6所述的一种随机密钥的电子锁系统，其特征在于：所述的电子锁接收到后和自身的地址码F进行比较，比较时忽略预先定义的直接配对标识和间接配对标识。
8.根据权利要求1所述的一种随机密钥的电子锁系统，其特征在于：所述的电子钥匙为便携式独立装置或可安装运行在电脑、手机和消费类电子产品的一种或多种之上的应用软件。
9.根据权利要求1或8所述的一种随机密钥的电子锁系统，其特征在于：所述的便携式独立装置包括信号收发模块、MCU微处理器、键盘单元。
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