CN106295376A - 一种应用于打印领域的高效安全通信系统及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为打印领域，具体涉及一种应用于打印领域的高效安全通信系统及其操作方法。本发明是通过以下技术方案得以实现的:一种应用于打印领域的高效安全通信系统，包含打印机和耗材芯片，所述打印机和所述耗材芯片通讯连接，存储单元用于存储数据，包含认证数据和非认证数据；所述运算单元用于计算校验码一；计算单元用于计算校验码二；密码认证单元用于比较所述校验码一和所述校验码二是否一致。打印机读写认证数据需要通过密码认证，读写非认证数据无需通过密码认证。本发明的目的是采用一种新的打印通信系统，对不同的数据进行分类，对关键性的数据进行加密认证处理，部分数据传输则不需要加密认证，同时兼顾安全性和通信效率。
Description
技术领域
本发明为打印领域，具体涉及一种应用于打印领域的高效安全通信系统及其操作方法。
背景技术
随着办公自动化的普及，打印设备已经是办公活动中不可缺少的设备，常见的打印设备包括激光打印和喷墨打印。耗材上一般都会设置芯片，在打印过程中，耗材芯片和打印机主机之间进行通讯交互，完成数据处理和打印控制。
而围绕打印机主机与耗材芯片的通信系统一般分为两种模式，非加密通信模式和加密通信模式。其中，非加密模式在打印机主机与耗材芯片发生数据传输的时候并不采用加密处理，简单高效，但是数据安全性不足，容易被其他厂家或竞争对手仿造。而加密通信模式在数据传输的时候，都需要对数据进行加密认证，采用较为复杂的加密系统，安全性好，几乎不能被仿造。但是，加密通信模式使得在耗材芯片运作工程中，庞大的时间都在进行数据加密的计算和认证，数据传输速度慢，系统效率就变得很低。
发明内容
本发明的目的是采用一种新的打印通信系统，对不同的数据进行分类，对关键性的数据进行加密认证处理，部分数据传输则不需要加密认证，同时兼顾安全性和通信效率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种应用于打印领域的高效安全通信系统，包含打印机和耗材芯片，所述打印机和所述耗材芯片通讯连接，其特征在于：
所述耗材芯片包含通讯单元、存储单元和运算单元；
所述存储单元用于存储数据，包含认证数据和非认证数据；
所述运算单元用于计算校验码一；
所述打印机包含计算单元和密码认证单元；
所述计算单元用于计算校验码二；
所述密码认证单元用于比较所述校验码一和所述校验码二是否一致，若一致则通过密码验证；
所述打印机读写所述认证数据需要通过密码认证，所述打印机读写所述非认证数据无需通过密码认证。
作为本发明的优选，所述密码验证应用于所述耗材芯片上电后的初次认证阶段、所述打印机对所述耗材芯片的读认证阶段和所述打印机对所述耗材芯片的写认证阶段。
作为本发明的优选，所述认证数据包含码表序列号、硒鼓型号、颜色、容量及原装/兼容控制位数据，所述非认证数据包含剩余粉量数据、原装厂家标识数据。
作为本发明的优选，在所述初次认证阶段，所述打印机首先读取所述耗材芯片的密钥序列号，随后耗材芯片根据所述密钥序列号所对应的原始密钥计算得出轮密钥，之后所述耗材芯片再根据所述轮密钥计算得出校验码一并发送给所述打印机。
作为本发明的优选，在所述读认证阶段，首先耗材芯片计算得出轮密钥，随后耗材芯片以所述轮密钥为密钥数据，以需要读取的码表信息数据为明文，计算得出校验码一并发送给所述打印机，所述码表信息数据存储在所述耗材芯片中的存储单元中。
作为本发明的优选，在所述写认证阶段，首先耗材芯片计算得出轮密钥，随后耗材芯片以所述轮密钥为密钥数据，以需要写入的码表信息数据为明文，计算得出校验码一并发送给所述打印机。
作为本发明的优选，所述校验码一和所述校验码二的计算采用AES加密算法。
作为本发明的优选，所述校验码一的计算过程中，所述打印机和所述耗材芯片通信的数据中包含芯片状态数据，当所述耗材芯片状态正常，没有错误的时候，所述芯片状态数据为0。
作为本发明的优选，所述校验码一的计算过程中，所述打印机和所述耗材芯片通信的数据中包含芯片计数数据，在计算时，所述耗材芯片会将所述芯片计数数据的数值进行增加。
作为本发明的优选，所述存储单元包含有多个扇区，且存储有扇区信息表，所述打印机读写所述存储单元中的数据需要指定扇区号和偏移地址，从而对该地址所对应的码表信息进行读写操作。
一种应用于打印领域的高效安全通信系统的操作方法，包含在所述耗材芯片初次上电时的初次认证阶段、在所述打印机对所述耗材芯片读取所述认证数据时的读认证阶段和所述打印机对所述耗材芯片写入所述认证数据时的写认证阶段；
所述初次认证阶段包含如下步骤：
步骤1.1、耗材芯片发送命令步骤：
在该步骤中，所述耗材芯片发送密钥序列号给所述打印机；
步骤1.2、轮密钥计算步骤：
所述耗材芯片将所述步骤1.1中的所述密钥序列号所对应的原始密钥作为密钥，用加密算法算的轮密钥；
步骤1.3、校验码一计算步骤：
所述耗材芯片将所述步骤1.3中得到的所述轮密钥作为密钥，采用加密算法算的所述校验码一；
步骤1.4、校验码一发送步骤：
所述耗材芯片将所述校验码一发送给所述打印机；
步骤1.5、认证步骤：
所述打印机将自身计算得出的所述校验码二与从所述耗材芯片中得到的所述校验码一进行比较，若一致，则通过校验；
在通过以上步骤后，耗材芯片认证成功，所述打印机之后对所述耗材芯片中的认证数据进行读写时要通过读认证阶段和写认证阶段，所述打印机之后对所述耗材芯片中的非认证数据进行读写则不需要通过读认证阶段或写认证阶段。
作为本发明的优选，所述读认证阶段包括以下步骤：
首先，重复所述步骤1.1—步骤1.2，得到所述轮密钥；
之后，进入步骤2.1，读码表信息的校验码一计算步骤：
所述耗材芯片将所述轮密钥为为密钥，以需要读取的码表信息数据为明文，进加密运算生成的密文的前几位字节作为读码表信息的校验码一；
步骤2.2、认证步骤：
耗材芯片将步骤2.1中获得的读码表信息的校验码一发送给所述打印机，所述打印机将自身计算得到的校验码二进行对照，若相同则通过验证，不同则认证失败。
作为本发明的优选，所述写认证阶段包括以下步骤：
首先，重复所述步骤1.1—步骤1.2，得到所述轮密钥；
之后，进入步骤3.1，写码表信息的校验码一计算步骤：
所述耗材芯片将所述轮密钥为为密钥，以需要写入的码表信息数据为明文，进行加密运算生成的密文的前几位字节作为读码表信息的校验码一；
步骤3.2、认证步骤：
耗材芯片将步骤3.1中获得的写码表信息的校验码一发送给所述打印机，所述打印机将自身计算得到的校验码二进行对照，若相同则通过验证，不同则认证失败。
作为本发明的优选，所述初次认证阶段、所述读认证阶段和所述写认证阶段采用AES算法。
作为本发明的优选，所述AES算法可以为AES128算法、AES192算法或AES256算法。
综上所述，本发明具有如下有益效果：
1、在耗材芯片上电的时候，就进行初次认证阶段，保证芯片可靠性。
2、对重要的认证数据进行读写的时候，需要进行加密认证，数据安全性高。
3、对普通的非认证数据进行读写，不需要进行加密认证，速度快，效率高。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1，一种应用于打印领域的高效安全通信系统及其操作方法，首先，用户安装耗材，将打印机和耗材上电，此时耗材芯片也通电，打印机首先对耗材芯片进行初步认证，进入初次认证阶段。
打印机读取耗材芯片的密钥序列号和芯片计数，随后，进入步骤1.1，耗材芯片将密钥序列号和芯片计数一起发送给打印机，此时，还发送了芯片状态的数据值。
芯片状态的数据表示芯片是否有错误，若正常，可以设为0。
进入步骤1.2，一方面，耗材芯片将芯片计数加1，而每一个密钥序列号都对应唯一的一个原始密钥。此时，耗材芯片通过加密算法，如AES算法，以原始密钥为密钥，以芯片计数和随机数为明文，得出的密文即为轮密钥。
进入步骤1.3，耗材芯片继续进行计算，在这个步骤中，依然可以采用AES算法，以上一步骤得到的轮密钥为密钥，以随机数为明文，随后生成密文。而这一密文中的某些字符段，如前N位或者后N位，则可以设定为所需要的校验码一。在实际操作中，可以设定这一密文的前三位、前四位、前五位、前六位或者后三位、后四位、后五位、后六位为校验码一。
在步骤1.4中，耗材芯片将得到的校验码一发送给打印机，一同发送的还有芯片状态。
打印机自身也通过计算单元计算得到校验码二，计算的算法和流程出于安全和便捷的考虑可以和上文相同。随后，打印机的密码认证单元将校验码一和校验码二进行比对，若是相符，则通过验证；若不符合，则表示耗材芯片在初步认证这个过程中失败，打印机会报错。
通过了初步认证这个校验后，打印机对耗材芯片的非认证数据无需再进行密码认证，可以直接通信，效率高，速度快。具体的，如打印机对剩余粉量数据、原装厂家表示数据等的读取，不需要再进行认证。前者的作用在于计算剩余的打印页数，后者的作用主要用于验证是否是本厂家原装生产的产品。
而对于一些认证数据，例如码表序列号、硒鼓型号、颜色、容量及原装/兼容控制位等进行读写的时候，则需要进入下文叙述的读认证阶段或写认证阶段的操作。
若需要对认证数据进行读取，则进入读认证阶段。
首先，重复上文的1.1和1.2步骤，得到轮密钥。
此外，在这些步骤中，打印机发送的命令中，包含了需要读取数据的地址。
在存储单元中，包含着多个扇区，并储存着扇区信息表。
需要读取的数据地址，包含了扇区号和偏移地址。
之后，进入步骤2.1，与上文相同，采用AES加密算法，以轮密钥为密钥，以需要读取的码表信息数据为明文，进多轮AES加密运算后生成密文。以该密文的前N位或者后N位为读码表信息的校验码一，并发送给打印机。在实际操作中，可以设定这一密文的前三位、前四位、前五位、前六位或者后三位、后四位、后五位、后六位为校验码一。
步骤2.2，打印机本身同样计算得出读码表信息的校验码二。打印机将校验码一和校验码二进行对照，若相同则通过验证，不同则认证失败，打印机报错。
若需要写入认证数据，则进入写认证阶段，与读认证阶段相类似。
首先，同样重复上文提到的1.1和1.2步骤，得到轮密钥。
之后，进入步骤3.1，与上文相同，采用AES加密算法，以轮密钥为密钥，以需要写入的码表信息数据为明文，进多轮AES加密运算后生成密文。以该密文的前N位或者后N位为写码表信息的校验码一，并发送给打印机。在实际操作中，可以设定这一密文的前三位、前四位、前五位、前六位或者后三位、后四位、后五位、后六位为校验码一。
步骤3.2，打印机本身同样计算得出写码表信息的校验码二。打印机将校验码一和校验码二进行对照，若相同则通过验证，不同则认证失败，打印机报错。
本文中提到的AES算法，可以视条件使用不同的具体算法，如AES-128、AES-192或者AES-256等算法。
通过这样的方式，在进行了初次认证阶段的认证后，打印机对于比较重要的认证数据进行读写通信时，需要进行数据加密认证，保证安全性和可靠性；而对安全性要求不高的非认证数据进行读写通信时，则无需进行加密认证，传输速度快，效率高。
Claims (15)
1.一种应用于打印领域的高效安全通信系统，包含打印机和耗材芯片，所述打印机和所述耗材芯片通讯连接，其特征在于：
所述耗材芯片包含通讯单元、存储单元和运算单元；
所述存储单元用于存储数据，包含认证数据和非认证数据；
所述运算单元用于计算校验码一；
所述打印机包含计算单元和密码认证单元；
所述计算单元用于计算校验码二；
所述密码认证单元用于比较所述校验码一和所述校验码二是否一致，若一致则通过密码验证；
所述打印机读写所述认证数据需要通过密码认证，所述打印机读写所述非认证数据无需通过密码认证。
2.根据权利要求1所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统，其特征在于：所述密码验证应用于所述耗材芯片上电后的初次认证阶段、所述打印机对所述耗材芯片的读认证阶段和所述打印机对所述耗材芯片的写认证阶段。
3.根据权利要求1所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统，其特征在于：所述认证数据包含码表序列号、硒鼓型号、颜色、容量及原装/兼容控制位数据，所述非认证数据包含剩余粉量数据、原装厂家标识数据。
4.根据权利要求2所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统，其特征在于：在所述初次认证阶段，所述打印机首先读取所述耗材芯片的密钥序列号，随后耗材芯片根据所述密钥序列号所对应的原始密钥计算得出轮密钥，之后所述耗材芯片再根据所述轮密钥计算得出校验码一并发送给所述打印机。
5.根据权利要求2所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统，其特征在于：在所述读认证阶段，首先耗材芯片计算得出轮密钥，随后耗材芯片以所述轮密钥为密钥数据，以需要读取的码表信息数据为明文，计算得出校验码一并发送给所述打印机，所述码表信息数据存储在所述耗材芯片中的存储单元中。
6.根据权利要求2所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统，其特征在于：在所述写认证阶段，首先耗材芯片计算得出轮密钥，随后耗材芯片以所述轮密钥为密钥数据，以需要写入的码表信息数据为明文，计算得出校验码一并发送给所述打印机。
7.根据权利要求1—6任意一项所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统，其特征在于：所述校验码一和所述校验码二的计算采用AES加密算法。
8.根据权利要求1—6任意一项所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统，其特征在于：所述校验码一的计算过程中，所述打印机和所述耗材芯片通信的数据中包含芯片状态数据，当所述耗材芯片状态正常，没有错误的时候，所述芯片状态数据为0。
9.根据权利要求1—6任意一项所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统，其特征在于：所述校验码一的计算过程中，所述打印机和所述耗材芯片通信的数据中包含芯片计数数据，在计算时，所述耗材芯片会将所述芯片技术数据的数值进行增加。
10.根据权利要求1—6任意一项所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统，其特征在于：所述存储单元包含有多个扇区，且存储有扇区信息表，所述打印机读写所述存储单元中的数据需要指定扇区号和偏移地址，从而对该地址所对应的码表信息进行读写操作。
11.一种如权利要求1—10任意一项所述的应用于打印领域的高效安全通信系统的操作方法，其特征在于：包含在所述耗材芯片初次上电时的初次认证阶段、在所述打印机对所述耗材芯片读取所述认证数据时的读认证阶段和所述打印机对所述耗材芯片写入所述认证数据时的写认证阶段；
所述初次认证阶段包含如下步骤：
步骤1.1、耗材芯片发送命令步骤：
在该步骤中，所述耗材芯片发送密钥序列号给所述打印机；
步骤1.2、轮密钥计算步骤：
所述耗材芯片将所述步骤1.1中的所述密钥序列号所对应的原始密钥作为密钥，用加密算法算的轮密钥；
步骤1.3、校验码一计算步骤：
所述耗材芯片将所述步骤1.3中得到的所述轮密钥作为密钥，采用加密算法算的所述校验码一；
步骤1.4、校验码一发送步骤：
所述耗材芯片将所述校验码一发送给所述打印机；
步骤1.5、认证步骤：
所述打印机将自身计算得出的所述校验码二与从所述耗材芯片中得到的所述校验码一进行比较，若一致，则通过校验；
在通过以上步骤后，耗材芯片认证成功，所述打印机之后对所述耗材芯片中的认证数据进行读写时要通过读认证阶段和写认证阶段，所述打印机之后对所述耗材芯片中的非认证数据进行读写则不需要通过读认证阶段或写认证阶段。
12.根据权利要求11所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统的操作方法，其特征在于：所述读认证阶段包括以下步骤：
首先，重复所述步骤1.1—步骤1.2，得到所述轮密钥；
之后，进入步骤2.1，读码表信息的校验码一计算步骤：
所述耗材芯片将所述轮密钥为为密钥，以需要读取的码表信息数据为明文，进加密运算生成的密文的前几位字节作为读码表信息的校验码一；
步骤2.2、认证步骤：
耗材芯片将步骤2.1中获得的读码表信息的校验码一发送给所述打印机，所述打印机将自身计算得到的校验码二进行对照，若相同则通过验证，不同则认证失败。
13.根据权利要求11所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统的操作方法，其特征在于：所述写认证阶段包括以下步骤：
首先，重复所述步骤1.1—步骤1.2，得到所述轮密钥；
之后，进入步骤3.1，写码表信息的校验码一计算步骤：
所述耗材芯片将所述轮密钥为为密钥，以需要写入的码表信息数据为明文，进加密运算生成的密文的前几位字节作为读码表信息的校验码一；
步骤3.2、认证步骤：
耗材芯片将步骤3.1中获得的写码表信息的校验码一发送给所述打印机，所述打印机将自身计算得到的校验码二进行对照，若相同则通过验证，不同则认证失败。
14.根据权利要求11所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统的操作方法，其特征在于：所述初次认证阶段、所述读认证阶段和所述写认证阶段采用AES算法。
15.根据权利要求14所述的一种应用于打印领域的高效安全通信系统的操作方法，其特征在于：所述AES算法可以为AES128算法、AES192算法或AES256算法。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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