CN106302403A - 数字传感器的动态加密通讯方法 - Google Patents

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金旺
郭进涛
欧聪翀
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Abstract

本发明公开了一种数字传感器的动态加密通讯方法，数字传感器包括仪表和多个传感器，通讯方法包括如下步骤：1)仪表将第一数据、第一动态码进行动态加密编码后传输到多个传感器，第一数据包括指令编号和传感器地址号；2)传感器对接收到的数据进行解码，取出第一数据和第一动态码，与第一数据中的传感器地址号相应的传感器准备向仪表返回第二数据，该相应的传感器将第二数据、第一动态码、结合第二动态码进行动态加密编码后传输到仪表；3)仪表对从相应的传感器接收到的数据进行解码，取出第二数据、第一动态码和第二动态码，如第一动态码与步骤1)中的不一致，则解析错误，如第一动态码与步骤1)中的一致，则仪表获得相应传感器的第二数据。

Description

数字传感器的动态加密通讯方法
技术领域
本发明涉及一种传感器的通讯方法，尤其是一种数字传感器的动态加密通讯方法。
背景技术
模拟汽车衡的称重信号为微伏级电压信号，市面上有很多通过改变电压信号来实现作弊的器件，这个技术门槛很低。
前几年，开始推出数字汽车衡，一方面使汽车衡的调秤变得简单，精度也变得更高，广泛应用于8只传感器以上的汽车衡。数字传感器通讯原理为，先有仪表发送读取第n号编号的传感器内码指令，对应编号的传感器收到指令后，回复内码数据。由于仪表是按一定的通讯协议与传感器通讯，要想改变传感器的信息，就必须了解此通讯协议，但由于数字仪表是采用轮询的方式采集各个传感器的信号，为了提高采集速度，通讯指令的字节数是比较少的。虽有一定的加密处理，但还是比较容易破解，如非动态加密通讯的破解方法是采集一定量的数据就可破解。
市面上也推出很多动态加密方法，但并没有解决通过复制通讯数据，实现伪造数据的方法。比如，仪表发送的数据是动态(数据动态指同一命令数据会变化)的指令，但传感器应答的数据是动态或静态(数据静态同一命令数据不会变化)的，其中动态码的随机源为传感器自身产生，并没有与仪表的动态码挂钩，此时只需拷贝这组传感器应答数据，就可以轻易通过复制此通讯数据，达到伪造数据的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种提高破解难度、提高传输安全性的数字传感器的动态加密通讯方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种数字传感器的动态加密通讯方法，所述数字传感器包括仪表和多个传感器，所述通讯方法包括如下步骤：
1)首先，所述仪表将第一数据、结合仪表随机产生的第一动态码后进行动态加密编码后传输到多个传感器，所述第一数据包括指令编号和传感器地址号；其特征在于：还包括如下步骤：
2)然后，所述传感器对接收到的数据进行解码，取出第一数据和第一动态码，与第一数据中的传感器地址号相应的传感器准备向所述仪表返回第二数据，该相应的传感器将第二数据、第一动态码、结合传感器随机产生的第二动态码后进行动态加密编码后传输到所述仪表，所述第二数据包括相应传感器的受力状态数据；
3)最后，所述仪表对从相应的传感器接收到的数据进行解码，取出第二数据、第一动态码和第二动态码，如第一动态码与步骤1)中的不一致，则解析错误，如第一动态码与步骤1)中的一致，则仪表获得相应传感器的第二数据。
根据本发明优选的，所述仪表包括第一用户层、第一调制层、第一物理层和第一解析层；所述传感器包括第二用户层、第二调制层、第二物理层和第二解析层，由此，动态加密即可由仪表和传感器中的调制层和解析层完成。
优选的，在步骤1)中，所述第一数据由所述第一用户层向所述第一调制层输入，动态加密由所述第一调制层完成，动态加密后的数据通过所述第一物理层和传感器的所述第二物理层后传输到所述第二解析层。
进一步地，在步骤1)中，所述第一调制层产生第一校验码后再进行动态加密。
优选的，在步骤2)中，解码由所述第二解析层完成，解码时产生第二校验码。
优选的，在步骤2)中，所述第二数据由所述第二用户层向所述第二调制层输入，动态加密由所述第二调制层完成，动态加密后的数据通过所述第二物理层和仪表的所述第一物理层后传输到所述第一解析层。
进一步地，在步骤2)中，所述第二调制层产生第三校验码后再进行动态加密。
优选的，在步骤3)中，解码由所述第一解析层完成，解码时产生第四校验码。
优选的，所述第一物理层和第二物理层之间通过RS485接口总线进行数据传输。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在仪表和传感器的应答数据上都增加了动态码信息，同时对传感器的应答数据也增加了仪表中的动态码信息，实现双动态加密，从而使得破解难度大大增加，从而解决了传感器数据被复制的问题。
附图说明
图1为本发明的通讯方法的仪表向传感器发送数据的示意图；
图2为本发明的通讯方法的传感器向仪表发送数据的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一种数字传感器的动态加密通讯方法，数字传感器包括仪表和传感器，参见图1和2，共同显示了仪表和传感器之间的通讯协议，其中仪表包括第一用户层11、第一调制层12、第一物理层13和第一解析层14，传感器包括第二用户层21、第二调制层22、第二物理层23和第二解析层24。
其中，上述的用户层指与用户的接口程序，仪表的第一用户层11，如可以为要发送的指令编号和传感器地址号；传感器的第二用户层21，如可以为传感器应答中的受力状态数据。仪表和传感器的调制层指对传输而来的数据进行动态加密，以及增加校验，解析层则是对调质层的逆向处理，将接收到的数据进行解析并发送，解析方法就是数据加密逆处理。仪表的第一物理层13将第一调制层12传来的数据，通过物理设备发送到传感器的第二物理层23，物理设备可以为如RS485接口总线，RS485的电气特性：采用差分信号负逻辑，逻辑“0”以两线间的电压差为+(2～6)V表示；逻辑"1"以两线间的电压差为-(2～6)V表示。而传感器的第二物理层23则将从物理设备上接收的数据传递给传感器的第二解析层24。
动态加密发生在仪表和传感器各自的调制层与对方的解析层之间的数据传输过程中，其包括如下步骤：
1)首先，第一用户层11向第一调制层12输入第一数据，第一数据包括指令编号和传感器地址号，即该数据包括从多个传感器中指定其中一个传感器执行指令编号相应的动作；
2)然后，第一调制层12对第一用户层11传输而来的第一数据进行动态加密，仪表随机产生第一动态码和第一校验码，此后将第一数据、第一动态码和第一校验码进行编码加密后传输到第一物理层13，并通过第一物理层13传输到传感器的第二物理层23，仪表向传感器传输的数据为1-12字节不定：
3)然后，传感器的第二解析层24对从第二物理层23接收到的数据进行解码：产生第二校验码，取出第一动态码信息，根据所携带的第一动态码对接收到的数据进行解码，与解码后的第一数据中的传感器地址号一致的传感器，其第二解析层24将指令编号输出到第二用户层21；
上述三个步骤可参见图1。
4)然后，第二用户层21向第二调制层22输入第二数据，第二数据包括传感器的受力状态数据；
5)然后，第二调制层22对第二用户层21传输而来的第二数据进行动态加密，传感器随机产生第二动态码和第三校验码，此后将第二数据、第二动态码、第一动态码、第三校验码进行编码后传输到第二物理层23，并通过第二物理层23传输到仪表的第一物理层23，传感器向仪表传输的数据1-12字节不定。
6)最后，仪表的第一解析层14对从第一物理层13接收到的数据进行解码：产生第四校验码，取出第一动态码和第二动态码信息，根据所携带的第一动态码、第二动态码对接收到的数据进行解码，如第一动态码错误，则解析错误，如第一动态码正确，则将解析得到的第二数据传输到第一用户层11，获得传感器相关数据。
由此可见，根据本发明的动态加密通讯方法，如要破解，则采集数据量是动态加密采集数(仪表)*动态加密采集数(数字传感器)，破解难度大大增加。

Claims (9)

1.一种数字传感器的动态加密通讯方法，所述数字传感器包括仪表和多个传感器，所述通讯方法包括如下步骤：
1)首先，所述仪表将第一数据、结合仪表随机产生的第一动态码后进行动态加密编码后传输到多个传感器，所述第一数据包括指令编号和传感器地址号；其特征在于：还包括如下步骤：
2)然后，所述传感器对接收到的数据进行解码，取出第一数据和第一动态码，与第一数据中的传感器地址号相应的传感器准备向所述仪表返回第二数据，该相应的传感器将第二数据、第一动态码、结合传感器随机产生的第二动态码后进行动态加密编码后传输到所述仪表，所述第二数据包括相应传感器的受力状态数据；
3)最后，所述仪表对从相应的传感器接收到的数据进行解码，取出第二数据、第一动态码和第二动态码，如第一动态码与步骤1)中的不一致，则解析错误，如第一动态码与步骤1)中的一致，则仪表获得相应传感器的第二数据。
2.如权利要求1所述的数字传感器的动态加密通讯方法，其特征在于：所述仪表包括第一用户层(11)、第一调制层(12)、第一物理层(13)和第一解析层(14)；所述传感器包括第二用户层(21)、第二调制层(22)、第二物理层(23)和第二解析层(24)。
3.如权利要求2所述的数字传感器的动态加密通讯方法，其特征在于：在步骤1)中，所述第一数据由所述第一用户层(11)向所述第一调制层(12)输入，动态加密由所述第一调制层(12)完成，动态加密后的数据通过所述第一物理层(13)和传感器的所述第二物理层(23)后传输到所述第二解析层(24)。
4.如权利要求3所述的数字传感器的动态加密通讯方法，其特征在于：在步骤1)中，所述第一调制层(12)产生第一校验码后再进行动态加密。
5.如权利要求4所述的数字传感器的动态加密通讯方法，其特征在于：在步骤2)中，解码由所述第二解析层(24)完成，解码时产生第二校验码。
6.如权利要求5所述的数字传感器的动态加密通讯方法，其特征在于：在步骤2)中，所述第二数据由所述第二用户层(21)向所述第二调制层(22)输入，动态加密由所述第二调制层(22)完成，动态加密后的数据通过所述第二物理层(23)和仪表的所述第一物理层(13)后传输到所述第一解析层(14)。
7.如权利要求6所述的数字传感器的动态加密通讯方法，其特征在于：在步骤2)中，所述第二调制层(22)产生第三校验码后再进行动态加密。
8.如权利要求3所述的数字传感器的动态加密通讯方法，其特征在于：在步骤3)中，解码由所述第一解析层(14)完成，解码时产生第四校验码。
9.如权利要求3或6所述数字传感器的动态加密通讯方法，其特征在于：所述第一物理层(13)和第二物理层(23)之间通过RS485接口总线进行数据传输。
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