CN106850206B - 基于plc的动态密码保护系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于PLC的动态密码保护系统和方法，基于PLC的动态密码保护系统包括：加密模块和解密模块，其中，加密模块具有：钥匙码加密子模块；替换加码子模块；以及矩阵变化加密子模块，输入信息为动态码，序列号，允许使用时间，以上三个部分经过处理后都变成a位数据，组成3行a列矩阵做为输入，将3行a列矩阵一共3a位数据做为加密结果输出，解密模块，相对于加密的过程逆向运行，对加密后的数据进行解密。本发明提供一种基于PLC的动态密码保护系统和方法，由于使用动态密码进行加密解密，这样可以将密码告知用户，让用户自行解锁，由于每次密码都是不同的，所以不用担心密码泄露以及用户重复使用密码。

Description

基于PLC的动态密码保护系统和方法

技术领域

本发明涉及一种基于PLC的动态密码保护系统，本发明还涉及一种基于PLC的动态密码保护方法，属于密码生成和保护领域。

背景技术

在工业控制领域，设备生产商经过多年行业积累，常常有一些自己独有的功能体现在设备里。设备生产商为了保护自己的知识产权，可能会限制某些功能的使用或采取收费模式。通过密码解锁这些功能。现有的密码解锁方法，缺点是密码为固定密码，容易被其他人记录造成密码泄露。如果采用每台设备一个密码必然造成每台设备需要修改程序，加大软件工程师的服务量。另外，由生产厂商在现场解锁功能会增加设备生产商的服务量。现有方法只能提前在程序中预先设定好允许使用时间，难以弹性的控制解锁功能的允许使用时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PLC的动态密码保护系统和方法，以解决上述问题。

本发明采用了如下技术方案：

一种基于PLC的动态密码保护系统，其特征在于，包括：加密模块和解密模块，其中，加密模块具有：钥匙码加密子模块，设定一个钥匙码，将原始数据和钥匙码进行加减或乘除运算，产生加密数据；替换加码子模块，预先定义好替换码，将原始数据x进行逐个替换，得到结果y；以及矩阵变化加密子模块，输入信息为动态码，序列号，允许使用时间，以上三个部分经过处理后都变成a位数据，组成3行a列矩阵做为输入，设置一个矩阵顺序加密码，由换列顺序码和换行顺序码组成，以矩阵顺序码作为规则改变行列顺序产生新的3行a列矩阵，将3行a列矩阵一共3a位数据做为加密结果输出，加密模块运用三个子模块中的至少两个对动态码、序列号和允许使用时间进行加密，解密模块，相对于使用子模块进行加密的过程逆向运行，对加密后的数据进行解密。

进一步，本发明的基于PLC的动态密码保护系统，还可以具有这样的特征：其中，加密模块使用全部三个子模块对动态码、序列号和允许使用时间进行加密。

进一步，本发明的基于PLC的动态密码保护系统，还可以具有这样的特征：其中，加密模块依次使用钥匙码加密子模块、替换加码子模块和矩阵变化加密子模块对动态码、序列号以及允许使用时间进行加密。

本发明还提供一种基于PLC的动态密码保护方法，利用如上述任意一项的基于PLC的动态密码保护系统进行密码保护，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：设定加密规则；

步骤二：PLC提供动态码和模块序列号；

步骤三：设定允许使用时间，然后使用加密模块对动态码、模块序列号和允许使用时间进行加密生成动态密码；

步骤四：将动态密码传送给用户，在设备上的解密模块中进行解密，得到密码。

进一步，本发明的基于PLC的动态密码保护方法，还可以具有这样的特征：其中，动态密码是通过采集plc开机时时间或者plc程序每次上电生成一个随机数而得到的。

进一步，本发明的基于PLC的动态密码保护方法，还可以具有这样的特征：其中，模块序列号是PLC的序列号，用来限制每个plc密码不同。

进一步，本发明的基于PLC的动态密码保护方法，还可以具有这样的特征：在步骤四中，解密时还包括步骤：PLC将由动态码解密出的PLC序列号和PLC自身的序列号进行比对，如果一致，那么将使用时间赋值给内部变量，并打开相应功能。

发明的有益效果

本发明的基于PLC的动态密码保护系统和方法，具有以下优点：

1.使用动态密码进行加密解密，这样可以将密码告知用户，让用户自行解锁，由于每次密码都是不同的，所以不用担心密码泄露以及用户重复使用密码。并且密码加密后难以破解。

2.不需要现场服务，减少了服务量。

3.每次都可以限制下一次的使用时间，即功能解锁时间。

4.密码包含可以使用的时间。超过时间后锁定机器或特定功能。

5.密码与硬件关联，一块程序卡不可以用于其它机器。硬件ID改变需要重新输入密码，可以防止更换硬件，防止拷贝程序卡。

附图说明

图1是基于PLC的动态密码保护系统的结构框图；

图2是加密过程的流程图；

图3是解密过程的流程图。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，基于PLC的动态密码保护系统，包括两个部分：加密模块11和解密模块12。其中，加密模块11还包括：钥匙码加密子模块13、替换加码子模块14和矩阵变化加密子模块15。

加密模块11设置在设备生产厂一端，用来提供密码。解密模块12设置在设备端，当用户输入从设备生产厂获取的密码后，解密程序运行得到功能解锁命令以及功能解锁的时间。

基于PLC的动态密码保护方法，包括以下步骤：

步骤一：设定加密规则；

步骤二：PLC提供动态码和模块序列号；

步骤三：设定允许使用时间，然后使用加密模块对动态码、模块序列号和允许使用时间进行加密生成动态密码；

步骤四：将动态密码传送给用户，在设备上进行解密，得到密码。

为了保证密码可以解密，要求使用可逆的加密方法。在本实施方式中采取三种可逆加密方法串联进行加密解密。在实际应用中也可以结合需求采取其中的两种。加密和解密的过程如图2和图3所示。解密是加密的逆过程。具体如下：

1.钥匙码加密

通过设定一个钥匙码，将原始数据和钥匙码进行加减或乘除运算，产生加密数据，但是要保证计算可逆，即加密的数据可以反向计算回原始数据。例如5位原始数据source，采用5位数的钥匙码key，第一位k1表示乘法运算，2～5位k2用来加法运算，产生的加密数据x,加密过程x＝key*k1+k2，解密过程key＝(x-k2)/k1。整个计算过程是可逆的。加密后数据6位数。

举例：钥匙码54321,那么乘法运算系数k1＝5,加法运算系数k2＝4321。

加密原始数据5位34567，加密后数据是34567*5+4321＝177156

解密方法(177156–4321)/5＝34567

如果设定key＝10000表示没有key加密。

2.替换加密

预先定义好替换码，将原始数据x进行逐个替换，得到结果y。为保证整个过程可逆，替换码不能有数字重复，即0～9的替换数据不能重复。替换加密不影响数据长度，即6位数替换加密后依然是6位数。

举例：替换码[5432109876]表示将[0123456789]替换为[5432109876]，0替换为替换码第1位5，1替换为替换码第2位4，9替换为替换码第10位6.如果加密数据是上例中的117156，那么替换结果是448409。解密即反向运算替换，448409解密变成117156。

3.矩阵变化加密

输入信息为动态码，序列号，允许使用时间。以上三个部分经过钥匙加密，替换加密后使其都变成6位数据。组成3行6列矩阵做为输入，设置一个矩阵顺序加密码，由换列顺序码和换行顺序码组成，以矩阵顺序码作为规则改变行列顺序产生新的3行6列矩阵，将3行6列矩阵一共18位数据做为加密结果输出。解密过程按照矩阵顺序加密码反向运行。

举例：

原始密码18位分别是动态码[a,b,c,d,e,f]机器号[g,h,I,j,k,l]允许使用小时[m,n,o,p,q,r]组成输入字符串[abcdefghijklmnopqr]，矩阵表达如下：原始密码矩阵

矩阵顺序加密码的换列顺序码为123456，换行顺序码为123，那么加密过程是先固定第1列，分别取出换行顺序码中的数据，填入加密矩阵第一行前三个数据。这样加密矩阵如下：

然后取固定第2列，分别取出换行顺序码中的数据填入加密矩阵第一行后三个数据。这样加密矩阵如下：

同样按照顺序取后面列数据，最终加密矩阵变成

提取数据变为[agmbhnciodjpekqflr].

如果换行顺序码为132，那么加密数据变为[amgbnhcoidpjeqkfrl]解密过程反向带入可以得到原始数据。

操作顺序：

首先需要PLC提供动态码和模块序列号，动态码是一个随机数据，可以通过采集plc开机时时间或者plc程序每次上电生成一个随机数，用来生成动态密码，模块序列号是PLC的序列号，用来限制每个plc密码不同。动态码和模块序列号由设备用户告知设备生产厂，设备生产厂根据需求确定功能开放时间(即“允许时间”)，并通过以上三个参数生成动态密码告知用户，用户将动态密码输入在设备上后解锁功能。

加密程序描述：

加密时还可以限制功能解锁的时间范围，以小时为单位。以上三个参数为加密输入，每个参数最大5位长度，在加密程序中将数字转化为字符串进行处理。防止以零开头的数字被忽略。输入数据通过预先设定好的加密规则进行加密产生18位密码。加密规则指钥匙码，替换码，矩阵顺序码。加密规则码是需要保密的，需要设备生产厂专人保管。

解密程序描述：

解密程序在设备中，用户输入密码后，设备进行解密，解密过程如上描述，解密后得到原始数据动态码，允许时间，和PLC序列号。PLC将以上三个数据和本身的三个数据进行比较，如果动态码和plc序列号一致，那么将使用时间赋值给内部变量，并打开相应功能。打开哪些功能由设备生产厂决定，此部分为另外程序不在讨论范围内。

以上只是表达了本发明的原理，本行业的技术人员应该了解，为了防止间接被破解，需要配合心跳变量将此部分程序和其他程序关联起来，并且将关键参数隐藏掉，防止直接修改关键参数。为了防止修改系统时间造成间接破解，可以内部计时采用累加方式。每个小时保存一次。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种基于PLC的动态密码保护系统，其特征在于，包括：

加密模块和解密模块，

其中，所述加密模块具有：

钥匙码加密子模块，设定一个钥匙码，将原始数据和钥匙码进行加减或乘除运算，产生加密数据；

替换加码子模块，预先定义好替换码，将原始数据x进行逐个替换，得到结果y；以及

矩阵变化加密子模块，输入信息为动态码，序列号，允许使用时间，以上三个数据经过处理后都变成a位数据，组成3行a列矩阵做为输入，设置一个矩阵顺序加密码，由换列顺序码和换行顺序码组成，以矩阵顺序码作为规则改变行列顺序产生新的3行a列矩阵，将3行a列矩阵一共3a位数据做为加密结果输出，

加密模块运用三个子模块中的至少两个对动态码、序列号和允许使用时间进行加密，

解密模块，相对于使用子模块进行加密的过程逆向运行，对加密后的数据进行解密。

2.如权利要求1所述的基于PLC的动态密码保护系统，其特征在于：

其中，加密模块使用全部三个子模块对动态码、序列号和允许使用时间进行加密。

3.如权利要求2所述的基于PLC的动态密码保护系统，其特征在于：

其中，加密模块依次使用钥匙码加密子模块、替换加码子模块和矩阵变化加密子模块对动态码、序列号以及允许使用时间进行加密。

4.一种基于PLC的动态密码保护方法，利用如权利要求1-3中任意一项所述的基于PLC的动态密码保护系统进行密码保护，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：设定加密规则；

步骤二：PLC提供动态码和模块序列号；

步骤三：设定允许使用时间，然后使用加密模块对动态码、模块序列号和允许使用时间进行加密生成动态密码；

步骤四：将动态密码传送给用户，在设备上的解密模块中进行解密，得到密码。

5.如权利要求4所述的基于PLC的动态密码保护方法，其特征在于：

其中，动态密码是通过采集plc开机时时间或者plc程序每次上电生成一个随机数而得到的。

6.如权利要求4所述的基于PLC的动态密码保护方法，其特征在于：

其中，所述模块序列号是PLC的序列号，用来限制每个plc密码不同。

7.如权利要求4所述的基于PLC的动态密码保护方法，其特征在于：

在步骤四中，解密时还包括步骤：PLC将由动态码解密出的PLC序列号和PLC自身的序列号进行比对，如果一致，那么将使用时间赋值给内部变量，并打开相应功能。

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