CN107067249B - 一种应用于智能地锁租赁系统的加密方法 - Google Patents

一种应用于智能地锁租赁系统的加密方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开应用于智能地锁租赁系统中控制智能地锁升降密钥动态更新的方法；智能地锁租赁系统包括服务器、至少一个终端设备以及至少一个智能地锁，服务器存储至少一个智能地锁的信息及第一算法，智能地锁的信息包括智能地锁的标识码、第一随机数、第一密钥、第二随机数以及第二密钥；任一智能地锁存储第一随机数、第一密钥、第二随机数、第二密钥、标志位以及第一算法；用户在一次租赁智能地锁时，完整流程可以包括：首次降锁、中途升锁、中途降锁以及结束租赁的升锁；结束租赁并升锁后，服务器和智能地锁分别更新密钥，即用第二密钥替换第一密钥，第二随机数替换第一随机数；此时，第一密钥失效，保证智能地锁的使用安全，防止智能地锁被盗用。

Description

一种应用于智能地锁租赁系统的加密方法
技术领域
本发明涉及智能地锁数据加密技术领域，尤其涉及一种应用于智能地锁租赁系统的加密方法。
背景技术
目前，随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，在城市中的智能租赁车位越来越多。有序停车与安全共享是繁华市区中急需解决的一大问题。
此外，公共停车场上的智能地锁使用越来越普及，以对车位的使用进行规范管理。智能地锁是指通过手机或其他终端设备来控制智能地锁的升降，可以通过服务器平台实现智能地锁的租赁、预约等功能，共享智能地锁资源的方式在实际应用中给机动车驾驶人带来了诸多的方便，智能地锁也为城市中有序、规范管理公共停车场提供了技术手段。
随着智能地锁的广泛使用，亟需解决智能地锁租赁系统中租赁流程中的安全性问题，尤其是在智能地锁租赁过程中控制智能地锁升降密钥的动态更新方法与相关的安全性问题。
发明内容
针对以上提出的问题中存在的不足之处，本申请提供一种应用于智能地锁租赁系统的加密方法，用于保障控制智能地锁升降的关键信息的安全性，该方法能够解决智能地锁租赁系统的安全性问题。
本申请提供一种应用于智能地锁租赁系统的加密方法，所述智能地锁租赁系统包括服务器、至少一个终端设备以及至少一个智能地锁，所述服务器存储至少一个所述智能地锁的信息及第一算法，所述智能地锁的信息包括所述智能地锁的标识码、第一随机数、第一密钥、第二随机数以及第二密钥；任一所述智能地锁存储所述第一随机数、第一密钥、第二随机数、第二密钥、标志位以及第一算法；所述方法包括：
所述终端设备向所述服务器发送所述智能地锁的租赁请求；
所述服务器接收所述租赁请求，并判断所述终端设备是否符合租赁要求；
当所述终端设备符合租赁要求时，所述服务器将所述第二随机数和所述第二密钥作为明文，将所述第一密钥和第一随机数通过第一算法运算得出的结果作为密钥，对所述明文进行加密，得到第一密文；
所述服务器将所述第一密钥、第一密文以及所述智能地锁的标识码发送给所述终端设备；
所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与所述智能地锁进行连接；
所述终端设备将所述第一密钥、第一密文和降锁指令发送给所述智能地锁；
所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收的第一密钥是否匹配；
若匹配，所述智能地锁执行降锁指令，进行首次降锁，并判断标志位的状态是否为租赁的状态；
若标志位为租赁的状态，所述智能地锁将存储的第一密钥与第一随机数通过所述第一算法运算得到的结果作为密钥，对终端设备发送的第一密文进行解密，得到第二密钥和第二随机数；
所述智能地锁存储所述第二密钥和第二随机数，且清除标志位。
在一种可能的实现方式中，所述智能地锁进行首次降锁后，所述方法还包括：所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与已经被租赁的所述智能地锁建立连接；所述终端设备向所述智能地锁发送升锁指令和第一密钥；所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收的所述终端设备发送的第一密钥是否匹配；若匹配，则所述智能地锁执行升锁指令。
在一种可能的实现方式中，所述智能地锁执行升锁指令之后，所述方法还包括：所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与已经被租赁的所述智能地锁建立连接；所述终端设备向所述智能地锁发送第一密钥和降锁指令；所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收到的所述终端设备发送的第一密钥匹配；若匹配，则所述智能地锁执行降锁指令。
在一种可能的实现方式中，所述智能地锁执行降锁指令之后，所述方法还包括：当所述终端设备结束租赁所述智能地锁时，所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与所述智能地锁建立连接；所述终端设备向所述智能地锁发送第一密钥和结束租赁的升锁指令；所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收的所述终端设备发送的第一密钥是否匹配；若匹配，则所述智能地锁执行升锁操作，且将所述第二密钥替换所述第一密钥，所述第二随机数替换所述第一随机数；所述终端设备向服务器发送结束租赁的指令，且终端设备向服务器发送第一密钥与所述智能地锁的标识符；所述服务器根据所述标识符查找所述智能地锁，且将第二密钥替换第一密钥，所述第二随机数替换所述第一随机数，并恢复标志位，所述智能地锁处于未租赁的状态。
在一种可能的实现方式中，判断所述终端设备是否符合租赁要求，包括：判断所述终端设备是否已经注册在所述服务器中；判断所述终端设备的账户是否有满足租赁要求的余额。
在一种可能的实现方式中，所述第一算法包括共享密钥算法DES、AES128以及公钥算法RSA。
在一种可能的实现方式中，所述第一密钥、所述第二密钥、所述第一随机数以及所述第二随机数长度为128bit；所述标志位，用于记录所述智能地锁的租赁状态或未租赁状态。
在一种可能的实现方式中，所述降锁指令与所述升锁指令的长度为8Bit。
本申请能够解决智能地锁租赁系统中控制智能地锁升降密钥的动态更新方法，通过设计算法实现了加密、解密的密钥会不断的更新，保证了智能地锁在使用或者租赁过程城中的安全，防止智能地锁被盗用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种智能地锁租赁系统的框架示意图；
图2为本发明实施例提供的一种应用于智能地锁租赁系统密钥更新算法降锁的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种应用于智能地锁租赁系统密钥更新算法升锁的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，“第一”、“第二”仅仅是为了在描述实施例时，对名词作区分，不应理解为对本发明实施例的限定。
本发明实施例中，终端设备包括手机、平板电脑等设备，该设备能够安装应用软件；智能地锁能够接受终端设备的控制指令，进行升锁和降锁操作；服务器上记录着至少一个智能地锁的信息，至少一个终端设备的注册信息。
如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种智能地锁租赁系统的框架示意图。
服务器将第二随机数和第二密钥作为明文，将第一密钥和第一随机数通过第一算法运算得出的结果作为运算密钥，对明文进行加密，得到第一密文；服务器将第一密钥、第一密文以及智能地锁的唯一标识码发送给终端设备；终端设备通过智能地锁的标识符与智能地锁建立连接；终端设备与智能地锁连接后将第一密钥、第一密文和降锁指令发送给智能地锁；智能地锁接收第一密钥、第一密文和降锁指令，此时智能地锁端需验证初始化时存储在地锁中的第一密钥与终端设备传来的第一密钥匹配；若匹配，智能地锁执行降锁指令；若密钥不匹配，直接退出操作。
若为初次租赁后的第一次操作，智能地锁执行降锁指令之后，智能地锁判断标志位的状态是否为租赁的状态；若标志位为租赁的状态，智能地锁端将存储的第一密钥与第一随机数通过第一运算得到的结果做为密钥，对终端设备传来的第一密文进行解密。并将解密结果第二密钥、第二随机数存入智能地锁相应的存储单元，以上操作完成后，清除标志位。
在智能地锁租赁系统中，不仅解决了控制指令安全传输问题，而且实现了控制智能地锁升降密钥的动态更新算法，密钥的不断更新，使得智能地锁租赁系统更具安全性；进而便于智能地锁租赁系统的推广使用。
下面结合图2和图3，对上述过程进行详细说明。
所述智能地锁租赁系统包括服务器、至少一个终端设备以及至少一个智能地锁，所述服务器存储至少一个所述智能地锁的信息及第一算法，所述智能地锁的信息包括所述智能地锁的标识码(如：MAC地址)、第一随机数、第一密钥、第二随机数以及第二密钥，如下表1所示；任一所述智能地锁存储所述第一随机数、第一密钥、第二随机数、第二密钥以及标志位，如下表2所示。
需要说明的是，每一个智能地锁在初始状态下预存了第一密钥。智能地锁的MAC地址通过MD5算法提取成128bit的特征码，作为第一密钥K1；使用智能地锁编号(唯一身份标识符)过MD5算法提取成128bit的特征码，作为初始随机数C1。此外，以后的每次租赁，终端设备会将下一次的密钥，发送给智能地锁。
Figure BDA0001271454660000051
表1
第一随机数 第一密钥 第二随机数 第二密钥 标志位
表2
需要说明的是，智能地锁的基本信息还包括智能地锁的地理位置坐标、电池电量等，在此不进行详细说明。本发明实施例中，为了方便描述以C1、C2为第一随机数、第二随机数进行说明，K1、K2为第一密钥、第二密钥进行说明。
图2为本发明实施例提供的一种应用于智能地锁租赁系统的加密方法流程示意图，如图2所示，该方法为用户通过终端设备，开始租赁智能地锁时的方法，该方法包括步骤S201-S208。
S201，所述终端设备向所述服务器发送所述智能地锁的租赁请求。
智能地锁租赁的过程：用户通过终端设备输入用户名与密码进行登入，用户点击终端设备的智能地锁软件APP中智能地锁租赁按钮，终端设备会通过网络向服务器发送租赁请求，请求的发送内容是根据手机的用户名或手机号码与相应的租赁信息通过特殊的安全算法进行加密。
当服务器收到终端设备的请求时，服务器根据手机号到服务器中用户管理模块验证手机信息的正确性。若不是注册用户，则不对发来的请求进行处理。
S202，所述服务器接收所述租赁请求，并判断所述终端设备是否符合租赁要求。
在该步骤中，判断所述终端设备是否符合租赁要求，包括：判断所述终端设备是否已经注册在所述服务器中；和判断所述终端设备的账户是否有满足租赁请求的余额。
需要说明的是，本发明实施例对于租赁要求的具体要求并不作限定，本领域技术人员可知，服务器管理人员可以根据智能地锁租赁系统的运营状态，增加或减少租赁条件。
S203，当所述终端设备符合租赁要求时，所述服务器将所述第二随机数和所述第二密钥作为明文，将所述第一密钥和第一随机数通过第一算法运算得出的结果作为密钥，对所述明文进行加密，得到第一密文。
在一个例子中，所述第一算法包括共享密钥算法DES、AES128以及公钥算法RSA。
S204，所述服务器将所述第一密钥、第一密文以及所述智能地锁的标识码发送给所述终端设备。
所述智能地锁的标识码是唯一的，用来唯一的标识所述智能地锁，不同的智能地锁拥有不同的标识码。标识码可以为UUID算法生成，也可以为MAC地址；本发明实施例的标识码以MAC地址为例进行说明。
S205，所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与所述智能地锁进行连接。
S206，所述终端设备将所述第一密钥、第一密文和降锁指令发送给所述智能地锁。
例如：服务器将C2、K2作为明文，将C1、K1通过第一算法运算得到的结果作为密钥，如：以CFB作为分组加密模式，进行AES128加密，得到密文第一密文EX1；将密文EX1与智能地锁基本信息，智能地锁MAC地址通过无线通信机制(如：HTTP)的应答发送到用户的终端设备，以便于用户进行智能地锁降锁的操作。
S207，所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收的第一密钥是否匹配。
S208，若匹配，所述智能地锁执行降锁指令，进行首次降锁，并判断标志位的状态是否为租赁的状态。
S209，若标志位为租赁的状态，所述智能地锁将存储的第一密钥与第一随机数通过所述第一算法运算得到的结果作为密钥，对终端设备发送的第一密文进行解密，得到第二密钥和第二随机数。
S210，所述智能地锁存储所述第二密钥和第二随机数，且清除标志位。
例如：智能地锁获得降锁指令和第一密文EX1。智能地锁提取控制指令I，判断指令为降锁指令；同时，提取密文EX1，将C1、K1通过第一算法运算的结果作为密钥，通过高级的加密算法进行解密(如高级加密标准(Advanced Encryption Standard，AES128))，得到解密结果PC2以及K2；读取本地存储的C2并与解密后的PC2进行匹配。若二者相同，则执行用户发出的指令，将C2、K2保存到缓存中，清除标志位。标志位是用来表示智能地锁的升降状态的，清楚标志位后，可以表示该智能地锁是降锁状态。
上述方法为用户第一次降锁的方法，用户在实际使用智能地锁时，可能会出现用户短暂不使用该智能地锁的情况，并且用户还没有完全结束租赁。例如：用户到酒店吃饭，使用智能地锁，并进行第一次降锁；用户需要外出一段时间开车接朋友，此时用户可以通过终端设备上的智能地锁APP选择中途升锁，而不是结束租赁；用户接完朋友，可以通过终端设备上的智能地锁APP选择中途降锁，而不是重新进行第一次降锁过程，进而保证用户整个租赁过程，都可以使用该智能地锁。
需要说明的是，用户的一次租赁过程，可以仅仅包括首次降锁和结束租赁的升锁；也可以包括首次降锁、中途升锁、中途降锁以及结束租赁的升锁流程，且用户的中途升锁和中途降锁，可以重复多次。中途升锁和中途降锁的流程设计，不仅可以保证用户能够一次租赁智能地锁的连续性，也避免了本发明实施例中加密、解密的繁琐，进一步提高用户的体验。
在一个例子中，所述智能地锁进行首次降锁后，所述方法还包括：所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与已经被租赁的所述智能地锁建立连接；所述终端设备向所述智能地锁发送升锁指令和第一密钥；所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收的所述终端设备发送的第一密钥是否匹配；若匹配，则所述智能地锁执行升锁指令。
若不匹配，则退出操作。
在一个例子中，所述智能地锁执行升锁指令之后，所述方法还包括：所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与已经被租赁的所述智能地锁建立连接；所述终端设备向所述智能地锁发送第一密钥和降锁指令；所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收到的所述终端设备发送的第一密钥匹配；若匹配，则所述智能地锁执行降锁指令。
若不匹配，则退出操作。
图3为本发明实施例提供的一种应用于智能地锁租赁系统密钥更新算法升锁的流程图。如图3所示，该方法包括S301-S306。
S301，当所述终端设备结束租赁所述智能地锁时，所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与所述智能地锁建立连接。
S302，所述终端设备向所述智能地锁发送第一密钥和结束租赁的升锁指令。
S303，所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收的所述终端设备发送的第一密钥是否匹配。
S304，若匹配，则所述智能地锁执行升锁操作，且将所述第二密钥替换所述第一密钥，所述第二随机数替换所述第一随机数。
若不匹配，则退出操作。
S305，所述终端设备向服务器发送结束租赁的指令，且终端设备向服务器发送第一密钥与所述智能地锁的标识符。
S306，所述服务器根据所述标识符查找所述智能地锁，且将第二密钥替换第一密钥，所述第二随机数替换所述第一随机数，并恢复标志位，所述智能地锁处于未租赁的状态。
在该步骤中，所述服务器判断所述终端设备是否有操作权限，有很多种方式，例如：判断使用所述终端设备的用户是否是注册用户；判断所述终端设备是否有足额的预付金；判断所述终端设备是否已经结算并支付租赁费等。
此时，本发明实施例对于终端设备是否有操作权限的内容不作限定，本领域技术人员可知，也可以根据终端设备的使用次数、信用值等，减少或者增加操作权限的判断条件。
例如：当租赁车位的用户想结束租赁时，租赁的客户需要将智能地锁升起，并结算费用后结束一次的租赁任务。用户点击终端设备中智能地锁软件的控制智能地锁升起的按钮，并结算付款；终端设备通过无线通信机制，如HTTP/POST向服务器发送控制码获得请求，该控制码用于控制智能地锁的升起。该过程中，车主是在没有其他用户正在租用智能地锁，或用户完成费用结算时，通过终端设备控制智能地锁升起。
需要说明的是，智能地锁以及服务器存储的密钥和随机数，在用户每次使用完后，进行更新；进一步的防止了智能地锁被盗用。
在一个例子中，所述第一密钥、第二密钥、第一随机数、第二随机数的长度可以为128bit；所述标志位，用于记录所述智能地锁的升起状态或降落状态；所述降锁指令与所述升锁指令的长度可以为8Bit；本发明实施例对密钥、随机数、指令的长度不作限定，128bit和8bit仅仅是作为优选的例子。
本发明实施例能够解决智能地锁租赁系统的安全性问题，且加密、解密的密码会不断的更新，保证了智能地锁在租赁过程中的安全，防止智能地锁被盗用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种应用于智能地锁租赁系统的加密方法，所述智能地锁租赁系统包括服务器、至少一个终端设备以及至少一个智能地锁，其特征在于，所述服务器存储至少一个所述智能地锁的信息及第一算法，所述智能地锁的信息包括所述智能地锁的标识码、第一随机数、第一密钥、第二随机数以及第二密钥；任一所述智能地锁存储所述第一随机数、第一密钥、第二随机数、第二密钥、标志位以及第一算法；所述方法包括：
所述终端设备向所述服务器发送所述智能地锁的租赁请求；
所述服务器接收所述租赁请求，并判断所述终端设备是否符合租赁要求；
当所述终端设备符合租赁要求时，所述服务器将所述第二随机数和所述第二密钥作为明文，将所述第一密钥和第一随机数通过第一算法运算得出的结果作为密钥，对所述明文进行加密，得到第一密文；
所述服务器将所述第一密钥、第一密文以及所述智能地锁的标识码发送给所述终端设备；
所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与所述智能地锁进行连接；
所述终端设备将所述第一密钥、第一密文和降锁指令发送给所述智能地锁；
所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收的第一密钥是否匹配；
若匹配，所述智能地锁执行降锁指令，进行首次降锁，并判断标志位的状态是否为租赁的状态；
若标志位为租赁的状态，所述智能地锁将存储的第一密钥与第一随机数通过所述第一算法运算得到的结果作为密钥，对终端设备发送的第一密文进行解密，得到第二密钥和第二随机数；
所述智能地锁存储所述第二密钥和第二随机数，且清除标志位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述智能地锁进行首次降锁后，所述方法还包括：
所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与已经被租赁的所述智能地锁建立连接；
所述终端设备向所述智能地锁发送升锁指令和第一密钥；
所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收的所述终端设备发送的第一密钥是否匹配；
若匹配，则所述智能地锁执行升锁指令。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述智能地锁执行升锁指令之后，所述方法还包括：
所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与已经被租赁的所述智能地锁建立连接；
所述终端设备向所述智能地锁发送第一密钥和降锁指令；
所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收到的所述终端设备发送的第一密钥匹配；
若匹配，则所述智能地锁执行降锁指令。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述智能地锁执行降锁指令之后，所述方法还包括：
当所述终端设备结束租赁所述智能地锁时，所述终端设备通过所述智能地锁的标识码与所述智能地锁建立连接；
所述终端设备向所述智能地锁发送第一密钥和结束租赁的升锁指令；
所述智能地锁判断自身预存的第一密钥与接收的所述终端设备发送的第一密钥是否匹配；
若匹配，则所述智能地锁执行升锁操作，且将所述第二密钥替换所述第一密钥，所述第二随机数替换所述第一随机数；
所述终端设备向服务器发送结束租赁的指令，且终端设备向服务器发送第一密钥与所述智能地锁的标识符；
所述服务器根据所述标识符查找所述智能地锁，且将第二密钥替换第一密钥，所述第二随机数替换所述第一随机数，并恢复标志位，所述智能地锁处于未租赁的状态。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述终端设备是否符合租赁要求，包括：
判断所述终端设备是否已经注册在所述服务器中；
判断所述终端设备的账户是否有满足租赁要求的余额。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一算法包括共享密钥算法DES、AES128以及公钥算法RSA。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一密钥、所述第二密钥、所述第一随机数以及所述第二随机数长度为128bit；
所述标志位，用于记录所述智能地锁的租赁状态或未租赁状态。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述降锁指令与所述升锁指令的长度为8Bit。
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