CN107481375A - 一种蓝牙智能门锁及门锁密码的加密方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝牙智能门锁及门锁密码的加密方法，所述门锁为外加型蓝牙智能门锁，包括主控制芯片、蓝牙通讯芯片、步进电机驱动模块、步进电机、编码器、传动齿轮组及保护罩；主控制芯片，用于密码的存储与加密；蓝牙通讯芯片，用于于移动终端通信，实现时间同步与密码文传输；步进电机驱动模块，用于控制步进电机执行动作；编码器，用于测量步进电机的旋转角度、圈数与方向；传动齿轮组，包括主动轮与从动轮，所述主动轮与步进电机轴过盈配合；所述从动轮中心为空心轴，并与门锁轴配合。本发明能够方便地针对老旧门锁进行加装改造，密码加密方法能保护住密码其优点为：不怕被窃听，导致密码泄露；密码密文时刻变化，不怕重播攻击；密码密文无规律，加密方法不易被攻破。

Description

一种蓝牙智能门锁及门锁密码的加密方法

技术领域

本发明涉及智能门锁技术领域，尤其涉及一种外加型智能门锁及门锁密码的加密方法。

背景技术

智能门锁是指区别于传统机械锁的基础上改进的，在用户安全性、识别、管理性方面更加智能化简便化的锁具。智能门锁是门禁系统中锁门的执行部件。智能门锁区别于传统机械锁,是具有安全性,便利性,先进技术的复合型锁具。磁卡、射频卡(非接触类，安全性较高，塑料材质，配置携带较方便，价格低廉)使用非机械钥匙作为用户识别ID的成熟技术，如：指纹锁、虹膜识别门禁(生物识别类，安全性高，不存在丢失损坏；但不方便配置，成本高)TM卡(接触类，安全性很高，不锈钢材质，配置携带极为方便，价格较低)。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种蓝牙智能门锁及门锁密码的加密方法，所述智能门锁能方便地针对老旧门锁进行加装改造，通过加密密码实现密码防泄露、抗重播攻击。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种蓝牙智能门锁，该门锁为外加型蓝牙智能门锁，包括主控制芯片、蓝牙通讯芯片、步进电机驱动模块、步进电机、编码器、传动齿轮组及保护罩；所述

主控制芯片，用于密码的存储与加密；

蓝牙通讯芯片，用于于移动终端通信，实现时间同步与密码文传输；

步进电机驱动模块，用于控制步进电机执行动作；

编码器，用于测量步进电机的旋转角度、圈数与方向；

传动齿轮组，包括主动轮与从动轮，所述主动轮与步进电机轴过盈配合；所述从动轮中心为空心轴，并与门锁轴配合。

一种蓝牙智能门锁的密码加密方法，所述蓝牙智能门锁为外加型智能门锁，所述方法包括：

步骤A储存数字指纹f与密码C于门锁芯片中，数字指纹f为N×N阶矩阵，智能终端存储有智能门锁数字指纹f，解锁时，智能门锁时间与智能终端同步，并根据当前时间形成时间密钥t；

步骤B发送解锁指令，同时在智能门锁数字指纹f中取出(I+2)×(I+2)阶数字指纹密钥m，使用数字指纹密钥m、时间密钥t共同加密密码C，得到密码矩阵c，再使用典型加密算法加密c形成密码密文t_code；

步骤C在智能终端，用户输入密码C′，若密码为J位，则在数字指纹f中取出(J+2)×(J+2)阶数字指纹密钥m′，使用数字指纹密钥m′、时间密钥t共同加密密码C′，得到密码矩阵c′，再使用典型加密算法加密c′形成密码密文t′_code；

步骤D比较智能门锁密码t_code与智能终端密码密文t′_code，当两段密文完全一致时，密码正确，打开门锁。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

本发明提出的智能门锁能够方便地针对老旧门锁进行加装改造，密码加密方法能保护住密码具有以下三个优点：不怕被窃听，导致密码泄露；密码密文时刻变化，不怕重播攻击；密码密文无规律，加密方法不易被攻破。

附图说明

图1-图6是外加型智能门锁结构；

图7是外加装型蓝牙智能门锁的密码加密方法。

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，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1-图6所示，为外加装型智能门锁结构，包括：主控制芯片、蓝牙通讯芯片、步进电机驱动模块、步进电机、编码器、传动齿轮组及保护罩；所述

主控制芯片，用于密码的存储与加密；

蓝牙通讯芯片，用于于移动终端通信，实现时间同步与密码文传输；

步进电机驱动模块，用于控制步进电机执行动作；

编码器，用于测量步进电机的旋转角度、圈数与方向；

传动齿轮组，包括主动轮与从动轮，所述主动轮与步进电机轴过盈配合；所述从动轮中心为空心轴，并与门锁轴配合。

外置型蓝牙智能门锁的保护罩002，保护罩上有卡槽003，用户可以根据自己使用的需要插入固定件004，外置型蓝牙智能门锁保护罩002左右两边均有卡槽003，可以适应不同方向开启的门。安装固定件004后可以使外置型蓝牙智能门锁稳定固定在门锁背板上，并且使旋钮卡扣013稳定与反锁旋钮固定。外置型蓝牙智能门锁保护罩002面板顶部有用于与内部固定件015相固定的外壳固定螺丝孔001。外置型蓝牙智能门锁保护罩002下部同样有卡槽003，可插入固定件004加以固定。

外置型蓝牙智能门锁的底部有电池仓005作为承载聚合物电池031的外壳。电池仓005上有突出的卡位006用于与外置型蓝牙智能门锁保护罩002上的相应卡扣，用于固定外置型蓝牙智能门锁保护罩002。

步进电机输出轴011与主动轮010相固定，步进电机输出轴011转动可以带动主动轮010转动，主动轮010于从动轮012连动，从动轮012转动，固定在上面的旋钮卡扣013也同时转动，旋钮卡扣带动被锁空间内的反锁旋钮转动，从动轮012空心轴固定在基板009的轴承021上，用于固定从动轮021，空心轴被编码器019插入固定，当空心轴转动时可以带动编码器019转动，编码器019输出电平脉冲至微控制器板032从而得知当前转动位置，检查是否到达用户设定的开锁位置，从而实现开锁的功能。相反方向转动到用户设定上锁位置，编码器019检测是否转动到上锁位置，即可完成旋转反锁旋钮实现上锁功能。

外置型蓝牙智能门锁的内部结构都固定于基板009上，步进电机018通过固定孔008固定在基板009上，基板009有固定孔014与内部的固定件015相固定。微控制器032由固定孔030固定在基板009上。

电池管理充电模块023为电池031充电和保护。电池仓005上有固定孔029用于将电池仓固定在基板009上。

升压模块025用作提高电池输出电压，使步进电机驱动板027进行工作。麦克风传感器026与麦克风020连接，用于检测敲门声。当有敲门声时将发送电平信号到微控制器032，唤醒MCU。霍尔传感器模块028与霍尔元件022连接，外置型蓝牙智能门锁两边各有一个霍尔元件022，可以适应不同方向开的门的开门检测。编码器019由固定孔017固定于固定件015上。

强磁块033固定于强磁固定件034中，强磁固定件034固定于门框上，安装外置型蓝牙智能门锁上的霍尔元件022在同一水平，可以作为霍尔元件022的触发开关，检测门是否被打开或合上。

当用户进行设定开锁上锁位置时，将钥匙插入开放空间内的钥匙孔，旋转钥匙，被锁空间内的反锁旋钮也同时转动，带动旋钮卡扣013转动，同时从动轮012中心轴转动，使在上面固定的编码器019轴转动。记录用户的开锁或上锁的动作轨迹。蓝牙通讯模块，与EEPROM储存IC固定于微控制器板032上。

如图7所示为外加装型蓝牙智能门锁的密码加密方法，具体包括如下步骤：

步骤A储存数字指纹f与密码C于门锁芯片中，数字指纹f为N×N阶矩阵，智能终端存储有智能门锁数字指纹f，解锁时，智能门锁时间与智能终端同步，并根据当前时间形成时间密钥t。

在门锁的芯片中储存有智能门锁唯一的数字指纹N×N阶矩阵f为：

密码C＝(C₁,C₂,C₃…C_i…C_I)，密码中的每一位c_i可以是单独数字、字母或符号，且密码长度I≤N-2。

时间密钥t包括日t_d、时t_h、分t_m、秒t_s，t＝[t_d,t_h,t_m,t_s]。

步骤B在发送解锁指令时，在智能门锁上，在数字指纹f中取出(I+2)×(I+2)阶数字指纹密钥m，使用数字指纹密钥m、时间密钥t共同加密密码C，得到密码矩阵c，再使用典型加密算法加密c形成密码密文t_code。

步骤C在智能终端上，要求用户输入密码C′，若密码为J位，则在数字指纹f中取出(J+2)×(J+2)阶数字指纹密钥m′，使用数字指纹密钥m′、时间密钥t共同加密密码C′，得到密码矩阵c′，再使用典型加密算法加密c′形成密码密文t′_code。

密码加密为密文的方法为：对于I位的密码C＝(C₁,C₂,C₃…C_i…C_I)，在数字指纹f中取出(I+2)×(I+2)阶数字指纹密钥m为：

使用数字指纹密钥m、时间密钥t共同加密密码C，密码矩阵c的计算过程与结果分别为：

最后将密码矩阵c使用典型加密算法加密形成密码密文t_code。

步骤D比较智能门锁密码密文t_code与智能终端密码密文t′_code，当两段密文完全一致时，认为密码正确，打开门锁。

若设置门锁密码为“12306”，则密码C＝(1,2,3,0,6)；令f为全1矩阵，在8月15日下午5时45分23秒，则数字指纹密钥m与加密后的密码矩阵c分别为：

再使用经典Hash-1算法，则有智能门锁密码密文t_code为：

t_code＝“504eb61aa5494d55a1ae0c7cf9ce7edd96b58777”

①若在移动终端上输入密码C′＝(1,2,3,0,6)，则智能终端密码密文t′_code为：

t′_code＝“504eb61aa5494d55a1ae0c7cf9ce7edd96b58777”

t_code＝t′_code，锁打开。

②若在移动终端上输入密码C′＝(1,2,3,0,1)，则智能终端密码密文t′_code为：

t′_code＝“589a99067a03a69b7e618ce58e7a5725874d0c85”

t_code≠t′_code，锁不打开。

③若过去1秒钟，在8月15日下午5时45分24秒时，则智能终端密码密文t′_code为：

t_code＝“0c08bcb23a843def6656f99ab24302c9b0a13334”

下表为时间发生细微变化是，加密码密文

该方法能保护住密码具有以下三个优点：不怕被窃听，导致密码泄露；密码密文时刻变化，不怕重播攻击；密码密文无规律，加密方法不易被攻破。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种蓝牙智能门锁，其特征在于，所述门锁为外加型蓝牙智能门锁，包括主控制芯片、蓝牙通讯芯片、步进电机驱动模块、步进电机、编码器、传动齿轮组及保护罩；所述

主控制芯片，用于密码的存储与加密；

蓝牙通讯芯片，用于于移动终端通信，实现时间同步与密码文传输；

步进电机驱动模块，用于控制步进电机执行动作；

编码器，用于测量步进电机的旋转角度、圈数与方向；

传动齿轮组，包括主动轮与从动轮，所述主动轮与步进电机轴过盈配合；所述从动轮中心为空心轴，并与门锁轴配合。

2.如权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述保护罩上设置有卡槽，所述卡槽不同方向设置在保护罩上下及左右；

所述保护罩上下边的卡槽用于根据需要插入固定件，该固定件可使蓝牙智能门锁稳定固定在门锁背板上，并使保护罩上旋钮卡扣稳定与反锁旋钮固定；

所述保护罩左右两边卡槽用于不同方向开启的门。

3.如权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，

所述从动轮空心轴固定在基板的轴承上，用于固定从动轮；

所述主动轮与步进电机输出轴相固定，并通过步进电机输出轴带动主动轮转动，所述主动轮与从动轮啮合，从而带动从动轮转动，同时固定在保护罩上面的旋钮卡扣也同时转动，旋钮卡扣带动被锁空间内的反锁旋钮转动。

4.如权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述所述门锁由主控制芯片、蓝牙通讯芯片、步进电机驱动模块、步进电机、编码器、传动齿轮组分别固定于基板上。

5.如权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述智能门锁还包括电池管理充电模块、升压模块、麦克风传感器、霍尔传感器模块；所述

电池管理充电模块，用于电池充电和保护；

升压模块，用于提高电池输出电压，使步进电机驱动板进行工作；

麦克风传感器，与麦克风连接，用于检测敲门声；

霍尔传感器模块，与霍尔元件连接，所述霍尔元件包括有两个，分别设置在智能门锁的两边。

6.如权利要求1所述的蓝牙智能门锁，其特征在于，所述智能门锁还包括强磁固定件，在强磁固定件中固定有强磁块，该强磁块作为霍尔元件的触发开关，用于检测门是否被打开或合上。

7.一种蓝牙智能门锁的密码加密方法，其特征在于，所述蓝牙智能门锁为外加型智能门锁，所述方法包括：

步骤A储存数字指纹f与密码C于门锁芯片中，数字指纹f为N×N阶矩阵，智能终端存储有智能门锁数字指纹f，解锁时，智能门锁时间与智能终端同步，并根据当前时间形成时间密钥t；

步骤B发送解锁指令，同时在智能门锁数字指纹f中取出(I+2)×(I+2)阶数字指纹密钥m，使用数字指纹密钥m、时间密钥t共同加密密码C，得到密码矩阵c，再使用典型加密算法加密c形成密码密文t_code；

步骤C在智能终端，用户输入密码C′，若密码为J位，则在数字指纹f中取出(J+2)×(J+2)阶数字指纹密钥m′，使用数字指纹密钥m′、时间密钥t共同加密密码C′，得到密码矩阵c′，再使用典型加密算法加密c′形成密码密文t′_code；

步骤D比较智能门锁密码t_code与智能终端密码密文t′_code，当两段密文完全一致时，密码正确，打开门锁。

8.如权利要求7所述的蓝牙智能门锁的密码加密方法，其特征在于，所述步骤A中，在门锁的芯片中储存有智能门锁唯一的数字指纹N×N阶矩阵f为：

密码C＝(C₁,C₂,C₃…C_i…C_I)，密码中的每一位c_i可以是单独数字、字母或符号，且密码长度I≤N-2；

时间密钥t包括日t_d、时t_h、分t_m、秒t_s，t＝[t_d,t_h,t_m,t_s]。

9.如权利要求7所述的蓝牙智能门锁的密码加密方法，其特征在于，所述步骤B与步骤C中，密码加密为密文的方法为：对于I位的密码C＝(C₁,C₂,C₃…C_i…C_I)，在数字指纹f中取出(I+2)×(I+2)阶数字指纹密钥m为：

使用数字指纹密钥m、时间密钥t共同加密密码C，密码矩阵c的计算过程与结果分别为：

最后将密码矩阵c使用典型加密算法加密形成密码密文t_code。