CN110222542A - 一种具有验码功能的扫码引擎及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了二维码扫码设备领域的一种具有验码功能的扫码引擎，包括一用于验码的单片机、一用于解码的解码芯片、一感光元件、一扫码头、一存储器、一电源、一接口组以及一通信模块；所述感光元件的输入端与扫码头的输出端连接，输出端与解码芯片连接；所述解码芯片、存储器、电源、接口组以及通信模块均分别与单片机连接；本发明还提供了一种具有验码功能的扫码引擎的使用方法。本发明的优点在于：实现了对二维码的发码方进行验证，提高了扫码的安全性。

Description

一种具有验码功能的扫码引擎及其使用方法

技术领域

本发明涉及二维码扫码设备领域，特别指一种具有验码功能的扫码引擎及其使用方法。

背景技术

二维码又称二维条码，二维码是一种数据信息的图像编码和表现形式，是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息。因为二维码可以携带较多数据、较多类型的数据，近几年来成为移动设备上主流的一种编码方式。

然而，由于二维码以图像的形态展现，从基本原理上来说，既不能阻止攻击者通过复制的方式对二维码进行盗用，也不能防止掌握了二维码编码原理的攻击者自己生成和改造二维码，使得二维码在使用过程中存在安全隐患。

传统的二维码扫码引擎只能读取普通的二维码图片，并直接将二维码图片解码为数据，并不能读取带防伪技术的二维码，并不能对带防伪技术的二维码进行验证。

因此，如何提供一种具有验码功能的扫码引擎及其使用方法，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种具有验码功能的扫码引擎，实现对二维码的发码方进行验证，提高扫码的安全性。

本发明是这样实现技术问题之一的：一种具有验码功能的扫码引擎，包括一用于验码的单片机、一用于解码的解码芯片、一感光元件、一扫码头、一存储器、一电源、一接口组以及一通信模块；所述感光元件的输入端与扫码头的输出端连接，输出端与解码芯片连接；所述解码芯片、存储器、电源、接口组以及通信模块均分别与单片机连接。

进一步地，所述通信模块为NB通信模块、2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块或者5G通信模块。

进一步地，所述接口组至少包括一用于连接NFC识读模块的第一IIC接口、一用于连接RTC模块的第二IIC接口、两个IO接口以及一个维护接口；所述第一IIC接口、第二IIC接口、IO接口以及维护接口均分别与单片机连接。

进一步地，所述电源为锂电池或者干电池。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种具有验码功能的扫码引擎，实现对二维码的发码方进行验证，提高扫码的安全性。

本发明是这样实现技术问题之二的：一种具有验码功能的扫码引擎的使用方法，所述方法需使用如权利要求1至4任一所述的的扫码引擎，所述方法包括如下步骤：

步骤S10、所述存储器存储一发码方随机生成的公钥；

步骤S20、所述扫码头对一带防伪技术的二维码进行对焦，并将对焦完成的信号发送给所述感光元件；

步骤S30、所述感光元件抓捕二维码图像，并发送给所述解码芯片；

步骤S40、所述解码芯片将二维码图像解码为签名数据，并发送给所述单片机；

步骤S50、所述单片机提取存储器中存储的公钥，并利用公钥对签名数据进行验签。

进一步地，所述步骤S20中，所述带防伪技术的二维码具体为：

发码方将原始数据加上一时间戳以及一有效期后生成一待签名数据；发码方对待签名数据进行哈希计算得到第一哈希值；发码方利用随机生成的私钥对待签名数据以及第一哈希值进行数字签名得到签名数据，并将签名数据生成带防伪技术的二维码；所述私钥与公钥为一对密钥。

进一步地，所述步骤S50具体包括：

步骤S51、所述单片机提取存储器中存储的公钥，并利用公钥对签名数据进行验签，若验签成功，则进入步骤S52；若验签失败，则结束流程；

步骤S52、所述单片机得到待签名数据以及第一哈希值，所述单片机对待签名数据进行哈希计算得到第二哈希值，并对第一哈希值以及第二哈希值进行比较，若比较结果一致，则进入步骤S53；若比较结果不一致，则结束流程；

步骤S53、所述单片机提取待签名数据中的时间戳以及有效期，并计算当前的时间至时间戳的间隔是否超过有效期，若超过，则判定二维码为无效码并结束流程；若未超过，则判定二维码为有效码，且确定二维码由发码方发出、未被篡改，并提取待签名数据中的原始数据通过所述通信模块发送给上位机。

本发明的优点在于：通过所述存储器存储公钥，所述单片机利用公钥对解码芯片解码的数据进行验签、并对验签的结果进行哈希计算和有效期判断，实现了对二维码的发码方、二维码是否被篡改、二维码是否过期进行验证，极大的提高了扫码的安全性。由于公钥可以离线存储，即使在离线的状态下也可以通过公钥对二维码进行核验，构成了一种有效的离线核验机制。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种具有验码功能的扫码引擎的电路原理框图。

图2是本发明一种具有验码功能的扫码引擎的使用方法的流程图。

具体实施方式

请参照图1至图2所示，本发明一种具有验码功能的扫码引擎的较佳实施例，包括一用于验码的单片机、一用于解码的解码芯片、一感光元件、一扫码头、一存储器、一电源、一接口组以及一通信模块；所述感光元件的输入端与扫码头的输出端连接，输出端与解码芯片连接；所述解码芯片、存储器、电源、接口组以及通信模块均分别与单片机连接。所述扫码头用于对待拍摄的二维码进行对焦；所述感光元件用于获取待拍摄二维码的图像；所述存储器用于存储公钥以及扫码过程流转的数据；所述电源用于给所述扫码引擎提供电力；所述接口组用于扩展外设；所述通信模块用于与上位机进行通信；所述单片机用于对二维码数据进行验证，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的单片机即可，并不限于何种型号，且验证程序是本领域技术人员所熟知的，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的；所述解码芯片用于对二维码进行解码，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的芯片即可，并不限于何种型号，且解码程序是本领域技术人员所熟知的，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的。

所述通信模块为NB通信模块、2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块或者5G通信模块。

所述接口组至少包括一用于连接NFC识读模块的第一IIC接口、一用于连接RTC模块的第二IIC接口、两个IO接口以及一个维护接口；所述第一IIC接口、第二IIC接口、IO接口以及维护接口均分别与单片机连接。

所述电源为锂电池或者干电池。

本发明一种具有验码功能的扫码引擎的使用方法的较佳实施例，包括如下步骤：

步骤S10、所述存储器存储一发码方随机生成的公钥；

步骤S20、所述扫码头对一带防伪技术的二维码进行对焦，并将对焦完成的信号发送给所述感光元件；

步骤S30、所述感光元件抓捕二维码图像，并发送给所述解码芯片；

步骤S40、所述解码芯片将二维码图像解码为签名数据，并发送给所述单片机；

步骤S50、所述单片机提取存储器中存储的公钥，并利用公钥对签名数据进行验签。

所述步骤S20中，所述带防伪技术的二维码具体为：

发码方将原始数据加上一时间戳以及一有效期后生成一待签名数据；发码方对待签名数据进行哈希计算得到第一哈希值；发码方利用随机生成的私钥对待签名数据以及第一哈希值进行数字签名得到签名数据，并将签名数据生成带防伪技术的二维码；所述私钥与公钥为一对密钥。公钥加密的数据仅能由私钥进行解密，私钥加密的数据仅能由公钥进行解密。由于公钥可以离线存储，即使在离线的状态下也可以通过公钥对二维码进行核验，构成了一种有效的离线核验机制。

所述步骤S50具体包括：

步骤S51、所述单片机提取存储器中存储的公钥，并利用公钥对签名数据进行验签，若验签成功，则进入步骤S52；若验签失败，则结束流程；通过私钥对待签名数据进行签名，并利用公钥对签名数据进行验签，可以有效的对数据发送者的身份进行验证。

步骤S52、所述单片机得到待签名数据以及第一哈希值(hash值)，所述单片机对待签名数据进行哈希计算得到第二哈希值，并对第一哈希值以及第二哈希值进行比较，若比较结果一致，则进入步骤S53；若比较结果不一致，则结束流程；

哈希值验证方法：对信息做哈希计算得到一个哈希值，这个过程是不可逆的，即无法通过哈希值得出原信息。把哈希值加密后做为一个签名和信息一起发给接收方。接收方在收到信息后对签名进行解密得到哈希值，并依据信息重新计算哈希值，并将接收到的哈希值和重新计算的哈希值进行对比，如果一致，就说明信息的内容没有被修改过；通过哈希计算得到固定长度的哈希值可以对待签名数据进行压缩映射。

步骤S53、所述单片机提取待签名数据中的时间戳以及有效期，并计算当前的时间至时间戳的间隔是否超过有效期，若超过，则判定二维码为无效码并结束流程；若未超过，则判定二维码为有效码，且确定二维码由发码方发出、未被篡改，并提取待签名数据中的原始数据通过所述通信模块发送给上位机。通过设置时间戳以及有效期，即设置二维码的有效期，防止二维码被重放攻击以及滥用。

重放攻击(Replay Attacks)又称重播攻击、回放攻击，是指攻击者发送一个目的主机已接收过的包，来达到欺骗系统的目的，主要用于身份认证过程，破坏认证的正确性。重放攻击可以由发起者，也可以由拦截并重发该数据的敌方进行。攻击者利用网络监听或者其他方式盗取认证凭据，之后再把它重新发给认证服务器。重放攻击在任何网络通过程中都可能发生，是计算机世界黑客常用的攻击方式之一。

综上所述，本发明的优点在于：通过所述存储器存储公钥，所述单片机利用公钥对解码芯片解码的数据进行验签、并对验签的结果进行哈希计算和有效期判断，实现了对二维码的发码方、二维码是否被篡改、二维码是否过期进行验证，极大的提高了扫码的安全性。由于公钥可以离线存储，即使在离线的状态下也可以通过公钥对二维码进行核验，构成了一种有效的离线核验机制。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种具有验码功能的扫码引擎，其特征在于：包括一用于验码的单片机、一用于解码的解码芯片、一感光元件、一扫码头、一存储器、一电源、一接口组以及一通信模块；所述感光元件的输入端与扫码头的输出端连接，输出端与解码芯片连接；所述解码芯片、存储器、电源、接口组以及通信模块均分别与单片机连接。

2.如权利要求1所述的一种具有验码功能的扫码引擎，其特征在于：所述通信模块为NB通信模块、2G通信模块、3G通信模块、4G通信模块或者5G通信模块。

3.如权利要求1所述的一种具有验码功能的扫码引擎，其特征在于：所述接口组至少包括一用于连接NFC识读模块的第一IIC接口、一用于连接RTC模块的第二IIC接口、两个IO接口以及一个维护接口；所述第一IIC接口、第二IIC接口、IO接口以及维护接口均分别与单片机连接。

4.如权利要求1所述的一种具有验码功能的扫码引擎，其特征在于：所述电源为锂电池或者干电池。

5.一种具有验码功能的扫码引擎的使用方法，其特征在于：所述方法需使用如权利要求1至4任一所述的的扫码引擎，所述方法包括如下步骤：

步骤S10、所述存储器存储一发码方随机生成的公钥；

步骤S20、所述扫码头对一带防伪技术的二维码进行对焦，并将对焦完成的信号发送给所述感光元件；

步骤S30、所述感光元件抓捕二维码图像，并发送给所述解码芯片；

步骤S40、所述解码芯片将二维码图像解码为签名数据，并发送给所述单片机；

步骤S50、所述单片机提取存储器中存储的公钥，并利用公钥对签名数据进行验签。

6.如权利要求5所述的一种具有验码功能的扫码引擎的使用方法，其特征在于：所述步骤S20中，所述带防伪技术的二维码具体为：

发码方将原始数据加上一时间戳以及一有效期后生成一待签名数据；发码方对待签名数据进行哈希计算得到第一哈希值；发码方利用随机生成的私钥对待签名数据以及第一哈希值进行数字签名得到签名数据，并将签名数据生成带防伪技术的二维码；所述私钥与公钥为一对密钥。

7.如权利要求6所述的一种具有验码功能的扫码引擎的使用方法，其特征在于：所述步骤S50具体包括：

步骤S51、所述单片机提取存储器中存储的公钥，并利用公钥对签名数据进行验签，若验签成功，则进入步骤S52；若验签失败，则结束流程；

步骤S52、所述单片机得到待签名数据以及第一哈希值，所述单片机对待签名数据进行哈希计算得到第二哈希值，并对第一哈希值以及第二哈希值进行比较，若比较结果一致，则进入步骤S53；若比较结果不一致，则结束流程；

步骤S53、所述单片机提取待签名数据中的时间戳以及有效期，并计算当前的时间至时间戳的间隔是否超过有效期，若超过，则判定二维码为无效码并结束流程；若未超过，则判定二维码为有效码，且确定二维码由发码方发出、未被篡改，并提取待签名数据中的原始数据通过所述通信模块发送给上位机。