CN110266829A - 一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统，物联网标识包括【特征码】【解析服务器寻址信息】【对应服务器内唯一标识】【客户端安全码】【校验码】【服务器安全码】等字段组成；解析系统至少包含【标识生成】，【标识查询】两个子功能模块。本发明的物联网标识可以降低解析的复杂程度，具有更好的兼容性，让用户快速简单的获得更多相关信息。同时该标识包含了客户端安全码和服务器安全码，进行双向合法性验证，信息更加安全。

Description

一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统

技术领域

本发明属于物联网信息系统技术领域，涉及一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统。

背景技术

物联网标识，是指按照一定的规范用文字、数字或其他符号对物联网设备或服务进行识别的信息组合。常见的物联网标识载体有RFID、字符串、条码、二维码等。通过特殊的设备和软件可以从载体上读取标识信息，然后通过解码、查询获得物联网标识所对应的现实世界中物联网产品和服务的相关信息。

在目前的物联网中，用于物品标识的编码多种多样，主要有：GS1标准、ECODE标准、OID标准、HANDLE协议、企业自定义等等。这些标识的共同特征都是将相关信息内置于标识中，比如国别，产品分类，企业编码，批号，货号等等。这样的好处是通过识别标识就能取得相关信息。

而物联网世界中涉及的上述信息千差万别，采用的标准越来越复杂，兼容性越来越差。将更多信息包含在一个标识中，这本身会增加编码长度和复杂性，对标识载体的要求也越来越高，解析难度也越来越大。

将更多信息融入标识中，这是非物联网模式下常用的一种方案。而物联网中的产品和服务，其本质特征是处于一种互联互通的状态（即万物互联）。原来存放在编码中的一些静态信息在物联网状态下会包含越来越多的动态信息。比如一个产品在生产环节有与生产相关的信息，在销售环节有与销售，物流等相关的信息，消费者购买后，还会增加售后维护等信息。

除了上述直接的相关信息，还可能包含厂商的信用和资质，产品的各种认证和资质等附加信息。

故此，这些信息是难于直接存入标识之中，需要存入独立的系统中，在需要的时候供查询和维护。

为达到物联网标识全球唯一，将IP地址作为标识的一部分，在因特网内，IP地址是唯一的，只要保证在此IP上的物联网标识唯一就等于全球唯一。

由于上述标识中暗含了标识解析服务器地址信息，那么就可以向该IP地址查询对应的物联网标识并获取到相应产品和服务信息。

传统的标识规则，标识包含了很多具体信息，优点是解读标识就能获取相关信息，然而由于这种标识不具有联网特征，按照规则就可以离线伪造标识或伪造解析结果，因此标识自身安全很难保证。其次，由于长度有限不能将更多的信息放入。第三，很难保证厂商之间的物联网标识全球唯一，难于信息交换。为了满足标识上可以包含更多信息，本发明采用将这些信息存放在服务器上，通过将标识作为唯一关键字从服务器动态获取其对应的相关信息，因此避免了离线伪造的可能。最后，由于标识是维护在服务器上，各个阶段标识的解析内容就可以不同。标识的灵活性就充分体现出来了。

为确保联网获取信息的安全性。客户端需要提供安全码以检查客户端是否有相关的操作权限，服务器返回数据需要提供安全码以和客户端已有的安全码进行匹配，以确保服务器返回结果的合法性。通过https保证传输过程不可篡改，甚至于让客户端提供更加复杂的认证机制，比如用户名/密码，数字签名等多种方式鉴权。对查询和结果返回数据进行加密，签名验证等。

2016.08.17中国科学院计算机网络信息中心等申请公开号为CN105872122A的《一种支持多编码的物联网标识方法》，提出根据现有的编码与企业物联网域名通过简单变换组合而成标识的方法。但方法强调采用域名方式构造物联网标识。而域名容易被劫持，系统的安全性比直接采用IP地址要低，其次仍然强调在标识的域名构造上增加编码类型，企业物联网标识等附加信息，这一定程度上还是造成了标识符过长，对于输入和扫码等识别的难度加大。最后在其标识方法中并没有涉及安全性方面的策略。

发明内容

本发明提供一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统，将解析服务器寻址信息作为标识的一部分，同时辅以验证码，客户端和服务器端安全码作为标识的组成部分，既保证了标识的全球唯一又保证了标识的自解释和客户端与服务器双向安全验证。

本发明采用的技术方案如下：一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统，将所述标识由以下字段构成：

【特征码】【解析服务器寻址信息】【对应服务器内唯一标识】【客户端安全码】【校验码】【服务器安全码】。

所述物联网标识中，【特征码】用于确定物联网标识版本，标识各字段使用的编码，长度，顺序等信息。

所述物联网标识中，【解析服务器寻址信息】，采用IP地址和端口，其中端口为可选项，不填写时采用系统默认值。

所述物联网标识中，【解析服务器寻址信息】中，IP地址可以是企业内网IP也可以是因特网IP地址，也可以是一个虚拟的IP地址，该IP地址可以在系统中进行再次映射转换为真实的IP地址。

所述物联网标识中，【对应服务器内唯一标识】在对应服务器内是唯一关键字。

所述物联网标识中，【客户端安全码】可用于服务器对客户端合法性的检查；根据不同的操作，可以有多个【客户端安全码】。

所述物联网标识中，【服务器安全码】可用于客户端对服务器响应合法性的检查；故此【服务器安全码】不发往服务器，仅与服务器返回的安全码进行比对；根据不同的操作，可以有多个【服务器安全码】。

所述物联网标识中，【校验码】可用于对标识完整性的判定；是由【特征码】【解析服务器寻址信息】【对应服务器内唯一标识】【客户端安全码】几个字段按照特定的顺序和算法进行生成的。【校验码】的长度和计算规则由【特征码】进行确定。

一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统，至少包含【标识生成】，【标识查询】两个子功能模块，所述【标识生成】子模块包含以下步骤（见附图1）：

S101.输入【特征码】

S102.输入【解析服务器寻址信息】

S103.输入【对应服务器内唯一标识】

S104.输入【客户端安全码】

S105.生成【校验码】

S106.生成【服务器安全码】

S107.生成标识信息

S108.录入【物联网产品或服务的具体信息】

S109.存入服务器。

一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统，至少包含【标识生成】，【标识查询】两个子功能模块，所述【标识查询】子模块包含以下步骤（见附图2）：

S201.输入【物联网标识】；

S202.校验【校验码】,校验标识的合法性，如果非法，跳转S208给出提示，如果合法则继续下面的步骤；

S203.【解析服务器寻址信息】,从标识中获取【解析服务器寻址信息】；

S204.发送标识到服务器；

S205.校验【校验码】【客户端安全码】，服务器再次校验标识的合法性，如果非法，则跳转S208给出提示，如果合法则继续下面的步骤；

S206.服务器返回【物联网产品或服务的具体信息】【服务器安全码】，服务器检索出该标识对应的物联网产品或服务的具体信息，以及此标识的【服务器安全码】一并返回给客户端；

S207.客户端校验【服务器安全码】，客户端检查返回结果中的【服务器安全码】与物联网标识中存放的【服务器安全码】是否一致，由此确认服务器的合法性，如果不一致则跳转S208给出提示，如果匹配则结束。

本发明所述一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统，其安全性特征在于：

1）通过【校验码】可以对标识本身的合法性进行校验；

2）【客户端安全码】可以完成服务器对客户端访问的合法性进行校验，从而避免客户端伪造标识进行查询；

3）【服务器安全码】可以完成客户端对服务器返回结果合法性进行校验，从而避免服务器伪造结果；

上述安全措施是标识本身的特性，从系统角度可以采用下列措施进一步提高系统的安全性：

4）进一步，客户端发起查询时，若标识中检索服务器寻址信息失效，则将标识发送给另外一个备份服务器；

5）进一步，客户端发起查询时，将标识符中定义的服务器寻址信息再次映射，以隐藏真实的IP地址，防止真实服务器地址遭受网络攻击；

6）进一步，客户端发起查询时，也可以通过其它方式进行权限认证，比如用户名/密码，数字签名证书等；

7）进一步，为保证传输信息安全，采用https或SSL/TSL协议；

8）进一步，对传输请求和结果进行再次加密、签名等操作；

9）进一步，若同一客户端连续非法查询，可以终止对其的查询响应；

10）进一步，客户端查询时，要求人手工输入客户端校验码和服务器校验码，从而避免通过机器人恶意轮询；

11）进一步，服务器可以设定同一物联网标识在某一时间段内可以被查询的次数，两次查询的时差；

12）进一步，服务器在成功响应客户端查询时，可以同步修改服务器上的【客户端安全码】、【服务器安全码】，并将修改结果反馈给客户端，从而避免安全码启用后被他人使用。通常情况下，客户端安全码和服务器安全码会随产品和服务移交给消费者，首次查询，使用随机提供的【客户端安全码】、【服务器安全码】可以达到验证新品和首次启用的目的，同时又防止了随机【客户端安全码】、【服务器安全码】泄露。

13）进一步，为了保证客户端查询请求传输过程中标识的安全性，客户端发起查询时，使用【客户端安全码】做为密匙对标识的部分字段，如【解析服务器寻址信息】进行签名或加密后再传输，这种情况下，【客户端安全码】将不再发送到服务器端。服务器接收到数据后根据【对应服务器内唯一标识】字段检索出客户端安全码进行相应签名操作或解密后判断客户端请求是否合法。

14）进一步，为了保证服务器返回信息在传输过程中的安全性，服务器返回结果时，将结果数据使用【服务器安全码】进行签名或加密后再传输，这种情况下，返回结果中不再包含【服务器安全码】，客户端接收到数据后，使用标识中【服务器安全码】进行相应的签名或解密后判断服务器返回结果是否合法可信。

有益效果

本发明提供了一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统，该物联网标识包含了解析服务器的寻址信息，其作为物联网应用标识的同时，还可以从标识中获取寻址服务器地址，从而获取该标识所关联的产品和服务的更多信息。与其他物联网标识相比，本发明的物联网标识可以降低解析的复杂程度和提供更好的兼容性，让用户快速简单的获得更多相关信息。同时该标识包含了客户端安全码和服务器安全码，进行双向合法性验证，信息更加安全。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例即附图中的术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括了没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

按附图1所述【标识生成】步骤如下（注意，下面各字段的取值和规则不是本发明可采用方案的全部，任何基于本发明描述而衍生出的具体规则都是本发明的一部分）：

1）输入【特征码】：IoT，3字符,（英语：Internet of Things，缩写IoT），确定各字段编码类型以及字段长度见后续步骤说明；

2）输入【解析服务器寻址信息】：IP地址为250.181.114.14，IP地址使用16进制大写表示，每两个字符表示其中每个数字，高位不足补0，转换结果为FAB5720E；端口号默认443，不出现在物联网标识中；

3）生成【对应服务器内唯一标识】编码用16进制表示，每两个字符表示一个byte；长度必须是偶数，高位不足补0，非固定长度，其长度为标识总长度（不含【服务器安全码】）与-其余字段（【特征码】【解析服务器寻址信息】【客户端安全码】【校验码】）的长度差。本例中为描述简单设置为00000000；

4）生成【客户端安全码】长度为4字符，每个字符随机取值0-9，A-F，本例设为1234；

5）生成【校验码】长度为2字符，计算规则为【特征码】【解析服务器寻址信息】【对应服务器内唯一标识】【客户端安全码】字符的ASCII值累加和对256取模。将结果转换为16进制大写字符串作为【校验码】，不足两字符高位补0，本例中计算结果为32；

6）生成【服务器安全码】长度为4字符，每个字符随机取值0-9，A-F，本例设为ABCD，该字段不发送给服务器，因此不参与【校验码】的计算；

7）将上述步骤生成的信息作为物联网标识存入服务器，该标识可以采用字符串表示为：IoTFAB5720E00000000123432ABCD；

8）录入物联网标识对应产品和服务的相关信息并存入服务器，设录入相关信息如下所示：

名称：智能音箱

型号：SBOX

厂商:某某公司

生产日期：2019年5月29日

启用日期： (空)

保修期至： 启用日期后1年。

用户通过物联网标识系统查询对应物联网产品和服务信息，依照【标识查询】子模块涉及的步骤（见附图2）做如下操作：

S201.输入【物联网标识】，即IoTFAB5720E00000000123432ABCD；

S202.校验【校验码】,解析标识以IoT开始，判定为系统能够处理的标识符。将倒数4个字符即ABCD作为【服务器安全码】存放到本地。将倒数第6-5两个字符即32取出作为【校验码】。计算从倒数第7个字符（含）之前所有字符的ASCII码之和，结果与256取模数得到结果的16进制大写字母为32与【校验码】进行比对，判断标识满足规则，继续下面的步骤；

S203.【解析服务器寻址信息】，将标识第4-11字符即FAB5720E每2个一组从16进制字符转换为10进制，可以得到IP地址：250.181.114.14；

S204.发送标识到服务器，将除【服务器安全码】之外部分字符串，即IoTFAB5720E00000000123432，采用HTTPS的GET或POST方法发送到250.181.114.14的解析服务器，例如https://250.181.114.14/IoTFAB5720E00000000123432；

S205.校验【校验码】【客户端安全码】，服务器取出最后两位作【校验码】，即32，服务器再次校验标识合法，解析出【客户端安全码】，即1234，解析出【对应服务器内唯一标识】，即00000000，判断该标识在服务器存在且有一个为1234的【客户端安全码】；

S206.服务器返回【物联网产品或服务的具体信息】【服务器安全码】，服务器判断客户端查询合法，返回对应于【客户端安全码】1234的【服务器安全码】ABCD和录入的相关信息，示例如下：

名称：智能音箱

型号：SBOX

厂商：某某公司

生产日期：2019年5月29日

启用日期：(空)

保修期至：启用日期后1年

服务器安全码：ABCD

S207.客户端校验【服务器安全码】，客户端检查返回结果中的【服务器安全码】即ABCD与物联网标识中存放的【服务器安全码】是一致的，由此确认服务器结果合法；

在上述过程中，非法操作都通过S208进行通报，服务器端的算法规则于客户端一致，不再说明。

实施例2。

优化的，客户端和服务器为了更加安全，除采用HTTPS、SSL、TSL等协议外还可以对数据进行加密，签名。对客户端进行额外的登录验证，可以采用用户名/密码，数字签名，短信验证，U盾等方式。

优化的，由于IP地址可能发生变化，客户端可以维护一个映射表，将标识中的IP地址再次映射。

优化的，在使用标识中IP地址查询失败时，可以向备用服务器进行查询。

优化的，【标识查询】成功后，根据预先分配的修改权限，允许客户端对服务器该标识对应的信息进行修改。

优化的，为了保证客户端查询请求传输过程中标识的安全性，客户端发起查询时，使用【客户端安全码】做为密匙对标识的部分字段，如【解析服务器寻址信息】进行签名或加密后再传输，这种情况下，【客户端安全码】将不再发送到服务器端。服务器接收到数据后根据【对应服务器内唯一标识】字段检索出客户端安全码进行相应签名操作或解密后判断客户端请求是否合法。

优化的，为了保证服务器返回信息在传输过程中的安全性，服务器返回结果时，将结果数据使用【服务器安全码】进行签名或加密后再传输，这种情况下，返回结果中不再包含【服务器安全码】，客户端接收到数据后，使用标识中【服务器安全码】进行相应的签名或解密后判断服务器返回结果是否合法可信。

Claims (11)

1.一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统，其特征在于，所述标识由以下字段构成：

【特征码】【解析服务器寻址信息】【对应服务器内唯一标识】【客户端安全码】【校验码】【服务器安全码】。

2.如权利要求1所述的物联网标识，其特征在于，【特征码】用于确定标识版本，标识各字段使用的编码，长度，顺序等信息。

3.如权利要求1所述的物联网标识，其特征在于，所包含的【解析服务器寻址信息】，采用IP地址和端口，其中端口为可选项，不填写时采用系统默认值。

4.如权利要求3所述IP地址可以是企业内网IP也可以是因特网IP地址，也可以是一个虚拟的IP地址，该IP地址可以在系统中进行再次映射转换为真实的IP地址。

5.如权利要求1所述的物联网标识，其特征在于，所包含的【对应服务器内唯一标识】在对应服务器上应该唯一。

6.如权利要求1所述的物联网标识，其特征在于，所包含的【客户端安全码】可用于服务器对客户端合法性的检查；根据不同的操作，可以有多个【客户端安全码】。

7.如权利要求1所述的物联网标识，其特征在于，所包含的【服务器安全码】可用于客户端对服务器响应合法性的检查；故此【服务器安全码】不发往服务器，仅与服务器返回的安全码进行比对；根据不同的操作，可以有多个【服务器安全码】。

8.如权利要求1所述的物联网标识，其特征在于，所包含的【校验码】可用于对标识完整性的判定；

【校验码】的长度和计算规则由【特征码】进行确定。

9.一种安全可扩展物联网标识生成与解析系统，其特征在于至少包含【标识生成】，【标识查询】两个子功能模块。

10.如权利要求9所述的物联网标识生成与解析系统中的【标识生成】子模块，其特征在于包含如下步骤：

1）输入【特征码】，根据输入的特征码，确定各字段编码类型以及字段长度；

2）输入【解析服务器寻址信息】；

3）生成【对应服务器内唯一标识】；

4）生成【客户端安全码】；

5）上述步骤2）-4）的顺序可以随意调整，将步骤1）-4）生成的字段作为输入生成【校验码】；

6）生成【服务器安全码】；

7）将上述步骤生成的信息作为物联网标识存入服务器，该标识的全部或部分均可以采用字符串，二进制，条码，二维码等方式表示；

8）录入物联网标识对应产品和服务的相关信息并存入服务器。

11.如权利要求9所述的物联网标识生成与解析系统中的【标识查询】子模块，其特征在于包含如下步骤：

1）输入物联网标识；

2）校验标识的合法性，如果非法给出提示，合法则继续下面的步骤；

3）从标识中获取【解析服务器寻址信息】，将该标识发送到对应的服务器上；

4）服务器再次校验标识的合法性，如果非法给出提示，合法则继续下面的步骤；

5）服务器检查标识中的【客户端安全码】是否合法，如果非法给出提示，合法则继续下面的步骤；

6）服务器检索出该标识对应的物联网产品或服务的具体信息，以及此标识的【服务器安全码】一并返回给客户端；

7）客户端检查返回结果中的【服务器安全码】与权利要求1中所说的物联网标识中存放的【服务器安全码】是否一致，由此确认服务器的合法性。