CN111143907A - 使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的设备和方法。在一个实施例中，电子设备可以包括：壳体；在壳体内的光源，该光源被配置为发射具有可变的输出光特性的光；在壳体内的光检测器，该光检测器被配置为接收由光源发射的光，由光检测器接收的光具有接收的光特性；以及与光源和光检测器通信的光电控制器，其中光电控制器控制输出光特性，并将接收的光特性与已知的接收的光特性进行比较。

Description

使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的设备和方法
技术领域
本公开总体上涉及使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的设备和方法。
背景技术
不法分子通常将诸如销售点设备之类的卡读取设备作为目标，以捕获卡号、个人识别码(PIN)和其他卡数据。因此，这些设备通常包括用于检测破坏其安全性的尝试的机制，并且当检测到破坏时，经常采取动作来维护可能存储在设备上的任何信息的安全性和/或阻止正常操作。
发明内容
公开了使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的设备和方法。在一个实施例中，一种电子设备可以包括：壳体；在壳体内的光源，该光源被配置为发射具有可变的输出光特性的光；在壳体内的光检测器，该光检测器被配置为接收光源发射的光，由光检测器接收的光具有接收的光特性；以及与光源和光检测器通信的光电控制器，其中光电控制器控制输出光特性，并将接收的光特性与已知的接收的光特性进行比较。
在一个实施例中，输出光特性可以在强度、占空比、波长、状态等方面变化。输出光特性可以随机地或伪随机地变化。
在一个实施例中，光电控制器可以响应于接收的光特性和已知的接收的光特性相差预定量而引起安全动作的执行。该安全动作可以包括从存储器中擦除安全信息。
在一个实施例中，该设备可以包括在壳体内的多个部件。一些部件可以被反射涂层覆盖。
在一个实施例中，光源和/或光检测器可以被定位成检测壳体的破坏。
在一个实施例中，已知的接收的光特性可以基于输出光特性。
在一个实施例中，电子设备可以是销售点设备。
根据另一个实施例，在包括壳体、壳体中的光源、壳体中的光检测器以及光电控制器的电子设备中，一种使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的方法可以包括：(1)光源发射具有可变的输出光特性的光，其中光电控制器控制输出光特性；(2)光检测器接收光源发射的光，光检测器接收的光具有接收的光特性；(3)光电控制器将接收的光特性与已知的接收的光特性进行比较；并且(4)光电控制器响应于接收的光特性和已知的接收的光特性相差预定量而引起安全动作的执行。
在一个实施例中，输出光特性可以在强度、占空比、波长、状态等方面变化。输出光特性可以随机地或伪随机地变化。
在一个实施例中，安全动作可以包括从存储器中擦除安全信息。
在一个实施例中，光源和/或光检测器可以被定位成检测壳体的破坏。
在一个实施例中，已知的接收的光特性可以基于输出光特性。
附图说明
为了更全面地理解本发明、其目的和优点，现在参考结合附图进行的以下描述，其中：
图1描绘了根据一个实施例的使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的系统；并且
图2描绘了根据一个实施例的使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的方法。
具体实施方式
实施例针对通过测量在光检测器处接收的来自光源的光，特别是测量可以变化的输出光特性来进行基于光学的篡改检测的设备和方法。在一个实施例中，输出光特性可以通过波长、强度、占空比和状态中的一个或多个而变化。
例如，光源的波长可以在可见光谱、红外光谱、紫外线光谱等中的任何一个中变化。可以通过将光源的波长从一个测量值改变为另一个测量值而改变光源的波长。在一个实施例中，在单次测量期间，光源的波长可以随时间变化。
来自一个或多个光源的光的强度可以变化以在任何可测量的强度下产生任何颜色。
光源的占空比(例如，打开和关闭时间)可以是固定的、可变的、随机的、伪随机的等。可以操控占空比以控制强度，调制光源等。
光源的状态(或稳定性)可以作为时间的函数而变化。例如，光源可以以50％的强度开始，并在250毫秒的时段内逐渐上升到100％。光电控制器将期望测量在接收器或光检测器处接收到的光的强度的可比较的变化。如果以不同的方式在接收器或光检测器处接收到光的强度，或者根本没有接收到光，则可以检测到篡改事件，并且可以采取安全动作。类似地，如果在接收器或检测器处接收的光的波长或占空比与光源不同，则可以检测到篡改事件，并且可以采取安全动作。
通过参考图1-图2可以理解本发明的若干实施例及其优点。
参照图1，在一个实施例中，该设备可以包括壳体100，该壳体100可以包括例如一个或多个输入设备110(例如，小键盘、触摸屏、磁条读取器、EMV芯片读取器、RF接收器、NFC接收器等)、一个或多个主机计算机处理器120(例如，安全处理器、不安全处理器等)、存储器130、显示器140、一个或多个光源150、一个或多个光接收器160以及一个或多个光电控制器170。根据需要和/或期望，壳体100可以包括附加元件(例如，电路板、集成电路芯片等)或更少的元件。
在一个实施例中，主机处理器120和光电控制器170可以是相同的处理器或控制器。
在一个实施例中，壳体100可以包括可以机械地联接(例如，通过紧固件、螺钉、夹子、粘合剂、焊接等)的多个部分(例如，顶部和底部)。在一个实施例中，壳体100可以设置有一个或多个篡改检测设备(未示出)，诸如壳打开开关、安全网等。
尽管可以在销售点设备的上下文中描述实施例，但是应当认识到，本公开不限于此。实施例可以应用于具有其中需要篡改检测的封闭或半封闭壳体的任何设备中。
在一个实施例中，(一个或多个)光源150和(一个或多个光接收器)160可以定位在壳体100内，使得从(一个或多个)光源150发射的光可以被(一个或多个)光接收器160直接和/或间接地(例如，从内部壳体110、设置在内部壳体110中的电气和机械部件等反射)接收。(一个或多个)光接收器160可以进一步定位成检测来自壳体100外部的光源(未示出)的光，诸如环境光、寻求模仿来自(一个或多个)光源150的光的光源等。
在一个实施例中，(一个或多个)光源150和/或(一个或多个)光接收器160可以被定位在某些元件(例如，光电控制器170、主机处理器120、存储器130，(一个或多个)输入设备110等)附近，以检测这些元件附近的篡改事件。因此，实施例提供了“自我保护”特征，其中(一个或多个)光源150、(一个或多个)光接收器160和/或光电控制器170可以位于被监视的壳体100的区域内。例如，如果攻击试图禁用光电篡改检测，则该攻击将被光电篡改检测系统检测到。类似地，如果攻击试图访问光电控制器170和主机处理器120之间的数据接口，则该攻击也将被光电篡改检测系统检测到。
在一个实施例中，(一个或多个)光源150可以包括单个光源(例如，LED或LED集群)、多个光源(例如，位于壳体100内的两个或更多个LED或LED集群)等。可以选择(一个或多个)光源150以产生单个波长或复合波长，并且所产生的(一个或多个)波长的强度可以变化(例如，在10％至100％之间，或者如期望的其他范围)。
在一个实施例中，光接收器160可以包括具有或不具有滤光器的单个光传感器，或具有或不具有滤光器的多个光传感器。
在一个实施例中，(一个或多个)光接收器160可以是光电管(例如，镉-亚磺硒化镉(CdS)光电管)。例如，光电管的电阻的变化可以用于识别光强度的变化。如果强度的变化超出预期量，则可以检测到篡改事件。
在一个实施例中，(一个或多个)光接收器160可以是颜色检测或传感器模块。
在一个实施例中，(一个或多个)光源150可以提供具有多个波长(例如，白光)或单个波长(例如，红、绿、蓝、红外)的光。(一个或多个)光源150可以能够在不同时间产生具有不同波长的光(例如，红、蓝、绿等)。在另一个实施例中，可以使用紫外(UV)光发射器和检测器。
在另一个实施例中，(一个或多个)光源150可以提供具有多个波长的光，并且可以设置有滤光器(未示出)，诸如红色滤光器、蓝色滤光器、绿色滤光器等，从而产生单一波长的光。在一个实施例中，滤光器可以是凝胶型滤光器。
在一个实施例中，可以提供多个光源150和滤光器以提供不同波长的光。
在一个实施例中，(一个或多个)光源150可以是(一个或多个)LED光源，并且可以改变发射的光的强度。
在一个实施例中，根据需要和/或期望，壳体100的内部的一部分和/或容纳在其中的任何部件(例如，机械和/或电气部件)的(一个或多个)表面可以设置有涂层(例如，反射涂层、非反射涂层等)或覆盖物(例如，反射或非反射材料片)。例如，壳体100的内部的一些或全部可以涂有涂层以增强其反射性。壳体100内的一些或所有部件可以根据需要和/或期望进行涂覆。
在一个实施例中，光电控制器170可以(一个或多个)控制光源150的至少一个输出光特性，诸如波长、强度、占空比和发射的光的状态，并且可以进一步接收和处理来自(一个或多个)光接收器160的(一个或多个)信号。光电控制器170可以激活(一个或多个)光源以便产生波长(例如，如果使用每个均发射(或经过滤以发射)特定波长的多个光源150，则一次一个地激活每个光源150；如果一个光源150可以发射多个波长，则激活该光源150以发射具有特定波长的光，并且然后发射具有不同波长的光)。
在一个实施例中，光电控制器170可以使具有不同波长的光同时发射。例如，光电控制器170可以使红光和绿光同时发射。红光和绿光可以从能够同时产生多个光波长的单个光源发出，也可以从各自可以一次产生一个期望光波长的单独光源发射。
光电控制器170可以以随机或伪随机方式控制由(一个或多个)光源150发射的光的波长，并且如果需要，可以控制滤光器。通过使用随机或伪随机模式，试图避开此安全功能的人员可能不容易预测或模仿内部光源发出的光波长的模式。
例如，一系列波长、一系列照明持续时间、一系列照明之间的间隙延迟、波长强度等可以是随机或伪随机的。
在一个实施例中，光电控制器170可以以随机或伪随机方式控制由(一个或多个)光源150发射的光的强度，使得试图避开此安全功能的人员可能不容易预测或模仿光强度的模式。
在一个实施例中，(一个或多个)光接收器160可以接收从(一个或多个)光源150发射的光，并且可以指示或确定所接收的光的一个或多个接收的光特性(例如，波长、强度、占空比和状态)。在一个实施例中，如果一个或多个接收的光特性不同于已知的接收的光特性，诸如在安全环境或配置中测量的基线光特性，则可以检测到篡改事件。可能导致接收的光不在预定公差级别内的事件的示例包括：打开或破坏壳体、损坏壳体、将外来光源引入壳体(例如，试图破坏基于光的光学篡改检测机制)、壳体内的部件(带有或不带有反射涂层)的移动或移除等。如果检测到篡改事件，光电控制器170和/或主机计算机处理器120可以实施更多安全动作(例如，发出警报、掉电、擦除存储器130中的安全敏感信息、终止网络连接等)。例如，如果光接收器检测到不同于从光源发射的光的波长的光波长，则接收器可以以不同于预期的电阻来响应。这种不同于预期的电阻将导致电压信号不在预期范围内，这可以指示篡改事件。
类似地，如果在光检测器处接收的光的强度与已知强度不同，则该差异可以指示篡改事件。由光检测器检测到的光可以从设备内的特定对象(包括可能已涂覆或可能未涂覆反射材料的那些)反射，或者可以直接从光源检测到该光。
参照图2，根据一个实施例，一种使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的方法。
在步骤205中，当设备处于已知的安全配置中时，可以建立波长、强度、占空比和/或状态的基线。例如，该设备的处理器可以使光源发射特定波长、强度、占空比和/或状态的光，并且可以测量由于壳体的内部内的对象对光源的反射而引起的在一个或多个光接收器中的每个接收器处接收光的波长、强度、占空比和/或状态。然后可以将该信息存储在非易失性存储器中。处理器可以针对每个波长、强度、占空比和/或状态重复该操作，并且可以存储针对每个波长、强度、占空比和/或状态的信息。该过程可以导致执行多次测量，并且可能将结果平均以建立基线。
例如，在一个实施例中，如果系统采用四个光传感器和两个光源，则一组测量可以包括八个读数。即，每个传感器将被读取两次(例如，第一次是在打开第一光源时，并且第二次是在打开第二光源时)。在一个实施例中，可以将读数重复若干次(例如十次)，然后取平均值，这将为每个传感器/源组合提供平均值。
在一个实施例中，处理器可以针对每种光源、针对每种波长、强度、占空比、每个状态等来执行此操作。例如，处理器可以激活红光源和绿光源两者，并且可以记录在光检测器处接收的光的结果。
在一个实施例中，基线可以在设备完全组装之后的制造时、在其被修理时或在任何其他合适的时间建立。例如，可以在安全环境中建立基线。
建立基线之后，在步骤210中，处理器可以激活具有一个或多个波长、强度、占空比和/或状态的一个或多个光源。处理器激活光源的时序可以是周期性的、伪周期性的或随机的。在一个实施例中，处理器可以使用以伪随机方式或以随机方式的模式激活一个或多个光源，使得发射的光的波长随时间变化。
在一个实施例中，可以激活(一个或多个)光源持续短时间段。例如，可以激活光源持续60-250毫秒之间。可以根据需要和/或期望使用其他激活长度。激活的时序也可以基于已知的模式或序列，或者该时序可以基于伪随机或随机序列。
在步骤215中，可以在设备内的一个或多个光接收器处接收光。在一个实施例中，光接收器可以检测光的一个或多个波长、强度、占空比和/或状态。
在步骤220中，可以将在一个或多个光接收器处接收的光的波长、强度、占空比和/或状态与基线进行比较，或者与发射的波长、强度、占空比和/或状态的序列或图案进行比较。
在步骤225中，如果在一个或多个光接收器处接收的光在预定的公差级别内，则可以重复发射、检测和比较的过程。
如果在步骤225中接收的光不在预定的公差级别内，则在步骤230中，可以激活一个或多个安全功能(例如，发出警报、掉电、擦除存储器、删除秘密付款密钥、终止网络连接、警告主机管理(或类似)系统等)。可以导致接收的光不在预定公差级别内的事件的示例包括打开或破坏壳体、损坏壳体、将外来光源引入壳体(例如，试图破坏基于光的光学篡改检测机制)，以及壳体内的部件(带有或不带有反射涂层)的移动或移除。
下列文件通过引用整体并入本文：美国专利申请系列第15/900,317号；美国专利申请系列第14/802,305号；和美国临时专利申请系列第62/027,890号。
本领域技术人员将认识到，本发明不限于上文已经具体示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括以上描述的特征的组合和子组合以及它们的变化和修改，这不是现有技术中的。还应当认识到，这些实施例不是彼此排斥的。
本领域技术人员将容易理解，此处公开的实施例易于广泛使用和应用。在不脱离本发明的实质或范围的情况下，根据本发明及其前面的描述，除本文描述的那些之外的本发明的许多实施例和改编以及许多变型、修改和等效布置将是显而易见的或被合理地建议。
因此，尽管在此已经关于本发明的示例性实施例详细地描述了本发明，但是应该理解，本公开对本发明仅是说明性和示例性的，并且被提供来提供本发明的可行的公开。因此，前述公开内容无意于解释或限制本发明，或者排除任何其他这样的实施例、改编、变型、修改或等效布置。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
壳体；
在所述壳体内的光源，所述被配置为发射具有可变的输出光特性的光；
在所述壳体内的光检测器，所述光检测器被配置为接收由所述光源发射的所述光，所述光检测器接收的所述光具有接收的光特性；以及
光电控制器，其与所述光源和所述光检测器通信，其中所述光电控制器控制所述输出光特性，并且将所述接收的光特性与已知的接收的光特性进行比较。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述输出光特性在强度上变化。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述输出光特性在占空比上变化。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述输出光特性在波长上变化。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述输出光特性在状态上变化。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述输出光特性随机地或伪随机地变化。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光电控制器响应于所述接收的光特性和所述已知的接收的光特性相差预定量而引起安全动作的执行。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述安全动作包括从存储器中擦除安全信息。
9.根据权利要求1所述的电子设备，还包括在所述壳体内的多个部件，其中所述多个部件中的至少一些被反射涂层覆盖。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述光源或所述光检测器被定位成检测对所述壳体的破坏。
11.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述已知的接收的光特性基于所述输出光特性。
12.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述电子设备是销售点设备。
13.一种使用可变光特性进行基于光学的篡改检测的方法，其包括：
在电子设备中，所述电子设备包括壳体、所述壳体中的光源、所述壳体中的光检测器以及光电控制器：
所述光源发射具有可变的输出光特性的光，其中所述光电控制器控制所述输出光特性；
所述光检测器接收所述光源发射的所述光，所述光接收器接收的所述光具有接收的光特性；
所述光电控制器将所述接收的光特性与已知的接收的光特性进行比较；并且
所述光电控制器响应于所述接收的光特性和所述已知的接收的光特性相差预定量而引起安全动作的执行。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述输出光特性在强度上变化。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述输出光特性在占空比上变化。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述输出光特性在波长上变化。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述输出光特性随机地或伪随机地变化。
18.根据权利要求13所述的方法，其中所述安全动作包括从存储器中擦除安全信息。
19.根据权利要求13所述的方法，其中所述光源或所述光检测器被定位成检测所述壳体的破坏。
20.根据权利要求13所述的方法，其中所述已知的接收的光特性基于所述输出光特性。
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