CN111506890A - 一种基于u盘加密狗的盾构机锁机方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，步骤为：对U盘加密狗设置授权时间；U盘加密狗插入上位机监控软件所在的服务器；windows服务程序定时读写时间记录文件获取基准时间；windows服务程序定时获取U盘狗授权时间并与基准时间做对比，U盘狗授权时间小于基准时间，将上位机监控软件退出；如果设置了PLC锁机，windows服务程序定时读写PLC授权时间，当U盘狗授权时间小于PLC授权时间，将U盘狗授权时间写入PLC授权时间地址块内；如果基准时间小于授权时间且基准时间在预警时间范围内，提示用户授权剩余天数。本发明能有效制约个别采购方拖欠或者逃避付款，锁机安全性较高，部署更加灵活，提高了工作效率，更容易推广及使用。

Description

一种基于U盘加密狗的盾构机锁机方法

技术领域

本发明涉及盾构机的技术领域，尤其涉及一种基于U盘加密狗的盾构机锁机方法。

背景技术

盾构法隧道施工工艺由于具有安全性高、效率高、经济适用等优点，现在广泛应用于现代城市地下隧道的施工。盾构法的主要原理是由盾构机在地下掘进时切割岩体完成挖掘，然后在盾尾拼接好管片并注浆成型，以此往复完成整个隧道的施工。目前，公司作为国内最大的盾构设备供应商，面对着国内外众多的设备采购方，绝大部分业主是能够积极按时回款的，但是也存在个别业主故意拖延甚至想逃避付款。针对极个别采购方存在拖欠甚至逃避设备款情况，应各个子公司、合资公司制造基地等强烈要求，为设备出厂试掘进完成或者撤回技术服务队伍后对部分回款困难的采购方形成有效制约，特开发盾构机锁机功能。

传统的锁机方案是基于纯软件锁机的，该方法虽能够满足对盾构机锁机的要求，但存在以下四点问题：

1、安全漏洞：纯软件锁机只是一次性的将授权时间写入PLC相对应的地址块中，如果客户想要破解，只需要对PLC重新设置授权时间即可。

2、部署较为繁琐：纯软件锁机是将锁机服务与上位机监控程序整合在一起，如果想要更改授权时间需要将上位机监控程序也要替换，违背了软件设计中高内聚低耦合的设计方法。

3、使用单一：由于锁机服务与上位机监控程序整合在一起，因此锁机服务只能在集团内部使用，对其他公司的上位机监控软件却不能锁机，不利于集团推广。

4、单一锁机：纯软件锁机只能实现对PLC锁机，不能实现对上位机监控软件锁机。

因此，基于上述四种原因，发明了一种基于U盘加密狗的锁机方法实现盾构机锁机，该方法可以有效解决上述问题。

发明内容

针对现有纯软件锁机方法容易破解，安全性不高，操作部署繁琐，使用单一的技术问题，本发明提出一种基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，使用U盘加密狗与windows服务程序相结合，部署简单，安全性更高，使用范围更广，更容易推广及使用，有效解决了个别采购方拖欠尾款甚至逃避设计款的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，其步骤如下：

步骤一：根据U盘加密狗制造商的操作说明，对U盘加密狗设置授权类型及授权时间；

步骤二：U盘加密狗以USB方式插入上位机监控软件所部署的服务器，并安装windows服务程序；根据项目需求，设置是否需要对PLC锁机，如果需要，修改windows服务程序启动时所加载配置文件的PLC锁机标志位；

步骤三：windows服务程序定时检测服务器是否插入U盘加密狗，如果检测到服务器未插入U盘加密狗，且上位机监控软件已打开，windows服务程序将强制关闭上位机监控软件；如果设置了PLC锁机标识位，windows服务程序会将当前日期写入PLC授权时间地址块内，由PLC内部逻辑实现PLC锁机，同时提示用户未插入U加密盘狗，请插入U加密盘狗；

步骤四：windows服务程序定时读写时间记录文件，如果读取文件时间大于当前系统时间，则以读取文件时间为基准时间；如果读取文件时间小于当前系统时间，则以当前系统时间为基准时间；同时将当前基准时间加上定时间隔并以加密方式写入时间记录文件；如此循环往复，等待下次定时间隔到来；

步骤五：windows服务程序定时获取U盘狗授权时间，并与基准时间做对比，如果U盘狗授权时间小于基准时间，且上位机监控软件已打开，则将关闭上位机监控软件；如果设置了PLC锁机标识位，windows服务程序会将U盘狗授权时间写入PLC授权时间所在地址块内，由PLC内部逻辑实现PLC锁机并提示用户，授权已到期，请联系中铁客服人员重新授权；如果基准时间小于授权时间且在预警设置时间内，则提示用户授权剩余天数；

步骤六：重复步骤三-五，保证windows服务程序正常运行，从而达到对盾构机进行锁机的功能。

进一步地，所述步骤二中windows服务程序通过USB接口与U盘加密狗通信，根据预先配置的定时间隔，定时读取U盘狗授权时间；windows服务程序通过snap7方式与PLC通信，根据实际工程项目中是否需要对PLC锁机，修改配置文件中所对应的PLC锁机标识位，该标识位为true则代表PLC锁机；如果工程中设置了对PLC锁机，则windows服务程序定时读取PLC授权时间，如果U盘狗授权时间小于PLC授权时间，则将U盘狗授权时间写入PLC授权时间地址块中；当U盘狗授权时间大于PLC授权时间，则直接返回，等待下次定定时间隔，依次循环往复。

进一步地，所述windows服务程序通过snap7方式读取PLC中授权时间地址块，从而获得PLC授权时间；windows服务程序通过U盘加密狗制造商提供的接口协议获取U盘加密狗的授权时间，从而得到U盘狗授权时间。

进一步地，所述步骤三中的windows服务程序强制关闭上位机监控软件是通过关闭上位机监控软件程序进程名实现。通过关闭相应的进程名来关闭需要监测的上位机监控软件，保证在不修改上位机监控软件的基础上对其使用进行保护。

进一步地，所述步骤四中的加密方式是在常规的MD5、CRC32、BASE64算法进行综合处理，即经过一次MD5算法再经过一次CRC32算法或者BASE64算法。采用综合处理防止用户非法更改时间存储文件，使锁机方法更加安全。

进一步地，所述步骤三至五中windows服务程序对业务逻辑处理，包括定时检测有无U盘加密狗、U盘狗授权时间、读写时间存储文件和PLC读写是通过定时器实现，各个定时间隔根据实际工程需求配置。定时器实时监测，从而实现对各个业务逻辑处理的定时检测。

进一步地，所述windows服务程序本质上是一个进程，修改windows服务程序注册列表，利用其本身的触发机制，使windows服务程序能够在异常结束后自启动。防止其他人员对windows服务程序的随意修改。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1. 本发明解决了现有纯软件锁机的安全漏洞，不仅可以对上位机监控软件锁机，同时定时检测PLC授权时间，能够有效防止客户非法改变PLC授权时间，安全性高，从而达到双重锁机功能。

2. 本发明作为一个单独的锁机模块而存在的，不仅可以对集团公司所开发的上位机监控软件，而且还可以对其他兄弟公司的上位机监控软件、乃至任何一款基于windows服务程序的系统进行锁机，因此相比于传统的纯软件锁机更容易推广及使用。

3. 部署更加灵活，只需插上U盘加密狗以及双击windows服务程序所提供的启动文件脚本即可正常运行，有效避免纯软件锁机每次授权需要重新部署上位机监控程序，节省时间提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程示意图。

图2为本发明U盘加密狗的通讯软件操作界面。

图3为本发明U盘加密狗授权类型操作界面。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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付出创造性劳动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。

如图1所示，一种基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，其步骤如下：

步骤一：根据所采购的U盘加密狗制造商的操作说明，对U盘加密狗设置授权类型以及授权时间。

不同的U盘加密狗制造商对锁机方式及授权时间会有些许差别，只需按照授权说明即可。如图2所示为本发明所采用的U盘加密狗制作商对U盘加密狗设置授权类型示意图。本发明所采用的U盘加密狗制造商为美国圣天诺Sentinel LDK软锁，该厂商生产的U盘加密狗价格适中且较为成熟。本发明所采用的授权类型所采用的软件--Sentinel EMS授权管理系统，该系统提供的授权类型分为5种如图3所示，在实际工程应用中授权类型一般使用按照次数、日期以及永久三种授权类型，本发明中所使用的授权类型为按照日期授权。

步骤二：U盘加密狗以USB方式插入上位机监控软件所部署的服务器，并安装windows服务程序；根据项目需求，设置是否需要PLC锁机，通过修改windows服务程序启动时所加载配置文件中PLC锁机标志位。启动windows服务程序通过该服务所提供的一个.bat的脚本文件，双击该脚本文件即可。Windows服务程序启动后，根据其内在处理逻辑，实现对U盘狗是否插入以及授权时间的监控。

在盾构机施工过程中，为了保证授权时间到期后，上位机监控软件和PLC同时锁机，这就需要设置windows服务程序启动时所加载的配置文件中的PLC锁机标识位为true。默认PLC锁机标识位为false，即windows服务程序默认只对上位机监控软件锁机；当PLC锁机标识位置为true时，windows服务程序对PLC读写逻辑开始启用，该服务通过snap7方式读写PLC中授权时间地址块，有效避免了传统上位机监控软件严重依赖西门子的SimaticNe通讯软件，从而极大简化服务部署操作，同时达到了双重锁机的要求。

Windows服务程序定时读取PLC授权时间和U盘狗授权时间。PLC授权时间由windows服务程序以snap7方式从PLC授权时间地址块获取；U盘狗授权时间由windows服务程序通过U盘狗制造商提供的接口协议读取。如果U盘狗授权时间小于PLC授权时间，则将U盘狗授权时间写入PLC授权时间地址块中，使PLC授权时间与U盘狗锁机时间保持一致；当U盘狗授权时间大于PLC授权时间，则直接返回，等待下次定时间隔到来。U盘狗授权时间与PLC授权时间分别对应两种锁机，当U盘狗授权时间满足时，强制关闭上位机监控软件，达到对上位机监控软件锁机的要求；当PLC授权时间满足后，则是对PLC锁机，该锁机是由PLC编程人员内部逻辑实现，具体实现与本次windows服务程序无关，windows服务程序只是将授权时间写入PLC授权时间地址块内。PLC锁机具体逻辑实现是由PLC编程人员所做，不在本发明之列。

步骤三：windows服务程序定时检测部署上位机监控软件所在的服务器是否插入U盘加密狗，如果检测到服务器未插入U盘加密狗，且上位机监控软件已打开，windows服务程序将强制关闭上位机监控软件；如果配置了PLC锁机标识位，则windows服务程序会将PLC锁机时间更新为当前系统时间，将当前日期写入PLC程序授权时间地址块内，由PLC内部逻辑实现PLC锁机；同时弹出对话框，提示用户未插入U加密盘狗，请插入U盘狗。

Windows服务程序本身不支持对话框弹出，本次服务所采用的对话框弹出是使用c#与微软.NET框架中的IntPtr Struct相结合开发的一个功能模块。

U盘加密狗第一次插入上位机监控软件所在服务器后会自动添加相关驱动，windows服务程序通过圣天诺厂商提供相关Sentinel LDK软锁相关资料及协议进行编码，判断是否插入U盘加密狗以及授权类型及时间。如果返回值为0代表未插入U盘加密狗；如果返回字符串中包含“executions”时，表示授类型为无限次数；如果返回字符串中包含有“expiration”时，表示授类型为按照时间授权，当授权类型为按照时间授权时，通过读取相对应的地址块获取U盘狗授权时间。如果设置了PLC锁机，windows服务程序会定时读写PLC授权时间，当U盘狗授权时间小于PLC授权时间，则windows服务程序会将U盘狗授权时间写入PLC授权时间地址块内，从而实现当U盘狗授权时间到期后，既可以对上位机监控软件锁机，也可以对PLC锁机的要求。

步骤四：windows服务程序定时读写时间记录文件，如果读取文件时间大于当前系统时间，则以获取到的时间为基准时间；如果读取文件时间小于当前系统时间，则以当前系统时间为基准时间；获取基准时间后，将基准时间加定时间隔以加密方式写入时间记录文件，如此循环往复，等待下次定时间隔。

Windows服务程序定时读写时间记录文件，每次定时间隔到来，windows服务程序会首先检测该时间记录文件是否存在，如果时间记录文件不存在，且发现上位机监控软件已打开，则会强制关闭上位机监控程序，同时弹出对话框，提示用户未找到时间记录文件；windows服务程序每次存储时间是以当前基准时间加上定时间隔并以加密方式写入，加密方式采用常规的MD5、CRC32、BASE64算法进行综合处理，采用加密的方式写入时间记录文件主要是为了防止用户非法更改时间存储文件。综合处理的方法是经过一次MD5算法再经过一次CRC32算法或者BASE64算法，采用综合处理主要就是为了防止用户非法更改时间存储文件，使锁机方法更加安全。Windows服务程序读取时间记录文件记录时间，按照相对应的解密方式解密即可。

步骤五：windows服务程序定时获取U盘狗授权时间，并与基准时间做对比，如果U盘狗授权时间小于基准时间，且上位机监控软件已打开，则将强制关闭上位机监控软件，并提示用户，授权已到期，请联系中铁客服人员重新授权；如果基准时间小于授权时间且大于报警设置时间，同时上位机的监控软件已打开，则提示用户授权剩余天数。

Windows服务程序定时获取U盘狗授权时间及基准时间，其中U盘狗授权时间由读取U盘加密狗获取，基准时间通过步骤四获取。如果发现U盘狗授权时间小于基准时间，且上位机监控软件已打开，则windows服务程序强制关闭上位机监控软件程序进程名，从而将上位机监控软件关闭，并提示用户授权时间到期；如果授权时间大于基准时间且在预警时间内，同时上位机监控软件已打开，则会提示用户授权剩余天数，其中预警时间及预警次数根据工程实际需求，在windows服务程序启动时所加载的配置文件内做出相应的修改即可。

步骤六：重复步骤三、四、五，所有定时间隔可根据实际需求配置，从保证windows服务程序正常运行，满足对盾构机锁机的要求。

Windows服务程序定时处理逻辑是通过定时器实现的，包括定时检测是否插入U盘狗、U盘狗授权时间、读写时间记录文件及PLC授权时间，各个定时间隔根据实际需求配置。

步骤七：防止windows服务程序被异常结束。

Windows服务程序本质上也是一个进程，在服务部署完成后，为防止windows服务异常结束可以通过修改其注册列表，利用windows服务程序本身的触发机制，使其在windows服务程序异常结束后能够自启动。

本发明采用U加密盘狗与windows服务相结合的一种新型锁机方法，首先对U盘加密狗设置授权类型及授权时间，不同制造商授权方式及授权时间会有所不同；其次利用windows服务程序定时监测U盘加密狗是否插入、U盘狗授权时间及PLC授权时间；最后根据windows服务程序内部处理逻辑完成盾构机锁机。本发明将windows服务程序与传统的上位机监控程序分开，单独作为一个模块，不仅能够实现对本公司的上位机监控软件锁机，而且还可以对其他兄弟公司的上位机监控软件锁机，同时还支持PLC锁机，其操作简单、部署灵活且安全性更高，更容易推广及使用。本发明解决了部门租赁项目回款难、回款不及时的问题，对盾构租赁施工者形成有效的心理威慑，增加了回款积极主动性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：根据U盘加密狗制造商的操作说明，对U盘加密狗设置授权类型及授权时间；

步骤二：U盘加密狗以USB方式插入上位机监控软件所部署的服务器，并安装windows服务程序；根据项目需求，设置是否需要对PLC锁机，如果需要，修改windows服务程序启动时所加载配置文件的PLC锁机标志位；

步骤三：windows服务程序定时检测服务器是否插入U盘加密狗，如果检测到服务器未插入U盘加密狗，且上位机监控软件已打开，windows服务程序将强制关闭上位机监控软件；如果设置了PLC锁机标识位，windows服务程序会将当前日期写入PLC授权时间地址块内，由PLC内部逻辑实现PLC锁机，同时提示用户未插入U加密盘狗，请插入U加密盘狗；

步骤四：windows服务程序定时读写时间记录文件，如果读取文件时间大于当前系统时间，则以读取文件时间为基准时间；如果读取文件时间小于当前系统时间，则以当前系统时间为基准时间；同时将当前基准时间加上定时间隔并以加密方式写入时间记录文件；如此循环往复，等待下次定时间隔到来；

步骤五：windows服务程序定时获取U盘狗授权时间，并与基准时间做对比，如果U盘狗授权时间小于基准时间，且上位机监控软件已打开，则将关闭上位机监控软件；如果设置了PLC锁机标识位，windows服务程序会将U盘狗授权时间写入PLC授权时间所在地址块内，由PLC内部逻辑实现PLC锁机并提示用户，授权已到期，请联系中铁客服人员重新授权；如果基准时间小于授权时间且在预警设置时间内，则提示用户授权剩余天数；

步骤六：重复步骤三-五，保证windows服务程序正常运行，从而达到对盾构机进行锁机的功能。

2.根据权利要求1所述的基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，其特征在于，所述步骤二中windows服务程序通过USB接口与U盘加密狗通信，根据预先配置的定时间隔，定时读取U盘狗授权时间；windows服务程序通过Snap7方式与PLC通信，根据实际工程项目中是否需要对PLC锁机，修改配置文件中所对应的PLC锁机标识位，该标识位为true则代表PLC锁机；如果工程中设置了对PLC锁机，则windows服务程序定时读取PLC授权时间，如果U盘狗授权时间小于PLC授权时间，则将U盘狗授权时间写入PLC授权时间地址块中；当U盘狗授权时间大于PLC授权时间，则直接返回，等待下次定定时间隔，依次循环往复。

3.根据权利要求2所述的基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，其特征在于，所述windows服务程序通过snap7方式读取PLC中授权时间地址块，从而获得PLC授权时间；windows服务程序通过U盘加密狗制造商提供的接口协议获取U盘加密狗的授权时间，从而得到U盘狗授权时间。

4.根据权利要求1或3所述的基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，其特征在于，所述步骤三中的windows服务程序强制关闭上位机监控软件是通过关闭上位机监控软件程序进程名实现。

5.根据权利要求1所述的基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，其特征在于，所述步骤四中的加密方式是在常规的MD5、CRC32、BASE64算法进行综合处理，即经过一次MD5算法再经过一次CRC32算法或者BASE64算法。

6.根据权利要求1所述的基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，其特征在于，所述步骤三至五中windows服务程序对业务逻辑处理，包括定时检测有无U盘加密狗、U盘狗授权时间、读写时间存储文件和PLC读写是通过定时器实现，各个定时间隔根据实际工程需求配置。

7.根据权利要求1所述的基于U盘加密狗的盾构机锁机方法，其特征在于，所述windows服务程序本质上是一个进程，修改windows服务程序注册列表，利用其本身的触发机制，使windows服务程序能够在异常结束后自启动。

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