CN112685797B - 一种加密授权探头及加密授权方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加密授权探头及加密授权方法，所述加密授权探头包括探头主体和授能天线；所述探头主体和授能天线连接；所述探头主体内设置有处理芯片，所述处理芯片通过馈线和所述授能天线电性连接；所述处理芯片用于为授能天线提供电能，并通过所述授能天线发送数据。本发明的加密授权探头通过授能天线实现无线授权，简化了授权实施流程；并且加密授权探头采用自动化授权方式，提高了授权生产效率，提高了授权生产的安全性。

Description

一种加密授权探头及加密授权方法

技术领域

本发明属于电子加密技术领域，特别涉及一种加密授权探头及加密授权方法。

背景技术

电子设备加密授权生产是对产品生产的一种管控措施，即只允许授权后的产品流入市场。现代电子设备生产过程中，生产授权一般是由生产方通过人工方式为电子设备写入软件密钥，即进行加密处理；并且在客户方使用加密狗对电子设备进行解密，即进行授权处理；解密后的电子设备方可正常使用。这种加解密方式并不适用于铁路列控系统的相关电子设备。

传统的电子设备加密生产授权是通过JTAG(Joint TestAction Group)的方式，将密钥写入电子设备的固件中。加密信息是否安全，取决于处理器或控制器自身的安全架构等级。如果是普通无加密引擎的处理器，则软件加密过程易被破解；并且该过程一般由人工写入，自动化程度不高，授权生产效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种加密授权探头，所述加密授权探头包括探头主体和授能天线；

所述探头主体和授能天线连接；所述探头主体内设置有处理芯片，所述处理芯片通过馈线和所述授能天线电性连接；

所述处理芯片用于为授能天线提供电能，并通过所述授能天线发送数据。

更进一步地，所述加密授权探头还包括换枪盘；所述换枪盘和所述探头主体的另一端固定连接。

更进一步地，所述探头主体包括探头壳体，所述探头壳体上设置有探头电气接口；

更进一步地，所述处理芯片设置在所述探头壳体内，且所述处理芯片和所述探头电气接口信号连接。

更进一步地，所述探头壳体的一端和换枪盘固定连接，所述换枪盘上设置有换枪盘电气接口；

所述换枪盘电气接口和所述探头电气接口通过线缆信号连接。

更进一步地，所述探头主体和授能天线通过连接柱固定连接，所述馈线贯穿嵌套在所述连接柱内；

所述连接柱采用绝缘材质。

更进一步地，所述连接柱的内部通道分别和探头壳体内部空腔、授能天线内部空腔连通；所述连接柱的轴线与所述授能天线的面板垂直。

更进一步地，所述处理芯片包括主控芯片和NFC驱动芯片，所述主控芯片和NFC驱动芯片信号连接；

所述主控芯片通过探头壳体上的探头电气接口和换枪盘上的换枪盘电气接口通过线缆信号连接；

所述NFC驱动芯片通过馈线和授能天线有信号连接。

更进一步地，所述授能天线包括两层PCB环形天线；所述PCB环形天线上设置有NFC接口；

所述馈线通过所述NFC接口和所述PCB环形天线信号连接。

更进一步地，本发明公开一种加密授权方法，所述加密授权方法包括：

授能天线和电子设备上的NFC标签耦合，通过NFC标签为电子设备上的加密芯片提供电能，驱动所述电子设备内的加密芯片运行；

主控芯片通过以太网向授权服务器发送授权码请求信息；

所述授权服务器获取到所述授权码请求信息后，通过加密授权探头读取产品唯一ID，生成动态安全认证密钥，再通过授能天线写到加密芯片和产品处理器中；

为增加安全性，产品处理器每次上电时还会生成一个随机数，并与动态安全认证密钥再次进行SHA265运算，并将随机数也发送给加密芯片，加密芯片中也做SHA256运算，以此来比较两方的运算结果，验证通过，则完成对电子设备的合法性验证处理。

更进一步地，所述加密授权方法还包括：

所述处理芯片将所述动态安全认证密钥发送至加密芯片后，将所述加密芯片设置为写保护状态。

本发明的加密授权探头通过授能天线实现无线授权，简化了授权实施流程；并且加密授权探头采用自动化授权方式，提高了授权生产效率，提高了授权生产的安全性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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示出了根据本发明实施例的加密授权探头的立体图；

图2示出了根据本发明实施例的授能天线的结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的加密授权探头授权工作时的结构图。

图中：1、探头主体；101、探头电气接口；2、换枪盘；3、连接柱；4、授能天线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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做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。

本发明提供了一种加密授权探头，示例性地，如图1所示，所述加密授权探头包括探头主体1、换枪盘2和授能天线4。

所述探头主体1包括探头壳体、主控芯片和NFC驱动芯片。所述主控芯片和NFC驱动芯片设置在所述探头壳体内部；所述主控芯片和NFC驱动芯片信号连接；所述主控芯片是服务器与NFC驱动芯片之间的通信桥梁，可双向传递数据，用于控制NFC驱动芯片运行；所述NFC驱动芯片为内置模拟前端，为授能天线4供电，使授能天线4和吸能天线耦合。具体的，所述主控芯片和NFC驱动芯片可以一体设置，也可以分离设置。

所述探头壳体上设置有探头电气接口101，所述探头电气接口101和所述主控芯片信号连接。示例性地，所述探头电气接口101为圆形连接器，采用但不限于以太网接口。

所述换枪盘2设置在探头主体1的一端，所述换枪盘2与所述探头壳体的一端固定连接。所述换枪盘2用于与生产线机械臂抓手快速连接，通过换枪盘2安装探头，使同一个机械臂兼容更多功能探头，节约了成本和空间。

具体的，所述换枪盘2上设置有换枪盘电气接口(图中未标注)，所述换枪盘电气接口和所述探头主体1上的探头电气接口101，通过第一线缆电性连接。所述换枪盘2安装在机械臂上时，所述换枪盘2上的信号端口与机械臂上的信号端口连接，所述机械臂上的信号端口通过第二线缆和授权服务器连接。从而连通主控芯片与授权服务器之间的通信；并且由于探头通过换枪盘2与机械臂连接，拆装操作简单快捷，便于生产操作。

需要说明的是，所述加密授权探头上也可采用其它连接装置取代所述换枪盘。例如，取消换枪盘2结构，直接将探头主体1安装在机械臂上；通过探头电气接口101，将主控芯片直接和授权服务器进行有线通信。再例如，取消换枪盘2结构，直接将探头主体1通过机架安装在电子设备授权生产线的上方；通过探头电气接口101，实现主控芯片直接和授权服务器之间的有线通信。

所述授能天线4设置在所述探头主体1的另一端；所述授能天线4采用环形天线设计，在不适用外置功放的情况下，所述授能天线4可输出200mW能量。

具体的，如图2所示，所述授能天线4包括2层PCB环形天线，所述环形天线采用顶层绕线方式，所述环形天线的接口(SMA)设置在圆环中间，且需要打过孔，通过底层走线与环形天线接口相连接；所述PCB环形天线上设置有NFC接口，用于和探头主体1上的NFC驱动芯片连接。例如，所述授能天线4采用但不限于圆盘状。所述授能天线4可以采用但不限于LC谐振原理，授能天线4的电感与NFC驱动芯片内部调整电容并联，当谐振频率到达13.56MHZ，二者之间发生谐振，天线发射功率最大化。所述谐振频率13.65MHZ为常用的近场通信频率。

进一步地，所述探头壳体通过连接柱3和所述授能天线4固定连接。所述连接柱3采用绝缘材质，例如连接柱3采用塑料柱体，避免了金属材料影响天线性能。

具体的，所述连接柱3的轴线可以垂直所述授能天线4的面板；所述授能天线4和NFC驱动芯片之间通过馈线连接，所述馈线贯穿嵌套在所述连接柱3内。通过连接柱3将授能天线4和探头主体1分隔，使授能天线4远离NFC驱动芯片和主控芯片，避免了探头主体1内的芯片影响天线性能。

需要说明的是，所述加密授权探头上也可采用其它连接装置取代所述连接柱3。例如，用绝缘材质的连接杆取代连接柱3，使授能天线4和NFC驱动芯片之间的馈线处于所述连接杆的外部。又例如，取消连接柱3结构，使探头外壳采用绝缘材质，将所述主控芯片和NFC驱动芯片设置在探头外壳内远离授能天线4的一侧，使所述主控芯片、NFC驱动芯片和所述授能天线4之间设置足够的距离，确保所述主控芯片和NFC驱动芯片无法影响所述授能天线4即可。

为配合本发明提供的加密授权探头使用，本发明还提供了一种电子设备。所述电子设备上设置有加密芯片和NFC标签，所述加密芯片是电子设备上独立运行加密算法的硬件安全芯片，所述加密芯片内置加密引擎，用于运行加密算法。

所述NFC标签和所述加密芯片电性连接；所述NFC标签可以采用吸能天线；所述吸能天线为2层PCB板环形天线，且集成在产品中。示例性的，所述NFC标签可以与加密授权探头上的授能天线4耦合，可以为所述加密芯片提供工作电源，并且可以获取所述授能天线4发送的密钥信息，将所述密钥信息发送至所述加密芯片，加密芯片根据所述密钥信息进行电子设备的授权处理。加密芯片授权成功后，所述电子设备方可生产使用，若授权失败，所述电子设备无法生产使用。通过无线授权的方式，简化了授权实施流程；并且加密授权探头采用自动化授权方式，提高了授权生产效率；避免人为干扰，提高生产安全性。

示例性地，通过所述加密授权探头为所述电子设备进行授权处理的流程如下，如图3所示，所述加密授权探头通过换枪盘2安装在机械臂上，并通过机械臂上的绑定的第二线缆和授权服务器建立有线通信，即所述主控芯片与授权服务器建立以太网连接。所述机械臂将所述加密授权探头移动至所述电子设备的上方，使授能天线4位于NFC标签的上方且平行对正，所述授能天线4和NFC标签耦合，通过NFC标签为电子设备上的加密芯片提供电能，驱动所述电子设备内的加密芯片运行；主控芯片通过以太网向授权服务器发送授权码请求信息；所述授权服务器获取到所述授权码请求信息后，通过加密授权探头读取产品唯一ID，生成动态安全认证密钥，再通过授能天线4写到加密芯片和产品处理器中；为增加安全性，产品处理器每次上电时还会生成一个随机数，并与动态安全认证密钥再次进行SHA265运算，并将随机数也发送给加密芯片，加密芯片中也做SHA256运算，以此来比较两方的运算结果，验证通过，则完成对电子设备的授权处理。

优选的，所述加密授权探头将动态安全认证密钥写入加密芯片的同时，将所述加密芯片设置为写保护状态，所述加密芯片被设置为写保护状态后，其内存储的动态安全认证密钥只能返厂后通过加密授权探头修改，禁止其它任何方式的非加密授权探头的修改。防止加密芯片内的数据被非法修改，提高了加密授权过程的安全性。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种加密授权探头，其特征在于，所述加密授权探头包括探头主体（1）和授能天线（4）；

所述探头主体（1）和授能天线（4）连接；所述探头主体（1）内设置有处理芯片，所述处理芯片通过馈线和所述授能天线（4）电性连接；

所述处理芯片用于为授能天线（4）提供电能，并通过所述授能天线（4）发送数据；

所述加密授权探头还包括换枪盘（2），所述换枪盘（2）和所述探头主体（1）的另一端固定连接；

所述探头主体（1）还包括探头壳体；

所述处理芯片包括主控芯片和NFC驱动芯片，所述主控芯片和所述NFC驱动芯片设置在所述探头壳体内远离所述授能天线（4）的一侧；

所述探头主体（1）和所述授能天线（4）通过连接柱（3）固定连接。

2.根据权利要求1所述的加密授权探头，其特征在于，

所述探头壳体上设置有探头电气接口（101）；

所述处理芯片设置在所述探头壳体内，且所述处理芯片和所述探头电气接口（101）信号连接。

3.根据权利要求2所述的加密授权探头，其特征在于，

所述探头壳体的一端和换枪盘（2）固定连接，所述换枪盘（2）上设置有换枪盘电气接口；

所述换枪盘电气接口和所述探头电气接口（101）通过线缆信号连接。

4.根据权利要求1所述的加密授权探头，其特征在于，

所述馈线贯穿嵌套在所述连接柱（3）内；

所述连接柱（3）采用绝缘材质。

5.根据权利要求4所述的加密授权探头，其特征在于，

所述连接柱（3）的内部通道分别和探头壳体内部空腔、授能天线（4）内部空腔连通；所述连接柱（3）的轴线与所述授能天线（4）的面板垂直。

6.根据权利要求3所述的加密授权探头，其特征在于，

所述主控芯片和NFC驱动芯片有信号连接；

所述主控芯片通过探头壳体上的探头电气接口（101）和换枪盘（2）上的换枪盘电气接口通过线缆信号连接；

所述NFC驱动芯片通过馈线和授能天线（4）信号连接。

7.根据权利要求1所述的加密授权探头，其特征在于，

所述授能天线（4）包括两层PCB环形天线；所述PCB环形天线上设置有NFC接口；

所述馈线通过所述NFC接口和所述PCB环形天线信号连接。

8.一种加密授权方法，适用于权利要求1-7任一项所述的加密授权探头，其特征在于，所述加密授权方法包括：

授能天线（4）和电子设备上的NFC标签耦合，通过NFC标签为电子设备上的加密芯片提供电能，驱动所述电子设备内的加密芯片运行；

主控芯片通过以太网向授权服务器发送授权码请求信息；

所述授权服务器获取到所述授权码请求信息后，通过加密授权探头读取产品唯一ID，生成动态安全认证密钥，再通过所述授能天线（4）写到加密芯片和产品处理器中；

为增加安全性，产品处理器每次上电时还会生成一个随机数，并与动态安全认证密钥再次进行SHA265运算，并将随机数也发送给加密芯片，加密芯片中也做SHA256运算，以此来比较两方的运算结果，验证通过，则完成对电子设备的合法性验证处理。

9.根据权利要求8所述的加密授权方法，其特征在于，所述加密授权方法还包括：

所述处理芯片将所述动态安全认证密钥发送至加密芯片后，将所述加密芯片设置为写保护状态。