CN112884104B - 一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法 - Google Patents

一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，包括如下步骤：将表征某件商品唯一身份信息的商品标识码A，进行数值型数据以及8位二进制转换，产生二进制序列PB；实时调整抽取位置，混沌映射迭代并抽取产生混沌序列；利用混沌序列的降序排序前、后的位置变化规则，对二进制序列PB进行置乱，并将置乱后的二进制序列进行分组、数值型数据转换以及再置乱操作，得到置乱后的数值序列
Figure DDA0002990296260000011
随后将序列
Figure DDA0002990296260000012
中元素依次填放入表征灰度图片的矩阵中，生成一幅灰度图像，进而组合生成商品防伪二维码。本发明所提基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法简单可行，具有很强的安全性、不易破解，生成的商品防伪二维码具有“唯一性和不可伪造性”。

Description

一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法
技术领域
本发明涉及数码防伪技术领域，特别涉及一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法。
背景技术
数码防伪技术是基于日益猖獗的假冒伪劣产品所应运而生的，现代的数码防伪是一种综合利用数字编码技术、加密技术、数据库技术、计算机网络，交互式语音处理(IRV)等技术的新型高科技防伪技术。由于传统防伪技术的种种缺点，综观其数码防伪技术的发展过程，并根据防伪码生成方式的不同数码防伪技术主要经历了随机条码防伪模型、加密有序流水号防伪模型以及综合防伪模型三个阶段。在各方人士的不懈努力之下，数码防伪技术已经成为了防伪行业中运用最为广泛的技术之一，在产品防伪领域起着举足轻重的作用。
随着社会不断进步，市场日益发展。对于企业来说，数码防伪能保持品牌好的口碑。同时，“一物一码”的防伪方式，大大增加了造假者的造假成本，可以记录产品的定位信息，统计产品查询次数和查询方式，根据企业要求设置查询警戒线。目前智能终端已成为人们日常生活中重要的组成部分，而数码防伪技术也逐渐融入互联网，用户通过智能终端扫描商品防伪二维码进行“一键式”真伪查询，互联网的发展和普及为数码防伪系统的落地奠定了良好的基础。
数码防伪中最根本的部分就是利用加密算法生成商品防伪码，其中加密算法的选择就变得尤为重要。由于混沌系统具有高随机性和参数敏感性，产生的混沌信号对加密信号的扩散性和置乱性有很大的影响，混沌信号作为一种天然的密码而被引入数码防伪的加密中，用混沌密码技术进行商品信息的加密是一个很好的选择。在此情况下，利用混沌密码技术，提出一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，以生成具有“唯一性和不可伪造性”的商品防伪二维码，具有很好的实际应用推广价值。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，利用混沌映射迭代并随机抽取产生的混沌序列，对商品标识码转换而成的二进制序列进行置乱，并将置乱后的二进制序列进行分组、数值型数据转换以及再置乱操作，生成一幅灰度图像，进而组合生成商品防伪二维码，以此保证所提基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法简单可行，具有很强的安全性、不易破解，生成的商品防伪二维码具有“唯一性和不可伪造性”。
技术方案：一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
(1)转码
将表征某件商品唯一身份信息的商品标识码A，逐个字符转换为数值型数据，得到数值序列
Figure BDA0002990296240000021
随后将数值序列P中元素逐个依次转换成8位二进制，得到二进制序列
Figure BDA0002990296240000022
其中商品标识码A为GBK编码的字符，商品标识码A的长度表示为
Figure BDA0002990296240000023
数值序列P的长度为
Figure BDA0002990296240000024
二进制序列PB的长度为
Figure BDA0002990296240000025
且
Figure BDA0002990296240000026
(2)混沌序列的产生
首先，利用数值序列P及其转换的二进制序列PB，以及外部密钥α和β，按照如下公式(1)-(3)分别计算得到Bernoulli混沌映射的初值x1和参数λ以及初次抽取位置n，
令
Figure BDA0002990296240000027
则
x1＝0.1+mod(α+kp,0.9)， (1)
λ＝0.2+mod(kp-β,0.8)， (2)
Figure BDA0002990296240000028
其中，
Figure BDA0002990296240000029
表示二进制序列PB中含有二进制位‘1’的个数，外部密钥满足α∈(0,1)，β∈(0,1)，
Figure BDA00029902962400000210
表示对某数取整且取整后的值不大于该数，
然后，由混沌映射的初值x1和参数λ，对如下公式(4)所示Bernoulli混沌映射进行迭代，式中k表示迭代次数(k＝1,2,...)、xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号，
Figure BDA00029902962400000211
得到混沌序列X＝{x1,x2,...}，
最后，对混沌序列X＝{x1,x2,...}进行如下操作：
S10.令混沌序列Y为空序列，且i＝1，
S11.从混沌序列X中抽取第n个元素，并放入混沌序列Y中，即Y＝[Y,xn]，
S12.比较i与
Figure BDA00029902962400000212
的大小，若
Figure BDA00029902962400000213
则对抽取位置n按照如下公式(5)进行调整，且令i＝i+1，随后转向步骤S11，
Figure BDA00029902962400000214
若
Figure BDA00029902962400000215
则停止操作，从而得到混沌序列
Figure BDA00029902962400000216
(3)二进制序列PB的置乱、分组以及再置乱
首先，将混沌序列
Figure BDA00029902962400000217
按降序排序，根据混沌序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列PB进行置乱，得到置乱后的二进制序列
Figure BDA0002990296240000031
Figure BDA0002990296240000032
然后，对置乱后的二进制序列
Figure BDA0002990296240000033
进行分组，将二进制序列
Figure BDA0002990296240000034
中元素从头到尾依次正向以8个元素为单位进行分组，得到分组后的二进制序列，表示为
Figure BDA0002990296240000035
且
Figure BDA0002990296240000036
同时利用bin2dec(·)函数，依次将每一个分组后的二进制序列PF{i}转换成数值型数据
Figure BDA0002990296240000037
Figure BDA0002990296240000038
得到数值序列
Figure BDA0002990296240000039
最后，从混沌序列
Figure BDA00029902962400000310
中第
Figure BDA00029902962400000311
个元素开始连续抽取
Figure BDA00029902962400000312
个元素，得到新的混沌序列
Figure BDA00029902962400000313
并将混沌序列
Figure BDA00029902962400000314
按升序排序，根据混沌序列Z排序前、后的位置变化置乱规则，对数值序列PP进行置乱，从而得到置乱后的数值序列
Figure BDA00029902962400000315
(4)二维码的生成
Figure BDA00029902962400000316
其中，
Figure BDA00029902962400000317
表示对某数取整且取整后的值不小于该数，
然后，按照自定义的矩阵数据填放规则，将置乱后的数值序列
Figure BDA00029902962400000318
中元素依次填放入表征灰度图片的矩阵M中，从而生成灰度图片C，其中矩阵M的大小为H×L，灰度图片C的大小为30H×30L，
最后，将商品标识码A和生成的灰度图片C进行组合，并利用二维码生成器将组合的商品标识码和灰度图片转换为二维码，从而得到商品防伪二维码。
进一步地，一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法里步骤(1)中所述的将表征某件商品唯一身份信息的商品标识码A，逐个字符转换为数值型数据，是指将商品标识码A中逐个字符采用unicode2native(·)函数转换为数值型数据，即对于双字节字符的转换表示为
Figure BDA00029902962400000319
对于单字节字符的转换表示为
Figure BDA00029902962400000320
从而得到数值序列
Figure BDA00029902962400000321
进一步地，一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法里步骤(1)中所述的将数值序列P中元素逐个依次转换成8位二进制，是指采用dec2bin(·,8)函数，即[PB8×k-7，PB8×k-6，PB8×k-5，PB8×k-4，PB8×k-3，PB8×k-2，PB8×k-1，PB8×k]＝dec2bin(Pk,8)，其中
Figure BDA00029902962400000322
从而得到二进制序列
Figure BDA00029902962400000323
进一步地，一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法里步骤(4)中所述的按照自定义的矩阵数据填放规则，将置乱后的数值序列
Figure BDA0002990296240000041
中元素依次填放入表征灰度图片的矩阵M中，是指按如下三个步骤进行：
步骤1.判断置乱后的数值序列
Figure BDA0002990296240000042
的长度
Figure BDA0002990296240000043
是否小于数值H×L，
如果是，则在数值序列
Figure BDA0002990296240000044
的尾端增补上
Figure BDA0002990296240000045
个元素，数值大小为0且最后一个元素大小为
Figure BDA0002990296240000046
得到增补后的数值序列
Figure BDA0002990296240000047
即
Figure BDA0002990296240000048
Figure BDA0002990296240000049
如果不是，则令增补后的数值序列
Figure BDA00029902962400000410
等于数值序列
Figure BDA00029902962400000411
即
Figure BDA00029902962400000412
步骤2.从表征灰度图片的矩阵M的左上角位置开始，按行且每行从左往右，依次将增补后的数值序列
Figure BDA00029902962400000413
中元素填放入矩阵M中，表示如下，
Figure BDA00029902962400000414
步骤3.将矩阵M中各元素分别用小矩阵块代替，小矩阵块的矩阵大小为30×30、元素数值均与M中该元素数值一致，表示如下，
Figure BDA00029902962400000415
将矩阵MC转换为灰度图片，从而生成灰度图片C，其中灰度图片C的大小为30H×30L。
进一步地，一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法里步骤(4)中所述的将商品标识码A和生成的灰度图片C进行组合，是指将生成的灰度图片C与商品标识码A上下连接的组合方式，即将商品标识码A放在生成的灰度图片C正下方。
有益效果：本发明利用混沌映射迭代并随机抽取产生的混沌序列，对商品标识码转换而成的二进制序列进行置乱，并将置乱后的二进制序列进行分组、数值型数据转换以及再置乱操作，随后利用灰度图像像素值与数值型数据范围的匹配性，生成一幅灰度图像，进而组合生成商品防伪二维码，以此保证所提基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法简单可行，具有很强的安全性、不易破解，生成的商品防伪二维码具有“唯一性和不可伪造性”。
附图说明
图1为本发明的一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成流程示意图；
图2为本发明的实施例1中的灰度图片C；
图3为本发明的实施例1中的商品防伪二维码。
具体实施方式
如图1所示的一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，包括如下几个步骤：
(1)转码
首先，将表征某件商品唯一身份信息的商品标识码A，逐个字符采用unicode2native(·)函数转换为数值型数据，即对于双字节字符的转换表示为
Figure BDA0002990296240000051
对于单字节字符的转换表示为
Figure BDA0002990296240000052
从而得到数值序列
Figure BDA0002990296240000053
Figure BDA0002990296240000054
随后，采用dec2bin(·,8)函数，将数值序列P中元素逐个依次转换成8位二进制，即[PB8×k-7，PB8×k-6，PB8×k-5，PB8×k-4，PB8×k-3，PB8×k-2，PB8×k-1，PB8×k]＝dec2bin(Pk,8)，其中
Figure BDA0002990296240000055
得到二进制序列
Figure BDA0002990296240000056
其中商品标识码A为GBK编码的字符，商品标识码A的长度表示为
Figure BDA0002990296240000057
数值序列P的长度为
Figure BDA0002990296240000058
二进制序列PB的长度为
Figure BDA0002990296240000059
且
Figure BDA00029902962400000510
(2)混沌序列的产生
首先，利用数值序列P及其转换的二进制序列PB，以及外部密钥α和β，按照如下所示的公式分别计算得到Bernoulli混沌映射的初值x1和参数λ以及初次抽取位置n，
令
Figure BDA00029902962400000511
则
x1＝0.1+mod(α+kp,0.9)，
λ＝0.2+mod(kp-β,0.8)，
Figure BDA00029902962400000512
其中，
Figure BDA00029902962400000513
表示二进制序列PB中含有二进制位‘1’的个数，外部密钥满足α∈(0,1)，β∈(0,1)，
Figure BDA0002990296240000061
表示对某数取整且取整后的值不大于该数，
然后，由混沌映射的初值x1和参数λ，对如下公式所示的Bernoulli混沌映射进行迭代，式中k表示迭代次数(k＝1,2,...)、xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号，
Figure BDA0002990296240000062
得到混沌序列X＝{x1,x2,...}，
最后，对混沌序列X＝{x1,x2,...}进行如下操作：
S10.令混沌序列Y为空序列，且i＝1，
S11.从混沌序列X中抽取第n个元素，并放入混沌序列Y中，即Y＝[Y,xn]，
S12.比较i与
Figure BDA0002990296240000063
的大小，若
Figure BDA0002990296240000064
则对抽取位置n按照如下所示的公式进行调整，且令i＝i+1，随后转向步骤S11，
Figure BDA0002990296240000065
若
Figure BDA0002990296240000066
则停止操作，从而得到混沌序列
Figure BDA0002990296240000067
(3)二进制序列PB的置乱、分组以及再置乱
首先，将混沌序列
Figure BDA0002990296240000068
按降序排序，根据混沌序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列PB进行置乱，得到置乱后的二进制序列
Figure BDA0002990296240000069
Figure BDA00029902962400000610
然后，对置乱后的二进制序列
Figure BDA00029902962400000611
进行分组，将二进制序列
Figure BDA00029902962400000612
中元素从头到尾依次正向以8个元素为单位进行分组，得到分组后的二进制序列，表示为
Figure BDA00029902962400000613
且
Figure BDA00029902962400000614
同时利用bin2dec(·)函数，依次将每一个分组后的二进制序列PF{i}转换成数值型数据
Figure BDA00029902962400000615
Figure BDA00029902962400000616
得到数值序列
Figure BDA00029902962400000617
最后，从混沌序列
Figure BDA00029902962400000618
中第
Figure BDA00029902962400000619
个元素开始连续抽取
Figure BDA00029902962400000620
个元素，得到新的混沌序列
Figure BDA00029902962400000621
并将混沌序列
Figure BDA00029902962400000622
按升序排序，根据混沌序列Z排序前、后的位置变化置乱规则，对数值序列PP进行置乱，从而得到置乱后的数值序列
Figure BDA00029902962400000623
(4)二维码的生成
首先，确定灰度图片的大小，令行数为H，列数为L，其中列数
Figure BDA00029902962400000624
行数H满足如下，
Figure BDA0002990296240000071
其中，
Figure BDA0002990296240000072
表示对某数取整且取整后的值不小于该数，
然后，依次按如下步骤进行：
步骤①.判断置乱后的数值序列
Figure BDA0002990296240000073
的长度
Figure BDA0002990296240000074
是否小于数值H×L，
如果是，则在数值序列
Figure BDA0002990296240000075
的尾端增补上
Figure BDA0002990296240000076
个元素，数值大小为0且最后一个元素大小为
Figure BDA0002990296240000077
得到增补后的数值序列
Figure BDA0002990296240000078
即
Figure BDA0002990296240000079
Figure BDA00029902962400000710
如果不是，则令增补后的数值序列
Figure BDA00029902962400000711
等于数值序列
Figure BDA00029902962400000712
即
Figure BDA00029902962400000713
步骤②.从表征灰度图片的矩阵M的左上角位置开始，按行且每行从左往右，依次将增补后的数值序列
Figure BDA00029902962400000714
中元素填放入矩阵M中，其中矩阵M的大小为H×L，表示如下，
Figure BDA00029902962400000715
步骤③.将矩阵M中各元素分别用小矩阵块代替，小矩阵块的矩阵大小为30×30、元素数值均与M中该元素数值一致，表示如下，
Figure BDA00029902962400000716
随后将矩阵MC转换为灰度图片，从而生成灰度图片C，其中灰度图片C的大小为30H×30L，
最后，将生成的灰度图片C与商品标识码A上下连接的组合方式，即将商品标识码A放在生成的灰度图片C正下方，并利用二维码生成器将组合的商品标识码和灰度图片转换为二维码，从而得到商品防伪二维码。
下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
按照上述一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，步骤如下：
(1)首先，将表征某件商品唯一身份信息的商品标识码A＝“江苏省##集团××公司☆****商品生产日期2021-01-01生产线Ⅱ01生产序号123456”，逐个字符转换为数值型数据，得到数值序列P＝{189,173,203,213,202,161,163,163,163,163,188,175,205,197,161,193,161,193,185,171,203,190,161,238,42,42,42,42,201,204,198,183,32,201,250,178,250,200,213,198,218,50,48,50,49,45,48,49,45,48,49,32,201,250,178,250,207,223,162,242,163,176,163,177,32,201,250,178,250,208,242,186,197,163,177,163,178,163,179,163,180,163,181,163,182}，随后，将数值序列P中元素逐个依次转换成8位二进制，得到二进制序列PB＝{1,0,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,0,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,0,0,1,1,0,1,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,0,1,1,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,0,1,1,0,1,0,1,1,0,1,1,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,1,0,1,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,1,0,0,1,1,1,1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,0,1,0,0,0,1,0,1,1,1,1,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,0,0,0,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,0,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,1,0,0,1,0,1,1,1,1,1,0,1,0,1,1,0,1,0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,1,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0,0,0,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,0,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,0,1,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,1,0,0,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,1,0,0,0,1,1,1,0,1,1,0,1,1,0}，
其中商品标识码A为GBK编码的字符，商品标识码A的长度表示为
Figure BDA0002990296240000081
数值序列P的长度为
Figure BDA0002990296240000082
二进制序列PB的长度为680；
(2)混沌序列的产生
首先，利用数值序列P及其转换的二进制序列PB，以及外部密钥α＝0.12345和β＝0.54321，按照如下所示的公式分别计算得到Bernoulli混沌映射的初值x1和参数λ以及初次抽取位置n，
令
Figure BDA0002990296240000083
则
x1＝0.1+mod(0.12345+0.321166379507454,0.9)＝0.544616379507454，
Figure BDA0002990296240000091
然后，由混沌映射的初值x1＝0.544616379507454和参数λ＝0.777956379507454，对如下公式所示的Bernoulli混沌映射进行迭代，得到混沌序列X＝{x1,x2,...}，
Figure BDA0002990296240000092
最后，对混沌序列X＝{x1,x2,...}进行如下操作：
S10.令混沌序列Y为空序列，且i＝1，
S11.从混沌序列X中抽取第n个元素，并放入混沌序列Y中，即Y＝[Y,xn]，
S12.比较i与
Figure BDA0002990296240000093
的大小，若
Figure BDA0002990296240000094
则对抽取位置n按照如下所示的公式进行调整，且令i＝i+1，随后转向步骤S11，
Figure BDA0002990296240000095
若
Figure BDA0002990296240000096
则停止操作，从而得到混沌序列Y＝{Y1,Y2,...,Y679,Y680}；
(3)二进制序列PB的置乱、分组以及再置乱
首先，将混沌序列Y＝{Y1,Y2,...,Y679,Y680}按降序排序，根据混沌序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列PB进行置乱，得到置乱后的二进制序列
Figure BDA0002990296240000097
Figure BDA0002990296240000098
然后，对置乱后的二进制序列
Figure BDA0002990296240000099
进行分组，将二进制序列
Figure BDA00029902962400000910
中元素从头到尾依次正向以8个元素为单位进行分组，得到分组后的二进制序列，表示为PF{1},PF{2},...,PF{i},...PF{85}，同时利用bin2dec(·)函数，依次将每一个分组后的二进制序列PF{i}转换成数值型数据PPi，得到数值序列PP＝{123,166,219,168,226,242,163,219,94,155,160,218,78,43,161,233,172,32,243,166,99,114,133,82,198,181,173,91,164,38,206,216,222,74,105,60,141,118,9,47,176,200,138,61,231,204,9,214,219,217,68,144,225,39,212,213,196,88,127,101,105,119,254,33,100,111,218,144,142,191,66,127,194,40,93,109,96,37,219,197,173,145,6,68,220}，
最后，从混沌序列Y＝{Y1,Y2,...,Y679,Y680}中第171个元素开始连续抽取85个元素，得到新的混沌序列Z，并将混沌序列Z按升序排序，根据混沌序列Z排序前、后的位置变化置乱规则，对数值序列PP进行置乱，从而得到置乱后的数值序列
Figure BDA0002990296240000101
Figure BDA0002990296240000102
(4)二维码的生成
首先，确定灰度图片的大小，得到行数为H＝9，列数为L＝10
然后，依次按如下步骤进行：
步骤①.在数值序列
Figure BDA0002990296240000103
的尾端增补上5个元素，数值大小为0且最后一个元素大小为85，得到增补后的数值序列
Figure BDA0002990296240000104
Figure BDA0002990296240000105
步骤②.从表征灰度图片的矩阵M的左上角位置开始，按行且每行从左往右，依次将增补后的数值序列
Figure BDA0002990296240000106
中元素填放入矩阵M中，其中矩阵M的大小为9×10，表示如下，
Figure BDA0002990296240000107
步骤③.将矩阵M中各元素分别用小矩阵块代替，小矩阵块的矩阵大小为30×30、元素数值均与M中该元素数值一致，表示如下，
Figure BDA0002990296240000111
随后将矩阵MC转换为灰度图片，从而生成灰度图片C，如图2所示，其中灰度图片C的大小为270×300。
最后，将生成的灰度图片C与商品标识码A上下连接的组合方式，即将商品标识码A放在生成的灰度图片C正下方，并利用二维码生成器将组合的商品标识码和灰度图片转换为二维码，从而得到商品防伪二维码，如图3所示。
实施例2
按照上述一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，某件商品的商品标识码字符串A及其商品防伪二维码生成步骤与具体实施例1相似，仅某个外部密钥发生细微变化：α＝0.12345000000001；或β＝0.54321000000001，商品防伪二维码的生成结果如表1所示。由下表可见：一旦外部密钥即使发生细微变化，生成的商品防伪二维码会发生极大的变化，由此可见本专利所提一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法具有密钥敏感性。
表1外部密钥发生微变时，商品防伪二维码的生成结果
Figure BDA0002990296240000112
Figure BDA0002990296240000121
Figure BDA0002990296240000131
实施例3
按照上述一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，外部密钥及其商品防伪二维码生成步骤与具体实施例1相似，仅某件商品的商品标识码字符串A发生细微变化“冮苏省##集团××公司☆****商品生产日期2021-01-01生产线Ⅱ01生产序号123456”；或者“江苏省##集团××公司☆****商品生产日期2021-11-01生产线Ⅱ01生产序号123456”；或者“江苏省##集团××公司☆****商品生产日期2021-01-01生产线Ⅱ02生产序号123465”，商品防伪二维码的生成结果如表2所示。由下表可见：一旦表征某件商品唯一身份信息的商品标识码即使发生细微变化，生成的商品防伪二维码会发生极大的变化，由此可见本专利所提一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法对商品身份信息(即商品标识码)具有敏感性。
表2商品标识码发生微变时，商品防伪二维码的生成结果
Figure BDA0002990296240000141
Figure BDA0002990296240000151
Figure BDA0002990296240000161
由上述具体实施例2和例3分析可知，本专利所提一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法所生成商品防伪二维码不仅与外部密钥密切相关，而且依赖于表征某件商品唯一身份信息的商品标识码，因此本专利所提的一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法具有很强的安全性，可以较好地抵抗已知/选择明文攻击，不易破解，以保证生成的商品防伪二维码具有“唯一性和不可伪造性”。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，其特征在于，包括如下几个步骤：
(1)转码
将表征某件商品唯一身份信息的商品标识码A，逐个字符转换为数值型数据，得到数值序列
Figure FDA0003620995790000011
随后将数值序列P中元素逐个依次转换成8位二进制，得到二进制序列
Figure FDA0003620995790000012
其中商品标识码A为GBK编码的字符，商品标识码A的长度表示为
Figure FDA0003620995790000013
数值序列P的长度为
Figure FDA0003620995790000014
二进制序列PB的长度为
Figure FDA0003620995790000015
且
Figure FDA0003620995790000016
(2)混沌序列的产生
首先，利用数值序列P及其转换的二进制序列PB，以及外部密钥α和β，按照如下公式(1)-(3)分别计算得到Bernoulli混沌映射的初值x1和参数λ以及初次抽取位置n，
令
Figure FDA0003620995790000017
则
x1＝0.1+mod(α+kp,0.9)， (1)
λ＝0.2+mod(kp-β,0.8)， (2)
Figure FDA0003620995790000018
其中，
Figure FDA0003620995790000019
表示二进制序列PB中含有二进制位‘1’的个数，外部密钥满足α∈(0,1)，β∈(0,1)，
Figure FDA00036209957900000110
表示对某数取整且取整后的值不大于该数，
然后，由混沌映射的初值x1和参数λ，对如下公式(4)所示Bernoulli混沌映射进行迭代，式中k表示迭代次数，xk+1表示第k次迭代得到的混沌信号，k＝1,2,...
Figure FDA00036209957900000111
得到混沌序列X＝{x1,x2,...}，
最后，对混沌序列X＝{x1,x2,...}进行如下操作：
S10.令混沌序列Y为空序列，且i＝1，
S11.从混沌序列X中抽取第n个元素，并放入混沌序列Y中，即Y＝[Y,xn]，
S12.比较i与
Figure FDA00036209957900000112
的大小，若
Figure FDA00036209957900000113
则对抽取位置n按照如下公式(5)进行调整，且令i＝i+1，随后转向步骤S11，
Figure FDA00036209957900000114
若
Figure FDA0003620995790000021
则停止操作，从而得到混沌序列
Figure FDA0003620995790000022
(3)二进制序列PB的置乱、分组以及再置乱
首先，将混沌序列
Figure FDA0003620995790000023
按降序排序，根据混沌序列Y排序前、后的位置变化置乱规则，对二进制序列PB进行置乱，得到置乱后的二进制序列
Figure FDA0003620995790000024
Figure FDA0003620995790000025
然后，对置乱后的二进制序列
Figure FDA0003620995790000026
进行分组，将二进制序列
Figure FDA0003620995790000027
中元素从头到尾依次正向以8个元素为单位进行分组，得到分组后的二进制序列，表示为
Figure FDA0003620995790000028
且
Figure FDA0003620995790000029
同时利用bin2dec(·)函数，依次将每一个分组后的二进制序列PF{i}转换成数值型数据
Figure FDA00036209957900000210
Figure FDA00036209957900000211
得到数值序列
Figure FDA00036209957900000212
最后，从混沌序列
Figure FDA00036209957900000213
中第
Figure FDA00036209957900000214
个元素开始连续抽取
Figure FDA00036209957900000215
个元素，得到新的混沌序列
Figure FDA00036209957900000216
并将混沌序列
Figure FDA00036209957900000217
按升序排序，根据混沌序列Z排序前、后的位置变化置乱规则，对数值序列PP进行置乱，从而得到置乱后的数值序列
Figure FDA00036209957900000218
(4)二维码的生成
Figure FDA00036209957900000219
其中，
Figure FDA00036209957900000220
表示对某数取整且取整后的值不小于该数，
然后，按照自定义的矩阵数据填放规则，将置乱后的数值序列
Figure FDA00036209957900000221
中元素依次填放入表征灰度图片的矩阵M中，从而生成灰度图片C，其中矩阵M的大小为H×L，灰度图片C的大小为30H×30L，
最后，将商品标识码A和生成的灰度图片C进行组合，并利用二维码生成器将组合的商品标识码和灰度图片转换为二维码，从而得到商品防伪二维码。
2.根据权利要求1所述的一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，其特征在于：步骤(1)中所述的将表征某件商品唯一身份信息的商品标识码A，逐个字符转换为数值型数据，是指将商品标识码A中逐个字符采用unicode2native(·)函数转换为数值型数据，即对于双字节字符的转换表示为
Figure FDA00036209957900000222
对于单字节字符的转换表示为
Figure FDA00036209957900000223
从而得到数值序列
Figure FDA00036209957900000224
3.根据权利要求1所述的一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，其特征在于：步骤(1)中所述的将数值序列P中元素逐个依次转换成8位二进制，是指采用dec 2 bin(·,8)函数，即[PB8×k-7，PB8×k-6，PB8×k-5，PB8×k-4，PB8×k-3，PB8×k-2，PB8×k-1，PB8×k]＝dec 2 bin(Pk,8)，其中
Figure FDA0003620995790000031
从而得到二进制序列
Figure FDA0003620995790000032
4.根据权利要求1所述的一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，其特征在于：步骤(4)中所述的按照自定义的矩阵数据填放规则，将置乱后的数值序列
Figure FDA0003620995790000033
中元素依次填放入表征灰度图片的矩阵M中，是指按如下三个步骤进行：
步骤1.判断置乱后的数值序列
Figure FDA0003620995790000034
的长度
Figure FDA0003620995790000035
是否小于数值H×L，
如果是，则在数值序列
Figure FDA0003620995790000036
的尾端增补上
Figure FDA0003620995790000037
个元素，数值大小为0且最后一个元素大小为
Figure FDA0003620995790000038
得到增补后的数值序列
Figure FDA0003620995790000039
即
Figure FDA00036209957900000310
Figure FDA00036209957900000311
如果不是，则令增补后的数值序列
Figure FDA00036209957900000312
等于数值序列
Figure FDA00036209957900000313
即
Figure FDA00036209957900000314
步骤2.从表征灰度图片的矩阵M的左上角位置开始，按行且每行从左往右，依次将增补后的数值序列
Figure FDA00036209957900000315
中元素填放入矩阵M中，表示如下，
Figure FDA00036209957900000316
步骤3.将矩阵M中各元素分别用小矩阵块代替，小矩阵块的矩阵大小为30×30、元素数值均与M中该元素数值一致，表示如下，
Figure FDA00036209957900000317
将矩阵MC转换为灰度图片，从而生成灰度图片C，其中灰度图片C的大小为30H×30L。
5.根据权利要求1所述的一种基于混沌加密的商品防伪二维码生成方法，其特征在于：步骤(4)中所述的将商品标识码A和生成的灰度图片C进行组合，是指将生成的灰度图片C与商品标识码A上下连接的组合方式，即将商品标识码A放在生成的灰度图片C正下方。
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