CN113938509A - 一种智慧物联设施离线口令控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智慧物联设施离线口令控制方法，包括等价口令控制方法和变价口令控制方法；所述等价口令控制方法为设备离线时，用户通过在线购买等价口令，然后在对应的设备上输入该口令，如果设备验证成功，则正常启动服务；其具体包括如下步骤：S101、云端等价口令生成；S102、设备等价口令验证；所述变价口令控制方法为设备离线时，用户通过在线购买变价口令，然后在对应的设备上输入该口令，如果设备验证成功，则在该设备上启动不同级别服务；其具体包括如下步骤：S201、云端变价口令生成；S202、设备变价口令验证。本发明方案实现简单，设备无需存储大量序列，且不要求具有时钟功能，即使掉电一段时间后再上电，设备的口令功能依然可用。

Description

一种智慧物联设施离线口令控制方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体为一种智慧物联设施离线口令控制方法。

背景技术

物联网设备现在被广泛应用，但是物联网设备经常会受到安装的场地的网络覆盖、场地供电时段以及流量卡续费不及时等的影响，很多设备在安装后不能长时间稳定在线、也不能保证不断电，从而导致设备有时无法继续提供正常服务，从而导致用户不能正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智慧物联设施离线口令控制方法，方案实现简单，设备无需存储大量序列，且不要求具有时钟功能，即使掉电一段时间后再上电，设备的口令功能依然可用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智慧物联设施离线口令控制方法，包括等价口令控制方法和变价口令控制方法；

所述等价口令控制方法为设备离线时，用户通过在线购买等价口令，然后在对应的设备上输入该口令，如果设备验证成功，则正常启动服务；其具体包括如下步骤：

S101、云端等价口令生成；

S102、设备等价口令验证；

所述变价口令控制方法为设备离线时，用户通过在线购买变价口令，然后在对应的设备上输入该口令，如果设备验证成功，则在该设备上启动不同级别服务；其具体包括如下步骤：

S201、云端变价口令生成；

S202、设备变价口令验证。

作为本发明的一种智慧物联设施离线口令控制方法优选的，所述S101中云端等价口令生成包括：

当消费者在线购买设备D_i的口令时，云端执行以下步骤：

第一步：令s′＝s′_i；

结合设备秘钥e_i与算法h生成口令：

P′＝h(s′,e_i)；

第二步：服务端在售出该口令后，立即更新D_i′的当前口令种子：

以上的两步在同一个事务中完成，且对同一台设备的多次口令生成串行执行，使得生成下一个口令时系统会使用新的口令种子；

其中，D_i表示第i台物联网设备，D′_i表示第i台物联网设备在服务器端的镜像，s′_i表示D′_i的当前口令种子，S_max表示设备与服务器共同持有的最大的口令种子，S_min表示设备与服务器共同持有的最小的口令种子，且S_min＜S_max， e_i表示D_i与D′_i共同持有的口令秘钥，h表示等价口令生产算法。

作为本发明的一种智慧物联设施离线口令控制方法优选的，所述S102中设备等价口令验证包括：

当消费者在线购买得到口令，在设备端输入后，当设备D_i收到用户输入的口令P′后，通过以下步骤进行验证：

第一步：令k＝0；

第二步：生成临时种子：

s＝((s_i+k-S_min)mod N)+S_min；

第三步：若k＜0且种子s在近m次的口令验证中已经被验证成功过，则执行第五步，否则执行第四步；

第四步：生成期望口令：

P＝h(s,e_i)；

若P＝P′，则验证成功，并立即更新D_i的当前口令种子：

然后流程结束，否则执行第五步；

第五步：令

若|k|＞m，则验证失败，流程结束，否则执行第二步；

其中，D_i表示第i台物联网设备，s_i表示D_i的当前口令种子，S_max表示设备与服务器共同持有的最大的口令种子，S_min表示设备与服务器共同持有的最小的口令种子，且S_min＜S_max，N表示口令种子的总个数，且N＝S_max-S_min+1， e_i表示D_i与D_i′共同持有的口令秘钥，h表示等价口令生产算法，m表示口令验证宽度，且m＜＜N。

作为本发明的一种智慧物联设施离线口令控制方法优选的，所述m＜＜N 的同时也足够的大；在设备在线的时候定期做同步操作，使得s_i与s_i′尽量保持一致。

作为本发明的一种智慧物联设施离线口令控制方法优选的，所述h满足以下三点：

输出长度固定：生成的口令长度固定；

算法不可逆：无法根据口令反算出种子与秘钥；

对输入敏感：种子变化一点，口令变化巨大。

作为本发明的一种智慧物联设施离线口令控制方法优选的，所述S201中云端变价口令生成包括：

当消费者在线购买设备D_i的价值为v的口令时，云端执行以下步骤：

第一步：令s′＝s′_i；

结合设备秘钥e_i与算法H生成口令：

P′＝H(s′,e_i,v)；

第二步：服务端在售出该口令后，立即更新D_i′的当前口令种子：

以上的两步在同一个事务中完成，且对同一台设备的多次口令生成串行执行，使得生成下一个口令时系统会使用新的口令种子；

其中，D_i表示第i台物联网设备，D′_i表示第i台物联网设备在服务器端的镜像，s′_i表示D′_i的当前口令种子，S_max表示设备与服务器共同持有的最大的口令种子，S_min表示设备与服务器共同持有的最小的口令种子，且S_min＜S_max， e_i表示D_i与D′_i共同持有的口令秘钥，H表示变价口令生产算法，v表示变价口令中的口令价值。

作为本发明的一种智慧物联设施离线口令控制方法优选的，所述S202中设备变价口令验证包括：

第一步：推算出口令的价值：

第二步：令k＝0；

第三步：生成临时种子：

s＝((s_i+k-S_min)mod N)+S_min；

第四步：若k＜0且种子s在近m次的口令验证中已经被验证成功过，则执行第六步，否则执行第五步；

第五步：生成期望口令：

P＝H(s,e_i,v)；

若P＝P′，则验证成功，并立即更新D_i的当前口令种子：

然后流程结束，否则执行第六步；

第六步：令

若|k|＞m，则验证失败，流程结束，否则执行第三步；

其中，D_i表示第i台物联网设备，s_i表示D_i的当前口令种子，S_max表示设备与服务器共同持有的最大的口令种子，S_min表示设备与服务器共同持有的最小的口令种子，且S_min＜S_max，N表示口令种子的总个数，且N＝S_max-S_min+1， e_i表示D_i与D′_i共同持有的口令秘钥，H表示变价口令生产算法，m表示口令验证宽度，且m＜＜N，v表示变价口令中的口令价值。

作为本发明的一种智慧物联设施离线口令控制方法优选的，所述m＜＜N 的同时也足够的大；在设备在线的时候定期做同步操作，使得s_i与s′_i尽量保持一致。

作为本发明的一种智慧物联设施离线口令控制方法优选的，所述H满足以下三点：

输出长度固定：生成的口令长度固定；

算法部分不可逆：根据口令无法反算出种子与秘钥，但可推算出口令的价值；

对输入敏感：种子或价值变化一点，口令变化巨大。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)物联网设备因网络信号较弱或无信号覆盖区域导致设备不能持续在线时，物联网设备可以继续提供正常服务，使得用户可以正常使用；

(2)支持等价口令和变价口令多种方式；

(3)不要求设备有精确同步的时钟功能，降低设备成本，节约后期维护成本；

(4)不需要在设备上存储大量的序列，按照程序自动生成种子口令。

附图说明

图1为本发明的等价口令控制方法的流程示意图；

图2为本发明的变价口令控制方法的流程示意图。

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。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明提供了一种智慧物联设施离线口令控制方法，具体如下：

为便于下文说明，预先定义以下几个名词：

D_i-第i台物联网设备

D_i′-第i台物联网设备在服务器端的镜像

s_i-D_i的当前口令种子

s′_i-D′_i的当前口令种子

S_max-设备与服务器共同持有的最大的口令种子

S_min-设备与服务器共同持有的最小的口令种子，且S_min＜S_max

N-口令种子的总个数，且N＝S_max-S_min+1

e_i-D_i与D′_i共同持有的口令秘钥

h-等价口令生产算法

H-变价口令生产算法

m-口令验证宽度，且m＜＜N

v-变价口令中的口令价值

1、等价口令方案设计

当设备离线时，用户通过在线购买等价口令，然后在对应的设备上输入该口令，如果设备验证成功，则正常启动服务。

1.1、云端等价口令生成

当消费者在线购买设备D_i的口令时，云端执行以下步骤：

第一步：令s′＝s′_i；

结合设备秘钥e_i与算法h生成口令：

P′＝h(s′,e_i)；

第二步：服务端在售出该口令后，立即更新D_i′的当前口令种子：

以上的两步在同一个事务中完成，且对同一台设备的多次口令生成串行执行，使得生成下一个口令时系统会使用新的口令种子。

1.2、设备等价口令验证

当消费者在线购买得到口令后，接着便是在设备端输入使用了，当设备D_i收到用户输入的口令P′后，通过以下步骤进行验证：

第一步：令k＝0；

第二步：生成临时种子：

s＝((s_i+k-S_min)mod N)+S_min；

第三步：若k＜0且种子s在近m次的口令验证中已经被验证成功过，则执行第五步，否则执行第四步；

第四步：生成期望口令：

P＝h(s,e_i)；

若P＝P′，则验证成功，并立即更新D_i的当前口令种子：

然后流程结束，否则执行第五步；

第五步：令

若|k|＞m，则验证失败，流程结束，否则执行第二步。

1.3、设备参数维护

在上述方案中，设备端共用到的参数有：S_min，S_max，m和s_i，其中S_min、 S_max和m都是固定不变的，而s_i则在每一次口令验证后都可能发生变化，理想情况下，s_i应该跟随服务端s_i′的变化而变化(虽然有时间延迟)，但现实总有异常，比如当有消费者在购买了口令后偏偏不去使用，这便会导致s_i落后于 s_i′，当有人连续购买D_i的m个口令并且都不使用后，则当另外一个人再去购买第m+1个口令并需要立马使用时，则设备就无法先验证该口令了。

为了避免该情况的发生，m的值在远小于N的同时应该足够的大(大到无人会在同一个设备上连续购买m个不打算使用的口令)，并且系统需要在设备在线的时候定期做同步操作：使得s_i与s_i′尽量保持一致。

1.4、口令算法选择

另外，在上述方案中，云端与设备还共同持有一个相同的口令生成算法h，对它的选用，只需满足以下三点即可：

输出长度固定(即生成的口令长度固定)

算法不可逆(无法根据口令反算出种子与秘钥)

对输入敏感(种子变化一点，口令变化巨大)

例如，当我们需要生成的口令必须是4位0～9的数字时，那么算法h我们可以设计如下：

首先把种子s与秘钥e_i拼接为一个字符串，然后通过MD5摘要算法得到一个包含16个字节的有序集合：

{m_j|0≤m_j≤255,0≤j≤15}＝MD5(s+e_i)；

接着，令：

然后便得到了4位数字的口令：

P＝{p₀,p₁,p₂,p₃}。

2、变价口令方案设计

以上的等价口令方案，虽能实现设备在离线时启动收费服务，但有一个限制：所有口令都是等价的，即不能在云端的口令选购时选择不同的价格，然后在设备上启动不同级别服务的目的。而变价口令即可突破这个限制。

为便于下文论述，我们假设的变价口令的价值v只有10种取值，可用一位0～9的数字表示(超出10位的话可用多位数字类推)。

2.1、云端变价口令生成

当消费者在线购买设备D_i的价值为v的口令时，云端口令生成步骤基本与等价口令方案的生成步骤一致，唯一不同的是第一步中的口令生成算法需要替换成：

P′＝H(s′,e_i,v)；

这里的生成变价口令生成算法H必须满足以下三点要求：

输出长度固定(即生成的口令长度固定)

算法部分不可逆(根据口令无法反算出种子与秘钥，但可推算出口令的价值)

对输入敏感(种子或价值变化一点，口令变化巨大)

这个算法H，我们可以在1.4章节的例子算法中做如下修改得到(我们假设需要得到6位0～9数字的口令)：

首先，让v一起参与MD5摘要算法：

{m_j|0≤m_j≤255,0≤j≤15}＝MD5(s+e_i+v)；

再令：

然后，为了不让价值信息直观地展现在口令中，我们可对它做一次掩码：

最后，便得到了携带价值信息的6位数字口令：

P＝{p₀,p₁,p₂,p₃，p₄,p₅}。

2.2、设备变价口令验证。

变价口令的验证和1.3章节的流程也是大体一致，不过在验证开始前需要先推算出口令的价值：

然后，便只需要把第四步中生成期望口令的公式修改为：

P′＝H(s′,e_i,v)；

即可。

3、效果分析

以上的方案实现简单，设备无需存储大量序列，且不要求具有时钟功能，即使掉电一段时间后再上电，设备的口令功能依然可用。

4、部分代码示例：

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智慧物联设施离线口令控制方法，其特征在于：包括等价口令控制方法和变价口令控制方法；

所述等价口令控制方法为设备离线时，用户通过在线购买等价口令，然后在对应的设备上输入该口令，如果设备验证成功，则正常启动服务；其具体包括如下步骤：

S101、云端等价口令生成；

S102、设备等价口令验证；

所述变价口令控制方法为设备离线时，用户通过在线购买变价口令，然后在对应的设备上输入该口令，如果设备验证成功，则在该设备上启动不同级别服务；其具体包括如下步骤：

S201、云端变价口令生成；

S202、设备变价口令验证。

2.根据权利要求1所述的一种智慧物联设施离线口令控制方法，其特征在于：所述S101中云端等价口令生成包括：

当消费者在线购买设备D_i的口令时，云端执行以下步骤：

第一步：令s′＝s′_i；

结合设备秘钥e_i与算法h生成口令：

P′＝h(s′,e_i)；

第二步：服务端在售出该口令后，立即更新D′_i的当前口令种子：

以上的两步在同一个事务中完成，且对同一台设备的多次口令生成串行执行，使得生成下一个口令时系统会使用新的口令种子；

其中，D_i表示第i台物联网设备，D′_i表示第i台物联网设备在服务器端的镜像，s′_i表示D′_i的当前口令种子，S_max表示设备与服务器共同持有的最大的口令种子，S_min表示设备与服务器共同持有的最小的口令种子，且S_min＜S_max，e_i表示D_i与D′_i共同持有的口令秘钥，h表示等价口令生产算法。

3.根据权利要求2所述的一种智慧物联设施离线口令控制方法，其特征在于：所述S102中设备等价口令验证包括：

当消费者在线购买得到口令，在设备端输入后，当设备D_i收到用户输入的口令P′后，通过以下步骤进行验证：

第一步：令k＝0；

第二步：生成临时种子：

s＝((s_i+k-S_min)mod N)+S_min；

第三步：若k＜0且种子s在近m次的口令验证中已经被验证成功过，则执行第五步，否则执行第四步；

第四步：生成期望口令：

P＝h(s,e_i)；

若P＝P′，则验证成功，并立即更新D_i的当前口令种子：

然后流程结束，否则执行第五步；

第五步：令

若|k|＞m，则验证失败，流程结束，否则执行第二步；

其中，D_i表示第i台物联网设备，s_i表示D_i的当前口令种子，S_max表示设备与服务器共同持有的最大的口令种子，S_min表示设备与服务器共同持有的最小的口令种子，且S_min＜S_max，N表示口令种子的总个数，且N＝S_max-S_min+1，e_i表示D_i与D′_i共同持有的口令秘钥，h表示等价口令生产算法，m表示口令验证宽度，且m＜＜N。

4.根据权利要求3所述的一种智慧物联设施离线口令控制方法，其特征在于：所述m＜＜N的同时也足够的大；在设备在线的时候定期做同步操作，使得s_i与s′_i尽量保持一致。

5.根据权利要求4所述的一种智慧物联设施离线口令控制方法，其特征在于：所述h满足以下三点：

输出长度固定：生成的口令长度固定；

算法不可逆：无法根据口令反算出种子与秘钥；

对输入敏感：种子变化一点，口令变化巨大。

6.根据权利要求1所述的一种智慧物联设施离线口令控制方法，其特征在于：所述S201中云端变价口令生成包括：

当消费者在线购买设备D_i的价值为v的口令时，云端执行以下步骤：

第一步：令s′＝s′_i；

结合设备秘钥e_i与算法H生成口令：

P′＝H(s′,e_i,v)；

第二步：服务端在售出该口令后，立即更新D′_i的当前口令种子：

以上的两步在同一个事务中完成，且对同一台设备的多次口令生成串行执行，使得生成下一个口令时系统会使用新的口令种子；

其中，D_i表示第i台物联网设备，D′_i表示第i台物联网设备在服务器端的镜像，s′_i表示D′_i的当前口令种子，S_max表示设备与服务器共同持有的最大的口令种子，S_min表示设备与服务器共同持有的最小的口令种子，且S_min＜S_max，e_i表示D_i与D′_i共同持有的口令秘钥，H表示变价口令生产算法，v表示变价口令中的口令价值。

7.根据权利要求6所述的一种智慧物联设施离线口令控制方法，其特征在于：所述S202中设备变价口令验证包括：

第一步：推算出口令的价值：

第二步：令k＝0；

第三步：生成临时种子：

s＝((s_i+k-S_min)mod N)+S_min；

第四步：若k＜0且种子s在近m次的口令验证中已经被验证成功过，则执行第六步，否则执行第五步；

第五步：生成期望口令：

P＝H(s,e_i,v)；

若P＝P′，则验证成功，并立即更新D_i的当前口令种子：

然后流程结束，否则执行第六步；

第六步：令

若|k|＞m，则验证失败，流程结束，否则执行第三步；

其中，D_i表示第i台物联网设备，s_i表示D_i的当前口令种子，S_max表示设备与服务器共同持有的最大的口令种子，S_min表示设备与服务器共同持有的最小的口令种子，且S_min＜S_max，N表示口令种子的总个数，且N＝S_max-S_min+1，e_i表示D_i与D′_i共同持有的口令秘钥，H表示变价口令生产算法，m表示口令验证宽度，且m＜＜N，v表示变价口令中的口令价值。

8.根据权利要求7所述的一种智慧物联设施离线口令控制方法，其特征在于：所述m＜＜N的同时也足够的大；在设备在线的时候定期做同步操作，使得s_i与s′_i尽量保持一致。

9.根据权利要求8所述的一种智慧物联设施离线口令控制方法，其特征在于：所述H满足以下三点：

输出长度固定：生成的口令长度固定；

算法部分不可逆：根据口令无法反算出种子与秘钥，但可推算出口令的价值；

对输入敏感：种子或价值变化一点，口令变化巨大。

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