CN116503234B - 一种基于密码学的商标防伪方法 - Google Patents

Abstract

本方案公开了一种基于密码学的商标防伪方法，该方法商标方通过特定的方法打印与商标图关联的防伪码，验证方的验证过程为：通过感光设备采集商标图；与A2同样的方式测量B1所采集商标图的K个特征点以得到N组色彩值；计算得到M_i’,并计算M_i’的哈希值MH_i’；使用感光设备读取防伪码的N组MH_i值、MH及其签名值，使用公钥验证MH签名值的有效性；若有效，继续对N组MH_i进行融合运算并判断结果是否为MH，若是，则判断N组MH_i值是有效的；将MH_i’与MH_i进行一一比对，比对通过则验证通过，否则验证失败。通过本方案商标方只需使用普通打印设备，并且利用普通打印设备打印不一致性提高伪造成本，降低大量伪造可能性，从而提高防伪效果。

Description

一种基于密码学的商标防伪方法

技术领域

本发明属于商标防伪技术领域，尤其是涉及一种基于密码学的商标防伪方法。

背景技术

随着伪造技术的发展，商标防伪目前是业界一大难题，目前主要的手段包括激光防伪，防伪水印等等技术，但是这些防伪技术一方面防伪成本比较高，另一方面防伪效果也不是很佳。

首先在商标持有方基于普通打印设备打印的同一商标时，每一个打印出来的商标像素色彩值上本身也可能存在偏差，这就给验证时候基于像素色彩值对比来验证真伪带来比较大的困难。其次，在商标验证过程中，验证方需要采集商标图像信息，并需要实时连接商标数据库，获取数据库商标对比详细信息，包然后进行比较来验真伪，验证成本较高。

为了解决商标防伪问题，实现更好的防伪效果，人们进行了大量的研究，例如中国专利公开了一种物品防伪方法及系统（申请号：201110119710.2），该方法读取图像信息并将图像信息进行加密并签名，对签名文件生成防伪码，验证时，用户获取防伪码信息，然后可获取签名文件，再使用公钥可得到相应的图像信息，随后用户便可以通过对比通过扫描显示的图像与物品上的图像是否一致来进行真伪判断。该方法提出利用公私钥以及数字签名的方式生成防伪码，防伪码含有经过商标方独一无二的私钥签名而成，所以伪造方无法自行生成防伪码。但是上述方法会存在一些问题：

1、该方法提出标签具有唯一性，要对大量的产品分别赋予唯一性的标签，并且该标签能够被验证者用来与得到的图像信息进行比对，这其实是比较难实现的，会导致防伪成本的增加；

2、该方法提出使用随机改变透光及反光特性的透明材料做成薄片覆盖在商标上来实现标签的唯一性和不可复制性，但是这种方式一方面需要额外覆盖一层薄片，成本是比较高的，同样会导致成本的增加；另一方面，该方案是通过扫描防伪码显示商标图供用户来判断显示的与商标上的图是否一致，而通过这种透明材料实现的标签唯一性用户用肉眼其实是比较难分辨的，这给用户方的防伪验证过程带来不便。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于密码学的商标防伪方法，提出结合密码学实现商标防伪，无需高精度的昂贵的打印设备，通过离线的方式即可实现防伪验证，在低成本实现防伪的同时具有更佳的防伪效果。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种基于密码学的商标防伪方法，该方法包括：

商标方实现防伪：

A1.商标方使用商标打印设备打印商标图；

A2.使用感光设备测量商标图k个特征点像素的色彩值，并将k个色彩值分为N组；

A3.对每一组色彩值进行融合计算得到M_i，并计算M_i的哈希值MH_i，i=1,2，…，N，表示第i组；

A4.对N组MH_i进行融合运算得到MH；

A5.使用私钥对MH进行签名，并基于N组MH_i和MH的签名信息打印与商标图关联的防伪码；MH的签名信息包含了MH及其签名值；防伪码被打印在在商品或商品包装上一共验证时读取。

验证方使用特定的软件验证防伪：

B1.通过感光设备采集商标图；

B2.与A2同样的方式测量B1所采集商标图的K个特征点以得到N组色彩值；

B3.与A3同样的方式计算得到M_i’,并计算M_i’的哈希值MH_i’；

B4.使用感光设备读取防伪码的N组MH_i值、MH及其签名值，使用公钥验证签名值的有效性；

若有效，继续对N组MH_i进行融合运算并判断结果是否为MH，若是，则判断N组MH_i值是有效的；此处融合运算的方式与A4所述的相同。

B5．将MH_i’与MH_i进行一一比对，比对通过则验证通过，否则验证失败。

在上述的基于密码学的商标防伪方法中，步骤B5具体包括：

B51.使r=0，判断每一对MH_i’与MH_i是否相同，若相同，则使r加1；

B52.重复B51直到比对完N组色彩值得到最终的统计值r；

B53.判断r与N的关系，并依此给出验证结果。

在上述的基于密码学的商标防伪方法中，当r=N时，验证通过，否则验证失败；

或者，s=r/N，当s大于或等于设定百分比阈值时，验证通过，否则验证失败。

在上述的基于密码学的商标防伪方法中，验证方所使用的软件中还存储有不同感光设备型号对应的设定百分比阈值；

当用户进行防伪验证时，接收或检测用户所使用设备的感光设备型号，并依此确定设定百分比阈值，B53中基于该确定的设定百分比阈值给出验证结果。

在上述的基于密码学的商标防伪方法中，本方法中，A3中，对每一组色彩值进行融合计算得到M_i，不对M_i计算哈希值；

A4中，对N组M_i进行融合运算得到M；

A5中，使用私钥对M进行签名，并基于N组M_i和M的签名信息打印与商标图关联的防伪码；

B3中，与A3同样的方式计算得到M_i’；

B4中，使用感光设备读取防伪码的N组M_i和M及其签名值，使用公钥验证签名值的有效性；

如有效，则判断M值是有效的，然后判断N组M_i的融合运算结果是否为M，如是，则判断N组M_i值是有效的；B5中，将M_i’与M_i进行一一比对，比对通过则验证通过，否则验证失败。

在上述的基于密码学的商标防伪方法中，步骤B5具体包括：

B51.使r=0，计算每一对M_i’与M_i的相似度，若相似度大于设定阈值，则使r加1；

B52.重复B51直到比对完N组色彩值得到最终的统计值r；

B53.判断r与N的关系，并依此给出验证结果。

在上述的基于密码学的商标防伪方法中，当r=N时，验证通过，否则验证失败；

或者，s=r/N，当s大于或等于设定百分比阈值时，验证通过，否则验证失败；

验证方所使用的软件中还存储有不同感光设备型号对应的设定百分比阈值；

当用户进行防伪验证时，接收或检测用户所使用设备的感光设备型号，并依此确定设定百分比阈值，B53中基于该确定的设定百分比阈值给出验证结果。

在上述的基于密码学的商标防伪方法中，A3中所述的融合计算包括多个色彩值之间的相加和/或异或的运算方式；

A4中，基于N组MH_i得到MH的融合运算包括MH_i之间的相加和/或异或的运算方式，以相加为例，则为：MH = (MH_1+MH_2+ … + MH_x)，x=N，表示第N组。

在上述的基于密码学的商标防伪方法中，A3中所述的融合计算包括多个色彩值之间的相加和/或异或的运算方式；

A4中，基于N组MH_i得到MH的融合运算包括MH_i之间的相加和/或异或的运算方式，以相加为例，则为：M= (M_1+M_2+ … + M_x)，x=N，表示第N组。

在上述的基于密码学的商标防伪方法中，步骤A1中，商标方使用商标打印设备在产品上打印商标图；

A5中，商标方使用防伪码打印设备在产品上商标图的一旁打印防伪码；

商标打印设备、感光设备和防伪码打印设备依次在商标方的产品包装生产线流水线上，产品包装先通过商标打印设备被打印商标图，然后通过感光设备被测量商标图，感光设备连接于防伪码打印设备，防伪码打印设备基于对商标图的测量结果得到MH/M及其签名值，并基于此为产品包装打印防伪码。

本发明的优点在于：

1、商标方只需使用普通打印设备即可，降低防伪成本；

2、基于普通打印设备打印的商标图的色彩本身具有不一致性，防伪者很难伪造，提高伪造成本，降低大量伪造可能性，从而提高防伪效果；

3、防伪码为结合商标的特征点，并基于特征点生成数字签名防伪码，使伪造方无法通过重新打印商标图，以及根据重新打印的商标图生成防伪码的方式实现防伪，提高防伪效果；

4、商标验证过程只需要离线验证即可，无需商标方提供防伪数据库，进一步降低商标方的防伪成本，同时验证方也只需使用具有相应APP和感光设备的设备进行离线操作即可，十分方便且低廉；

5、商标防伪码中蕴含的信息已被哈希计算过，并签名过，无法进行篡改，而且里面（特征点）信息也无法被泄露，能够保证信息的安全性；

6、本方案是先打印商标，基于已经打印出来的商标（色彩等可能不一致）来读取其特征点的值用于验证。这样只需使用基于低精度的普通打印设备即可，极大降低成本，与此同时，对于伪造者依然很困难，除非能复制一模一样的商标并高精度不失真打印，而对此，商标方通过提高r/N的百分比阀值可轻松克服。

附图说明

图1为本发明基于密码学的商标防伪方法实施例一中商标方的实现方法流程图；

图2为本发明基于密码学的商标防伪方法实施例一中验证方的实现方法流程图；

图3为本发明基于密码学的商标防伪方法实施例二中商标方的实现方法流程图；

图4为本发明基于密码学的商标防伪方法实施例二中验证方的实现方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

本发明提供了一种基于密码学的商标防伪方法，如图1和图2所示，实现步骤如下：

1. 商标方基于密码学非对称算法生成公私钥，基于密码学原理私钥用于签名流程，公钥用于对签名的认证与核实。

2. 商标方定义若干商标特征点像素D，在商标不同位置，选取k个特征点，坐标分别为(x_1,y_1)…(x_k,y_k)；

3. 商标方把k个特征点分成N组，例如（d1…d3），（d4…d6），…（dk-2…dk）；

4. 商标方基于普通商标打印设备打印出商标；

5. 对于每一个打印出的商标，商标方基于感光设备（手机摄像头、相机等）测量上述k个特征点像素的色彩值c，即（c1,c2,…,ck）,分成N组为（c1…cx），（cx+1…cy），…（cz…ck）；

6. 商标方对每一组色彩值进行融合计算后结果为M_i，融合计算包括但不限于相加异或等多种运算，融合值将体现每一组中不同特征点的值。最后计算M_i的哈希值为MH_i(i为1到N)。MH_i哈希可以用短哈希长度的（例如32 bytes）。

7. 商标方计算N组MH_i融合运算：MH= (MH_1+MH_2+ …+MH_x)，基于私钥对MH进行签名，MH和其签名值可以体现在商标旁。体现方式包括但不限于打印在商标旁的二维码，色彩二维码等，在本实施例中用二维码来表述这个体现方式。即商标旁二维码包含N组MH_i以及MH签名值信息，MH签名值信息包含MH。一般来说此时商标方可以将此二维码打印在商标旁，与商标在同一张包装纸上。

以下为商标防伪验证步骤：

8. 验证商标验证方基于感光设备（手机摄像头、相机等）采集商标图。

感光设备可以是由商标方提供，也可以为验证方的普通感光设备（手机）。但是设备已经集成商标方提供的软件，例如手机安装商标方app，软件中携带有商标方提供的运算逻辑（包括K个特征点的选取位置、分组方式、各哈希值计算方式等）和公钥。

9. 设备采集商标图基于软件测量出特征点并分组为（c1’…cx’），（cx+1’…cy’），…（cz’…ck’）；

10.软件按照商标方的运算逻辑（步骤6）计算出M_i’,并计算出M_i’的哈希值为MH_i’；

11.验证商标验证方基于感光设备（手机摄像头、相机等）读取N组MH_i、MH及其签名值（步骤7生成打印的二维码），并基于融合于设备软件中的公钥验证签名值的有效性，如果有效，则可以判定基于二维码中的MH信息的有效性，设备软件对得到的N组MH_i进行融合运算（运算方法与步骤7相同）并判断结果是否为MH，如果是，则判定二维码里中MH_i部分未被篡改，判定N组MH_i值是有效的，否则判断为假冒商标。

12.将MH_i（MH_1，MH_2，… MH_N）和MH_i’（MH_1’，MH_2’，… MH_N’）进行对比，统计两者值相等的次数r。

13.计算商标与原始正品商标的相似度s=r/N。

14.理想状态下，如果验证商标就是原来商标，那么计算值应该完全相同，s应该为100%，在某些因素中，例如感光设备为不同品牌，色彩值读取可能会有一些微小偏差，所以本实施例中，商标方定义一个百分比阈值，如果s大于百分比阈值，则软件判定为正牌商标，否则为假冒伪劣商标。一般建议商标方与商标检验方统一为相同品牌的感光设备，保证验证高效性。

实施例二

上述实施例中，商标方将每一组色彩组合进行融合计算后的结果M_i进行求哈希值后放入二维码，以此来隐藏M_i信息。如果商标方认为M_i信息不敏感，也可以直接放在二维码中，如图3和图4所示，这种情况的实现步骤为：

1. 商标方基于密码学非对称算法生成公私钥，基于密码学原理私钥用于签名流程，公钥用于对签名的认证与核实。

2. 商标方定义若干商标特征点像素D，在商标不同位置，选取k个特征点，坐标分别在(x_1,y_1)…(x_k,y_k)

3. 商标方把k个特征点分成N组，例如（d1…d3），（d4…d6），…（dk-2…dk）；

4. 商标方基于普通商标打印设备打印出商标。

5. 对于每一个打印出的商标，商标方基于感光设备（手机摄像头、相机等）测量上述k个特征点像素的色彩值c，即（c1,c2,…,ck）,分成N组为（c1…cx），（cx+1…cy），…（cz…ck）；

6. 商标方对每一组色彩值进行融合计算后结果为M_i，融合计算包括但不限于相加异或等多种运算，融合值将体现每一组中不同特征点的值。

7. 商标方计算N组M_i融合运算：M= (M_1+M_2+ … + M_x)，基于私钥对M进行签名，M和其签名值可以体现在商标旁。体现方式包括但不限于打印在商标旁的二维码，色彩二维码等，在本实施例中同样用二维码。即商标旁二维码包含N组M_i以及M和它的签名值信息。

以下为商标防伪验证步骤：

8. 验证商标验证方基于感光设备（手机摄像头、相机等）采集商标图。

感光设备可以是由商标方提供，也可以为验证方的普通感光设备（手机）。但是设备已经集成商标方提供的软件，例如手机安装商标方app。

9. 设备采集商标图基于软件测量出特征点并分组为（c1’…cx’），（cx+1’…cy’），…（cz’…ck’）

10.软件按照商标方的运算逻辑（步骤6）计算出M_i’；

11.验证商标验证方基于感光设备（手机摄像头、相机等）读取N组M_i、M以及M的签名值（步骤7生成打印的二维码），并基于融合于设备软件中的公钥验证签名值的有效性，如果有效，则判定基于二维码中的M信息的有效性，设备软件对得到的N组M_i进行融合运算（运算方法与步骤7相同）并判断得到的结果是否为M，如果是，则判定二维码中的M_i部分未被篡改，是有效的，否则判断为假冒商标。

12.将M_i中的（M_1，M_2，… M_N）和（M_1’，M_2’，… M_N’）进行对比，统计值相同的次数r。注意，此时M_i不是没有意义的，而是每一组特征点像素值融合计算而得，并体现每一组所有特征点像素值，所以可以更加细粒度的分析每一组M_i与M_i’的相似度并将其相似度来量化，如果量化的相似度大于某个阀值，则虽然M_i与M_i’不完全相同，但也可认为是相同的，并统计进值相同的次数r。

13.计算商标与原始正品商标的相似度s=r/N。

14. 理想状态下，如果验证商标就是原来商标，那么计算值应该完全相同，s应该为100%，在某些因素中，例如感光设备为不同品牌，色彩值读取可能会有一些微小偏差，所以本实施例中，商标方定义一个设定阈值，如果s大于设定阀值，则软件判定为正牌商标，否则为假冒伪劣商标。一般建议商标方与商标检验方统一为相同品牌的感光设备，保证验证高效性。

在实际投入时，商标方的流水线可以为，先使用商标打印设备在商品上打印商标，然后将打印有商标的上牌送入感光设备处，感光设备采集商标图，将采集到的商标图传输给后方的防伪码打印设备，防伪码打印设备基于上述步骤的方法对商标图进行测量，得到N组色彩组合，以及后续的融合、签名等步骤，基于最终得到的结果，将MH签名值与N组MH_i，或M签名值与N组M_i在商品上打印防伪码。

通过本方案所提出的方法，先打印商标，然后基于打印后的商标实时采集特征点，并基于特征点生成数字签名防伪码，而数字签名基于商标方私钥，无法被伪造。对于商标方来说，使用普通打印设备打印商标图像即可，降低防伪成本。

而对于防伪效果来说，一方面，基于普通的低成本打印设备来打印时每一个打印出来的商标像素色彩值上本身也可能存在偏差，这就给验证时候基于像素色彩值对比来验证真伪带来比较大的困难。如果伪造方是通过扫描商标图和防伪码进行伪造，虽然可以得到一样的防伪码，但是由于打印设备的不同，像素色彩值会有偏差，虽然肉眼可能无法识别，但是一般感光设备会分辨出不同，此时在验证过程中，用户扫描商标图得到的值就会与防伪二维码中的值不同从而无法验证通过。而使用高精度的扫描打印设备来实现完全一模一样的像素色彩值，其成本是非常高昂，几乎无法实现的，因此可以间接大量降低伪造的可能性。

另一方面，伪造方如果不是通过复制商标图，而是自己打印商标，然后计算色彩组合以及后续的融合、签名等步骤，基于最终得到的结果，基于MH签名信息与N组MH_i，或M签名信息与N组M_i在商品上打印防伪码，要通过该方法实现伪造，伪造方不仅需要知道商标方所使用的定义规则，签名算法、融合规则等，同时需要知道商标方的私钥，而伪造方要知道这些私密信息是非常困难的，所以本方案所实现的防伪方法具有非常好的防伪效果。也就是说，通过使用本方案方法，在降低防伪成本的同时还能够有更高的防伪效果。由于是采用普通打印设备打印的。

此外，通过本方法，在商标验证过程中，无需连接对比数据库。传统方案中，验证方在验证商标图像真伪时，都需要采集商标图像信息，并需要实时连接商标数据库，获取数据库商标对比详细信息来进行比较来验真伪。验证成本较高，况且商标方一般不会轻易开放整个商标数据库信息（属于机密信息）给第三方验证者连随时连接，商标方就需要拥有自己的数据库，这又额外地增加了商标方的防伪成本。本发明基于密码学技术将防伪信息加密后放在商标旁，以便供商标验证方离线来验证，商标验证方只需基于密码学（公钥）来离线判定防伪码有效性并基于此来验证商标真伪。整个过程只需要集成商标方软件的感光设备（例如装有商标方认证app的感光设备）来离线操作，成本十分低廉。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种基于密码学的商标防伪方法，其特征在于，该方法包括：

商标方实现防伪：

A1.商标方使用商标打印设备打印商标图；

A2.使用感光设备测量商标图k个特征点像素的色彩值，并将k个色彩值分为N组；

A3.对每一组色彩值进行融合计算得到M_i，并计算M_i的哈希值MH_i，i=1,2，…，N，表示第i组；

A4.对N组MH_i进行融合运算得到MH；

A5.使用私钥对MH进行签名，并基于N组MH_i和MH的签名信息打印与商标图关联的防伪码；

验证方使用特定的软件验证防伪：

B1.通过感光设备采集商标图；

B2.与A2同样的方式测量B1所采集商标图的K个特征点以得到N组色彩值；

B3.与A3同样的方式计算得到M_i’,并计算M_i’的哈希值MH_i’；

B4.使用感光设备读取防伪码的N组MH_i值、MH及其签名值，使用公钥验证MH签名值的有效性；

若有效，继续对N组MH_i进行融合运算并判断结果是否为MH，若是，则判断N组MH_i值是有效的；

B5．将MH_i’与MH_i进行一一比对，比对通过则验证通过，否则验证失败。

2.根据权利要求1所述的基于密码学的商标防伪方法，其特征在于，步骤B5具体包括：

B51.使r=0，判断每一对MH_i’与MH_i是否相同，若相同，则使r加1；

B52.重复B51直到比对完N组色彩值得到最终的统计值r；

B53.判断r与N的关系，并依此给出验证结果。

3.根据权利要求2所述的基于密码学的商标防伪方法，其特征在于，当r=N时，验证通过，否则验证失败；

或者，s=r/N，当s大于或等于设定百分比阈值时，验证通过，否则验证失败。

4.根据权利要求3所述的基于密码学的商标防伪方法，其特征在于，验证方所使用的软件中还存储有不同感光设备型号对应的设定百分比阈值；

当用户进行防伪验证时，接收或检测用户所使用设备的感光设备型号，并依此确定设定百分比阈值，B53中基于该确定的设定百分比阈值给出验证结果。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的基于密码学的商标防伪方法，其特征在于，

A3中所述的融合计算，包括多个色彩值之间的相加和/或异或的运算方式；

A4中，基于N组MH_i得到MH的融合运算包括MH_i之间的相加和/或异或的运算方式。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的基于密码学的商标防伪方法，其特征在于，步骤A1中，商标方使用商标打印设备在产品上打印商标图；

A5中，商标方使用防伪码打印设备在产品上商标图的一旁打印防伪码；

商标打印设备、感光设备和防伪码打印设备依次在商标方的产品包装生产线流水线上，产品包装先通过商标打印设备被打印商标图，然后通过感光设备被测量商标图，感光设备连接于防伪码打印设备，防伪码打印设备基于对商标图的测量结果得到MH/M及其签名值，并基于此为产品包装打印防伪码。