TWM680648U - 應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統及門禁裝置 - Google Patents

Abstract

本創作係提供一種應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統及門禁裝置。門禁系統包含門禁卡及門禁裝置。門禁卡包含感應晶片。門禁裝置包含讀卡單元、安全存取模組(SAM卡)及通訊單元。讀卡單元接收來自感應晶片的金鑰資訊；安全存取模組依據內部儲存之安全金鑰，對金鑰資訊進行加密驗證處理以產生驗證資訊；通訊單元電性連接至區塊鏈；通訊單元傳送驗證資訊至區塊鏈；區塊鏈依據驗證資訊通過身份認證程序，則區塊鏈產生認證訊號；門禁裝置係依據認證訊號開啟門鎖。

Description

應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統及門禁裝置

本創作涉及一種門禁系統，特別是關於一種應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統及門禁裝置。

隨著科技的進步，現今住宅的門禁系統除了一般鑰匙之外，還有密碼鎖、生物特徵辨識、磁釦、磁卡等方式，方便住戶無須帶多個不同的鑰匙出門。然而，密碼鎖的密碼容易外洩而產生門禁安全的問題，且常改密碼又容易造成使用者的不便。另外，鑰匙、磁釦、磁卡容易拷貝或遺失，而產生門禁安全的問題且控管不易。並且，生物特徵辨識、磁釦、磁卡等方式，還存有相關資訊，例生物特徵、磁釦和磁卡的識別碼等存儲及人員增減等管理的問題，並且生物特徵、磁釦和磁卡的識別碼儲存於管理端的電子裝置或門禁裝置中，其除了佔據儲存空間外，亦有可能被篡改的問題發生。

另外，雖然區塊鏈技術已逐漸被應用於門禁系統的身份驗證中，以確保資料不可竄改，但在現有設計中，上傳至區塊鏈的資訊往往會產生額外的鏈上花費，例如交易上鏈時的手續費或管理成本。若未能有效控管，將使得門禁系統的長期維運成本大幅增加，降低實際導入的可行性。

因此，如何在維持便利性的同時，兼顧資訊安全、降低金鑰或識別碼被竄改的風險，並進一步解決區塊鏈上傳所衍生的花費管理問題，仍為現有門禁技術無法克服的技術課題。

有鑒於上述習知技術的問題，本創作的目的就是在提供一種應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統及門禁裝置，以解決上述習知所待改善的問題。

基於上述目的，本創作係提供一種應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統，其包含一門禁卡及一門禁裝置。門禁卡係包含一感應晶片。該感應晶片具有一門禁金鑰。該感應晶片係接收一門禁訊號係並依據該門禁訊號及該門禁金鑰產生一金鑰資訊。門禁裝置係包含一讀卡單元、一安全存取模組（SAM卡）及一通訊單元。當該讀卡單元係電性連接至該感應晶片時，該門禁裝置產生該門禁訊號，該讀卡單元傳送該門禁訊號至該感應晶片，並接收來自該感應晶片的該金鑰資訊。該安全存取模組係依據內部儲存之安全金鑰，對該金鑰資訊進行加密驗證處理，以產生一驗證資訊。該通訊單元係電性連接至一區塊鏈。該通訊單元係傳送該驗證資訊至該區塊鏈。該區塊鏈係依據該驗證資訊進行一身份認證程序。若該身份認證程序通過，則該區塊鏈產生認證訊號係並傳送至該門禁裝置。該門禁裝置係依據該認證訊號開啟一門鎖。

較佳地，該區塊鏈儲存一身份資訊。該身份資訊包含一參考金鑰資訊。該身份認證程序係為該區塊鏈判斷該驗證資訊與該參考金鑰資訊是否匹配，若是，則該區塊鏈產生該認證訊號。

較佳地，在註冊程序時，該門禁裝置依據該身份資訊產生一註冊訊號，該讀卡單元傳送該註冊訊號至該感應晶片，該感應晶片依據該註冊訊號及該門禁金鑰產生該金鑰資訊，並回饋至該讀卡單元。該安全存取模組依據該安全金鑰、該金鑰資訊進行加密驗證，並產生該驗證資訊；該通訊單元係傳送該驗證資訊至該區塊鏈，以儲存為該參考金鑰資訊。

較佳地，應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統包含一管理電子裝置。該管理電子裝置經由觸發產生該身份資訊或接收該身份資訊。該管理電子裝置電性連接至該門禁裝置，以傳送該身份資訊至該門禁裝置。

較佳地，該門禁卡係為冷錢包。

基於上述目的，本創作係提供一種門禁裝置，其係為如上所述的門禁系統中的任一種態樣的門禁裝置。

以下將以具體的實施例配合所附的圖式詳加說明本創作的技術特徵，以令本創作所屬技術領域具有通常知識者可易於理解本創作的目的、技術特徵、及其優點。

本創作的優點、特徵以及達到的技術方法將參照例示性實施例及所附圖式進行更詳細地描述而更容易理解，且本創作可以不同形式來實現，故不應被理解僅限於此處所陳述的實施例，相反地，對所屬技術領域中具有通常知識者而言，所提供的實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本創作的範疇，且本創作將僅為所附加的申請專利範圍所定義。

應當理解的是，儘管術語「第一」、「第二」等在本創作中可用於描述各種元件、部件、區域、區段、層及/或部分，但是這些元件、部件、區域、區段、層及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、區段、層及/或部分與另一個元件、部件、區域、區段、層及/或部分區分開。

在說明書中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個…」限定的要素，並不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

除非另有定義，本創作所使用的所有術語（包括技術和科學術語）具有與本創作所屬技術領域的通常知識者通常理解的相同含義。將進一步理解的是，諸如在通常使用的字典中定義的那些術語應當被解釋為具有與它們在相關技術和本創作的上下文中的含義一致的定義，並且將不被解釋為理想化或過度正式的意義，除非本文中明確地這樣定義。

還應當理解，在本創作中所使用的術語僅僅是出於描述特定實施例的目的而並不意在限制本創作。如在本創作說明書及/或所附申請專利範圍中所使用的那樣，除非上下文清楚地指明其它情況，否則單數形式的「一」及「該」，其意在包括複數形式。

請參閱圖1，其係為本創作的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統的第一實施例的方塊示意圖。

本創作係提供一種應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統1。應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統1主要包含一門禁卡2與一門禁裝置3。門禁卡2內設有一感應晶片21，該感應晶片21存有一門禁金鑰211。門禁裝置3係包含一讀卡單元31、一安全存取模組32及一通訊單元33；當讀卡單元31電性連接至感應晶片21時，門禁裝置3產生門禁訊號30。讀卡單元31傳送門禁訊號30至感應晶片21，並接收來自感應晶片21的金鑰資訊212；該安全存取模組32係依據內部儲存之安全金鑰321，對該金鑰資訊212進行加密驗證處理，以產生一驗證資訊322；該通訊單元33係電性連接至一區塊鏈4；該通訊單元33係傳送該驗證資訊322至該區塊鏈4；該區塊鏈4係依據該驗證資訊322進行一身份認證程序41；若該身份認證程序41通過，則該區塊鏈產生一認證訊號411，並傳送至該門禁裝置3；該門禁裝置3係依據該認證訊號411開啟一門鎖5。

讀卡單元31可為插卡槽、讀卡機或具近場通訊功能的讀取器等。也就是說，當使用者持門禁卡2靠近門禁裝置3或插入讀卡單元31時，門禁裝置3與感應晶片21之間建立資料傳輸路徑，門禁裝置3的讀卡單元31會自動產生一門禁訊號30，並將該門禁訊號30傳送至感應晶片21。感應晶片21在接收到門禁訊號30之後會利用其內部的門禁金鑰211進行處理，藉由對應運算產生一金鑰資訊212，並回傳至讀卡單元31。門禁裝置3同時設有一安全存取模組32，該安全存取模組32內部保存有一安全金鑰321，專門用於對金鑰資訊212進行加密及驗證，以避免金鑰資訊212直接外洩或被竄改。當金鑰資訊212傳送至安全存取模組32時，安全存取模組32會依據安全金鑰321執行驗證計算，並生成一驗證資訊322。

接著，驗證資訊322會透過門禁裝置3的通訊單元33傳送至區塊鏈4。通訊單元33可為無線網路模組或者LTE模組。通訊單元33可透過網際網路以電性連接至區塊鏈4的節點；較佳地，區塊鏈4例如可為但不限於，以太坊（Ethereum）、polygon、tron、Binance Smart Chain、Avalanche、Fantom等EVM兼容類型的鏈。區塊鏈4在接收到驗證資訊322後，會依據其內部所儲存的身份資訊42a，執行一身份認證程序41，並比對驗證資訊322是否與參考金鑰資訊421相符。若比對一致，區塊鏈4會產生一認證訊號411並回傳給門禁裝置3，門禁裝置3再依據認證訊號411控制門鎖5開啟。順帶一提的是，金鑰資訊212可包含於一認證要求指令中。區塊鏈4係依據金鑰資訊212進行身份認證程序41；其中，身份認證程序41可類似或相同於智能合約（Smart Contract）。若身份認證程序41通過，則區塊鏈4產生一認證訊號411並傳送至門禁裝置3。因此，門禁裝置3係依據認證訊號411開啟一門鎖5。

此種方式有效確保了門禁金鑰211與金鑰資訊212不會以明碼方式外流，並且每一次驗證均需經過安全存取模組32與區塊鏈4的雙重檢核，極大地提升了安全性。

在本實施例中，門禁卡2還可以設計為冷錢包型態，以便於將門禁金鑰211以離線方式保存。其中，冷錢包型態的門禁卡可包含錢包金鑰、錢包位址等用於進行加密貨幣交易的數位資料；錢包金鑰與門禁金鑰211為相同或不相同。冷錢包結構能降低因網路連線而引發的竊取風險，使得即便在網路環境不安全的情況下，門禁金鑰211仍不會被非法竊取。換言之，只有當門禁卡2經由讀卡單元31與安全存取模組32交互驗證時，才可能完成整體身份認證程序41。

順帶一提的是，門禁裝置3亦可包含供電單元、使用者介面等，供電單元可以為電池或者電源連接埠，使用者介面可以為顯示面板或者指示燈及/或實體輸入按鈕等。門禁裝置3可為具有運算功能的電子設備，且運算功能可以透過晶片、電路板、程式碼或儲存程式碼之儲存裝置等設備執行。

進一步而言，本創作特別著重於解決現有技術在應用區塊鏈時的上鏈成本管理問題及使用者體感問題。在傳統設計中，若每一次門禁使用都需將資料直接上鏈並產生相應的上鏈費用，其會導致區塊鏈4的上鏈數量及費用零散，進而衍生上鏈費用管理問題。而本創作透過安全存取模組32的加密與運算，只透過安全存取模組32將資料送往區塊鏈4即可，大幅降低上鏈數量及費用的零散數。此舉統一由安全存取模組32將必要的驗證資訊322送往區塊鏈4，其亦可改善上鏈費用的管理問題。

因此，本創作至少兼具三項技術優勢：其一，透過安全存取模組32避免金鑰外洩；其二，藉由冷錢包型門禁卡2確保門禁金鑰211不會遭受網路攻擊；其三，利用區塊鏈4與驗證資訊322的結合，實現了成本可控的鏈上身份驗證。這些設計使得門禁系統1在住宅社區、辦公大樓、金融單位與智慧家庭等應用場景中，均能發揮極高的安全性與經濟性。

此外，當欲進行特定門禁管理時，例如禁止進入等，使用者只需將安全存取模組32由門禁裝置3上拆離即可簡單的完成。再者，此外，在本創作中，於每次門禁使用時，需要進行驗證智能合約及上傳使用紀錄（log）的動作。在既有的門禁系統中，因缺乏安全存取模組32的機制，必須在每一次門禁驗證時，在同一流程中完成智能合約的驗證並將使用紀錄（log）上傳至區塊鏈4。此種方式雖能確保資訊完整，但若遇到區塊鏈4上鏈費用較低而傳輸速度較慢的時段，往往會導致門禁驗證時間過長，造成使用者等待不耐煩，影響實際出入效率，使用者體驗不佳，甚至是使用者認為系統穩定性不足等情形。相較之下，本創作由於在門禁裝置3中設置了安全存取模組32，安全存取模組32可先進行智能合約的驗證，並將使用紀錄（log）暫存於安全存取模組32內或其他適合的位置，再選擇於合適的時段上傳，例如在門禁使用的離峰時段、區塊鏈4傳輸速度提升或上鏈費用降低時，才進行使用紀錄（log）的上傳。藉由此方式，既能維持區塊鏈4紀錄的完整性與安全性，又能有效改善門禁驗證過程中延遲過長的問題，進一步提升使用者的體驗感受。

請參閱圖2，其係為本創作的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統的第二實施例的方塊示意圖。在本實施例中，相同元件符號的元件，其配置與運作係與前述的實施例相同或類似，其相同或類似處，於此便不再加以贅述。

在本實施方式中，應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統1進一步包含一管理電子裝置6，以輔助註冊程序的進行。管理電子裝置6可以為行動裝置、桌上型電腦及筆記型電腦等具有運算功能的電子設備。管理電子裝置6包含基於區塊鏈4及其智能合約所開發而成的應用程式介面（API），從而使用者可經由觸發或控制應用程式介面而產生身份資訊42b。在註冊程序中，門禁裝置3會根據身份資訊42b產生一註冊訊號34，並透過讀卡單元31將註冊訊號34傳送至感應晶片21。感應晶片21接收到註冊訊號34之後，會依據該註冊訊號34與門禁金鑰211進行運算，產生一金鑰資訊212並回饋給讀卡單元31。

隨後，安全存取模組32會利用其內部的安全金鑰321，對金鑰資訊212進行加密與驗證，並產生對應的驗證資訊322。通訊單元33再將該驗證資訊322傳送至區塊鏈4，以便儲存為身份資訊42a及參考金鑰資訊421，作為後續身份認證程序41的依據。此過程確保了參考金鑰資訊421在建立階段即受到安全存取模組32的保護，避免未經授權的金鑰被惡意寫入，提升了註冊階段的安全性。

管理電子裝置6則可依需求產生或接收身份資訊42b，並將身份資訊42b傳送至門禁裝置3，協助完成註冊程序。舉例而言，在一棟智慧社區中，管理者可透過管理電子裝置6建立新住戶的身份資訊42b，並由門禁裝置3配合完成感應晶片21的註冊流程；若有新成員加入或舊成員移除時，亦可透過管理電子裝置6來調整身份資訊42b，並更新至區塊鏈4，使整體系統的管理更為彈性且高效。

更進一步地，本創作在註冊程序中同樣重視上鏈成本的管理。由於安全存取模組32在註冊流程中已先將金鑰資訊212轉換為驗證資訊322，因此提升了註冊的安全性。透過此設計，系統能夠在長期維運下，有效管理上鏈交易費用，並具備更高的可擴展性。

綜合以上兩個實施例，本創作的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統1具備多方面的優點。首先，在安全性上，門禁金鑰211與金鑰資訊212不會直接暴露於網路環境，而是經由安全存取模組32與安全金鑰321進行加密與驗證後，才以驗證資訊322的形式進入區塊鏈4。其次，在便利性上，管理電子裝置6能夠協助用戶快速建立或調整身份資訊42b，並能在不同的環境下靈活運作，無論是住宅社區、企業大樓或智慧家庭，都能因應不同規模進行擴充。再次，在經濟性上，本創作透過設計使得使用紀錄的上鏈皆由安全存取模組32管理，從而有效可能產生使用者的使用體驗不佳的問題。

在實際應用場景中，本創作可廣泛應用於各類需門禁控管的場所。例如在智慧社區中，每一戶住戶的門禁卡2均可作為冷錢包使用，確保門禁金鑰211的安全保存；在企業大樓中，管理電子裝置6能夠輕鬆地新增或撤銷員工的身份資訊42b，並快速同步至門禁裝置3與區塊鏈4，避免人員流動時產生安全漏洞；在金融機構或高安全性場所中，安全存取模組32與區塊鏈4的結合，則可確保每一次門禁操作都經過高度安全的加密驗證，進而降低內部洩密或外部攻擊的風險。值得一提的，由於統一由安全存取模組32執行上鏈的動作，從而門禁卡2的適用範圍更寬廣，例如可使用者現有的門禁卡即可。

綜上所述，本創作透過門禁卡、門禁裝置、安全存取模組及區塊鏈的協同運作，成功解決了傳統門禁系統在安全性、便利性與成本管理上的問題。藉由安全金鑰的應用，金鑰資訊在整個流程中始終處於加密狀態，確保其不可被竄改或竊取，使得本創作不僅能應用於小型家庭場域，也能拓展至大型社區與商業建築。由於其具備安全性高、操作便利與經濟可行的多重優點，本創作在未來智慧城市與物聯網環境中的應用，將具有極高的發展潛力與推廣價值。

在本創作所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置，可藉由其它的方式實現。例如上述實施例在不相衝突的基礎下，可任意搭配組合進行應用；例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述模組的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式；例如多個模組或元件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。

所述作為分離部件說明的模組可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模組顯示的部件可以是或者也可以不是物理模組，即可以位於一個地方，或者也可以分佈到多個網路模組上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模組來實現實施例方案的目的。

另外，在本創作的各個實施例中的各功能模組可以集成在一個處理器中，也可以是各個模組單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上模組集成在一個模組中。上述集成的模組既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模組的形式實現。

以上所述，以上實施例僅用以說明本創作的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本創作進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本創作各實施例技術方案的範圍。

1:應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統 2:門禁卡 21:感應晶片 211:門禁金鑰 212:金鑰資訊 3:門禁裝置 30:門禁訊號 31:讀卡單元 32:安全存取模組 321:安全金鑰 322:驗證資訊 33:通訊單元 34:註冊訊號 4:區塊鏈 41:身份認證程序 411:認證訊號 42a、42b:身份資訊 421:參考金鑰資訊 5:門鎖 6:管理電子裝置

為了更清楚地說明本創作實施例的技術方案，下面將對本創作實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本創作的一些實施例，對於本創作所屬技術領域中的具有通常知識者來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1係為本創作的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統的第一實施例的方塊示意圖。

圖2係為本創作的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統的第二實施例的方塊示意圖。

1:應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統

2:門禁卡

21:感應晶片

211:門禁金鑰

212:金鑰資訊

3:門禁裝置

30:門禁訊號

31:讀卡單元

32:安全存取模組

321:安全金鑰

322:驗證資訊

33:通訊單元

4:區塊鏈

41:身份認證程序

411:認證訊號

42a:身份資訊

421:參考金鑰資訊

5:門鎖

Claims (6)

1. 一種應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統，其包含： 一門禁卡，係包含一感應晶片；該感應晶片具有一門禁金鑰；該感應晶片係接收一門禁訊號，並依據該門禁訊號及該門禁金鑰產生一金鑰資訊；以及 一門禁裝置，係包含一讀卡單元、一安全存取模組及一通訊單元；當該讀卡單元係電性連接至該感應晶片時，該門禁裝置產生該門禁訊號，該讀卡單元傳送該門禁訊號至該感應晶片，並接收來自該感應晶片的該金鑰資訊；該安全存取模組係依據內部儲存之安全金鑰，對該金鑰資訊進行加密驗證處理，以產生一驗證資訊；該通訊單元係電性連接至一區塊鏈；該通訊單元係傳送該驗證資訊至該區塊鏈；該區塊鏈係依據該驗證資訊進行一身份認證程序；若該身份認證程序通過，則該區塊鏈產生一認證訊號，並傳送至該門禁裝置；該門禁裝置係依據該認證訊號開啟一門鎖。
2. 如請求項1所述的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統，其中該區塊鏈儲存一身份資訊；該身份資訊包含一參考金鑰資訊；該身份認證程序係為該區塊鏈判斷該驗證資訊與該參考金鑰資訊是否匹配時，若是，則該區塊鏈產生該認證訊號。
3. 如請求項2所述的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統，其中在註冊程序時，該門禁裝置依據該身份資訊產生一註冊訊號，該讀卡單元傳送該註冊訊號至該感應晶片，該感應晶片依據該註冊訊號及該門禁金鑰產生該金鑰資訊，並回饋至該讀卡單元；該安全存取模組依據該安全金鑰及該金鑰資訊進行加密驗證以產生該驗證資訊；該通訊單元係傳送該驗證資訊至該區塊鏈，以儲存為該參考金鑰資訊。
4. 如請求項3所述的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統，其中該應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統包含一管理電子裝置；該管理電子裝置經由觸發產生該身份資訊或接收該身份資訊；該管理電子裝置電性連接至該門禁裝置，以傳送該身份資訊至該門禁裝置。
5. 如請求項1至4中任一項所述的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統，其中該門禁卡係為冷錢包。
6. 一種門禁裝置，係為如請求項1至4中任一項所述的應用區塊鏈及安全存取模組的門禁系統中的門禁裝置。