CN108182745A - 一种去中心化的智能锁及其加密方法 - Google Patents
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Abstract
一种去中心化的智能锁：由智能锁控制装置和移动设备构成。智能锁包括:主控单元1、蓝牙通讯模组2、加密单元,解密单元3、存取单元4、电机驱动模组5、锁芯机构6、压电传感器7及电源模块8。移动设备9运行控制软件app，且具备蓝牙硬件设备功能支持与智能锁的蓝牙通讯模组进行数据通信。加密方法由慢时钟信号在上升沿利用D触发器进行采样，快速振荡器的信号抖动使采样数值具有不确定性,每个采样点产生一个随机位，最终构成随机码。将随机码和移动设备专属特征码混合后，应用128位AES对称加密技术处理并把处理后的结果存储到图1的存取单元内。
Description
技术领域
本发明涉及智能硬件领域的蓝牙通讯技术，特别涉及一种去中心化的智能锁及其加密方法。
背景技术
现市场上有RFID锁、生物智能锁（指纹锁、眼瞳锁、人脸识别锁）以及传统的机械锁、电子锁。由于生物智能锁准确率低，设备价格高，电子锁容易被破解，传统机械锁钥匙携带不方便，因此应用很受限制。
随着电子技术的发展，智能手机已成为人们生活的必需品，应用手机蓝牙通讯技术控制智能锁的技术方案成本低，具有很大的市场推广价值。
由于普通智能锁数据交互安全性差，数据容易被截取破解，市面上大部分智能锁应用的加密技术是基于后端服务器验证的方式，容易导致用户信息外泄且使用环境必须具备网络条件。
发明内容
基于现有技术缺陷，本发明目的是为了解决当前智能锁安全性低，设备成本高，需要配套服务器验证等诸多问题而提出的一种去中心化、无需后端服务器验证，且具备高安全性和共享性的智能锁及其加密方法。
为实现上述目的，本发明提出了去中心化的智能锁及其加密方法的技术方案如下：由智能锁控制装置和移动设备构成。所述的智能锁控制装置包括:主控单元、蓝牙通讯模组、加密单元、解密单元、数据存取单元、电机驱动模组、锁芯机构、压电传感器及电源模块。
所述移动设备包括但不限于: 智能手机、个人笔记本、移动式可穿戴设备等。所述的移动设备必须具备可运行控制软件app，且具备蓝牙硬件设备功能，支持与智能锁的蓝牙通讯模组进行数据通信。
所述蓝牙通讯模组与主控单元相连，负责主控单元与移动设备的蓝牙进行数据通讯。
所述数据存取单元与主控单元相连，负责储存随机码、移动设备专属特征码、共享秘钥、管理员秘钥及其它***相关信息等。
所述电源模块与主控单元相连，负责提供智能锁能源动力，支持为智能锁充电。
所述压电传感器与主控单元连接，负责切换智能锁***状态，包括：工作状态、待机状态、***管理员状态；
所述电机驱动模块与主控单元相连，根据主控单元控制指令，电机驱动模块操控锁芯机构，实现打开或关闭智能锁。
所述加密单元包括：快速振荡器、慢速时钟信号、以及D触发器构成随机比特流、随机比特流跟移动设备专属特征码（芯片ID）经过加密法则，最终生成智能锁秘钥。
所述解密单元：解密单元对收到的秘钥，应用解密法则，反解出原随机码及设备专属特征码，通过分别校核随机码和设备专属特征码，验证秘钥是否正确。
本发明提供的智能锁，具有这样的特征：智能锁采用蓝牙4.0及以上通讯，具备ble低功耗蓝牙特性。
本发明提供的智能锁，具有这样的特征：智能锁电源模块支持usb充电，智能锁内置电池。
本发明提供的加密方法，具有这样的特征：智能锁与移动设备具备关联加密，智能锁生成的随机码和连接的移动设备的专属特征码进行混合加密。智能锁与移动设备通讯应用128位AES对称加密技术处理。
所述的随机码由加密单元随机生成，每完成一次锁使用周期后，随机码会重新生成。一次锁使用周期是指：设置密码、使用该密码进行开锁、开锁成功。完成上述一次锁使用周期后，随机码会被重置。
移动设备专属特征码可以是移动设备的12位蓝牙mac地址码、移动设备的芯片特征码等移动设备专属唯一标识。
附图说明
图1图示了本智能锁具体构成框图。
图2图示了压电传感器与智能锁***工作状态的关系。
图3图示了本发明加密/解密操作流程图
图4图示了本智能锁随机码生成器工作原理
图5图示了本发明所述的加密方法
图6图示了本发明所述的解密方法
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案更清晰，以下结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例
仅用于解析本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本实施例所述的去中心化的智能锁：由智能锁控制装置和移动设备构成。智能锁包括:主控单元1、蓝牙通讯模组2、加密单元,解密单元3、存取单元4、电机驱动模组5、锁芯机构6、压电传感器7及电源模块8。移动设备9包括但不限于: 智能手机、个人笔记本、移动式可穿戴设备等。所述的移动设备必须具备可运行控制软件app，且具备蓝牙硬件设备功能支持与智能锁的蓝牙通讯模组进行数据通信。
智能锁有三种***状态：工作状态、待机状态、***管理员状态。压电传感器与智能锁***工作状态的关系如图2所示, 三种***状态通过对压电传感器7操作来切换。压电传感器7感受到用户点击次数，将电信号传递给主控单元1，主控单元1根据次数进行智能锁***状态切换。智能锁平时为了节省电量，处于待机状态。用户可通过单按压电传感器进行唤醒智能锁。
电源模块8为主控单元提供能源，用户可通过usb给电源模块内置电池（未示出）充电，电池电量可通过指示灯提示（未示出）。
加密解密流程如图3所示，在工作状态下，主控单元1控制蓝牙通讯模组2进行蓝牙信号广播，此时任何移动设备9均可与智能锁连接。连接上智能锁后，智能锁存取单元4，如果存取单元4存在预设的用户密码，则在移动设备9的app界面上会提示用户手动输入密码开锁或用本机蓝牙秘钥进行开锁，密码正确蓝牙锁开启。如果智能锁存取单元4不存在预设用户密码，则在移动设备9的app界面上会提示用户自定义一个密码，或者使用获取蓝牙锁随机密码，用户确定选择后，蓝牙锁重新进入待机状态。
获取蓝牙随机密码由图4随机码生成器构成，随机码生成器包含于加密单元3内。所述加密单元包括：快速振荡器、慢速时钟信号、以及D触发器构成随机比特流、随机比特流跟移动设备专属特征码（芯片ID）经过加密法制，最终生成智能锁秘钥。
慢时钟信号在上升沿利用D触发器进行采样，快速振荡器的信号抖动使采样数值具有不确定性,每个采样点产生一个随机位，最终构成随机码。
图5图示了本发明所述的加密方法，随机码和移动设备专属特征码混合后，应用128位AES对称加密技术处理并把处理后的结果存储到图1的存取单元内。
图6图示了本发明所述的解密方法，用户进行解密过程，通过用户输入的密码通过图1解密单元3，分离出随机码和专属特征码，主控单元分别校核与存取单元数据是否一致，结果正确，主控单元1控制电机驱动模组5控制锁芯机构开锁。
长按压电传感器7，智能锁进入***管理员状态，用户可以输入默认的***管理员密码进行强制开锁。
为了保证用户使用的安全性，所述的随机码由加密单元随机生成，每次完成一次锁使用周期后，随机码会重新生成。一次锁使用周期是指：设置密码、使用该密码进行开锁、开锁成功。完成上述一次锁使用周期后，随机码会被重置。
智能锁共享秘钥，智能锁可将加密后的秘钥，连同设备专属特征码共享给另外一台移动设备，另外移动设备通过输入秘钥及设备专属特征码进行校核，正确可开锁。
上述实施例为本发明的优选案例，并不用于限制本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种去中心化的智能锁及其加密方法：由智能锁控制装置和移动设备构成,所述的智能锁控制装置包括:主控单元、蓝牙通讯模组、加密单元、解密单元、数据存取单元、电机驱动模组、锁芯机构、压电传感器及电源模块。
2.根据权限1所述智能锁，数据存取单元与主控单元相连，负责储存随机码、移动设备专属特征码、共享秘钥、管理员秘钥及***相关信息等。
3.根据权限1所述智能锁，压电传感器与主控单元连接，负责切换智能锁***状态，包括：工作状态、待机状态、***管理员状态。
4.根据权限1所述智能锁，加密单元包括：快速振荡器、慢速时钟信号、以及D触发器构成随机比特流、随机比特流跟移动设备专属特征码（芯片ID）经过加密法则，最终生成智能锁秘钥。
5.根据权限1所述智能锁，所述解密单元：解密单元对收到的秘钥，应用解密法则，反解出原随机码及设备专属特征码，通过分别校核随机码和设备专属特征码，验证秘钥是否正确。
6.根据权限1所述智能锁，本发明提供的智能锁，具有这样的特征：智能锁采用蓝牙4.0及以上通讯，具备ble低功耗蓝牙特性。
7.根据权限1所述的加密方法，具有这样的特征：智能锁与移动设备具备关联加密，智能锁生成的随机码和连接的移动设备的专属特征码进行混合加密，智能锁与移动设备通讯应用128位AES对称加密技术处理。
8.根据权限1所述的加密方法，所述的随机码由加密单元随机生成，每完成一次锁使用周期后，随机码会重新生成;一次锁使用周期是指：设置密码、使用该密码进行开锁、开锁成功，完成上述一次锁使用周期后，随机码会被重置。
9.根据权限1所述的加密方法，移动设备专属特征码可以是移动设备的12位蓝牙mac地址码、移动设备的芯片特征码等移动设备专属唯一标识。
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| CN (1) | CN108182745A (zh) |
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2018
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