CN110395481A - 一种基于puf的可破坏瓶类防伪包装与防伪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装和一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装的防伪方法，包括瓶盖、瓶体、PUF元件（1）、盖部天线（2）、盖部颈部衔接天线（3）和颈部天线（4），PUF元件（1）固定设置在瓶盖或瓶体上，盖部天线（2）固定设置在瓶盖上，颈部天线（4）固定设置在瓶体的瓶颈上，盖部天线（2）上端电连接PUF元件（1），盖部颈部衔接天线（3）的上端电连接盖部天线（2）下端，颈部天线（4）的上端电连接盖部颈部衔接天线（3）下端，盖部颈部衔接天线（3）使盖部天线（2）和颈部天线（4）导通，从而可通过射频信号完成PUF元件与读卡设备之间的通信。通过对防伪标识与包装的结合进行改良，增加了防伪标识伪造的难度。

Description

一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装与防伪方法

技术领域

本发明涉及一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装与防伪方法，属于商品防伪技术领域。

背景技术

随着市场的自由化，电商、微商在近年来发展迅速，商品的来源、真伪越来越难以考量。许多不法分子利用商品防伪标识可视化的特点，对商品防伪标识进行伪造。此外，许多不法分子通过电子商务平台、网页广告信息等一些监管漏洞，对诸如高端红酒、白酒与护肤品等商品的正品包装回收，并进行违法二次利用，甚至有人在二手平台专业出售正品包装。而不法分子回收二手正品包装，正是利用目前市场上商品包装使用后防伪标识不随包装使用而被破坏的特点。

如今市面上常用的商品认证与防伪技术主要为条形码或二维码，然而因为其印刷于包装表面的特性，其破坏与复制成本都极低；此外，印刻在产品背面的序列号亦是，如苹果、雅漾等公司常用的产品防伪手段，其随不如印刷的二维码、条形码般易破坏，却也因露于表面的信息可读性而易被复制于仿冒品上。而市面上用于防伪的序列号通常基于一定模型产生，有规律可循，对于专注的仿制商甚值能不耗费太大成本地建模后自己产生防伪序列。目前较为高端的防伪技术为RFID标签防伪，然而随着科技的发展，RFID标签复制亦早已轻而易举且成本极低。

此外，根据第三方机构ScientiaMobile的统计，截至2018年第四季度，苹果旗下支持NFC的手机占比95.55%，索尼旗下NFC手机占比95.54%，谷歌旗下NFC手机占比100%，而国内品牌如华为的NFC手机占比也超过71.6%。手机NFC模块集成比例的增大，也使得越来越多的射频读卡器可集成到手机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，设计了基于PUF技术的防伪标识，极大地增加了防伪标识伪造的难度；并通过对防伪标识与包装的结合进行改良，发明了一种基于PUF的可破坏瓶类商品防伪包装，在极大程度上降低了酒、护肤品、香水等带有防伪标识的瓶类包装被不法分子回收，并且简单地进行二次利用的可能。同时，设计了一种基于本瓶类商品防伪包装的防伪方法，通过开发手机应用软件封装包将读卡设备由专业读卡器转换到手机中，加大了消费者查询商品真伪的方便性。

为达到上述目的，本发明提供一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装，包括瓶盖、瓶体、PUF元件1、盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4，PUF元件1固定设置在瓶盖或瓶体上，盖部天线2固定设置在瓶盖上，颈部天线4固定设置在瓶体的瓶颈上，盖部天线2上端电连接PUF元件1，盖部颈部衔接天线3的上端电连接盖部天线2下端，颈部天线4的上端电连接盖部颈部衔接天线3下端，盖部颈部衔接天线3使盖部天线2和颈部天线4导通，从而可通过射频信号完成PUF元件与读卡设备之间的通信；盖部颈部衔接天线3具有三种安装方式：

方式a：盖部颈部衔接天线3固定设置在瓶盖上；

方式b：盖部颈部衔接天线3固定设置在瓶体的瓶颈上；

方式c：盖部颈部衔接天线3固定设置在瓶盖与瓶颈衔接处；

瓶盖初次打开时，盖部颈部衔接天线3和颈部天线4的连接处断裂，或者盖部颈部衔接天线3和盖部天线2的连接处断裂。

优先地，盖部天线2螺旋内嵌在瓶盖内侧壁上，颈部天线4螺旋内嵌于瓶体的瓶颈外侧壁上。

优先地，PUF元件1、盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4被包装纸所覆盖；盖部天线2和颈部天线4为金属丝，盖部颈部衔接天线3为质地软的金属丝。

优先地，盖部天线2和颈部天线4为铜丝，盖部颈部衔接天线3铝丝。

优先地，盖部天线2和颈部天线4为通过金属蚀刻术刻印的金属丝。

一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装的防伪方法，包含激活信号与PUF序列核验双重验证，保证了商品信息的安全性。

优先地，包括以下步骤：

步骤1，移动终端靠近商品的瓶盖，移动终端上的软件封装包中定义的特定激励通过智能NFC模块发送给盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4，盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4接收特定激励后，传给PUF元件并激活PUF元件；

步骤2，PUF元件激活后，产生PUF序列，通过盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4将PUF序列发送给移动终端上的智能NFC模块，移动终端上的智能NFC模块接收后传给软件封装包；

步骤3，软件封装包接收到PUF序列后，通过移动网络将PUF序列传送给服务器平台，并发出信息索要申请；

步骤4，服务器平台收到PUF序列与索要申请后，核验PUF序列是否正确且PUF序列是否是首次出现；

步骤5，如果是完全一致的PUF序列且PUF序列是首次出现，那么服务器平台调出数据库中此PUF序列对应的商品信息，通过移动网络发送给软件封装包，软件封装包中显示商品为正品并显示商品信息；

步骤6，如果以下任意一种情况出现：错误的PUF序列、PUF序列不是首次出现、软件封装包读取不到PUF序列，那么服务器平台不会有商品信息反馈到软件封装包中。

优先地，数据库为商家商品信息存储数据库，由商家提供。

优先地，商品信息包括商品生产年月地和商家官网链接，商品信息还包括商品的外观图片信息或商品外观的视频信息。

优先地，PUF序列通过PUF技术生成，PUF技术产生的随机数为真随机数，PUF序列无规律并且无法进行数学建模，保证了PUF序列的不刻克隆性；PUF技术产生的PUF序列由128位十进制数的随机数列构成。

本发明所达到的有益效果：

本发明设计了基于PUF技术的防伪标识，极大地增加了防伪标识伪造的难度；通过对防伪标识与包装的结合进行改良，发明了一种基于PUF的可破坏瓶类商品防伪包装，在极大程度上降低了酒、护肤品、香水等带有防伪标识的瓶类包装被不法分子回收后，并且简单地进行二次利用的可能。同时，设计了一种基于本瓶类商品防伪包装的防伪方法，通过开发手机应用软件封装包将读卡设备由专业读卡器转换到手机中，加大了消费者查询商品真伪的方便性。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的防伪***示意图；

图3是本发明的防伪方法流程图；

图4是本发明中软件封装包的防伪界面示意图；

图5是本发明中软件封装包的NFC打开界面示意图；

图6是本发明中软件封装包的商品信息显示界面示意图。

附图中标记含义，1-PUF元件；2-盖部天线；3-盖部颈部衔接天线；4-颈部天线。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

瓶类商品包装的PUF防伪方法的原理：

PUF，即物理不可克隆功能（Physical Unclonable Function)是一种依赖芯片特征的硬件函数实现电路。它通过提取芯片制造过程中必然引入的工艺参数偏差，产生唯一对应的输入信号与输出信号。其中输入信号为手机通过NFC发出的激励，输出信号为此激励惟一对应的PUF序列。本发明中的PUF元件使用了基于环形振荡器的PUF设计，将PUF输出序列作为本包装对应商品的惟一防伪标识，在数据库中将其对应上相应商品的防伪信息，使PUF序列在作为本商品防伪标识中的PUF元件的“芯片指纹”的同时，也作为本防伪包装对应商品的“商品指纹”。瓶盖、瓶体和PUF元件1为现有技术，

一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装，包括瓶盖、瓶体、PUF元件1、盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4，PUF元件1固定设置在瓶盖或瓶体上，盖部天线2固定设置在瓶盖上，颈部天线4固定设置在瓶体的瓶颈上，盖部天线2上端电连接PUF元件1，盖部颈部衔接天线3的上端电连接盖部天线2下端，颈部天线4的上端电连接盖部颈部衔接天线3下端，盖部颈部衔接天线3使盖部天线2和颈部天线4导通，从而可通过射频信号完成PUF元件与读卡设备之间的通信；盖部颈部衔接天线3具有三种安装方式：

方式a：盖部颈部衔接天线3固定设置在瓶盖上；

方式b：盖部颈部衔接天线3固定设置在瓶体的瓶颈上；

方式c：盖部颈部衔接天线3固定设置在瓶盖与瓶颈衔接处；

瓶盖初次打开时，盖部颈部衔接天线3和颈部天线4的连接处断裂，或者盖部颈部衔接天线3和盖部天线2的连接处断裂。

进一步地，盖部天线2螺旋内嵌在瓶盖内侧壁上，颈部天线4螺旋内嵌于瓶体的瓶颈外侧壁上。

进一步地，PUF元件1、盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4被包装纸所覆盖，包装纸可以为塑料封膜；盖部天线2和颈部天线4为金属丝，盖部颈部衔接天线3为质地软的金属丝。

进一步地，盖部天线2和颈部天线4为铜丝，盖部颈部衔接天线3铝丝。

进一步地，盖部天线2和颈部天线4为通过金属蚀刻术刻印的金属丝。

一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装的防伪方法，包含激活信号与PUF序列核验双重验证，保证了商品信息的安全性。

进一步地，包括以下步骤：

步骤1，移动终端靠近商品的瓶盖，移动终端上的软件封装包中定义的特定激励通过智能NFC模块发送给盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4，盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4接收特定激励后，传给PUF元件并激活PUF元件；

步骤2，PUF元件激活后，产生PUF序列，通过盖部天线2、盖部颈部衔接天线3和颈部天线4将PUF序列发送给移动终端上的智能NFC模块，移动终端上的智能NFC模块接收后传给软件封装包；

步骤3，软件封装包接收到PUF序列后，通过移动网络将PUF序列传送给服务器平台，并发出信息索要申请；

步骤4，服务器平台收到PUF序列与索要申请后，核验PUF序列是否正确且PUF序列是否是首次出现；

步骤5，如果是正确的完全一致的PUF序列且PUF序列是首次出现，那么服务器平台调出数据库中此PUF序列对应的商品信息，通过移动网络发送给软件封装包，软件封装包中显示商品为正品并显示商品信息；

步骤6，如果以下任意一种情况出现：不完整的PUF序列、错误的PUF序列、PUF序列不是首次出现、软件封装包读取不到PUF序列，那么服务器平台不会有商品信息反馈到软件封装包中。

进一步地，数据库为商家商品信息存储数据库，由商家提供。

进一步地，商品信息包括商品生产年月地和商家官网链接，商品信息还包括商品的外观图片信息或商品外观的视频信息。

进一步地，PUF序列通过PUF技术生成，PUF技术产生的随机数为真随机数，PUF序列无规律并且无法进行数学建模，保证了PUF序列的不刻克隆性；PUF技术产生的PUF序列由128位十进制数的随机数列构成。

在使用过程中：由于PUF序列惟一标识商品，且PUF元件的输入激励与输出序列一一对应，故而唯有对应此商品的、正确的激励，才能激活PUF元件以产生PUF序列，唯有数据库中存在的、正确的序列才能在数据库中找到相对于的商品信息，从而供给服务器调用，以显示在手机应用软件中。

在步骤1中，本发明利用智能手机NFC模块，配套了软件封装包即手机应用软件，其中定义了相应PUF元件特定激励，可将此软件封装包接入商家相应微信小程序或手机应用软件中，由此可将读卡设备由专业读卡器变为用户手机。只要用户开启手机NFC模块，打开相应微信小程序或相应手机应用软件，进入相关防伪界面，便可通过将手机靠近商品包装瓶瓶盖相应防伪区，通过手机NFC模块向PUF元件发送激励，并受到由PUF元件输出，并通过天线传输的PUF序列，再通过将防伪查询请求与PUF序列发送至服务器，将会收到由服务器调用、分配、传送的相应商品信息与真伪判断。

在步骤2中，上述的PUF元件每个特定激励对应惟一PUF序列号，唯有正确的激励才能激活PUF元件并产生相应序列号，此特定激励仅由相应商家官方手机应用软件或微信小程序产生，此特定激励只能激活相应PUF元件，伪造的特定激励无法激活商品PUF元件，伪造的商品防伪标识也不能由此激励生成相应PUF序列，由此产生真伪验证第一重防护。

在步骤4中，唯有正确的PUF序列能在数据库中匹配出相应的商品信息，由服务器平台调用并发送给手机客户端，并且在服务器平台中将会判断此PUF序列是否第一次出现，若非首次出现将通过手机客户端告诫消费者，由此产生真伪验证的第二重防护。

在步骤5中，商家可根据需求将PUF序列对应的商品信息以文字信息，如商品生产年月地、商家官网链接；图片信息，如商品系列图片；商品饿视频信息，如商品或商家新品宣传视频等方式在用户手机客户端进行展示。

商品信息支持由商家提供数据库提供，保证了商品信息的不外泄性。

商家可自行更新相应商品数据库，由此若商家要回收商品包装或PUF元件进行再利用，可更新数据库中相应序列号对应出现次数，改为零次；若商家要对商品信息进行更新，亦可更新数据库中相应商品信息。

进一步的，不法分子在未掌握相应绕线技术之时，回收修复或再生产相应PUF防伪标识将会产生极大的成本与难度。此外，即使修复完成，未更新的数据库也将提醒消费者此商品防伪码已出现。

PUF序列自始至末都是用户不可见的，不能在软件封装包中直接看到PUF序列，不法分子极难盗用，保证了PUF序列与商品防伪认证标识的安全性。

本发明中的防伪标签PUF元件通过其外部环绕的天线接收激励，并且发送射频信号输出PUF序列。一旦瓶盖开启，盖部颈部衔接天线断裂，分为盖部天线与颈部天线两部分，其中只有盖部天线与PUF元件相接，为PUF元件接收与发送射频信号。

天线分为盖部与颈部两部分，中间由金属衔接，金属衔接可随瓶盖开启断裂，且断裂后难以复原，而使得PUF元件连接的天线缩短至瓶盖部分，难以接收读卡设备发来的激励，从而阻断PUF元件与读卡设备的通信。

UF技术利用芯片生产过程中不可避免的工艺误差，由此产生的随机数为真随机数，无规律并且无法进行数学建模，保证了序列的惟一性；PUF技术产生的随机序列由128位十进制数构成，避免了序列号用尽的情况，保证了序列的不重复性。

PUF序列仅以电信号方式存在，用户始终不可见，所述的服务器平台由本方法***配套搭建。NFC模块由相关商品的官方应用软件调用，在我们为其配置的应用软件封装包中将会定义NFC需要发射的激励。PUF元件为无源式电子标签，其内部没有电源供电，依靠接收到的电磁波进行驱动（即手机发出的特定激励）。PUF技术只对芯片的固有物理结构进行改进，利用芯片制作的工艺非均一性来产生该芯片唯一标识PUF序列。

具体的，PUF序列由128为十进制数构成，自始至末都是用户不可见的，故而不用担心序列盗用问题。用户可视界面只有手机应用软件或微信小程序上的相关商品信息。

本实施例提供一种瓶类商品防伪方法，该商品为酒类，包装瓶为酒瓶，由瓶盖与瓶身组成。其中，瓶盖顶部嵌有PUF元件，瓶盖壁部缠绕铜丝，瓶颈亦嵌入螺线型铜丝，盖部与颈部铜丝在盖、颈衔接处由铝丝衔接。

用户买到此酒时，如图4，打开此酒官方APP中的真伪查询界面，按提示打开手机自带的NFC连接方式后，将手机靠近瓶盖。

瓶盖上的天线接收到手机NFC发出的电磁波激励，将其传送给PUF元件。无源电子标签PUF元件受到此激励被激活后，产生相应的128位PUF序列，通过天线以电信号的方式发给手机。手机APP通过NFC接收到后，通过4G移动网络将此PUF序列发给服务器，服务器调用数据库查看PUF序列正确与否；若正确，则进一步判断此序列是否第一次被查询；若是，则调用相关商品信息，发送给用户手机，手机中APP将显示相应商品信息，并提示此酒为正品，见图5。

进一步的，若PUF序列并非第一次被查询，则手机此商品防伪标识曾在哪年哪月哪日几时几分被查过几次，并提示此酒可能为伪造品,同时提供官方购买渠道与投诉相关连接。

进一步的，若PUF序列错误，则手机显示防伪有误，并在软件封装包中提示此酒为伪造品，同时提供官方购买渠道与投诉相关连接。

进一步的，若发送给PUF序列的激励有误，则PUF元件无法被激活，故而手机无法得到相关响应，此时手机计时等待10秒，时间到则手机显示等待超时，并提示检查网络状况，若网络无误此酒为伪造品，同时提供官方购买渠道与投诉相关连接。

进一步的，若此酒为不法分子利用回收的正品包装，以次充好，流通于市面，则盖部天线与颈部天线将在盖、颈衔接处断裂。此时PUF元件无法接收手机发送的激励，手机将计时等待10秒，时间到则手机显示等待超时，并提示检查网络状况，若网络没有问题则软件封装包提示此酒为伪造品，同时提供官方购买渠道与投诉相关连接。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装，其特征在于，包括瓶盖、瓶体、PUF元件（1）、盖部天线（2）、盖部颈部衔接天线（3）和颈部天线（4），PUF元件（1）固定设置在瓶盖或瓶体上，盖部天线（2）固定设置在瓶盖上，颈部天线（4）固定设置在瓶体的瓶颈上，盖部天线（2）上端电连接PUF元件（1），盖部颈部衔接天线（3）的上端电连接盖部天线（2）下端，颈部天线（4）的上端电连接盖部颈部衔接天线（3）下端，盖部颈部衔接天线（3）使盖部天线（2）和颈部天线（4）导通，从而可通过射频信号完成PUF元件与读卡设备之间的通信；盖部颈部衔接天线（3）具有三种安装方式：

方式a：盖部颈部衔接天线（3）固定设置在瓶盖上；

方式b：盖部颈部衔接天线（3）固定设置在瓶体的瓶颈上；

方式c：盖部颈部衔接天线（3）固定设置在瓶盖与瓶颈衔接处；

瓶盖初次打开时，盖部颈部衔接天线（3）和颈部天线（4）的连接处断裂，或者盖部颈部衔接天线（3）和盖部天线（2）的连接处断裂。

2.根据权利要求1所述的一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装，其特征在于，盖部天线（2）螺旋内嵌在瓶盖内侧壁上，颈部天线（4）螺旋内嵌于瓶体的瓶颈外侧壁上。

3.根据权利要求1所述的一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装，其特征在于，PUF元件（1）、盖部天线（2）、盖部颈部衔接天线（3）和颈部天线（4）被包装纸所覆盖；盖部天线（2）和颈部天线（4）为金属丝，盖部颈部衔接天线（3）为质地软的金属丝。

4.根据权利要求1所述的一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装，其特征在于，盖部天线（2）和颈部天线（4）为铜丝，盖部颈部衔接天线（3）铝丝。

5.根据权利要求1所述的一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装，其特征在于，盖部天线（2）和颈部天线（4）为通过金属蚀刻术刻印的金属丝。

6.基于权利要求1的一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装的防伪方法，其特征在于，包含激活信号与PUF序列核验双重验证，保证了商品信息的安全性。

7.根据权利要求6所述的一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装的防伪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，移动终端靠近商品的瓶盖，移动终端上的软件封装包中定义的特定激励通过智能NFC模块发送给盖部天线（2）、盖部颈部衔接天线（3）和颈部天线（4），盖部天线（2）、盖部颈部衔接天线（3）和颈部天线（4）接收特定激励后，传给PUF元件并激活PUF元件；

步骤2，PUF元件激活后，产生PUF序列，通过盖部天线（2）、盖部颈部衔接天线（3）和颈部天线（4）将PUF序列发送给移动终端上的智能NFC模块，移动终端上的智能NFC模块接收后传给软件封装包；

步骤3，软件封装包接收到PUF序列后，通过移动网络将PUF序列传送给服务器平台，并发出信息索要申请；

步骤4，服务器平台收到PUF序列与索要申请后，核验PUF序列是否正确且PUF序列是否是首次出现；

步骤5，如果是完全一致的PUF序列且PUF序列是首次出现，那么服务器平台调出数据库中此PUF序列对应的商品信息，通过移动网络发送给软件封装包，软件封装包中显示商品为正品并显示商品信息；

步骤6，如果以下任意一种情况出现：错误的PUF序列、PUF序列不是首次出现、软件封装包读取不到PUF序列，那么服务器平台不会有商品信息反馈到软件封装包中。

8.根据权利要求6所述的一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装的防伪方法，其特征在于，数据库为商家商品信息存储数据库，由商家提供。

9.根据权利要求6所述的一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装的防伪方法，其特征在于，商品信息包括商品生产年月地和商家官网链接，商品信息还包括商品的外观图片信息或商品外观的视频信息。

10.根据权利要求6所述的一种基于PUF的可破坏瓶类防伪包装的防伪方法，其特征在于，PUF序列通过PUF技术生成，PUF技术产生的随机数为真随机数，PUF序列无规律并且无法进行数学建模，保证了PUF序列的不刻克隆性；PUF技术产生的PUF序列由128位十进制数的随机数列构成。