基于跳碼技術(shù)的無線密碼鎖設(shè)計(jì)

　　0 引言

　　無線電子鎖系統(tǒng)相比傳統(tǒng)機(jī)械鎖系統(tǒng)具有無接觸性、方便快捷、易于管理等優(yōu)點(diǎn)，伴隨著RF器件的價(jià)格逐步降低和各種數(shù)控系統(tǒng)的集成化要求，無線電子鎖在更多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。早期的無線電子鎖系統(tǒng)，鑰匙向鎖發(fā)送的或者是沒有加密的固定密碼，或者是經(jīng)過PT2262，VD5026等編碼芯片編碼的密碼，但這些方式產(chǎn)生的密碼都是固定的內(nèi)容，且長度較短（一般不超過16位），入侵者只要利用“拷貝重發(fā)”或者“掃描跟蹤”等方法就可輕而易舉地破解，因此這樣的方案都應(yīng)用于對安全性要求不高的場合。

　　為滿足對更高安全性的要求，本文提出一種基于“跳碼”的無線鎖解決方案。所謂跳碼，是指鑰匙每次向鎖發(fā)送的密碼都是唯一而隨機(jī)的，入侵者無法預(yù)測，即使記錄了原來的*密碼也不能用于下次*，因此安全性極高。

　　1 跳碼的軟件實(shí)現(xiàn)

　　目前跳碼的實(shí)現(xiàn)多借助于專用的處理器硬件，如Microchip的HCSXXX系列，美國MACRSTAR公司的TR13XX，ACM公司的ACM1330E系列，這些產(chǎn)品都是專利產(chǎn)品，內(nèi)部算法對外不公開。設(shè)計(jì)者要想使用這些產(chǎn)品，必須學(xué)習(xí)新的處理器，并且付出一定的專利費(fèi)。這里提出一種跳碼的完全軟件實(shí)現(xiàn)，使用合適的普通單片機(jī)就可運(yùn)行這種跳碼軟件。

　　跳碼的實(shí)現(xiàn)核心是非線性加密算法，利用32位非線性反饋移位寄存器（NLFSR）和64位密鑰組成的加密單元，可實(shí)現(xiàn)對輸入32位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加密，加密后的輸出是32位二進(jìn)制隨機(jī)數(shù)。輸入有一位變化，加密后的輸出統(tǒng)計(jì)上將有一半以上的位發(fā)生變化，具有相當(dāng)高的隨機(jī)性。圖1是跳碼加密和解密的示意圖：

　　注意，對于同一套加密系統(tǒng)，加密單元和解密單元的64位密鑰是相同的，且是不公開的，這是典型的私鑰加密系統(tǒng)。

　　1．1 加密單元

　　依據(jù)上圖，加密時(shí)，將欲加密的32位二進(jìn)制數(shù)據(jù)X存入32位移位寄存器（shift register，SR）中，選取32位SR的1、9、20、26、31位和固定32位二進(jìn)制數(shù)據(jù)OX3A5C742E組成非線性函數(shù)（NLR）的輸入，NLR的輸出、SR的0、16位、以及64位密鑰移位寄存器（key FSR）移位后的0位，這些位數(shù)據(jù)異或（XOR）后產(chǎn)生的1bit數(shù)據(jù)作為32位SR的31位。循環(huán)此操作528輪后，32位SR 中的數(shù)據(jù)即為X經(jīng)加密后的跳碼數(shù)據(jù)Y。這里給出用VC6．0對該加密算法的實(shí)現(xiàn)：