專利名稱：一種對可見光信號加解密的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光子物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及一種對可見光信號加解密的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線光通信技術(shù)又稱可見光通訊，其通過LED光源的高頻率閃爍來進(jìn)行通信，有光代表1，無光代表0，其傳輸速率最高達(dá)每秒千兆。無線光通信技術(shù)因為其數(shù)據(jù)不易被干擾和捕獲，光通信設(shè)備制作簡單且不宜損壞或消磁，可以用來制作無線光加密鑰匙。與微波技術(shù)相比，無線光通信有相當(dāng)豐富的頻譜資源，這是一般微波通信和無線通信無法比擬的；同時可見光通信可以適用任何通信協(xié)議、適用于任何環(huán)境；在安全性方面，其相比傳統(tǒng)的磁性材料，無需擔(dān)心消磁問題，更不必?fù)?dān)心通信內(nèi)容被人竊?。粺o線光通信的設(shè)備架設(shè)靈活便捷，且成本低廉，適合大規(guī)模普及應(yīng)用。
物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)指的是將無處不在的末端設(shè)備和設(shè)施，通過各種無線或有線的長距離或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，提供安全可控乃至個性化的實(shí)時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的“管、控、營”一體化。傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)一般通過各種無線或有線的通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，采用傳統(tǒng)的通信技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)中，利用可見光在自由空間進(jìn)行傳輸近距離通信的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這種利用可見光通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)我們稱之為光子物聯(lián)網(wǎng)。光子物聯(lián)網(wǎng)具有傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的功能，只是通信的方式采用可見光進(jìn)行通信。由于可見光具有指向性高，不能穿透障礙物等特點(diǎn)，因此比無線具備更高的安全性。光子物聯(lián)網(wǎng)利用可見光進(jìn)行近距離通信，可見光的指向性高，不能穿透障礙物，比使用無線通信方式的物聯(lián)網(wǎng)具有更高的安全性。但目前光子物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)并沒有對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，而是直接將信號調(diào)制到可見光信號上進(jìn)行傳輸，又或者只是對數(shù)據(jù)源進(jìn)行了簡單加密，如將原始數(shù)據(jù)和擾碼進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，但擾碼序列是固定不變的。這樣就有可能存在一個安全隱患，如使用高速攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，就有可能復(fù)制出同樣頻閃的光信號，再使用同類型的LED發(fā)射器發(fā)射這種信號的話，那么接收控制端也可能能識別出這種復(fù)制的信號，并且認(rèn)為是合法的，并能正確還原出原始信號，從而一樣能控制設(shè)備，如打開門禁系統(tǒng)等，存在安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對可見光信號加解密的方法和系統(tǒng)，能夠提高光子物聯(lián)網(wǎng)的安全性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種對可見光信號加解密的方法，該方法包括
發(fā)射端對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，獲得擾碼信號；將所述擾碼信號以可見光信號的形式發(fā)送出去；接收端接收所述可見光信號，將所述可見光信轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算，獲得所述原始數(shù)據(jù)信號。優(yōu)選的，將所述擾碼信號以可見光信號的形式發(fā)送出去之前，還包括對所述擾碼信號進(jìn)行調(diào)制。優(yōu)選的，對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算之前，還包括對所述數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)。其中，所述隨單位時間變化的數(shù)字為隨時間變化的日期、隨時間變化的質(zhì)數(shù)、隨時間變化的奇數(shù)、或者隨時間變化的偶數(shù)。優(yōu)選的，所述方法還包括 接收端對獲得的所述原始數(shù)據(jù)信號進(jìn)行鑒權(quán)，若通過鑒權(quán)，控制與所述接收端連接的功能單元動作。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種對可見光信號加解密的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端；用于對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，輸出擾碼信號的編碼器；以及與編碼器連接、用于將所述擾碼信號以可見光信號的形式發(fā)送出去的發(fā)送單元;所述接收端包括用于接收所述可見光信號，并將可見光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的接 收單元；以及與所述接收單元連接、用于對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算，輸出原始數(shù)據(jù)信號的譯碼器。優(yōu)選的，所述發(fā)射端還包括連接于所述編碼器與發(fā)送單元之間、用于對所述擾碼信號進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器。優(yōu)選的，所述接收端還包括連接于所述接收單元和所述譯碼器之間、用于對所述數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)所采用的加解密方法中，發(fā)射端和接收端之間所傳輸?shù)目梢姽庑盘柌⒉皇窃紨?shù)據(jù)信號，而是加密后的擾碼信號，并且該擾碼信號隨單位時間變化，不易被破解，從而提高了光子物聯(lián)網(wǎng)的安全性。

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1，實(shí)施例一提供的一種對可見光信號加解密的方法流程圖；圖2，實(shí)施例二提供的一種對可見光信號加解密的方法流程圖；圖3，實(shí)施例三提供的一種對可見光信號加解密的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4，實(shí)施例四提供的一種對可見光信號加解密的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。首先，為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明，下面對本發(fā)明的技術(shù)方案作簡要介紹本發(fā)明提供了一種在光子物聯(lián)網(wǎng)中對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和對加密后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，還原出原始數(shù)據(jù)的方法。首先對原始數(shù)據(jù)與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，例如乘除運(yùn)算，再經(jīng)調(diào)制后才發(fā)送到可見光發(fā)射器上，這樣發(fā)射出去的可見光信號即使被高速攝像機(jī)拍攝后進(jìn)行復(fù)制，由于在其它時間內(nèi)接收端的數(shù)字已隨時間進(jìn)行了變化，所以被復(fù)制的信號無法再被接收端進(jìn)行識別，從而不能控制光子物聯(lián)網(wǎng)接收端設(shè)備，如門禁系統(tǒng)，二維碼識別系統(tǒng)等，可以有效地提高光子物聯(lián)網(wǎng)的安全性。實(shí)施例一、參見圖I，是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種基于可見光通信的加解密方法流程圖，該方法包括SlOl :發(fā)射端對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，獲得擾碼信號。其中，原始數(shù)據(jù)信號是一種數(shù)字序列信號，例如為某一控制信號或者二維碼信息內(nèi)容，其數(shù)字序列信號是恒定不變的，假設(shè)為100011010100111010110。數(shù)字為隨時間變化的日期，如20120424、20120425、20120436 ;隨時間變化的質(zhì)數(shù)，如由小到大依次遞增的四位質(zhì)數(shù)；隨時間變化的奇數(shù)；或者隨時間變化的偶數(shù)，也可以為其它預(yù)設(shè)的數(shù)字。S102 :發(fā)射端將所述擾碼信號以可見光信號的形式發(fā)送出去。例如，發(fā)射端通過LED燈以閃光形式將調(diào)制信號發(fā)送出去。S103:接收端接收發(fā)射端發(fā)送的可見光信號，并將該可見光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。S104 :接收端對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算，獲得原始數(shù)據(jù)信號。例如，SlOl步驟的數(shù)學(xué)運(yùn)算采用的是乘法，則譯碼運(yùn)算采用除法；或者數(shù)學(xué)運(yùn)算采用的是加法，則譯碼運(yùn)算采用減法。該實(shí)施例一中，由于接收端接收的可見光信號與原始數(shù)據(jù)信號是不同的，對原始數(shù)據(jù)信號與一數(shù)字信號進(jìn)行的數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到一擾碼信號，并且由于數(shù)字信號隨單位時間變化，因此擾碼信號也隨單位時間變化，即使在某一時刻，發(fā)射的可見光信號被捕獲到，但是由于在下一時間段可見光信號與上一時間段的不同，這種被復(fù)制的信號是不能被接收端所識別的，也就不能對設(shè)備進(jìn)行控制了，提高了光子物聯(lián)網(wǎng)的安全性。實(shí)施例二、參見圖2，是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種基于可見光通信的加解密方法流程圖，該方法包括
S201 :發(fā)射端對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行乘法運(yùn)算，獲得擾碼信號。
其中，原始數(shù)據(jù)信號是一種數(shù)字序列信號。例如，原始數(shù)據(jù)為某一控制信號或者二維碼信息內(nèi)容，其數(shù)字序列是恒定不變的，即原始數(shù)據(jù)信號始終為110001010111100000110。在Tl單位時間內(nèi)數(shù)字假設(shè)為20110405，則經(jīng)過乘法運(yùn)算后，得到的擾碼信號與原始數(shù)據(jù)信號不同，對原始數(shù)據(jù)起到了加密的作用。相隔預(yù)設(shè)時間段后，假設(shè)所處的時間段為T2，由于數(shù)字隨單位時間而變化，所以在T2時間內(nèi)，假設(shè)數(shù)字會變?yōu)?0110406，而原始數(shù)據(jù)信號是恒定不變的，經(jīng)過乘法運(yùn)算后輸出的的擾碼信號與原始數(shù)據(jù)信號也不相同，并且與Tl時間內(nèi)的擾碼信號也不同。S202 :發(fā)射端對擾碼信號在基帶中進(jìn)行調(diào)制，獲得調(diào)制信號。例如，可采用PCM、PWM、PPM、BPSK、QPSK, QAM、QNAM等調(diào)制方式，對擾碼信號進(jìn)行調(diào)制。S203 :發(fā)射端將所述調(diào)制信號以可見光信號的形式發(fā)送出去。例如，發(fā)射端通過LED燈以閃光形式將調(diào)制信號發(fā)送出去。S204 :接收端接收發(fā)射端發(fā)送的可見光信號，并將該可見光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 S205 :接收端對數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)，獲得解調(diào)信號。例如，可采用PCM、PWM, PPM、BPSK、QPSK, QAM、QNAM等調(diào)制方式相對應(yīng)的解調(diào)方式，對所述數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)。S206 :接收端對解調(diào)信號與所述數(shù)字進(jìn)行除法運(yùn)算，獲得原始數(shù)據(jù)信號。具體的，對于Tl的單位時間段內(nèi)，采用接收到的可見光信號，即S201步驟得到的擾碼信號除以20110405，譯碼出原始數(shù)據(jù)信號。由于所述數(shù)字隨單位時間而變化，所以相隔一段時間后，假設(shè)為T2時間段，在T2時間段內(nèi)，采用接收到的可見光信號，即S201步驟得到的擾碼信號除以20110406，譯碼出原始數(shù)據(jù)信號。S207:接收端對獲得的原始數(shù)據(jù)信號進(jìn)行鑒權(quán)，若通過鑒權(quán)，控制與所述接收端連接的功能單元動作。例如，接收端控制門禁系統(tǒng)執(zhí)行開鎖動作。其中，該實(shí)施例中的數(shù)學(xué)運(yùn)算以乘法為例，譯碼運(yùn)算以除法為例進(jìn)行說明。在具體的實(shí)施過程中，也可以在數(shù)學(xué)運(yùn)算時采用加法，譯碼運(yùn)算時采用減法；或者某3天數(shù)學(xué)運(yùn)算采用加法，接下來的3天數(shù)學(xué)運(yùn)算采用乘法。在接收端采用與發(fā)送端對應(yīng)的運(yùn)算方式進(jìn)行譯碼運(yùn)算，此處不再一一列舉。以上實(shí)施例可以看出，發(fā)射端和接收端之間所傳輸?shù)目梢姽庑盘柺羌用芎蟮臄_碼信號，并且該擾碼信號隨單位時間變化，不易被破解，從而提高了光子物聯(lián)網(wǎng)安全性。上述對本發(fā)明的方法實(shí)施例進(jìn)行了描述，下面對運(yùn)行上述方法實(shí)施例的硬件系統(tǒng)列舉實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例三、參見圖3，是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種基于可見光通信的加解密系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，該加解密系統(tǒng)300包括發(fā)射端301和接收端302。發(fā)射端301包括用于對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，輸出擾碼信號的編碼器301a，該編碼器301a也可以是混頻器。以及與編碼器301a連接、用于將編碼器301a輸出的擾碼信號以可見光信號的形式發(fā)送出去的發(fā)送單元301b。其中，發(fā)送單元301b可以為發(fā)光二極管，也可以是其它具有發(fā)光功能的元件。其中，發(fā)射端301可以為專用光子客戶端、手機(jī)、以及具有發(fā)射可見光信號功能的手持電子設(shè)備，編碼器301a和發(fā)送單元301b可以是發(fā)射端301某個芯片上的功能單元。接收端302包括用于接收發(fā)送端301發(fā)射的可見光信號，并將可見光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的接收單元302a。接收端302還包括與接收單元302a連接、用于將接收單元302a輸出的信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼，輸出原始數(shù)據(jù)信號的譯碼器302b。其中，譯碼器302b可以是混頻器?？梢岳斫獾氖?，接收端302和譯碼器302b可以是接收端302某個芯片上的功能單
J Li ο實(shí)施例四、參見圖4，是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種基于可見光通信的加解密系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，相對于實(shí)施例三，發(fā)射端301還包括
連接于所述編碼器301a與發(fā)送單元301b之間、用于對擾碼信號進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器 301c。相應(yīng)的，接收端302還包括連接于接收單元302a和譯碼器302b之間、用于對接收單元302a輸出的數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器302c。在具體的實(shí)施過程中，加解密系統(tǒng)300還包括與接收單元302連接的功能單元，例如電動鎖等。以上對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種對可見光信號加解密的方法,其特征在于,所述方法包括 發(fā)射端對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，獲得擾碼信號；將所述擾碼信號以可見光信號的形式發(fā)送出去； 接收端接收所述可見光信號，將所述可見光信轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算，獲得所述原始數(shù)據(jù)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，將所述擾碼信號以可見光信號的形式發(fā)送出去之前，還包括 對所述擾碼信號進(jìn)行調(diào)制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算之前，還包括 對所述數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 接收端對獲得的所述原始數(shù)據(jù)信號進(jìn)行鑒權(quán)，若通過鑒權(quán)，控制與所述接收端連接的功能單元動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射端對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，具體包括 所述發(fā)射端對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行乘法運(yùn)算運(yùn)算；相應(yīng)的， 對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算，具體包括 對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行除法運(yùn)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述發(fā)射端對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，具體包括 所述發(fā)射端對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行加法運(yùn)算運(yùn)算；相應(yīng)的， 對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算，具體包括 對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行減法運(yùn)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述隨單位時間變化的數(shù)字為隨時間變化的日期、隨時間變化的質(zhì)數(shù)、隨時間變化的奇數(shù)、或者隨時間變化的偶數(shù)。
8.一種對可見光信號加解密的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端； 用于對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，輸出擾碼信號的編碼器；以及與編碼器連接、用于將所述擾碼信號以可見光信號的形式發(fā)送出去的發(fā)送單元；所述接收端包括用于接收所述可見光信號，并將可見光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的接收單元；以及與所述接收單元連接、用于對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算，輸出原始數(shù)據(jù)信號的譯碼器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)射端還包括 連接于所述編碼器與發(fā)送單元之間、用于對所述擾碼信號進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器。
10.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收端還包括 連接于所述接收單元和所述譯碼器之間、用于對所述數(shù)字信號進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種對可見光信號加解密的方法和系統(tǒng)，該加解密方法包括發(fā)射端對原始數(shù)據(jù)信號與隨單位時間變化的數(shù)字進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，獲得擾碼信號；將所述擾碼信號以可見光信號的形式發(fā)送出去；接收端接收所述可見光信號，將所述可見光信轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；對所述數(shù)字信號與所述數(shù)字進(jìn)行譯碼運(yùn)算，獲得所述原始數(shù)據(jù)信號。由于發(fā)射端和接收端之間所傳輸?shù)目梢姽庑盘柌⒉皇窃紨?shù)據(jù)，而是隨單位時間變化的擾碼信號，因此提高了光子物聯(lián)網(wǎng)的安全性。
文檔編號H04L9/28GK102710418SQ201210137310
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 肖光錦 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司