专利名称：生物钥匙及生物锁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物钥匙及与其匹配的生物锁，它适用于一切锁被物，属生物锁具制造领域。
背景技术：
1、各种门、门禁、保险箱(柜)锁具，虽然具有密码开锁的功能。但存在着不足点一是密码长度较短，容易被破解；二是密码不易记忆、容易忘记；三是机械式密码锁操作麻烦；四是机械式密码锁的码盘及电子式密码锁的密码输入键盘均裸露在外，一旦被别人破坏，密码锁的主人也很难将锁打开。
2、IC卡锁具，目前使在一些宾馆客房的门。其不足点一是IC卡一旦丢失，自己进不了门，而得到IC卡的人都可进入；二是IC卡锁的“锁眼”(插卡槽)裸露在外，一旦被别人破坏，锁的主人也很难将锁打开。
3、指纹锁，如常见的指纹保险箱(柜)锁具，优点只有开锁者的指纹与输入在锁内的指纹吻合，锁才能打开。其不足点一是指纹传感器裸露在外，一旦被别人破坏，锁的主人也很难将锁打开；二是指纹传感器公用，不卫生。
4、虹膜锁具，主要用在银行金库等重要门禁。其不足点一是摄取虹膜(或其它图像信息)的摄像头(或图像传感器)裸露在外，容易受到破坏，一旦被别人破坏，锁的主人也很难将锁打开；二是系统构成较为复杂，成本较高，不利于推广应用。
5、遥控锁具如常见的汽车门锁及相应遥控器(遥控钥匙)和其它一些遥控车库门锁。其不足点一旦生物钥匙丢失，拾得者均可方便地用其打开相应的车门或车库门；遥控信号容易被截获并被假冒。
发明内容
设计目的提供一种“生物钥匙及生物锁”，将目前成熟的生物信息采集技术应用于生物钥匙和将生物信息识别技术应用于锁具，通过对信息加解密技术和无线通讯技术等，解决背景技术存在的缺陷。
设计方案1、必须是被授权人本人使用“生物钥匙”(也就是具有无线遥控功能的生物钥匙)才能将配套的生物锁(也就是具有无线接收功能的锁)打开；2、“生物特征信息”是指指纹、眼虹膜、DNA、语音等个人生物特征信息；3、生物特征信息传感器安装在使用者随身携带的生物钥匙上。这样既可做到卫生，又可做到安全。既使生物钥匙落入他人之手，别人也不能用其打开锁；4、每只“生物钥匙”中都存一个用于标识本生物钥匙的ID和对信息进行加密的密码和加密算法；一套锁具可以有多只“生物钥匙”，并分别授权给多个人使用；如同事、战友、伙伴等；每只“生物钥匙”可以授权给多个人使用(既多人共用同一只生物钥匙)，如夫妻、儿女、父母等；每个被授权人可以分别用自己的多个生物特征开锁，如被授权人的左、右手中的任何一个手指通过“生物钥匙”向锁具发出相应信息，实现开启相配套锁具的目的。这样可以防止一个手指受伤或不便时无法打开锁具的情况发生；被授权人使用“生物钥匙”的有效期可以设定和变更；如宾馆的客人，在有效期结束后，就不能再使用生物钥匙打开房门；一只“生物钥匙”可以被授权打开多把相关锁具，这样可以避免一个需要携带一大串钥匙的情况发生。如一个人可以用自己的生物钥匙打开自己的房门，也可以用其打开自己的保险箱(柜)的门；生物钥匙与生物锁之间的信息是通过无线的方式交换的，并将所采集到的生物特征信息、本生物钥匙的标识码(ID)和一个随机数经过打包、加密处理，再发送给生物锁，以保证每次发送给生物锁的信息完全相同的可能性很小，这样在既使生物钥匙与生物锁间的通讯信息被截获，也不容易被破解。生物锁在每次接收到生物钥匙发送来的信息包时都将首先判断以前是否曾接收到过与本次完全相同的信息包，如果相同则拒绝做出开锁动作并要求生物钥匙重发一次开锁信息。在确认本次收到的信息包是从未使用过的，然后再用相应的算法对信息包进行解密、解包操作，并对使用者的生物特征信息和生物钥匙标识ID进行确认，做出是“谁”在使用那一只生物钥匙进行开锁请求的判断，再做出相应响应动作。这样设计的目的是为了防止开锁信息被仿冒伪造。生物锁具可以对所有发生的开门信息进行记录并可以与其它的计算机系统连接进行记录信息的后处理。生物锁的主要控制器件、部件均是隐蔽的(或只有在锁打开后才能接触到)，所以不容易遭到破坏。生物钥匙构成，可以与其它个人便携电子产品(如手机、手表等)结合在一起。5、加解密算法说明本“生物钥匙”根据不同的应用需求分别采用对称或非对称信息加密算法(其中包括DES算法、RSA算法、Pohlig-Hellman算法、Rabin算法、ElGamal算法或PGP算法等)对所采集到的生物特征信息和本只生物钥匙的标识ID以及一个随机数进行打包并加密，然后发送给配套的生物锁。配套生物锁采用相应算法(DES算法、RSA算法、Pohlig-Hellman算法、Rabin算法、ElGamal算法或PGP算法等)对生物钥匙传送来的加密信息包进行解密、解包。每一套生物钥匙及锁具有一套自己特有的算法密钥。如采用非对称加密算法则生物钥匙(可多只)用算法公钥进行加密，而锁具用算法私钥进行解密。
技术方案1生物钥匙及生物锁的工作方法，生物钥匙采集到的生物特征信息与其内的信息经加密后一同发射至与其配套的生物锁，生物锁对接收到的生物特征信息及生物钥匙内的信息进行识别、判断，“合法”生物锁自动打开，“非法”生物锁拒绝开锁。
技术方案2生物钥匙及生物锁，生物钥匙内置有生物特征信息且无线发射到生物锁，生物锁内置有与生物钥匙内生物特征信息相比对的生物特征信息且无线接收生物钥匙发射的信息，二者吻合，生物锁打开，不吻合，生物锁不开。
本发明与背景技术相比，一是只有被授权人本人使用“生物钥匙”才能将配套的生物锁打开，未被授权的任何人既使拿到生物钥匙也无法打开生物锁，既使生物钥匙落入贼人之手，也无法用其打开锁；二是每只“生物钥匙”中都存一个用于标识本生物钥匙的ID和对信息进行加密的密码和加密算法，从根本上避免了生物信息发射的相同性，既使生物钥匙与生物锁间的通讯信息被截获，也不容易被破解；三是一套锁具可以有多只“生物钥匙”，并分别授权给多个人使用，每个被授权人可以分别用自己的多个生物特征开锁；四是生物锁具可以对所有发生的开门信息进行记录并可以与其它的计算机系统连接进行记录信息的后处理，确保了生物锁具安全性，既可以防止开锁信息被仿冒伪造，又可以进行有效的查询。五是生物锁隐蔽在门内，不容易遭到破坏，而生物钥匙可以与个人的便携电子产品结合在一起，不仅方便携带，而且方便使用。
图1是生物钥匙的方框示意图。
图2是生物锁的方框示意图。
图3是生物钥匙及生物锁的流程示意图。
具体的实施方式实施例1参照附图1～3。生物钥匙及生物锁，生物钥匙内置有生物特征信息且无线发射到生物锁，生物锁内置有与生物钥匙内生物特征信息相比对的生物特征信息且无线接收生物钥匙发射的信息，二者吻合，生物锁打开，不吻合，生物锁不开。生物钥匙含有人体生物特征信息的传感器、信息处理器、程序数据存储器、无线收发器、电源及按钮开关，生物特征信息传感器采集到的生物信息至信息处理器，程序数据存储器临时存贮来自信息处理器的信息，生物钥匙ID的信息至信息处理器，无线收发器接用于收信息处理器发来的信息，或接收生物锁发来的信息，按钮开关控制生物钥匙工作，电源为生物钥匙提供能源；生物锁至少含有信息处理器、程序数据存储器、无线收发器、电源、驱动器及栓锁动作执行机构，无线收发器接收生物钥匙发来的信息，或接受信息处理器发来的信息，程序数据存储器存储锁具工作程序和工作过程中的数据及各种授权使用者的生物特征信息、授权生物钥匙ID信息；信息处理器对生物钥匙传送来的信息包进行解密、解包，在完成对信息合法性判断、生物特征信息识别、生物钥匙ID识别、信息有效性判断后，对驱动器发出开锁指令，驱动器指令后驱动栓锁动作执行机构开锁。生物钥匙设有状态指示器，生物锁设有键盘、通讯接口、外部源接口、内部备份电源及状态指示器。生物钥匙ID记录在卡中，然后再插入生物钥匙的卡座内。生物特征信息的传感器是指纹传感器、眼虹膜传感器、DNA传感器、声音传感器。生物特征信息的传感器、信息处理器、程序数据存储器分别独立为一个器件，或组合集成在同一个集成电路或厚膜电路内；无线接收发器包括无线射频收发器、红外收发器。
生物钥匙原理说明参照附图1。生物钥匙由以下主要部分组成①生物特征信息传感器它是生物钥匙的关键组成部分之一，用来采集使用者生物特征信息。根据不同的应用需要，该传感器可以分别是采集指纹、眼虹膜、眼底、DNA、声音等信息的传感器。②信息处理器(CPU或DSP)它是按照预定的程序，完成对传感器所采集来的生物特征信息进行后处理，包括信息数据化、特征码提取、加密，或根据锁具部分发来的指令进行密码设置、信息重发等操作。③程序数据存储器它是用来存储工作程序和过程数据的部件。生物特征信息传感器所采集来的信息经过处理并发送给锁具后，数据存储器不再保留过程数据，以免生物钥匙丢失后信息被他人获取。④无线收发器(可以是射频收发器及天线或是红外线收发器)，接收信息处理器(CPU或DSP)发来的信息，对其按照一定的协议进行调制，并通过天线以无线的形式(或以红外的方式)发送给生物锁，或接收通过天线传来的生物锁发来的信息，并按照一定的协议进行解调，然后传送给信息处理器(CPU或DSP)进行后续处理。⑤电源及电源管理电源是指电池。电源管理部分负责实现电源变换、保护、节电等功能。⑥钥匙ID每只生物钥匙都有一个唯一不变且不同与其它的标识码(ID)，它随生物特征信息一同经加密后发送给生物锁，以便生物锁具识别是那一只“生物钥匙”发来的信息。它可以在生物钥匙生产时固化在生物钥匙内部，也可以用类似手机“SIM”卡的办法，将生物钥匙ID记录在“SIM”卡中，然后再插入“生物钥匙”相应的卡座里。⑦按钮开关用来开启或关闭“生物钥匙”。按钮开关每按一次，生物钥匙启动并向锁具发送一次信息。⑧状态指示器指的是指示灯或LCD，用来指示生物钥匙的工作状态。
生物锁原理说明参照附图2。生物锁由以下主要部分级组成①无线收发器(可以是射频收发器及天线或是红外线收发器)接收生物钥匙发来的信息，对其按照一定的协议进行解调，然后传送给信息处理器(CPU或DSP)进行后续处理；或接受信息处理器(CPU或DSP)发来的信息，对其按照一定的协议进行调制并通过天线以无线的形式(通过红外的方式)发送给生物钥匙。②信息处理器(CPU或DSP)它是按照预定的程序，完成对生物钥匙传送来的信息包进行解密、解包、对信息可法性判断、生物特征信息识别、生物钥匙ID识别、信息有效性判断、开锁指令发出，以及锁具设置、状态信息处理等工作。③程序数据存储器用来存储锁具工作程序和工作过程中的数据、及各种授权使用者的生物特征信息、授权生物钥匙ID等信息。④驱动模块(器)当信息处理器(CPU或DSP)接收到生物钥匙发来的开锁请求和相应信息，并做出是有效合法的判断后就向驱动模块发出开锁信号，驱动模块对该信号进行放大、变换等处理后驱动相应栓锁动作执行机构，从而实现开锁动作。⑤栓锁动作执行机构是指能在电信息的控制下进行机械动作，实现开锁目的的装置，如电磁开关、电磁阀、电机等。⑥键盘用于进行人为的信息输入。键盘设置在公众不能接触到部位(如门的内侧)，或只有在锁具处于打开状态时才能接触到地方(如保险箱或汽车的内部)。⑦状态指示器指的是指示灯或LCD、LED显示器等，用来指示锁具的工作状态和各种信息提示。⑧通讯接口用于与其它计算机系统进行信息通讯的接口，如USB接口、RS232接口、1394接口、RS422接口、RS485接口等。⑨内置电源及电源管理内置电源指电池、储电池、电瓶等，是为了防备外部供电系统发生故障时所需；电源管理部分负责实现电源变换、保护、节电等功能。⑩外部电源接口是指锁具从锁具外部获取电源的接口。
实施例2参照附图3和4。生物钥匙及生物锁的工作方法，①生物钥匙采集到的生物特征信息与其内的信息经加密后一同发射至与其配套的生物锁，生物锁对接收到的生物特征信息及生物钥匙内的信息进行识别、判断，“合法”生物锁自动打开，“非法”生物锁拒绝开锁[MS1]。②生物钥匙采集到的生物特征信息与其内唯一不变且不同于其他的标识码(ID)经自动加密后一同发射至与其配套的生物锁，生物锁将接收到的生物特征信息进行解密、解包，在完成对信息合法性判断、生物特征信息识别、标识码ID识别、信息有效性判断后，发出开锁指令、锁具打开，反之，拒绝开锁。③生物钥匙采用加密算法和算法密钥对所采集的生物信息和生物钥匙标识码及一个随机数进行打包加密后再经无线收发器发送给配套锁具；生物锁它使用加密算法和算法密钥对无线收发器所收到的信息包进行解密和解包，在判断出信息包是以前未曾使用过的以后，再将所收到的生物特征信息与数据存储器中所存储的已授权使用者的生物特征信息进行比对，如果判断出使用者是被授权的使用者后，则执行开锁动作，反之，拒绝开锁。所述的加密算法包括对称算法和非对称算法。
开锁工作流程以生物特征是人的指纹为例，对开锁的过程说明如下1、使用前的准备工作在开锁前，通过生物特征采集记录过程，将被授权人的生物特征采集并储存到锁具中的存储器(既图2中的生物特征信息库)中；被授权人的生物特征可以是多个，如左右手中的任何一个手指的指纹等；如果一把锁具有多只生物钥匙，则每只生物钥匙有一个唯一不同与其它的标识码(ID)，所有被授权的生物钥匙的ID也存储在锁具的存储器中；生物钥匙中已安装有电池；锁具外接电源(或内部电源)准备就绪。2、开锁开锁过程如附图3所示。①使用者用手按下生物钥匙上的电源按钮开关，并将一个手指按放在指纹传感器上。②生物钥匙自动采集使用者的指纹信息，并从生物钥匙存储器或SIM卡中取出本只生物钥匙的标识ID，同时生物钥匙中的信息处理器产生一个随机数，然后通过信息打包、加密算法对上述三种信息打包并加密；③打包加密过的信息包通过收发器调制后，经天线向锁具发送；④处于“准备”状态的锁具接收到生物钥匙发来的信息包；⑤锁具中的信息处理器用相应的解密算法和密钥对信息包进行解密、解包，从中分解出指纹信息、生物钥匙ID及一个随机数(随机数是指随机函数发生器发生的随机数，在CPU中是一个逻辑的概念，由软件产生)；⑥锁具通过将本次收到的随机数与存储在锁具中的，以前曾已经用过的数字进行比较，做过本次收到的信息是否曾被使用过的结论；⑦如果本次信息是以前已经使用过的(既意味着可能是被别人仿造的信息)，则锁具通过收发器向生物钥匙发收“重发信息”的命令。生物钥匙重复从第2)步以后的动作；⑧如果本次信息是以前从未使用过的，则锁具将新收到的指纹信息与生物特征信息库中所有授权使用者的指纹信息进行比对，做出本次使用者是否是“合法”使用者的结论；⑨如果判定是“非法”使用者，则锁具拒绝开门，同时对有关信息进行记录备用；⑩如果判定是“合法”使用者，则锁具处理器给出开门控制信号，锁具执行机构做出开门动作；(11)锁具将本次是“谁”(使用者代码)，用那一只生物钥匙开门等信息记录下来备用，并把“随机数”信息记录下来，以备下一次重复第6)步判断时使用；(12)锁具返回到“准备”状态，等待下一次开门请求。
需要理解到的是上述实施例虽然对本发明作了比较详细的说明，但是这些说明仅限于对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神内的发明创造，均落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种生物钥匙及生物锁的工作方法，其特征是生物钥匙采集到的生物特征信息与其内的一条或多条信息经加密后一同发射至与其配套的生物锁，生物锁对接收到的生物特征信息及生物钥匙内的信息进行识别、判断，“合法”生物锁自动打开，“非法”生物锁拒绝开锁。
2.根据权利要求1所述的生物钥匙及生物锁的工作方法，其特征是生物钥匙采集到的生物特征信息与其内唯一不变且不同于其他的标识码(1D)经自动加密后一同发射至与其配套的生物锁，生物锁将接收到的生物特征信息进行解密、解包，在完成对信息合法性判断、生物特征信息识别、标识码ID识别、信息有效性判断后，发出开锁指令、锁具打开，反之，拒绝开锁。
3.根据权利要求2所述的生物钥匙及生物锁的工作方法，其特征是生物钥匙采用加密算法和算法密钥对所采集的生物信息和生物钥匙的标识码及一个随机数进行打包加密后再经无线收发器发送给生物锁；生物锁使用加密算法和算法密钥对无线收发器所收到的信息包进行解密和解包，，再将所收到的生物特征信息与数据存储器中所存储的已授权使用者的生物特征信息进行比对，如果判断出使用者是被授权的使用者后，则执行开锁动作，反之，拒绝开锁。
4.根据权利要求1所述的生物钥匙及生物锁的工作方法，其特征是生物钥匙内的一条或多条信息是指生物钥匙的标识码ID或生物钥匙的标识码ID、随机数。
5.根据权利要求3所述的生物钥匙及生物锁的工作方法，其特征是所述的加密算法包括对称算法和非对称算法。
6.一种生物钥匙及生物锁，其特征是生物钥匙内置有生物特征信息且无线发射到生物锁，生物锁内置有与生物钥匙内生物特征信息相比对的生物特征信息且无线接收生物钥匙发射的信息，二者吻合，生物锁打开，不吻合，生物锁不开。
7.根据权利要求6所述的生物钥匙及生物锁，其特征是生物钥匙含有人体生物特征信息的传感器、信息处理器、程序数据存储器、无线发射器、电源及按钮开关，生物特征信息传感器采集到的生物信息至信息处理器，程序数据存储器临时存贮来自信息处理器的信息，生物钥匙ID的信息至信息处理器，无线收发器用于收信息处理器发来的信息，或接收生物锁发来的信息，按钮开关控制生物钥匙工作，电源为生物钥匙提供能源；生物锁至少含有信息处理器、程序数据存储器、无线收发器、电源、驱动器及栓锁动作执行机构，无线收发器接收生物钥匙发来的信息，或接受信息处理器发来的信息，程序数据存储器存储锁具工作程序和工作过程中的数据及各种授权使用者的生物特征信息、授权生物钥匙ID信息；信息处理器对生物钥匙传送来的信息包进行解密、解包，在完成对信息合法性判断、生物特征信息识别、生物钥匙ID识别、信息有效性判断后，对驱动器发出开锁指令，驱动器指令后驱动栓锁动作执行机构开锁。
8.根据权利要求7所述的生物钥匙及生物锁，其特征是生物钥匙设有状态指示器，生物锁设有键盘、通讯接口、外部源接口、内部备份电源及状态指示器。
9.根据权利要求7所述的生物钥匙及生物锁，其特征是生物钥匙ID记录在卡中，然后再插入生物钥匙的卡座内；生物特征信息的传感器是指纹传感器、眼虹膜传感器、DNA传感器、声音传感器。
10.根据权利要求6所述的生物钥匙及生物锁，其特征是生物特征信息的传感器、信息处理器、程序数据存储器分别独立为一个器件，或组合集成在同一个集成电路或厚膜电路内；无线接收发器包括无线射频收发器、红外收发器。
全文摘要
本发明涉及一种生物钥匙及与其匹配的生物锁，生物钥匙内置有生物特征信息且无线发射到生物锁，生物锁内置有与生物钥匙内生物特征信息相比对的生物特征信息且无线接收生物钥匙发射的信息，二者吻合，生物锁打开，不吻合，生物锁不开。优点一是只有被授权人本人使用“生物钥匙”才能将配套的生物锁打开，未被授权的任何人既使拿到生物钥匙也无法打开生物锁；二是每只“生物钥匙”中都存一个用于标识本生物钥匙的ID和对信息进行加密的密码和加密算法，既使生物钥匙与生物锁间的通讯信息被截获，也不容易被破解；三是一套锁具可以有多只“生物钥匙”，并分别授权给多个人使用，每个被授权人可以分别用自己的多个生物特征开锁。
文档编号H04L9/00GK1588426SQ20041007075
公开日2005年3月2日 申请日期2004年7月23日 优先权日2004年7月23日
发明者陈鸣 申请人:浙江华立通信集团有限公司