一种智能锁芯、智能锁及智能钥匙的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能锁芯、智能锁及智能钥匙，本实用新型的智能锁芯包括：控制模块、物理信息接口、安全模块、电源接口，用于芯片控制的控制模块分别与用于与智能钥匙连接的物理信息接口、用于安全认证的安全模块、用于接入电源的电源接口相连；用于安全认证的安全模块分别与用于与智能钥匙连接的物理信息接口、用于接入电源的电源接口相连。本实用新型的智能锁芯、智能锁及智能钥匙，由于采用ESAM模块(嵌入式安全认证模块)构建智能锁芯及智能锁，使用时，工作人员只需将智能钥匙插入智能锁中,由智能钥匙与智能锁中的ESAM模块自动完成密钥的安全认证和数据存取工作，保证了智能锁系统的安全性运营。
【专利说明】一种智能锁芯、智能锁及智能钥匙
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能锁，特别涉及一种智能锁芯、智能锁及智能钥匙。
【背景技术】
[0002]智能锁是近年来出现的新型化智能锁具，它与传统的机械锁有很大不同，在用户识别、安全性等方面都具有智能化特征。这些智能化特征依赖于智能锁的关键部件-智能锁芯。相对于传统机械锁的智能锁芯增加了微控制单元(Micro Control Unit, MCU)等能够实现自动化运算的部件，从而实现了智能锁的智能化。目前市面上普通智能锁的智能锁芯只具有简单的逻辑、存储及密钥电路，无法实现智能锁功能的扩展，并且由于电路简单，通常智能锁的密钥易于破解，容易出现安全故障的问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是公开一种智能锁芯、智能锁及智能钥匙，以解决现有技术中存在的智能锁密钥易于破解，容易出现安全故障的问题。
[0004]本实用新型的智能锁芯包括:控制模块、物理信息接口、安全模块、电源接口，用于芯片控制的控制模块分别与用于与智能钥匙连接的物理信息接口、用于安全认证的安全模块、用于接入电源的电源接口相连；用于安全认证的安全模块分别与用于与智能钥匙连接的物理信息接口、用于电源接入的电源接口相连。
[0005]在上述技术方案中，控制模块为微控制单元。
[0006]在上述技术方案中，安全模块为嵌入式安全认证模块。
[0007]在上述技术方案中，物理信息接口与电源接口为同一个接口。
[0008]本实用新型的智能锁包括上述任意一项所述的智能锁芯和与该智能锁芯相连的锁机电模块。
[0009]本实用新型的智能钥匙包括:控制模块、电源模块、接口模块、存储模块，用于芯片控制的控制模块分别与用于接入电源的电源模块、用于与智能锁连接的接口模块及用于存储智能钥匙ID和初始密钥的存储模块相连。
[0010]在上述技术方案中，控制模块为微控制单元。
[0011]本实用新型的智能锁芯、智能锁及智能钥匙，由于采用ESAM模块(嵌入式安全存取模块)构建智能锁芯及智能锁，使安全性大大提升，更易于管理，且使用简单。只有管理部门才能使用主密钥修改智能钥匙，将ESAM模块中密钥修改为运行主密钥，因此密钥泄露的可能性很小。使用时，工作人员只需将智能钥匙插入智能锁中，由智能钥匙与智能锁中的ESAM模块自动完成密钥的安全认证和数据存取工作。由于智能锁的安全认证过程完全是在智能钥匙内完成的，外人很难攻击，安全级别高，且核心主密钥严密控制，保证了智能锁系统的安全性运营。
[0012]通过由ESAM模块构建的智能锁芯、智能锁及与之匹配的智能钥匙，可以实现智能锁生产过程的安全性、运行管理的安全性。从而为智能锁在安全性和可操作性方面得到保 证，并可应用到各类安全等级高的防护设备上，从而增加了防护设备的安全管理等级。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型智能锁芯的结构示意图；
[0014]图2是本实用新型智能钥匙的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图，对本实用新型的几个【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0016]针对【背景技术】中所述的问题，本方案提出了一种智能锁芯、包含该智能锁芯的智能锁，及相应的智能钥匙。新型的智能锁芯不仅具有MCU (Micro Control Unit,微控制单元)，还增加了专门的ESAM (Embedded Secure Access Module,嵌入式安全认证模块)安全芯片，使智能锁的安全性和准确性都得到提升。
[0017]通过ESAM对智能锁与智能钥匙进行身份认证、数据加/解密、安全存储、通讯保密等可以发挥智能锁独到的安全控制作用。
[0018]如图1所示，本实用新型的智能锁芯包括:控制模块110、物理信息接口 120、安全模块130、电源接口 140，用于芯片控制的控制模块110分别与用于与智能钥匙连接的物理信息接口 120、用于安全认证的安全模块130、用于接入电源的电源接口 140相连；物理信息接口 120与电源接口 140为同一接口 ；用于安全认证的安全模块130分别与用于与智能钥匙连接的物理信息接口 120、用于接入电源的电源接口 140相连；控制模块110为微控制单兀(Micro Control Unit,以下简称MCU),安全模块为嵌入式安全认证模块(EmbeddedSecure Access Module,以下简称 ESAM)。
[0019]当物理信息接口 120和电源接口 140有输入时，例如插入了可提供电源的智能钥匙时，智能锁芯的MCU模块(即控制模块)、ESAM模块(即安全模块)加电，被唤醒，开始初始化。首次插入智能钥匙时，智能锁芯通过物理信息接口 120/电源接口 140向智能钥匙要求智能钥匙的序列号Ser并保存。
[0020]非首次插入智能钥匙时，智能锁芯和智能钥匙将进行合法性认证，包括内部认证和外部认证。
[0021]内部认证:智能锁芯将生成的随机数Rnm送给智能钥匙，同时向智能钥匙发送内部认证指令；智能钥匙对随机数Rnm应用主密钥Mkey进行加密成密文送给智能锁芯,其中主密钥已存在智能钥匙和智能锁芯中；智能锁芯应用主密钥Mkey将密文解密生成明文Rnml ;比较Rnml和Rnm,相同则智能锁芯判断智能钥匙为真。
[0022]外部认证:智能锁芯发送生成随机数指令给智能钥匙；智能钥匙产生的随机数Rnm2回送给智能锁芯；智能锁芯对随机数应用主密钥Mkey进行加密生成密文，其中主密钥已存放在智能钥匙和智能锁芯中；智能锁芯向智能钥匙发送外部认证指令，并将密文发送给智能钥匙；智能钥匙将应用主密钥Mkey进行密文解密生成明文Rnm3，并将明文Rnm3和Rnm2比较，相同则智能钥匙判别智能锁芯为真，据此完成智能锁芯和智能钥匙的认证全过程。这里，智能钥匙和智能锁芯的主密钥为同一个。
[0023]认证结果由智能锁芯的MCU模块通过其1/0 口输出O或I的开关量。其中，Mkey和密文是相关联的，即由Mkey和智能钥匙的序列号Ser可以推导出密文，这些值是在出厂时写入的，在后续用户使用时可以由发行机进行修改。需内外认证均正确才输出开关量，才满足智能锁芯的功能。
[0024]在上述认证过程中，在智能锁芯和智能钥匙之间只传送序列号和随机码，其余操作(密钥生成、密钥验证等)都是在ESAM模块和智能钥匙内部进行的，外界无法得到任何密钥信息，因此使智能锁芯的安全性更高。由于大部分认证操作都是由ESAM模块完成的，因此，对智能锁芯的MCU配置要求不高，可以只使用通用单片机。所有的认证过程都是由智能锁芯中ESAM与智能钥匙来完成。
[0025]电源接口 140可接受外部供电，在本方案中，物理信息接口 120和电源接口 140为同一个接口，使用智能钥匙给智能锁芯供电，从而使成品智能锁能保持较小体积。
[0026]图1的智能锁芯可与智能锁的锁机电模块(锁动作执行机构)及其余部分连接，构成一个智能锁。锁机电模块接收智能锁芯输出的O或I的开关量，由此驱动执行机构，使智能锁变成打开状态或保持锁定状态。
[0027]如图2所示，本实用新型还公开了一种智能钥匙，本实用新型的智能钥匙包括:控制模块210、电源模块220、接口模块230、存储模块240 ;用于芯片控制的控制模块210分别与用于接入电源的电源模块220、用于与智能锁连接的接口模块230及用于存储智能钥匙ID和初始密钥的存储模块240相连。
[0028]在上述技术方案中，控制模块为微控制单元(Micro Control Unit，以下简称MCU )，可采用各种微处理器来实现。
[0029]如图2所示，接口模块230可与智能锁芯的物理信息接口 120连接；电源模块220可由普通电池实现；存储模块240中预先存储了钥匙的唯一序列号和初始密钥；这里，初始密钥可以为多个，即与多个ESAM模块关联的密钥，这对应一个钥匙开多个锁的情况;MCU模块中内置了与ESAM模块中使用的相同的加密算法，并具有产生随机数的算法，当然随机数也可由随机数发生电路产生。
[0030]本申请的智能锁芯和智能钥匙内部电路设计均采用低功耗电路，从而保证电池供电可同时满足钥匙和锁的用电，可以保证开锁次数在上千次以上。
[0031]本实用新型的智能锁芯、智能锁及智能钥匙，由于采用ESAM模块构建智能锁芯及智能锁，使安全性大大提升，更易于管理，且使用简单。只有管理部门才能使用主密钥修改智能钥匙，将ESAM模块中密钥修改为运行主密钥，因此密钥泄露的可能性很小。使用时，工作人员只需将智能钥匙插入智能锁中，由智能钥匙与智能锁中的ESAM模块自动完成密钥的安全认证和数据存取工作。由于智能锁的安全认证过程完全是在智能钥匙内完成的，外人很难攻击，安全级别高，且核心主密钥严密控制，保证了智能锁系统的安全性运营。
[0032]通过由ESAM模块构建的智能锁芯、智能锁及与之匹配的智能钥匙，可以实现智能锁生产过程的安全性、运行管理的安全性。从而为智能锁在安全性和可操作性方面得到保证，并可应用到各类安全等级高的防护设备上，从而增加了防护设备的安全等级。
[0033]以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种智能锁芯，其特征在于，包括:控制模块、物理信息接口、安全模块、电源接口，用于芯片控制的所述控制模块分别与用于与智能钥匙连接的所述物理信息接口、用于安全认证的所述安全模块、用于接入电源的所述电源接口相连； 用于安全认证的所述安全模块分别与用于与智能钥匙连接的所述物理信息接口、用于接入电源的所述电源接口相连。
2.根据权利要求1所述的智能锁芯，其特征在于，所述控制模块为微控制单元。
3.根据权利要求1所述的智能锁芯，其特征在于，所述安全模块为嵌入式安全认证模块。
4.根据权利要求1所述的智能锁芯，其特征在于，所述物理信息接口与所述电源接口为同一个接口。
5.一种智能锁，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项所述的智能锁芯和与所述智能锁芯相连的锁机电模块。
6.一种智能钥匙，其特征在于，包括:控制模块、电源模块、接口模块、存储模块，用于芯片控制的所述控制模块分别与接入电源的所述电源模块、用于与智能锁相连的所述接口模块及用于存储钥匙ID和初始密钥的所述存储模块相连。
7.根据权利要求6所述的智能钥匙，其特征在于，所述控制模块为微控制单元。
【文档编号】G07C9/00GK203520493SQ201320700977
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】赵羡龙, 王维彬, 杨立新 申请人:国家电网公司, 北京南瑞智芯微电子科技有限公司