一种无线智能门锁的无线通信方法与流程

本发明涉及智能门锁，更具体地说，尤其涉及一种无线智能电子门锁的无线通信方法。

背景技术：

智能家居作为当今中国的热门行业，已经逐渐进入常熟稳定的时期，而同样与其紧密关联的门锁产品，现在机械式门锁仍然占据绝对比重。门锁的智能化正在逐渐为人们所关注，目前使用的大多数智能门锁除了传统的开启方式外，还增加了还增加了rfid磁卡、电子密码、指纹识别、人脸识别锁和射频遥控开关等智能开启方式。

指纹密码具有指纹识别率性能低、使用灵活性差和安全性能低的缺点，例如手指有油污及脱皮的情况下指纹密码锁可能无法识别，指纹密码锁智能设置密码人员开锁，同时指纹密码锁的指纹探头外露，安全性能不高，容易被人破坏等。而磁卡锁使用不够方便，每次使用必须刷卡，同时安全性能差，磁卡无密码交互，无跳码和加密技术，密码具有单一性。电子密码锁的安全性能差，密码键盘外露，容易被人破坏和套用，电子密码也容易被人剽窃，同时电子密码锁的适用性差，不适合儿童和老人使用，密码借人开锁后必须修改密码。

无线智能钥匙门锁系统与现有的rfid次卡式电子锁、电子密码锁、指纹锁有所不同，此方案采用的是低频无线短距离(2米左右)射频信号认证，高频射频双向通讯密码验证，两道安全防护，具有成本低，功能多，高实用性的特点。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种可对遥控钥匙与智能门锁之间的双向通信进行加密和解密，因而可有效保证门锁安全性的无线智能门锁的无线通信方法及其系统。

本发明的技术方案是这样实现的：一种无线智能门锁的无线通信方法，该方法包括如下步骤：

a、人体接触门把手，激活智能门锁上的触发器，唤醒门锁基站，门锁基站通过低频发射器发出带有门锁基站id号的低频唤醒信号，同时门锁基站进入等待应答状态；

b、无线钥匙接收到上述低频唤醒信号，对该低频唤醒信号进行验证，验证该无线钥匙是否与门锁基站id号相匹配；若匹配，激活无线钥匙的钥匙端处理器；若不匹配，忽略该低频唤醒信号；

c、当无线钥匙上的钥匙端处理器激活后，通过双重加密算法对无线钥匙id号进行加密，得到一组钥匙端组合加密数据信号，并通过钥匙端高频发射器将该钥匙端组合加密数据信号发送给门锁基站；

d、门锁基站接收到钥匙端组合加密数据信号后，通过门锁端解码器对钥匙端组合加密数据信号进行解密，得到无线钥匙id号信息；门锁基站将该无线钥匙id号信息与钥匙数据库进行匹配，验证无线钥匙id号是否存在；若无线钥匙id号存在，门锁基站获取该无线钥匙id号对应的本地密钥，若无线钥匙id号不存在，则忽略该无线钥匙id号信息；

e、门锁基站验证处无线钥匙id号存在后，通过双重加密算法门锁基站id号进行加密，得到一组门锁端组合加密数据信号，并通过门锁端高频发射器将该门锁端组合加密数据信号发送给无线钥匙；

f、无线钥匙接收到门锁端组合加密数据信号后，通过钥匙端解码器对门锁端组合加密数据信号进行解密，得到门锁基站id号信息；无线钥匙根据门锁基站id号信息获取该门锁基站id号对应的可变密钥；

g、无线钥匙通过钥匙端编码器对可变密钥进行加密，得到计数器组合加密数据，再通过钥匙端高频发射器将计数器组合加密数据发送到门锁基站；

h、门锁基站接收计数器组合加密数据后，通过门锁端解码器对计数器组合加密数据进行解密，再将得到的可变密钥与本地密钥的验证数据部分进行对比，若验证通过，门锁基站控制驱动器运动，驱动器带动门锁执行器执行开门操作；若验证未通过，则放弃该消息。

进一步的，步骤c、步骤e和步骤g中无线钥匙和门锁基站之间的通信采用滚动码方式和双重高级加密算法，双重高级加密算法分别为aes加密算法和xxtea加密算法，利用aes加密算法和xxtea加密算法与滚动码的重新排列组合得到加密数据。

滚动码的方式可以实现通信密钥在2的64方内不会出现重复，若机器每秒尝试100个密钥，大概需要58.5亿年才能尝试完毕。

aes加密算法是一种高级加密标准，其速度快安全级别高，aes高级算法基于排列和置换运算，排列是对数据重新进行安排，置换是将一个数据单元替换成另一个，aes高级算法使用集中不同的方法来执行排列和运算，因此aes高级算法是一种迭代的、对称密钥分组的密码，它可以使用128、192和256位密钥，并且用128位分组加密和解密数据；与公共密钥密码使用的密钥不同，对称密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据，通过分组密码返回的加密数据的位数与输入数据相同，迭代加密使用一个循环机构，在该循环结构中重复置换和替换输入数据。

tea算法是由剑桥大学计算机实验室的davidwheeler和rogerneedham于1994年发明，tea是tinyencryptionalgorithm的缩写，以加密解密速度快，实现简单著称。tea算法每一次可以操作64bit(8byte)，采用128bit(16byte)作为key，算法采用迭代的形式，推荐的迭代轮数是64轮，最少32轮。为解决tea算法密钥表攻击的问题，tea算法先后经历了几次改进，从xtea到blocktea，直至最新的xxtea。xtea也称做tean，它使用与tea相同的简单运算，但四个子密钥采取不正规的方式进行混合以阻止密钥表攻击。blocktea算法可以对32位的任意整数倍长度的变量块进行加解密的操作，该算法将xtea轮循函数依次应用于块中的每个字，并且将它附加于被应用字的邻字。xxtea使用跟blocktea相似的结构，但在处理块中每个字时利用了相邻字，且用拥有两个输入量的mx函数代替了xtea轮循函数。

进一步的，所述低频发射器发出的信号为125khz低频信号。

进一步的，所述钥匙端高频发射器和门锁端高频发射器发出的信号为434mhz高频信号。

进一步的，所述本地密钥由钥匙号、基站编码、产品编码和厂商码经过特殊的形成机制生成。

本发明的有益效果在于：本发明有效解决了无线智能电子门锁通信安全性不高的问题，本发明的本地密钥由钥匙号、基站编码、产品编码和厂商码经过特殊的形成机制生成，保证每把配对无线钥匙与门锁基站具有唯一的本地密钥，具有完全的唯一性特征；滚动码与本地密钥形成可变密钥，同时被加密的数据因为滚动码的加入使得解密的数据与可变密钥均是动态变化的，通过双重加密算法加密后的每一条加密报文均具有唯一性，机密后的报文重复几率无限接近与零，有效防止了密文被录播或破解；采用双重加密算法加上加密数据的重新排列组合，得到最终加密报文，比采用单一的加密算法安全性更进一步的增强。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明一种无线智能门锁的无线通信方法的流程示意图。

具体实施方式

参阅图1所示，本发明的一种无线智能门锁的无线通信方法，该方法包括如下步骤：

a、人体接触门把手，激活智能门锁上的触发器，唤醒门锁基站，门锁基站通过低频发射器发出带有门锁基站id号的低频唤醒信号，同时门锁基站进入等待应答状态；

b、无线钥匙接收到上述低频唤醒信号，对该低频唤醒信号进行验证，验证该无线钥匙是否与门锁基站id号相匹配；若匹配，激活无线钥匙的钥匙端处理器；若不匹配，忽略该低频唤醒信号；

c、当无线钥匙上的钥匙端处理器激活后，通过双重加密算法对无线钥匙id号进行加密，得到一组钥匙端组合加密数据信号，并通过钥匙端高频发射器将该钥匙端组合加密数据信号发送给门锁基站；

d、门锁基站接收到钥匙端组合加密数据信号后，通过门锁端解码器对钥匙端组合加密数据信号进行解密，得到无线钥匙id号信息；门锁基站将该无线钥匙id号信息与钥匙数据库进行匹配，验证无线钥匙id号是否存在；若无线钥匙id号存在，门锁基站获取该无线钥匙id号对应的本地密钥，若无线钥匙id号不存在，则忽略该无线钥匙id号信息；

e、门锁基站验证处无线钥匙id号存在后，通过双重加密算法门锁基站id号进行加密，得到一组门锁端组合加密数据信号，并通过门锁端高频发射器将该门锁端组合加密数据信号发送给无线钥匙；

f、无线钥匙接收到门锁端组合加密数据信号后，通过钥匙端解码器对门锁端组合加密数据信号进行解密，得到门锁基站id号信息；无线钥匙根据门锁基站id号信息获取该门锁基站id号对应的可变密钥；

g、无线钥匙通过钥匙端编码器对可变密钥进行加密，得到计数器组合加密数据，再通过钥匙端高频发射器将计数器组合加密数据发送到门锁基站；

h、门锁基站接收计数器组合加密数据后，通过门锁端解码器对计数器组合加密数据进行解密，再将得到的可变密钥与本地密钥的验证数据部分进行对比，若验证通过，门锁基站控制驱动器运动，驱动器带动门锁执行器执行开门操作；若验证未通过，则放弃该消息。

步骤c、步骤e和步骤g中无线钥匙和门锁基站之间的通信采用滚动码方式和双重高级加密算法，双重高级加密算法分别为aes加密算法和xxtea加密算法，利用aes加密算法和xxtea加密算法与滚动码的重新排列组合得到加密数据。

滚动码的方式可以实现通信密钥在2的64方内不会出现重复，若机器每秒尝试100个密钥，大概需要58.5亿年才能尝试完毕。

aes加密算法是一种高级加密标准，其速度快安全级别高，aes高级算法基于排列和置换运算，排列是对数据重新进行安排，置换是将一个数据单元替换成另一个，aes高级算法使用集中不同的方法来执行排列和运算，因此aes高级算法是一种迭代的、对称密钥分组的密码，它可以使用128、192和256位密钥，并且用128位分组加密和解密数据；与公共密钥密码使用的密钥不同，对称密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据，通过分组密码返回的加密数据的位数与输入数据相同，迭代加密使用一个循环机构，在该循环结构中重复置换和替换输入数据。

tea算法是由剑桥大学计算机实验室的davidwheeler和rogerneedham于1994年发明，tea是tinyencryptionalgorithm的缩写，以加密解密速度快，实现简单著称。tea算法每一次可以操作64bit(8byte)，采用128bit(16byte)作为key，算法采用迭代的形式，推荐的迭代轮数是64轮，最少32轮。为解决tea算法密钥表攻击的问题，tea算法先后经历了几次改进，从xtea到blocktea，直至最新的xxtea。xtea也称做tean，它使用与tea相同的简单运算，但四个子密钥采取不正规的方式进行混合以阻止密钥表攻击。blocktea算法可以对32位的任意整数倍长度的变量块进行加解密的操作，该算法将xtea轮循函数依次应用于块中的每个字，并且将它附加于被应用字的邻字。xxtea使用跟blocktea相似的结构，但在处理块中每个字时利用了相邻字，且用拥有两个输入量的mx函数代替了xtea轮循函数。

所述低频发射器发出的信号为125khz低频信号。

所述钥匙端高频发射器和门锁端高频发射器发出的信号为434mhz高频信号。

所述本地密钥由钥匙号、基站编码、产品编码和厂商码经过特殊的形成机制生成。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。