专利名称：秘密金钥产生装置以及方法
技术领域：
本发明是有关于一种秘密金钥产生方法以及装置，且特别是有关于一种手持式秘密金钥产生方法以及装置。
背景技术：
微机电技术达成了机械装置微小化，尤其是可以将过去体积庞大价格惊人的惯性测量装置(Inertial Measurement Unit, IMU)缩小到如芯片般大小，由于智能型手持式装置成长率惊人，其中做为智能型手机标准配备的微机电加速规(MEMS Accelerometer)更是当前市场规模最为庞大的微机电装置。另外，2010年可算是微机电陀螺仪(MEMSGyroscope)起飞元年，因为Apple iPhone4首次将其纳入智能型手机配备中，其它手机大厂(例如，Samsung)也陆续跟进。惯性测量装置两大要角齐聚一堂，加上新型高速微处理器，智能型手机已具备惯性导航系统(Inertial Navigation System, INS)所需的硬设备。但值得注意的是，厂商为了控制成本，手机上用的微机电装置都是选用低价版本，如果在上面实作惯性导航系统，将电子信号换算为动作时，其噪声及误差将造成令人无法接受的轨迹飘移。因此，本发明提供另一型态的秘密金钥产生方法以及装置，可将使用者的动作特征转换为秘密金钥，亦可避免噪声并提高动作特征的辨识率。
发明内容
本发明提供一种秘密金钥(secret key)产生方法以及装置。本发明提供实施例的一种秘密金钥产生装置。该秘密金钥产生装置包括一控制单元、一动作传感器及一储存单元。其中该控制单元电性稱接于该动作传感器及该储存单元。该动作传感器感测该秘密金钥 产生装置于三度空间中的一动作，并产生一动作感测信号，该储存单元储存该动作感测信号，以及该控制单元通过该动作感测信号产生一秘密金钥。本发明提供实施例的一种秘密金钥产生方法，该方法包括:通过一动作传感器感测一秘密金钥产生装置于三度空间中的一动作并产生一动作感测信号；通过一储存单元储存该动作感测信号；以及通过一控制单元将该动作感测信号转换并产生一秘密金钥。透过本发明的秘密金钥产生方法与装置，通过利用各种感测组件的信息，将使用者所操作的动作特征转换为秘密金钥，并且使用者只要重复具有相同特征的动作即可重新产生相同的秘密金钥。免除了使用者必须另外携带记忆装置才能存放秘密金钥的麻烦。此夕卜，通过本发明的方法及装置，亦可避免产生金钥时噪声的干扰并提高信号的辨识率。
图1A是显示一依据本发明实施例的一秘密金钥产生装置的系统架构图；图1B是显示一依据本发明实施例的一秘密金钥产生方法的步骤流程图；图2是显示一依据本发明实施例的传送秘密金钥的示意图3是显示一依据本发明实施例的动作传感器的架构图；图4是显示一依据本发明实施例的动作传感器的操作示意图；图5是显示一依据本发明实施例的储存单元的架构图；图6是显示一依据本发明实施例的动作感测流程图；图7是显示一依据本发明实施例的秘密金钥产生流程图；图8是显示一依据本发明实施例的动作示意图；图9是显示一依据本发明实施例的动作感测及随机数种子生成示意图；图10是显示一依据本发明另一实施例的动作感测示意图；图11是显示一依据本发明另一实施例的动作感测及随机数种子生成示意图；图12是显示一依据本发明一实施例的随机数种子产生非对称金钥对(Asymmetric key pair)的不意图；图13是显示一依据本发明一实施例的金钥用途示意图。主要组件符号说明10 秘密金钥产生装置；11 控制单元；12 输入接口； 13 输出接口；14 储存单元；15 动作传感器；16 通讯接口 ；21 通讯网络；22 远程装置；31 X轴加速规；32 Y轴加速规；33 Z轴加速规；34 俯仰角陀螺仪；35 滚转角陀螺仪；36 偏航角陀螺仪；37 摄影机；38 声波定位装置；41 X轴；42 Y 轴；43 Z 轴；51 位运算对照表；52 动作感测信号记录；53 随机数种子；54 秘密金钥；S61 S64 步骤；S71 S76 步骤；81 动作轨迹；91 初始参考位；92 97 曲线图；98 随机数种子；38 声波定位装置；102 墙面；111 初始参考位；112 113 曲线图；114 随机数种子；121 质数产生器；122 RSA金钥产生器；123 RSA金钥对；131 对称金钥；132 非对称金钥；133 加密；134 认证；135 签章；136 凭证。
具体实施例方式为了让本发明的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示图1A至图13，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各组件的配置为说明之用，并非用以限制本发明。且实施例中附图标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。图1A是显示一依据本发明实施例的一秘密金钥产生装置10的系统架构图。如图1A所示，此秘密金钥产生装置10包括有一控制单元11、一输入接口 12、一输出接口 13、一储存单元14、一动作传感器15以及一通讯接口 16。其中该控制单元11分别与输入接口
12、输出接口 13、储存单元14、动作传感器15以及通讯接口 16电性耦接。控制单元11负责协调处理其它各单元间的信息传递与交互作用并产生一秘密金钥(secret key)，为该秘密金钥产生装置10 的信息处理中枢。输入接口 12负责接收使用者的一指令，用以启动或停止该动作传感器15的动作感测。储存单元14负责储存该秘密金钥及产生秘密金钥所需相关信息。动作传感器15感测该秘密金钥产生装置10于三度空间的动作，产生一动作感测信号，并透过控制单元11将动作感测信号储存于储存单元中14。输出接口 13可提供使用者目前所操作的秘密金钥产生装置10的操作状态信息，或输出该控制单元所产生的秘密金钥。通讯接口 16可将秘密金钥产生装置10所产生的秘密金钥以安全方式传送至一远程装置。当使用者手持该秘密金钥产生装置10并启动动作感测时，动作传感器15可侦测该秘密金钥产生装置10于三度空间的一动作并产生一动作感测信号。接着，透过控制单元11将动作感测信号储存于储存单元14中，当使用者透过输入接口 12发出停止信号后，动作传感器15则结束动作感测。控制单元11接着取用储存于储存单元14中的动作感测信息及产生秘密金钥所需相关信息，经过适当信号处理与逻辑运算后产生一秘密金钥，并且将此秘密金钥储存于储存单元14中。控制单元11可根据需求自行取用或透过通讯接口 16将秘密金钥传送至远程装置。在此实施例中，秘密金钥产生装置10可以是一手持式移动装置，例如，移动电话(mobile phones)、数字播放器(digital players)、个人数字助理(personal digitalassistants, PDAs)等装置。图1B是显示一依据本发明实施例的一秘密金钥产生方法的步骤流程图，并配合参照图1A。首先，在步骤SlOl中，一使用者通过动作传感器感测秘密金钥产生装置于三度空间中的一动作并产生一动作感测信号。接着，在步骤S102中，通过储存单元储存该动作感测信号。最后，在步骤S103中，通过控制单元将该动作感测信号转换并产生一秘密金钥。图2是显示一依据本发明实施例的传送秘密金钥的示意图。请参阅图2并同时参考图1A，在此一实施例中，秘密金钥产生装置10可使用通讯接口 16将秘密金钥透过通讯网络21传送至一远程装置22。该通讯网络21可以使用各种有线或无线通讯技术，包含但不局限于通用串行总线(Universal Serial Bus, USB)、局域网络(Local Area Network,LAN)、无线局域网络(Wireless Local Area Network, WLAN)或蓝牙(Bluetooth)等通讯技术。图3是显示一依据本发明实施例的动作传感器15的架构图。图4是显示一依据本发明实施例的动作传感器15的操作示意图。如图3及图4所示，该动作传感器15包含有一 X轴加速规31、一 Y轴加速规32、一 Z轴加速规33、一俯仰角陀螺仪34、一滚转角陀螺仪35、一偏航角陀螺仪36、一摄影机37以及一声波定位装置38。其中X轴加速规31、Y轴加速规32及Z轴加速规33分别用以测量以秘密金钥产生装置10为原点的三度空间直角坐标系中沿X轴41、Y轴42及Z轴43移动的加速度值。俯仰角陀螺仪34、滚转角陀螺仪35及偏航角陀螺仪36分别用以测量沿X轴41、Y轴42及Z轴43旋转的角速度值。在一实施例中，该动作传感器15可包含一摄影机37，该摄影机37以光学方式来判断秘密金钥产生装置10与周遭物体的相对运动。具体举例但不局限地来说，该摄影机37可使用一般光学摄影机或深度摄影机(Depth Camera)等装置。在另一实施例中，该动作传感器15还可包含一声波定位装置38，该声波定位装置38可使用声波信号判断秘密金钥产生装置10与周遭物体的相对运动。具体举例但不局限地来说，该声波定位装置38可使用一般声波或超声波(Ultrasound)技术。图5是显示一依据本发明实施例的储存单元14的架构图。如图5所示，储存单元14包含一位运算对照表51、一动作感测信号记录52、一随机数种子53以及一秘密金钥54等储存空间。其中该位运算对照表51存有各轴感应器动作特征与随机数种子生成运算的相对关系。动作感测信号记录52储存有由动作传感器15所产生的N个自由度动作感测信号，其中N为大于等于I并小于等于6的自然数。随机数种子53储存有控制单元11根据位运算对照表51及动作感测信号记录52所运算出的不定长度位串流。秘密金钥54则储存有控制单元11根据随机数种子53所运算出的固定长度位串流。图6是显示一依据本发明实施例的动作感测流程图，并同时参考图1A及图5。首先，开始感测一动作，控制单元11启动动作传感器15以进移动作感测。在步骤S61中，控制单元11将储存单元14中的随机数种子53设定为空集合。接着，在步骤S62中，控制单元11从动作传感器15接收一动作感测信号。在步骤S63中，控制单元11接收动作感测信号，并将动作感测信号存放及记录于储存单元14中的动作传感器信号记录52。最后，在步骤S64中，控制单元11透过输入接口 12侦测是否有一停止信号产生。若控制单元11侦测到该停止信号(步骤S64中的“是”)，则控制单元11结束侦测动作感测信号。若控制单元11未侦测到该停止信号(步骤S64中的“否”)，则控制单元11回到步骤S63，控制单元11继续接收动作感测信号。图7是显示一依据本发明实施例的秘密金钥产生流程图，并同时参考图1A及图5。首先，控制单元11开始执行秘密金钥生成。控制单元11针对动作传感器信号记录曲线进行前置处理，在步骤S71中 ，控制单元11存取记录于储存单元14中的动作传感器信号记录52并使用平均法消除直流偏压(DCremove)，再使用曲线平滑化算法消除动作感测信号的高频噪声。在此实施例中，熟知本技术领域人士应可轻易了解曲线平滑化算法可使用包括平均法(moving average)、加权平均法(weighted moving average)与最小平方误差法(leastsquares)或贝兹曲线(B6zier curve)等方式实现。然而，除以上所述的曲线平滑化算法夕卜，熟悉本技术领域人士亦可使用其它公知的曲线平滑化算法以消除动作感测信号的高频噪声。接着，在步骤S72中，控制单元11搜寻传感器信号记录曲线特征。控制单元11根据位运算对照表51中所定义的动作信号记录曲线特征及传感器搜寻优先级从动作感测启动的时间点往后搜寻。如遇到符合定义的动作信号记录曲线特征则触发一运算事件时，则控制单元11参照位运算对照表51中所定义的位运算方式产生新位串流。此外，若控制单元11判断同一时间点有不同传感器的记录值同时具有触发新运算事件的特征时，则控制单元11得依据传感器搜寻优先级先后将运算结果加入新位串流。在步骤S73中，控制单元11将步骤S72中所产生的位串流附加(append)至储存单元14中的随机数种子53。在步骤S74中，控制单元11检查动作传感器信号记录52是否已至记录尾端。若动作传感器信号记录52还未至记录尾端(步骤S74中的“否”)，则回到步骤S72，控制单元11继续搜寻传感器信号记录曲线特征。若动作传感器信号记录52已至记录尾端(步骤S74中的“是”)，在步骤S75中，控制单元11将生成完毕的随机数种子53经由单向函数运算后产生一特定长度的秘密金钥。最后，在步骤S76中，控制单元11将步骤S75中所产生的秘密金钥写入储存单元14中的秘密金钥54中。控制单元11结束执行秘密金钥生成步骤，并透过输出接口 13发出信息通知使用者秘密金钥已生成完毕。图8是显示一依据本发明实施例的动作示意图。图9是显示一依据本发明实施例的动作感测及随机数种子生成示意图。如图8及图9所示，使用者操作秘密金钥产生装置10进移动作感测，其动作轨迹81为类似S形的动作，曲线图92 97为动作传感器信号记录52经过前置处理后的图形。具体举例但不局限于地来说，表I是显示一位运算对照表。表I
权利要求
1.一种秘密金钥产生装置，其特征在于，包括: 一动作传感器，感测该秘密金钥产生装置于三度空间中的一动作并产生一动作感测信号; 一储存单元，储存该动作感测信号；以及 一控制单元，电性耦接于该动作传感器及该储存单元，通过该动作感测信号产生一秘密金钥。
2.根据权利要求1所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，还包括: 一输入接口，电性耦接于该控制单元，接收使用者的一指令，以启动或停止该动作传感器的动作感测； 一输出接口，电性耦接于该控制单元，输出该控制单元所产生的秘密金钥；以及 一通讯接口，电性耦接于该控制单元，传送该秘密金钥至一远程装置。
3.根据权利要求1所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该动作传感器包括: 一 X轴加速规，测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿X轴移动的加速度值； 一 Y轴加速规，测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿Y轴移动的加速度值； 一Z轴加速规，测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿Z轴移动的加速度值；· 一俯仰角陀螺仪，测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿X轴旋转的角速度值； 一滚转角陀螺仪，测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿Y轴旋转的角速度值；以及 一偏航角陀螺仪，测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿Z轴旋转的角速度值。
4.根据权利要求1所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该动作传感器包括: 一摄影机，测量该手持式秘密金钥产生装置与周遭物体或参考影像的相对运动，并求出该手持式秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中N个自由度的速度或加速度值，其中N为大于等于I小于等于6的自然数。
5.根据权利要求1所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该动作传感器包括: 一声波定位装置，测量该手持式秘密金钥产生装置与周遭物体或参考点的相对运动，并求出该手持式秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中N个自由度的速度或加速度值，其中N为大于等于I小于等于6的自然数。
6.根据权利要求1所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该控制单元还执行下列步骤: 根据一位运算对照表搜寻该动作感测信号的特征以产生一位串流； 附加该位串流至一随机数种子；以及 将该随机数种子经由一单向函数运算产生该秘密金钥；其中该动作感测信号为N个输入轴与时间相依的一感测数据，N为大于等于I小于等于6的自然数。
7.根据权利要求6所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该动作感测信号先经由直流偏压消除及曲线平滑化的运算处理。
8.根据权利要求6所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该随机数种子是由N个位所组成，其中N为大于O的自然数。
9.根据权利要求6所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该随机数种子的第一位是由预设的初始参考位运算而得。
10.根据权利要求6所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该秘密金钥是由该控制单元将该随机数种子经由一单向函数运算所产生的特定长度位串流。
11.根据权利要求6所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该秘密金钥是由N个位所组成，其中N为大于O的自然数。
12.根据权利要求1所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该通讯接口使用有线或无线通讯技术。
13.根据权利要求1所述的秘密金钥产生装置，其特征在于，该秘密金钥产生装置为一手持式移动装置。
14.一种秘密金钥产生方法,其特征在于,该方法包括: 通过一动作传感器感测一秘密金钥产生装置于三度空间中的一动作并产生一动作感测信号； 通过一储存单元储存该动作感测信号；以及 通过一控制单元将该动作感测信号转换并产生一秘密金钥。
15.根据权利要求14所述的秘`密金钥产生方法，其特征在于，还包括: 通过一输入接口接收使用者的一指令，以启动或停止该动作传感器的动作感测； 通过一输出接口输出该控制单元所产生的秘密金钥；以及 通过一通讯接口传送该秘密金钥至一远程装置。
16.根据权利要求14所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，该动作传感器还包括一X轴加速规、一 Y轴加速规、一 Z轴加速规、一俯仰角陀螺仪、一滚转角陀螺仪及一偏航角陀螺仪，该方法还包括: 通过该X轴加速规测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿X轴移动的加速度值； 通过该Y轴加速规测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿Y轴移动的加速度值； 通过该Z轴加速规测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿Z轴移动的加速度值； 通过该俯仰角陀螺仪测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿X轴旋转的角速度值； 通过该滚转角陀螺仪测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿Y轴旋转的角速度值；以及 通过该偏航角陀螺仪测量该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中沿Z轴旋转的角速度值。
17.根据权利要求14所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，该动作传感器还包括一摄影机，该方法还包括:通过该摄影机测量该秘密金钥产生装置与周遭物体或参考影像的相对运动，并求出该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中N个自由度的速度或加速度值，其中N为大于等于I小于等于6的自然数。
18.根据权利要求14所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，该动作传感器还包括一声波定位装置，该方法还包括: 通过该声波定位装置测量该秘密金钥产生装置与周遭物体或参考点的相对运动，并求出该秘密金钥产生装置于三度空间直角坐标系中N个自由度的速度或加速度值，其中N为大于等于I小于等于6的自然数。
19.根据权利要求14所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，还包括； 通过该控制单元根据一位运算对照表搜寻该动作感测信号的特征以产生一位串流； 通过该控制单元附加该位串流至一随机数种子；以及 通过该控制单元将该随机数种子经由一单向函数运算产生该秘密金钥； 其中该动作感测信号为N个输入轴与时间相依的一感测数据，N为大于等于I小于等于6的自然数。
20.根据权利要求19所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，还包括: 通过该控制单元将该动作感测信号先经由直流偏压消除及曲线平滑化的运算处理。
21.根据权利要求19所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，该随机数种子是由N个位所组成，其 中N为大于O的自然数。
22.根据权利要求19所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，该随机数种子的第一位是由预设的初始参考位运算而得。
23.根据权利要求19所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，该秘密金钥是由该控制单元将该随机数种子经由一单向函数运算所产生的特定长度位串流。
24.根据权利要求19所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，该秘密金钥是由N个位所组成，其中N为大于O的自然数。
25.根据权利要求14所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，该通讯接口使用有线或无线通讯技术。
26.根据权利要求14所述的秘密金钥产生方法，其特征在于，该秘密金钥产生装置为一手持式移动装置。
全文摘要
本发明是提供一种秘密金钥产生装置以及方法。该秘密金钥产生装置包括一控制单元、一动作传感器及一储存单元。其中该控制单元电性耦接于该动作传感器及该储存单元。该动作传感器感测该秘密金钥产生装置于三度空间中的一动作，并产生一动作感测信号，该储存单元储存该动作感测信号，以及该控制单元通过该动作感测信号产生一秘密金钥。
文档编号H04L9/32GK103248482SQ20121009872
公开日2013年8月14日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年2月7日
发明者高世伟, 马天彦 申请人:财团法人工业技术研究院