CN102394746B - 一种基于数字传感器的称重系统的数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，实现称重系统中数字传感器与上位机间的数据传输，该方法包括以下步骤：加密步骤，加密端根据其内存有的历史加密数据包产生动态加密密钥和动态加密算法，并依据动态加密密钥、动态加密算法、随机加密密钥和固定加密算法，将原始数据转化为本次加密数据包，并传输给解密端；解密步骤：解密端根据其内存有的历史加密数据包产生对应的动态解密密钥和动态解密算法，并依据动态解密密钥、动态解密算法、固定解密算法和由随机加密密钥产生的解密密钥，将接收到的本次加密数据包转化为原始数据。本发明所选的密钥和加密算法随机性很强，杜绝了通过替换来修改数据的可能。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子称重系统的数据传输方法，尤其涉及一种基于数字传感器的称重系统的数据传输方法。
背景技术
随着技术的发展，电子称重系统广泛运用于各个领域，数字传感器的电子称重系统一般由：秤体、数字传感器、上位机(称重仪表等)、接线盒等组成。由于电子衡器通常被用来作为贸易结算的工具，其制造、使用均需受到国家技术监督部门的监管，因此称重数据通讯需要高度安全。目前，数字传感器的加密传输目前主要是通过固定的一到多重密钥和加密算法(比如按位异或运算、DES、3DES、AES、RSA等算法)，对上位机(称重仪表等)和数字传感器之间的通讯数据变换成加密数据包后传输，以提高数据传输的安全性。
然而，这种方法具有很大缺陷：对于同样的密钥和加密算法生成的加密数据包是相同的，对于固定密钥和密码的系统，作弊者可以通过收集大量的数据进行分析替换，达到作弊的目的。比如：数字传感器通过加密处理后：1吨的重量发送的是数据包A；1.1吨的重量发送的数据包B。作弊者只要在收到数据包A的时候将其改写成数据包B，就可以实现改写重量的目的，而不必破解加密算法和密钥。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，该方法按照历史数据动态地选择密钥和加密算法，密钥和加密算法随机性很强，使得同样的数据每次发送的加密数据包都不相同，杜绝了通过替换来修改数据的可能。
实现上述目的的技术方案是：
一种基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，实现称重系统中数字传感器与上位机间的数据传输，所述数字传感器作为加密端且上位机作为解密端，或者所述上位机作为加密端且数字传感器作为解密端，其中，
所述加密端存有n组历史加密数据包，n为正整数；所述解密端存有与加密端相同的n组历史加密数据包；
所述数据传输方法包括下列步骤：
步骤S1，加密步骤：所述加密端根据其内存有的历史加密数据包产生动态加密密钥和动态加密算法，并依据动态加密密钥、动态加密算法、随机加密密钥和固定加密算法，将原始数据转化为本次加密数据包，并传输给所述解密端；
步骤S2，解密步骤：所述解密端根据其内存有的历史加密数据包产生动态解密密钥和动态解密算法，并依据动态解密密钥、动态解密算法、固定解密算法和由随机加密密钥产生的解密密钥，将接收到的本次加密数据包转化为原始数据。
上述的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，其中，所述步骤S1，即加密步骤，具体包括下列步骤：
A.动态选择加密密钥和算法：所述加密端根据其内存有的历史加密数据包，动态地选择动态加密密钥和动态加密算法；
B.转换原始数据：原始数据通过所述动态加密密钥和动态加密算法进行转化，得到第一中间加密数据包；
C.转换中间数据：所述第一中间加密数据包通过固定加密算法和随机产生的随机加密密钥产生第二中间加密数据包；
D.发送数据包：所述第二中间加密数据包加上所述的随机加密密钥组成本次加密数据包，所述加密端将该本次加密数据包传输给所述解密端，并将该本次加密数据包作为一组新的历史加密数据包进行保存；
上述的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，其中，所述步骤S2，即解密步骤，具体包括下列步骤：
A.动态选择解密密钥和算法：所述解密端根据其存有的历史加密数据包，动态地选择动态解密密钥和动态解密算法；
B.接收数据包：所述解密端将所接收的本次加密数据包作为一组新的历史加密数据包进行保存，并根据本次加密数据包中的随机加密密钥得到相应的解密密钥；
C.获取中间数据：所述解密端根据所述解密密钥和固定解密算法，将本次加密数据包转化，得到中间解密数据包；
D.获取原始数据：所述中间解密数据包通过所述动态解密密钥和动态解密算法进行转化，得到原始数据。
上述的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，其中，所述加密端动态地选择动态加密算法和动态加密密钥，以及所述解密端动态地选择动态解密算法和动态解密密钥，具体包括：
所述加密端将其存有的历史加密数据包通过按位异或，或者累加求和的方式变化后，通过查表的方式确定动态加密算法；所述解密端将其存有的历史加密数据包通过与加密端一样的一定的按位异或，或者累加求和的方式变化后，通过查表的方式确定动态解密算法；
如果选择的动态加密算法是一种对称式的加密算法，则选择的动态解密算法也是对称式的，所述加密端则将其存有的历史加密数据包通过按位异或的方式变换，并按照所选择的动态加密算法对密钥的要求进行规则化，确定动态加密密钥；所述解密端则将其存有的历史加密数据包通过与加密端一样的按位异或的方式变换，并按照所选择的动态解密算法对密钥的要求进行规则化，确定动态解密密钥；
如果选择的动态加密算法是一种非对称式加密算法，则选择的动态解密算法也是非对称式的，则动态加密密钥或动态解密密钥均通过查表的方式选取。
上述的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，其中，所述加密端和解密端均保存有一张相同的表，该表中有若干加密算法和同等数量的解密算法，且每个加密算法对应一种解密算法。
上述的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，其中，所述加密端和解密端均保存有一张相同的表，该表中有若干加密密钥和同等数量的解密密钥，且每个加密密钥对应一种解密密钥。
本发明的有益效果是：本发明按照历史数据动态地选择密钥和加密算法，使得密钥和加密算法随机性很强，即使是同样的数据，每次发送的加密数据包都不相同，从而杜绝了通过替换来修改数据的可能。
附图说明
图1是本发明的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，实现称重系统中数字传感器与上位机间的数据传输，所述上位机可以是称重仪表或者其他，所述数字传感器作为加密端且上位机作为解密端，或者所述上位机作为加密端且数字传感器作为解密端，其中，所述加密端存有n组历史加密数据包，n为正整数；所述解密端存有与加密端相同的n组历史加密数据包；
所述数据传输方法包括下列步骤：
步骤S1，加密步骤：所述加密端根据其内存有的历史加密数据包产生动态加密密钥和动态加密算法，并依据动态加密密钥、动态加密算法、随机加密密钥和固定加密算法，将原始数据转化为本次加密数据包，并传输给所述解密端；
步骤S2，解密步骤：所述解密端根据其内存有的历史加密数据包产生动态解密密钥和动态解密算法，并依据动态解密密钥、动态解密算法、固定解密算法和由随机加密密钥产生的解密密钥，将接收到的本次加密数据包转化为原始数据。
具体地说，步骤S1，即加密步骤，具体包括下列步骤：
A.动态选择加密密钥和算法：所述加密端根据其内存有的历史加密数据包，动态地选择动态加密密钥和动态加密算法；
B.转换原始数据：原始数据通过所述动态加密密钥和动态加密算法进行转化，得到第一中间加密数据包；
C.转换中间数据：所述第一中间加密数据包通过固定加密算法和随机产生的随机加密密钥产生第二中间加密数据包；
D.发送数据包：所述第二中间加密数据包加上所述的随机加密密钥组成本次加密数据包，所述加密端将该本次加密数据包传输给所述解密端，并将该本次加密数据包作为一组新的历史加密数据包进行保存，此时加密端存有n+1组历史加密数据包；
具体地说，步骤S2，即解密步骤，具体包括下列步骤：
A.动态选择解密密钥和算法：所述解密端根据其存有的历史加密数据包，动态地选择动态解密密钥和动态解密算法；
B.接收数据包：所述解密端将所接收的本次加密数据包作为一组新的历史加密数据包进行保存，并根据本次加密数据包中的随机加密密钥得到相应的解密密钥；
C.获取中间数据：所述解密端根据所述解密密钥和固定解密算法，将本次加密数据包转化，得到中间解密数据包；
D.获取原始数据：所述中间解密数据包通过所述动态解密密钥和动态解密算法进行转化，得到原始数据。
加密端动态地选择动态加密密钥和动态加密算法，以及解密端动态地选择动态解密密钥和动态解密算法，可以采用多种方式，例如，
动态选择动态加密算法，以及动态选择动态解密算法：
所述加密端和解密端均保存有相同的一张表，该表中有0到m-1的m个数，m为正整数，每个数对应一种加密算法和一种解密算法，且该解密算法和该加密算法对应，则加密端保存有m个加密算法，解密端保存有m个解密算法，
在每次数据传输过程中，加密端加密时，加密端将n组历史加密数据包通过一定的变化方式(比如按位异或、累加求和)变化后，然后取m的模，从而得到一个0到m-1的数，然后通过查表的方式确定使用哪种加密算法；解密端解密时，解密端将n组历史加密数据包通过与加密端一样的一定的变化方式(比如按位异或、累加求和)变化后，然后取m的模，然后得到0到m-1的数，因为加密端和解密端都保存有相同的n组历史加密数据包，所以，解密端得到的0到m-1的数与加密端得到的一样，所以通过查表确定的动态解密算法与加密端确定的动态加密算法相互对应。
动态选择动态加密密钥，以及动态地选择动态解密密钥：
如果上述选择的动态加密算法是一种对称式(加密密钥等于解密密钥)加密算法的话，加密端则将其存有的历史加密数据包通过一定的变化方式(比如按位异或、CRC32)变换后，再按照所选择的动态加密算法对密钥的要求进行规则化后，确定动态加密密钥；此时，因为一种加密算法对应一种解密算法，所以上述选择的动态解密算法也必然是一种对称式(加密密钥等于解密密钥)解密算法，解密端则将其存有的历史加密数据包通过与加密端一样的一定的变化方式(比如按位异或、CRC32)变换后，再按照所选择的动态解密算法对密钥的要求进行规则化后，确定动态解密密钥；
如果上述选择的动态加密算法是非对称式(加密密钥不等于解密密钥)加密算法的话，此时，上述选择的动态解密算法也必然是非对称式(加密密钥不等于解密密钥)解密算法，动态加密密钥和动态解密密钥则通过类似于选择上述选择动态加密算法和动态解密算法的方式查表获得。例如：
所述加密端和解密端均保存有相同的一张表，该表中有0到h-1的h个数，h为正整数，每个数对应一种加密密钥和一种解密密钥，且该加密密钥与该解密密钥对应，则加密端保存有h个加密密钥，解密端保存有h个解密密钥，
加密端将n组历史加密数据包通过一定的变化方式(比如按位异或、累加求和)变化后，然后取h的模，从而得到一个0到h-1的数，然后通过查表的方式确定使用哪种加密密钥；解密端解密时，解密端将n组历史加密数据包通过与加密端一样的一定的变化方式(比如按位异或、累加求和)变化后，然后取h的模，然后得到0到h-1的数，因为加密端和解密端都保存有相同的n组历史加密数据包，所以，解密端得到的0到h-1的数与加密端得到的一样，所以通过查表确定的动态解密密钥与加密端确定的动态加密密钥相互对应。
综上所述，本发明按照历史数据动态地选择密钥和加密算法，使得密钥和加密算法随机性很强，即使是同样的数据，每次发送的加密数据包都不相同，从而杜绝了通过替换来修改数据的可能，大大提高了数据传输的安全性，具有相当的实用性。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (5)
1.一种基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，实现称重系统中数字传感器与上位机间的数据传输，所述数字传感器作为加密端且上位机作为解密端，或者所述上位机作为加密端且数字传感器作为解密端，其特征在于，
所述加密端存有n组历史加密数据包，n为正整数；所述解密端存有与加密端相同的n组历史加密数据包；
所述数据传输方法包括下列步骤：
步骤S1，加密步骤：所述加密端根据其内存有的历史加密数据包产生动态加密密钥和动态加密算法，并依据动态加密密钥、动态加密算法、随机加密密钥和固定加密算法，将原始数据转化为本次加密数据包，并传输给所述解密端；
步骤S2，解密步骤：所述解密端根据其内存有的历史加密数据包产生动态解密密钥和动态解密算法，并依据动态解密密钥、动态解密算法、固定解密算法和由随机加密密钥产生的解密密钥，将接收到的本次加密数据包转化为原始数据，
所述步骤S1，即加密步骤，具体包括下列步骤：
A.动态选择加密密钥和算法：所述加密端根据其内存有的历史加密数据包，动态地选择动态加密密钥和动态加密算法；
B.转换原始数据：原始数据通过所述动态加密密钥和动态加密算法进行转化，得到第一中间加密数据包；
C.转换中间数据：所述第一中间加密数据包通过固定加密算法和随机产生的随机加密密钥产生第二中间加密数据包；
D.发送数据包：所述第二中间加密数据包加上所述的随机加密密钥组成本次加密数据包，所述加密端将该本次加密数据包传输给所述解密端，并将该本次加密数据包作为一组新的历史加密数据包进行保存。
2.根据权利要求1所述的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S2，即解密步骤，具体包括下列步骤：
A.动态选择解密密钥和算法：所述解密端根据其存有的历史加密数据包，动态地选择动态解密密钥和动态解密算法；
B.接收数据包：所述解密端将所接收的本次加密数据包作为一组新的历史加密数据包进行保存，并根据本次加密数据包中的随机加密密钥得到相应的解密密钥；
C.获取中间数据：所述解密端根据所述解密密钥和固定解密算法，将本次加密数据包转化，得到中间解密数据包；
D.获取原始数据：所述中间解密数据包通过所述动态解密密钥和动态解密算法进行转化，得到原始数据。
3.根据权利要求2所述的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，其特征在于，所述加密端动态地选择动态加密算法和动态加密密钥，以及所述解密端动态地选择动态解密算法和动态解密密钥，具体包括：
所述加密端将其存有的历史加密数据包通过按位异或，或者累加求和的方式变化后，通过查表的方式确定动态加密算法；所述解密端将其存有的历史加密数据包通过与加密端一样的一定的按位异或，或者累加求和的方式变化后，通过查表的方式确定动态解密算法；
如果选择的动态加密算法是一种对称式的加密算法，则选择的动态解密算法也是对称式的，所述加密端则将其存有的历史加密数据包通过按位异或的方式变换，并按照所选择的动态加密算法对密钥的要求进行规则化，确定动态加密密钥；所述解密端则将其存有的历史加密数据包通过与加密端一样的按位异或的方式变换，并按照所选择的动态解密算法对密钥的要求进行规则化，确定动态解密密钥；
如果选择的动态加密算法是一种非对称式加密算法，则选择的动态解密算法也是非对称式的，则动态加密密钥或动态解密密钥均通过查表的方式选取。
4.根据权利要求3所述的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，其特征在于，所述加密端和解密端均保存有一张相同的表，该表中有若干加密算法和同等数量的解密算法，且每个加密算法对应一种解密算法。
5.根据权利要求3所述的基于数字传感器的称重系统的数据传输方法，其特征在于，所述加密端和解密端均保存有一张相同的表，该表中有若干加密密钥和同等数量的解密密钥，且每个加密密钥对应一种解密密钥。
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