識別與數字印表機通信的郵資結算記帳機的方法
2023-07-29 00:21:21
專利名稱：識別與數字印表機通信的郵資結算記帳機的方法
技術領域：
本發明涉及一種採用數字印表機的郵資計費系統，特別涉及一種其郵資記帳系統遠離郵資印表機的郵資計費系統。
普通的郵資計包括一個也稱之為「圓頂屋」(vault)的安全記帳系統(記帳機)和安裝在具有幹擾檢測功能的安全罩殼內的擊打式印表機構。記帳機是密閉的並與印表機構聯鎖。例如，現在已知的是一種採用數字列印技術的郵資計。在這類系統中，記帳機和數字印表機安全地裝在安全罩殼內並且只有在郵資算出後才列印。
已知的還有一種結合處理郵件流水用的插入系統的郵資計。業已證明，構造一個將插入機和數字印表機與遠地記帳機結合在一起使用的郵資計費系統是有利的。然而，作為一個安全步驟，提供一種確保核准的驅動數字印表機的裝置，從而保證系統用戶的郵政局之間帳目的正確也是有利的。而且這類系統可以具備遠地款項劃撥能力，因此必須使用戶、郵政局和遠地款項劃撥中心的結帳記錄對於可識別的記帳和數字列印系統的組合要取得一致。
本發明的一個目標是提供一種除了在數字印表機與某個記帳機系統建立電子通信以外防止其進行列印郵戳操作的方法。
新的計費系統包括與數字印表機通過總線連接從而使其能遠離數字印表機的郵資計。郵資計包括由通過總線與專用集成電路(ASIC)和安裝在抗幹擾罩殼內的多個存儲器單元連接的微控制器組成的記帳機。ASIC包括多個控制單元(其中一些為帳目存儲安全模塊)、一個印表機控制模塊和一個加密模塊。數字印表機包括密封在數字印表機列印頭內的解碼/編碼ASIC。編碼/解碼ASIC通過印表機總線與印表機控制模塊進行通信。印表機控制器與列印頭解碼/編碼ASIC接口之間的通信通過經任何一種已知的合適技術加密的印表機總線完成，例如採用數據加密標準(DES)算法。通過對印表機控制器模塊沿印表機總線的輸出進行加密，可以防止為獲取和存儲用來產生有效郵資列印的信號而對任何印表機控制器的輸出進行未經核准的探測。即使探測到電信號，由於加密，要把數據還原成郵戳圖形也不是輕而易舉的事情。列印頭解碼器由位於列印部件附近的定製集成電路組成。它接收印表機控制器的輸出，對數據解密，並將數據按列印部件需要的形式重新格式化。
印表機控制器和列印頭控制器包含密鑰管理器功能單元。密鑰管理器用來周期性地改變向列印頭髮送列印數據用的密鑰。實際的鑰匙並沒有通過接口，通過的只是表示特定鑰匙的令牌(token)。鑰匙可以在每經過特定次數的列印循環或狀態機器時鐘循環後，印表機控制器清除列印頭解碼器時進行更新。增加密鑰數將消除系統洩密的可能性。
為了確保特定的數字印表機完整而準確地記帳，在系統加電時或在其他類似的預選狀態下，數字印表機列印控制器模塊向郵資計發送加過密信息。該信息由一個加過密的隨機數組成。郵資計的加密/解密工具(engine)對信息進行解密。隨後郵資計將經過加密的新信息送回包含有兩種信息關係的編碼表示的印表機控制器。在接收到來自記帳機的新信息後，印表機控制器對新信息進行解密並校驗其關係。這樣印表機控制器就能夠進行列印郵戳。
圖1為按照本發明的與遠地印表機構結合使用的郵資計的示意圖。
圖2為按照本發明的郵資計微控制系統和印表機微控制系統的示意圖。
由圖1可見，郵資計控制系統11由通過總線與存儲器單元15和ASIC17連接的微控制器13組成。印表機構21通常由控制多個列印部件運行的列印控制器23組成。郵資計控制系統11與印表機構21之間的數據通信經過總線C11。通常，列印數據首先經加密模塊18加密並經過ASIC17的印表機控制器模塊19提供給印表機控制器23。印表機控制器23接收到的數據經印表機構21內的解密模塊25解密後由印表機控制器23根據接收到的數據來驅動列印部件27。由於電氣連接在實際上不可靠，所以兩種裝置之間數據交換會被截斷或者可能受幹擾。利用加密來保證印表機控制器與列印頭之間接口的電氣安全，減小了外部數據侵入列印控制機構21而由印表機構21對郵寄不記帳的能力。即使檢測到電信號，由於加密，要把數據還原成郵戳圖形也不是輕而易舉的事情。列印頭機構21由位於列印部件附近的定製集成電路ASIC(以下將具體描述)組成，利用已知的任何合適的工藝可以將ASIC固定在列印頭襯底上(例如用環氧樹脂密封)。
由圖2可見，郵資計控制系統11固定在安全罩殼10內。具體而言，微控制器13與地址總線A11、數據總線D11、讀取控制線RD、寫入控制線WR、數據請求控制線DR以及數據認可控制線DA進行通信。存儲器單元15也與總線A11、D11和控制線RD、WR進行通信。地址解碼器單元30與地址總線A11送行通信。地址解碼器的輸出送往數據控制器33、定時控制器35、加密/解密工具37、密鑰管理器39以及移位寄存器41。響應微控制器13產生的各個地址，地址控制器30的輸出以普通方式啟動和中止數據控制器33、定時控制器35、加密工具37、密鑰管理器39以及移位寄存器41。
數據控制器33分別與地址總線A11和數據總線D11進行通信，還分別與讀取控制線RD和寫入控制線WR進行通信。此外，數據控制器33分別與數據請求控制線DR和數據確認控制線DA進行通信。數據控制線33的輸出送往加密/解密工具37，在那裡，採用已知的任意一種加密技術(例如DES加密算法)對數據控制器33輸出的數據進行加密。加密工具37的輸出送往移位寄存器41。定時控制器35與數據控制器33、加密/解密工具37、移位寄存器41進行通信以向它們提供同步的定時信號。定時控制器從狀態機器時鐘43接收輸入時鐘信號。在最佳配置方案中，密鑰管理器39與加密/解密工具37進行通信從而以下述方式增加系統的安全性能。
印表機構21的控制ASIC包括移位寄存器51、解密/加密工具53和列印頭格式轉換器55。移位寄存器51的輸出送往解密/加密工具53。解密/加密工具53的輸出送往列印頭格式轉換器。定時控制器5 6與移位寄存器51、解密/加密工具53和列印頭格式轉換器55進行通信以向數據控制器33、移位寄存器41、解密/加密工具37提供同步信號。定時控制器56從狀態機器時鐘43接收輸入的時鐘信號。在最佳配置方案中，密鑰管理器61與解密/加密工具53進行通信從而增加系統的安全性能並與郵資計控制系統11的密鑰管理器39進行通信。印表機控制ASIC與列印部件63進行通信。另外提供只在系統加電期間接收移位寄存器41的數據並向解密/加密工具53輸出數據的校驗電路66。
在操作中，在系統加電後或在其他類似這樣的經選擇的時刻，為響應來自郵資計控制系統11的啟動列印命令(列印Cmmd)，校驗電路向解密/加密工具輸出隨機數信息使其響應啟動列印命令，對信息進行加密。加密過的信息送往郵資計。記帳機的加密/解密工具37響應列印命令，對信息進行解密。隨後微控制器將加密過的新信息送回至包含有兩種信息之間關係的編碼表示的印表機控制器。在接收到來自記帳機的新信息後，印表機控制器響應新的列印命令對新信息進行解密並驗證其關係。隨後啟動印表機控制器以列印郵戳。現在啟動印表機控制器使工具33處於加密模式而工具53處於解密模式。
在列印循環開始後，微控制器產生合適的地址和寫入激活信號。所產生的地址的最低有效位特(LSB)輸出到地址解碼器30而最高有效位(MSB)輸出到數據控制器33。為此，地址解碼器30產生用於數據控制器33、定時控制器35、解密/加密工具37和移位寄存器41的啟動信號。數據控制器33隨後產生由微控制器13接收的數據請求。接著，微控制器13產生一個能使其從存儲器單元讀入圖形數據的讀取啟動信號並將合適的數據放在數據總線D11上。數據控制器33讀取該數據並將讀取的32位數據信息重新格式化為64位數據信息並送至加密工具37。加密工具37隨後採用合適的加密算法對數據和密鑰管理器39提供的密鑰進行加密。加密過的數據傳送至移位寄存器41用以向印表機21串行發送加密過的數據。從狀態機器時鐘43接收時鐘信號的定時控制器35向數據控制器33、加密工具37以及移位寄存器41提供同步信號。
移位寄存器41輸出的加密過的串行數據經通信總線C11送往印表機21的移位寄存器51。經總線C11還傳送用來將數據按時鐘信號的定時放入移位寄存器的合適的時鐘信號和列印命令(列印Cmmd)。印表機21的移位寄存器51將加密過的數據重新格式化為64位並行形式並傳送至解密工具53，它採用由密鑰管理器61提供的與加密數據用的相同的密鑰進行解密。經過解密的數據由列印格式轉換器55接收以供列印頭驅動器驅動合適的列印部件。應該理解的是上述處理適合於任意形式的數字印表機，例如噴墨或熱敏印表機。一旦完成列印過程，準備信號就沿總線C11傳送至郵資計。
印表機控制器和列印頭控制器內的密鑰管理器的功能是周期性地改變用來向列印頭髮送列印數據的密鑰。實際的鑰匙並沒有通過接口，通過的只是表示特定鑰匙的令牌。該令牌可以是一種算法結果，它表示了對在一段預先設定的時間內郵資計與印表機之間傳送數據的任一種所需的編輯結果。令牌隨後送至密鑰管理器39，在那裡根據令牌產生等同的密鑰。例如，鑰匙可以在每經過特定次數的列印循環或狀態機器時鐘循環後，在印表機控制器清除列印頭解碼器時進行更新。增加密鑰數將消除系統洩密的可能性。最好使列印頭解碼器具有選擇密鑰的功能。這是因為如果一把密鑰被發現，那麼列印頭解碼器仍然可以通過指示解碼器只使用已知(已洩密)的密鑰來進行列印。列印頭解碼器可以做成隨機選取密鑰並強行使印表機控制器的密鑰與其一致。一旦數據被解密，其很容易受到監視或幹擾。通過將解碼器封入列印頭並採用已知合適的抗幹擾技術，可以對數據進行保護。這類技術包括將解碼器如同列印部件控制那樣做在同一塊矽襯底上、利用板上晶片(chip-on-board)和密封技術使信號不可訪問、將解碼器和列印元件控制封裝在一起構成混合電路、利用多層電路板的內部布線層使關鍵信號免受不希望有的監視以及採用光纖或光隔離裝置。
上面的說明闡述了本發明的較佳實施方式，但它們對本發明並無限定作用。本發明的整個範圍應由以下的權利要求來限定。
權利要求
1.一種檢驗經過郵資計與數字印表機之間的通信鏈路將郵資計費控制器與遠地數字印表機相連的可用組合的方法，其特徵在於包括以下步驟向所述郵資計提供採用密鑰來加密/解密郵費數據的裝置；向所述數字印表機提供採用密鑰來加密/解密郵費數據的裝置；在所述數字印表機處產生一個隨機數並對所述隨機數進行加密；向所述郵資計發送所述加密過的隨機數；對所述隨機數解密並對其再加密，再加密的隨機數與所述原先的隨機數具有已知的關係；向所述數字印表機發送所述再加密過的隨機數和已知的關係；對再加密過的隨機數和已知關係進行解密並檢驗所述關係；以及檢驗後啟動所述數字印表機列印。
2.如權利要求1所述檢驗經過郵資計與數字印表機之間的通信鏈路將郵資計費控制器與遠地數字印表機相連的可用組合的方法，其特徵在於進一步包括以下步驟向所述郵資計費記帳機提供用來產生與令牌對應的密鑰的密鑰管理器；向所述數字印表機提供產生所述令牌的裝置；將所述令牌送往所述郵資計費記帳機；由所述郵資計費記帳機內的所述密鑰管理器產生與所述令牌對應的密鑰從而使所述兩個密鑰管理器的所述密鑰一致。
3.一種包括郵資計和用來列印所述郵戳的遠地數字印表機的郵資計費系統，其特徵在於包括所述郵資計包含微控制器和響應來自所述微控制器的命令信號將與密鑰對應的數據加密和解密的加密/解密裝置；所述數字印表機包含響應來自所述微控制器的命令信號將與密鑰對應的數據加密和解密的解密/加密裝置；在所述郵資計與數字印表機之間互通數據的通信裝置；所述數字印表機包括產生一個隨機數並對所述隨機數進行加密以及使所述通信裝置向所述郵資計的所述加密/解密裝置發送所述隨機數的裝置；所述微控制器包括一個裝置，所述裝置使所述加密/解密裝置解密所述隨機數並對所述隨機數按所需的關係進行編碼加密以及使所述加密/解密裝置加密所述的編碼過的隨機數和所述關係，它還使所述通信裝置向所述的解密/加密裝置發送所述編碼過的隨機數和所述關係；以及所述數字印表機的解密/加密裝置包括用來對所述經解密的編碼過的隨機數和所述關係進行檢驗並在檢驗成功後啟動所述數字印表機列印的檢驗裝置。
4.如權利要求3所述包括郵資計和用來列印郵戳的遠地數字印表機的郵資計費系統，其特徵在於進一步包括所述郵資計包括用來產生響應令牌的密鑰的密鑰管理器裝置；所述數字印表機包括用來在需要時產生一個作為所述解密數據功能的新密鑰，並產生作為所述經解密的數據功能的令牌的密鑰管理器裝置；以及向所述郵資計密鑰管理器發送所述令牌的通信裝置。
5.如權利要求3所述包括郵資計和用來列印郵戳的遠地數字印表機的郵資計費系統，其特徵在於進一步包括所述郵資計包括用來產生響應令牌的密鑰的密鑰管理器裝置；所述數字印表機包括用來在需要時產生一個作為隨機產生的令牌功能的新密鑰；以及向所述郵資計密鑰管理器發送所述令牌的通信裝置。
全文摘要
本發明提供一種檢驗經過郵資計與數字印表機之間的通信鏈路將郵資計費控制器與遠地數字印表機相連的可用組合的方法。郵資計包含利用密鑰加密郵戳數據的加密工具和產生新密鑰的密鑰管理器。數字印表機包括利用密鑰解密來自郵資計的郵費數據的解密工具。在加電時，數字印表機的列印控制模塊向郵資計發送加密信息。記帳機的加密/解密工具對信息解密並重新加密，然後送回列印控制器。列印控制器對信息解密並檢驗，隨後列印郵戳。
文檔編號B41J29/38GK1131851SQ951213
公開日1996年9月25日 申請日期1995年12月22日 優先權日1994年12月22日
發明者Y·W·李, S·莫, A·穆勒 申請人:皮特尼鮑斯股份有限公司