一種動態令牌與工裝通信的系統及方法

2023-06-03 15:15:31 2

專利名稱：一種動態令牌與工裝通信的系統及方法
技術領域：
本發明涉及信息安全領域，特別涉及一種動態令牌與工裝通信的系統及方法。
背景技術：
在現有技術中，動態令牌(One-time Password, OTP)是一種安全便捷的帳號防盜技術，根據專門的算法生成一個不可預測的隨機數字組合，每個口令只能使用一次，用戶進行認證時候，除輸入帳號和靜態密碼之外，必須要求輸入動態密碼，只有通過系統驗證，才可以正常登錄或者交易，從而有效保證用戶身份的合法性和唯一性。動態令牌最大的優點在於，用戶每次使用的口令都不相同，使得不法分子無法仿冒合法用戶的身份。動態口令認證技術被認為是目前能夠最有效解決用戶的身份認證方式之一，可以有效防範黑客木馬盜竊用戶帳戶口令、假網站等多種網絡問題，導致用戶的財產或者資料的損失。目前被廣泛運用在網銀、網遊、電信運營商、電子政務、企業等領域。目前所使用的動態令牌大部分是通過裸露的硬體接口與生產工具連接進行通信的，這樣的接口存在很多弊端，如安全性弱、密封性差、防水防塵性不好、生產效率低等。

發明內容
鑑於現有技術的不足，為了有效的解決動態令牌在使用過程中的安全密閉性的問題，本發明提出了一種不用直接接觸，通過射頻通信技術來實現動態令牌與工裝通信的系統和方法。本發明採用的技術方案如下一種動態令牌與工裝通信的系統，包括工裝部分和動態令牌部分所述工裝部分，包括控制模塊、工裝射頻通信模塊；所述控制模塊，用於判斷是否需要發送操作指令並在判斷結果為是時控制所述工裝射頻通信模塊輸出載波信號，經過指定時間延遲後生成喚醒指令信號並發送給所述工裝射頻通信模塊，當在預定時間內正確接收到喚醒應答信號時檢測所述動態令牌部分的波特率、以檢測得到的波特率生成操作指令信號並發送給所述工裝射頻通信模塊，判斷在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分返回的相應應答信號、輸出通信成功的提示信息或錯誤的提示信息；所述工裝射頻通信模塊，用於生成載波信號、在所述控制模塊的控制下輸出所述載波信號，根據接收到的所述控制模塊發送的所述喚醒指令信號和所述操作指令信號生成相應的已調信號，將所述載波信號和所述已調信號放大後以電磁波形式發送給所述動態令牌部分，接收所述動態令牌部分返回的應答信號、對接收到的信號進行提取和處理並將經提取和處理得到的結果信號發送給所述控制模塊；所述動態令牌部分，包括MCU和液晶模塊、OTP射頻通信模塊；所述OTP射頻通信模塊，用於接收所述工裝部分發送的信號、對所述接收到的信號進行提取和處理，將經提取和處理得到的結果信號發送給所述MCU和液晶模塊，還用於向所述工裝部分返回相應的應答信號；所述MCU和液晶模塊，用於判斷所述OTP射頻通信模塊發送來的信號是否為正確的指令信號，並在所述信號為正確的指令信號時生成相應的應答信號發送給所述OTP射頻通信模塊。所述指令信號包括喚醒指令信號和操作指令信號；所述操作指令信號包括獲取硬體信息指令信號、晶體輸出控制指令信號、設置晶體校準數據指令信號、提取OTP數據指令信號、燒種子指令信號；所述已調信號包括已調喚醒指令信號和已調操作指令信號。所述工裝射頻通信模塊，包括信號準備和收發子模塊、信號處理子模塊；所述信號準備和收發子模塊，包括載波生成單元，用於生成所述載波信號；信號混合單元，用於在所述控制模塊的控制下輸出所述載波信號給第一信號強度調節單元，用於將所述載波信號和所述控制模塊發送來的指令信號進行混合處理得到所述已調信號；所述第一信號強度調節單元，用於調節所述載波信號、所述已調信號的強度；所述信號驅動單元，用於驅動所述第一信號強度調節單元輸出的信號，將所述輸出的信號的功率放大；工裝部分LC互感單元，用於將所述信號驅動單元輸出的信號發送給所述動態令牌部分，還用於接收所述動態令牌部分返回的信號；所述信號處理子模塊，用於對所述工裝部分LC互感單元接收到的所述動態令牌部分返回的信號進行提取和處理，並將經提取和處理得到的信號發送給所述控制模塊。所述信號處理子模塊包括信號提取單元，用於對所述工裝部分LC互感單元接收到的所述動態令牌部分返回的信號進行提取；消除幹擾單元，用於去除所述信號準備和收發子模塊發送的信號對所述信號處理子模塊的影響；信號放大單元，用於將所述信號提取單元得到的信號進行放大；濾波單元，用於濾除所述信號放大單元輸出的信號的高頻分量；信號整理單元，用於將所述濾波單元輸出的信號轉換為所述控制模塊能夠識別的TTL信號。所述信號處理子模塊包括信號提取單元，用於對所述工裝部分LC互感單元接收到的信號進行提取；第二信號強度調節單元，用於調節所述信號提取單元提取到的信號的強度；相位調節單元，用於將所述載波生成單元生成的載波信號進行反相處理；混合比較單元，用於將所述第二信號強度調節單元輸出的信號和所述相位調節單元輸出的信號進行混合處理，將混合處理得到的信號發送給信號整理單元；同步信號提取單元，用於獲取所述載波生成單元生成的載波信號，對所述載波信號進行提取和處理得到同步時鐘信號，發送所述同步時鐘信號給所述信號整理單元；所述信號整理單元，用於根據所述同步時鐘信號對所述混合比較單元輸出的信號進行比較整理，將經比較整理得到的信號發送給所述控制模塊。所述OTP射頻通信模塊包括動態令牌部分LC互感單元，用於接收所述工裝部分發送來的信號，以及在數據發送控制單元的控制下向所述工裝部分返回信號；信號提取及晶片保護單元，用於對所述動態令牌部分LC互感單元接收到的信號進行提取，並對提取得到的信號進行處理，得到所述MCU和液晶模塊能識別的並對所述MCU 和液晶模塊無損的TTL信號，然後將所述TTL信號發送給所述MCU和液晶模塊；所述數據發送控制單元，用於在所述MCU和液晶模塊的控制下使所述動態令牌部分LC互感單元的電感線圈兩端導通或斷開，從而通過電磁場的變化影響所述工裝部分的載波信號的幅度。一種動態令牌與工裝的通信方法，包括步驟A 工裝部分生成喚醒指令信號，將所述喚醒指令信號和載波信號進行與運算得到已調喚醒指令信號，並將所述已調喚醒指令信號放大後經LC互感電路以電磁波形式發送給動態令牌部分；步驟B:所述工裝部分對接收到的所述動態令牌部分返回的信號進行相應操作， 得出操作結果信號；步驟C 所述工裝部分檢測所述動態令牌部分的波特率，判斷所述步驟B中得到的操作結果信號是否為正確的喚醒應答信號，是則執行步驟D，否則工裝部分輸出錯誤提示信息，結束；步驟D 所述工裝部分以檢測到的波特率生成操作指令信號，將所述操作指令信號和所述載波信號進行與運算得到已調操作指令信號，將所述已調操作指令信號放大後經 LC互感電路以電磁波形式發送給所述動態令牌部分；步驟E 所述工裝部分對接收到的所述動態令牌部分返回的信號進行相應操作， 得出操作結果信號；步驟F 工裝部分判斷所述步驟E中得到的操作結果信號是否為正確的應答信號， 是則輸出通信成功的提示信息，結束或返回執行所述步驟A，否則工裝部分輸出錯誤提示信
息，結束ο所述步驟A之前包括工裝部分開始工作後生成載波信號。所述步驟B和所述步驟E具體為工裝部分接收所述動態令牌部分返回的信號，對所述信號進行檢波、隔除直流分量、放大、濾除高頻分量、隔除直流分量以及比較輸出操作；所述比較輸出操作得到的信號為所述操作結果信號。所述步驟B和所述步驟E具體為工裝部分接收所述動態令牌部分返回的信號，對所述信號進行隔除直流分量和分壓處理後與載波信號的反相信號進行與操作，將操作得到的信號作為觸發器的輸入，將載波信號與其自身經分壓後的信號進行與操作得到的信號作為觸發器的時鐘信號；所述觸發器輸出的信號為所述操作結果信號。所述步驟A和所述步驟B之間、所述步驟D和所述步驟E之間包括工裝部分生成高電平信號，將所述高電平信號和所述載波信號進行與運算得到的信號放大後經LC互感電路以電磁波形式輸出。所述步驟A和所述步驟B之間包括動態令牌部分的處理操作，具體為步驟a:所述動態令牌部分接收所述工裝部分發送的信號，並對接收到的信號進行檢波、濾除高頻分量以及限壓操作，判斷經上述操作得到的信號是否為正確的喚醒指令信號，是則執行步驟b，否則所述動態令牌部分無應答，休眠；步驟b 所述動態令牌部分生成喚醒應答信號，在所述喚醒應答信號的控制下通過控制電感線圈以影響周圍電磁場的方式影響所述工裝部分的載波信號。所述步驟D和所述步驟E之間包括動態令牌部分的相關操作，具體為步驟f 動態令牌部分接收工裝部分發送的信號，對接收到的信號進行檢波、濾除高頻分量以及限壓操作，判斷經上述操作得到的信號是否為正確的指令信號，是則執行步驟e，否則動態令牌部分無應答，休眠；步驟g:動態令牌部分存儲、處理所述指令信號中的數據，並生成相應應答信號，在所述相應應答信號的控制下通過控制電感線圈以影響周圍電磁場的方式影響所述工裝部分的載波信號。所述操作指令信號包括獲取硬體信息指令信號、晶體輸出控制指令信號、設置晶體校準數據指令信號、提取OTP數據指令信號和燒種子指令信號。當所述操作指令信號為所述獲取硬體信息指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的硬體信息信號，是則發送晶體輸出控制指令信號或提取OTP數據指令信號；否則輸出錯誤提示信息，結束。當所述操作指令信號為所述晶體輸出控制指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的時鐘信號，是則根據標準時鐘信號和所述時鐘信號生成並發送設置晶體校準數據指令信號；否則輸出錯誤提示信息，結束。所述時鐘信號為所述動態令牌部分正確接收到所述工裝部分發送的所述晶體輸出控制指令信號後以特定頻率輸出的秒信號、32. 768KHZ的時鐘信號或與32. 768KHZ的時鐘信號相關的時鐘信號。所述根據標準時鐘信號和所述時鐘信號生成設置晶體校準數據指令信號具體包括所述工裝部分計算所述動態令牌部分返回的時鐘信號與所述標準時鐘信號的偏差，根據所述偏差計算得出晶體校準數據，根據所述晶體校準數據生成設置晶體校準數據指令信號。當所述操作指令信號為所述設置晶體校準數據指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的通信成功指令信號，是則發送燒種子指令信號；否則輸出錯誤提示信息，結束。當所述操作指令信號為所述提取OTP數據指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的相應數據，是則根據所述相應數據判斷所述動態令牌是否符合預定的燒種子要求，符合則發送燒種子指令信號，不符合則輸出錯誤提示信息，結束；否則輸出錯誤提示信息，結束。當所述操作指令信號為所述燒種子指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的通信成功指令信號，是則輸出本次通信成功的提示信息，結束或發送獲取硬體信息指令信號；否則輸出錯誤提示信息，結束。
所述通過控制電感線圈以影響周圍電磁場的方式影響所述工裝部分的載波信號包括通過轉換電感線圈兩端的導通和斷開以影響電磁場，通過電磁場的變化影響工裝部分載波信號的幅度，當所述電感線圈兩端導通時，影響所述工裝部分產生的載波信號的幅度，當所述電感線圈兩端斷開時，對所述工裝部分產生的載波信號不產生影響。本發明的有益效果在於可以實現動態令牌的完全密封，簡化生產流程，提高生產效率。在密封的同時還增加了動態令牌的安全性，降低了種子洩露和動態令牌復位的風險。


圖1為本發明實施例一中提供的一種動態令牌與工裝通信的系統的示意圖；圖2為圖1中工裝射頻通信模塊的組成結構圖；圖3為圖1中OTP射頻通信模塊的組成結構圖；圖4為本發明實施例二中提供的一種工裝射頻通信模塊的組成結構圖；圖5為圖4的一種細化結構圖；圖6為本發明實施例三中提供的一種優化的工裝射頻通信模塊的組成結構圖；圖7為圖6的一種細化結構圖；圖8為本發明實施例四中提供的一種動態令牌與工裝通信的第一階段方法流程圖；圖9為本發明實施例四中提供的一種動態令牌與工裝通信的第二階段方法流程圖；圖10為本發明實施例四中所提供的一種動態令牌與工裝間一條操作指令信號的通信方法流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步地詳細說明。實施例一參見圖1，本發明實施例1提供了一種動態令牌與工裝通信的系統，系統包括工裝部分1和動態令牌部分2，所述工裝部分1包括控制模塊11和工裝射頻通信模塊12，動態令牌部分2包括MCU和液晶模塊21、OTP射頻通信模塊22，上述各模塊的功能如下控制模塊11 與工裝射頻通信模塊12相連，用於計算得出動態因子以及動態口令，還用於判斷是否需要發送操作指令並在判斷結果為是時控制工裝射頻通信模塊12輸出載波信號、經過指定時間延遲後生成喚醒指令信號並發送給工裝射頻通信模塊12、當在預定時間內正確接收到喚醒應答信號時檢測動態令牌部分2的波特率、以檢測得到的波特率生成操作指令信號並發送給工裝射頻通信模塊12、判斷在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分2返回的相應應答信號、根據動態令牌部分2返回的應答信號判斷動態令牌部分2是否符合燒種子要求，還用於輸出通信成功的提示信息或錯誤的提示信息；具體地，在本實施例中，所述操作指令包括獲取硬體信息指令、晶體輸出控制指令、設置晶體校準數據指令、提取OTP數據指令、燒種子指令等；
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工裝射頻通信模塊12 與控制模塊11相連，用於生成載波信號、在控制模塊11的控制下輸出載波信號、用於接收控制模塊11發送的喚醒指令信號和操作指令信號生成相應的已調信號、用於將所述載波信號和所述已調信號放大後以電磁波形式發送給動態令牌部分2，還用於接收動態令牌部分2返回的應答信號並對所述動態令牌部分2返回的應答信號進行相應操作，並將操作結果信號發送給控制模塊11 ；具體地，所述已調信號包括已調喚醒指令信號和已調操作指令信號。MCU和液晶模塊21 與OTP射頻通信模塊22相連，用於生成和顯示動態口令，還用於判斷OTP射頻通信模塊22發送來的信號是否為正確的指令信號，並在所述信號為正確的指令信號時生成相應的應答信號發送給OTP射頻通信模塊22 ；具體地，所述指令信號包括喚醒指令信號和操作指令信號。OTP射頻通信模塊22 與MCU和液晶模塊21相連，用於接收工裝部分1發送的信號、對接收到的信號進行提取和處理，將通過提取和處理得到的結果信號發送給MCU和液晶模塊21，還用於向工裝部分1返回應答信號。參見圖2，工裝射頻通信模塊12具體包括信號準備和收發子模塊121和信號處理子模塊122，其中信號準備和收發子模塊121具體包括載波生成單元1211、信號混合單元1212、第一信號強度調節單元1213、信號驅動單元1214、工裝部分LC互感單元1215，上述各子模塊以及單元的具體功能如下載波生成單元1211 與信號混合單元1212相連，用於生成載波信號；信號混合單元1212 與控制模塊11、載波生成單元1211、第一信號強度調節單元1213相連，用於在所述控制模塊11的控制下輸出載波信號給第一信號強度調節單元1213，用於將所述載波信號和控制模塊11發送來的指令信號進行混合處理得到已調信號；優選地，在本實施例中所述在所述控制模塊11的控制下輸出載波信號給第一信號強度調節單元1213具體包括所述第一信號強度調節單元1213將所述載波信號與所述控制模塊11發送的電平信號進行與運算，當所述電平信號為高電平信號時，所述信號混合單元1212輸出載波信號給第一信號強度調節單元1213，當所述電平信號為低電平信號時，所述信號混合單元1212不輸出載波信號；優選地，在本實施例中所述將所述載波信號和控制模塊11發送來的指令信號進行混合得到已調信號具體為將所述載波信號和所述控制模塊11發送來的指令信號進行與運算得到已調信號，當所述指令信號為喚醒指令信號時得到已調喚醒指令信號，當所述指令信號為操作指令信號時得到已調操作指令信號。第一信號強度調節單元1213 與信號混合單元1212、信號驅動單元1214相連，用於調節所述載波信號或所述已調信號的強度，使信號驅動單元1214工作在穩定可用的狀態；信號驅動單元1214 與第一信號強度調節單元1213、工裝部分LC互感單元1215相連，用於驅動所述第一信號強度調節單元1213輸出的信號，將其功率放大；工裝部分LC互感單元1215 與信號驅動單元1214、信號處理子模塊122相連，用於將所述信號驅動單元1214輸出的信號發送給動態令牌部分2，還用於接收動態令牌部分2返回的信號；信號處理子模塊122 與工裝部分LC互感單元1215、控制模塊11相連，用於對工裝部分LC互感單元1215接收到的信號進行相應操作，並將操作結果信號發送給控制模塊 11。參見圖3，0TP射頻通信模塊22具體包括動態令牌部分LC互感單元221、信號提取及晶片保護單元222、數據發送控制單元223，上述各單元的具體功能如下動態令牌部分LC互感單元221 與信號提取及晶片保護單元222、數據發送控制單元223相連，用於接收工裝部分1發送來的信號，以及在數據發送控制單元223的控制下向工裝部分返回應答信號；優選地，在本實施例中所述在數據發送控制單元223的控制下向工裝部分1返回應答信號具體包括動態令牌部分LC互感單元221接收數據發送控制單元223發送的信號，在所述數據發送控制單元223發送的信號的控制下轉換電感線圈兩端的導通和斷開， 以通過影響電磁場的變化影響工裝部分1產生的載波信號的幅度，例如當動態令牌部分LC 互感單元221接收到低電平信號時，電感線圈兩端導通，影響工裝部分1產生的載波信號的幅度，當動態令牌部分LC互感單元221接收到高電平信號時，電感線圈兩端斷開，不對工裝部分1產生的載波信號產生影響，或當動態令牌部分LC互感單元221接收到高電平信號時，電感線圈兩端導通，影響工裝部分1產生的載波信號的幅度，當動態令牌部分LC互感單元221接收到低電平信號時，電感線圈兩端斷開，不對工裝部分1產生的載波信號產生影響。信號提取及晶片保護單元222 與動態令牌部分LC互感單元221、MCU和液晶模塊 21相連，用於對動態令牌部分LC互感單元221接收到的信號進行提取，並將提取後的信號進行處理，得到MCU和液晶模塊21能識別的並對MCU和液晶模塊21無損的TTL信號，然後將所述TTL信號發送給MCU和液晶模塊21 ；優選地，在本實施例中，所述對動態令牌部分LC互感單元221接收到的信號進行提取和處理具體包括動態令牌部分LC互感單元221接收到的信號進行檢波、濾除高頻分量和限壓操作。數據發送控制單元223 與MCU和液晶模塊21、動態令牌部分LC互感單元221相連，用於在MCU和液晶模塊21的控制下使LC互感單元的電感線圈兩端導通或斷開，從而通過電磁場的變化影響工裝部分1產生的載波信號的幅度。實施例二參見圖4，本實施例在實施例一的基礎上提供了一種與信號處理子模塊122相對應的工裝射頻通信模塊12，具體包括信號準備和收發子模塊121以及信號處理子模塊122， 其中所述信號準備和收發子模塊121與實施例一中所提供的相同，所述信號處理子模塊 122包括信號提取單元12 、信號放大單元1227、濾波單元12 、信號整理單元1229、消除幹擾單元12210，上述各單元的具體功能如下信號提取單元12 與工裝部分LC互感單元1215、消除幹擾單元12210相連，用於從所述工裝部分LC互感單元1215接收到的信號中提取出動態令牌部分返回的信號；信號放大單元1227:與濾波單元12 、消除幹擾單元12210相連，用於將信號提取單元12 得到的信號進行放大；濾波單元12 與信號放大單元1227、信號整理單元12 相連，用於濾除信號放大單元1227輸出的信號的高頻分量；
信號整理單元12 與濾波單元12 、控制模塊11相連，用於將濾波單元12 輸出的信號轉換為控制模塊11能夠識別的TTL信號；消除幹擾電路12210:與信號提取單元12 、信號放大單元1227相連，用於去除信號準備和收發子模塊121發送的信號對信號處理子模塊122的影響；參見圖5，本實施例提供了一種與圖4相對應的一種工裝射頻通信模塊12的具體實現方式，所述工裝射頻通信模塊12具體包括晶體振蕩器501、與門電路502、信號強度調節器503、MOS管504、工裝部分LC互感電路505、工裝部分檢波電路506、隔直電路507、信號放大電路508、有源濾波電路509、比較器510、消除幹擾電路511，上述各部分的具體連接關係如下與門電路502的兩個輸入端分別與載波發生器501、控制模塊11相連，輸出端與信號強度調節器503的一端相連；信號強度調節器503的另一端與MOS管504相連，MOS管 504的輸出端與工裝部分LC互感電路505相連，工裝部分LC互感電路505還與工裝部分檢波電路506相連，工裝部分檢波電路506的輸出端與隔直電路507相連，隔直電路507還與消除幹擾電路511相連，消除幹擾電路的另一端與信號放大器508的輸入端相連，信號放大器508的輸出端與有源濾波電路509相連，有源濾波電路509還與比較器510的輸入端相連，比較器510的輸出端與控制模塊11相連；與圖4相對應地，所述晶體振蕩器501對應圖中的載波生成單元1221，與門電路 502對應圖中的信號混合單元1222，信號強度調節器503對應圖中的信號強度調節單元 1223，MOS管504對應圖中的信號驅動單元1224，工裝部分LC互感電路505對應圖中的工裝部分LC互感單元1225，工裝檢波電路506和隔直電路507對應圖中的信號提取單元 12 ，信號放大器508對應圖中的信號放大單元1227，有源濾波電路509對應圖中的濾波單元1228，比較器510對應圖中的信號整理單元1229、消除幹擾電路511對應圖中的消除幹擾單元12210。實施例三參見圖6，本實施例在實施例一的基礎上提供了一種與較實施例二提供的信號處理子模塊122更優的信號處理子模塊122'相對應的工裝射頻通信模塊12'，該方案較之於實施例二的優越性在於，可以檢測出信號的每個載波周期的變化，即精確的檢測到信號的邊沿，故可實現用非接觸通信的方法校準OTP時鐘，也可以使通信的速率大大提高。所述工裝射頻通信模塊12'具體包括信號準備和收發子模塊121和信號處理子模塊122'，其中所述信號準備和收發子模塊121與實施例一中所提供的相同，所述信號處理子模塊122'包括信號提取單元12 '、第二信號強度調節單元1227'、相位調節單元 1228'、混合比較單元12 '、同步信號提取單元12210'、信號整理單元12211 『，上述各單元的具體功能如下信號提取單元126'與工裝部分互感單元1215、第二信號強度調節單元1227' 相連，用於從所述工裝部分LC互感單元1225接收到的信號中提取出動態令牌部分返回的
信號；第二信號強度調節單元1227'與信號提取單元12 '、混合比較單元12 '相連，用於調節信號提取單元12 '提取到的信號的強度；相位調節單元128'與載波生成單元1211、混合比較單元12 '相連，用於將載波生成單元1211生成的載波信號進行反相；混合比較單元12 '與第二信號強度調節單元1227'、相位調節單元12 '、信號整理單元12211'相連，用於將所述第二信號強度調節單元1227'輸出的信號和相位調節單元12 '輸出的信號進行混合處理，將混合處理得到的信號發送給信號整理單元12211'；優選地，在本實施例中，所述將所述第二信號強度調節單元1227'輸出的信號和相位調節單元12 '輸出的信號進行混合處理具體為將所述第二信號強度調節單元1227'輸出的信號和相位調節單元12 '輸出的信號進行與運算。同步信號提取單元12210'與載波生成單元1211、信號整理單元12211'相連，用於從所述載波生成單元獲取載波信號，對所述載波信號進行提取和處理得到同步時鐘信號，發送所述同步時鐘信號給信號整理單元；信號整理單元1221Γ 與混合比較單元12 '、同步信號提取單元12210 『相連，用於根據所述同步時鐘信號對所述混合比較單元輸出的信號進行比較整理，將經上述比較整理得到的信號發送給所述控制模塊。參見圖7，本實施例提供了一種與圖6相對應的一種工裝射頻通信模塊12'的具體實現方式，所述工裝射頻通信模塊12'包括載波發生器701、第一與門電路702、信號強度調節器703、MOS管704、工裝部分LC互感電路705、隔直電路706、第一分壓電路707、非門電路708、第二與門電路709、第二分壓電路710、第三與門電路711、觸發器712，上述各部分的連接關係如下第一與門電路702的兩個輸入端分別連接控制模塊11和載波發生器701，第一與門電路702的輸出端與信號強度調節器703的一端相連，信號強度調節器703的另一端與MOS管704相連，MOS管704還與工裝部分互感電路705相連，工裝部分互感電路705與隔直電路706的一端相連，隔直電路706的另一端與第一分壓電路707相連，第一分壓電路707還與第二與門電路709的一個輸入端相連，第二與門電路709的另一個輸入端與非門電路708的輸出端相連，非門電路708的輸入端與載波發生器701的輸出端相連，與門電路709的輸出端與觸發器的D端相連，觸發器的CP輸入端與第三與門電路711的輸出端相連、Q輸出端與控制模塊11相連，第三與門電路711的一個輸入端與載波發生器701的輸出端相連、另一個輸入端經第二分壓電路710與載波發生器701的輸出端相連；與圖6相對應地，所述晶體振蕩器701對應圖中的載波生成單元1221'，第一與門電路702對應圖中的信號混合單元1222'，信號強度調節器703對應圖中的信號強度調節單元1223'，MOS管704對應圖中的信號驅動單元12M'，工裝部分LC互感電路705對應圖中的工裝部分LC互感單元1225'，隔直電路706對應圖中的信號提取單元12 '，第一分壓電路707對應圖中的第二信號強度調節單元1227 『，非門電路708對應圖中的相位調節單元12 '，第二與門電路709對應圖中的混合比較單元12 '、第二分壓電路710和第三與門電路711對應圖中的同步信號提取單元12210'，觸發器712對應圖中的信號整理單元 12211'。實施例四參見圖8和圖9，本實施例提供了一種動態令牌與工裝通信的方法，具體為工裝部分向動態令牌部分中燒寫種子的過程，所述工裝部分向動態令牌部分中燒寫種子的具體過程分為兩個階段，其中所述工裝部分開始工作後即產生載波信號，各階段的具體步驟如下第一階段步驟801 工裝部分發送獲取硬體信息指令信號給動態令牌部分；步驟802 工裝部分判斷其在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分返回的硬體信息信號，是則順序執行下一步，否則執行步驟810 ；步驟803 工裝部分發送晶體輸出控制指令信號給動態令牌部分；步驟804 工裝部分判斷其在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分返回的時鐘信號和通信成功指令信號，是則順序執行下一步，否則執行步驟810 ；具體地，所述動態令牌部分返回的時鐘信號為動態令牌部分正確接收到工裝部分發送的晶體輸出控制指令信號後以特定頻率輸出的秒信號、32. 768KHZ的時鐘信號或與 32. 768KHZ的時鐘信號相關的時鐘信號。步驟805 工裝部分根據動態令牌部分返回的時鐘信號和標準時鐘信號計算得出晶體校準數據；具體地，所述工裝部分根據動態令牌部分返回的時鐘信號和標準時鐘信號計算得出晶體校準數據具體包括工裝部分計算標準時鐘信號與動態令牌部分返回的時鐘信號的偏差，根據所述偏差計算得出晶體校準數據，生成設置晶體校準數據指令信號。步驟806 工裝部分發送設置晶體校準數據指令信號；步驟807 工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分返回的通信成功指令信號，是則順序執行下一步，否則執行步驟810 ；步驟808 工裝部分發送第一燒種子指令信號給動態令牌部分；步驟809 工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分返回的通信成功指令信號，是則進入第二階段，否則執行步驟810 ；步驟810 工裝部分輸出錯誤提示信息，結束進程；第二階段步驟811 工裝部分經過指定時間後發送獲取硬體信息指令信號；步驟812 工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分返回的硬體信息信號，是則順序執行下一步，否則執行步驟818 ；步驟813 工裝部分發送提取OTP數據指令信號給動態令牌部分；步驟814 工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分返回的相應數據信號，是則順序執行下一步，否則執行步驟818 ；步驟815 工裝部分根據接收到的相應數據信號所攜帶的數據判斷是否符合燒種子要求，是則順序執行下一步，否則執行步驟818 ；步驟816 工裝部分發送第二燒種子指令信號給動態令牌部分；步驟817 工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分返回的通信成功指令信號，是則輸出本次通信成功的提示信息，結束進程，否則執行步驟818 ；步驟818 工裝部分輸出錯誤提示信息，結束進程。具體地，工裝部分發送指令信號(所述指令信號包括所述獲取硬體信息指令信號、所述晶體輸出控制指令信號、所述設置晶體校準數據指令信號、所述燒種子指令信號、所述提取OTP數據指令信號、所述燒種子指令信號)、動態令牌部分接收工裝部分發送來的信號並對所述信號進行處理、返回相應應答信號(所述相應應答信號包括所述硬體信息信號、所述通信成功指令信號、所述相應數據信號)、工裝部分接收動態令牌部分返回相應應答信號的過程如圖10所示，具體包括步驟1001 工裝部分判斷是否需要發送操作指令，是則順序執行下一步，否則繼續判斷是否需要發送操作指令；步驟1002 工裝部分生成高電平信號，在所述高電平信號的控制下輸出載波信號；具體地，在本實施例中，當工裝部分生成高電平信號時，工裝部分將載波信號與高電平信號進行與運算，可輸出載波信號。步驟1003 工裝部分經指定時間延遲後生成喚醒指令信號；具體地，在本實施例中所述工裝部分在生成所述喚醒指令信號後繼續輸出載波信號，即繼續生成高電平信號；步驟1004 工裝部分將所述載波信號和所述喚醒指令信號進行與運算得到已調喚醒指令信號；步驟1005 工裝部分將已調喚醒指令信號放大後經工裝部分LC互感電路以電磁波形式發送給動態令牌部分；步驟1006 動態令牌部分接收工裝部分發送的信號；步驟1007 動態令牌部分對接收到的信號進行相應操作得到第一信號；優選地，在本實施例中，所述相應操作為檢波、濾除高頻分量以及限壓操作。步驟1008 動態令牌部分判斷所述第一信號是否為正確的喚醒指令信號，是則順序執行下一步，否則動態令牌部分無應答，休眠，執行步驟1011 ；步驟1009 動態令牌部分生成喚醒應答信號；步驟1010 動態令牌部分在所述喚醒應答信號的控制下通過控制自身電感線圈以影響周圍電磁場的方式影響工裝部分的載波信號；
步驟1011 工裝部分接收動態令牌部分返回的信號，對所述信號進行相應操作得
到第二信號； 優選地，在本實施例中，所述對所述信號進行相應操作具體包括對所述信號進行檢波、隔除直流分量、放大以及濾除高頻分量操作，或對所述信號進行隔除直流分量和分壓處理後與載波信號的反相信號進行與操作，得到第二信號。步驟1012 工裝部分對所述第二信號進行相應處理得到第三信號；優選地，在本實施例中，所述對所述第二信號進行相應處理得到第三信號具體包括對所述第二信號進行隔除直流分量和比較輸出操作得到第三信號，或將第二信號作為觸發器的輸入，將載波信號與其自身經分壓後的信號進行與操作得到的信號作為觸發器的時鐘信號，得到觸發器輸出的第三信號。步驟1013 工裝部分檢測動態令牌部分的波特率；步驟1014 工裝部分判斷所述第三信號是否為正確的喚醒應答信號，是則順序執行下一步，否則工裝部分輸出錯誤提示信息，結束進程；步驟1015 工裝部分以步驟1013檢測到的波特率生成操作指令信號；
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具體地，在本實施例中所述工裝部分在生成所述指令信號後繼續輸出載波信號，即繼續生成高電平信號；步驟1016 工裝部分將所述操作指令信號和所述載波信號進行與運算得到已調操作指令信號；步驟1017 工裝部分將所述已調操作指令信號放大後經工裝部分LC互感電路以電磁波形式發送給動態令牌部分；步驟1018 動態令牌部分接收工裝部分發送的信號；步驟1019 動態令牌部分對接收到的信號進行檢波、濾除高頻分量以及限壓操作後得到第四信號；步驟1020 動態令牌部分判斷所述第四信號是否為正確的指令信號，是則順序執行下一步，否則動態令牌部分無應答，休眠，執行步驟1023 ；步驟1021 動態令牌部分存儲、處理指令信號中的數據，並生成相應應答信號；步驟1022 動態令牌部分在所述相應應答信號的控制下影響工裝部分的載波信號；步驟1023 工裝部分對載波信號進行相應操作得到第五信號；優選地，所述工裝部分對載波信號進行相應操作包括對所述信號依次進行檢波、隔除直流分量、放大、濾除高頻分量、隔除直流分量以及比較輸出操作得到第五信號，或對所述信號進行隔除直流分量和分壓處理後與載波信號的反相信號進行與操作，將所述與操作的結果信號作為觸發器的輸入信號，將載波信號與其自身經分壓後的信號進行與操作得到的信號作為觸發器的時鐘信號，觸發器輸出的即為第五信號。步驟10 工裝部分判斷所述第五信號是否為正確的應答信號，是則返回執行步驟1001，否則工裝部分輸出錯誤提示信息，結束進程。以上所述的實施例只是本發明較優選的具體實施方式
，本領域的技術人員在本發明技術方案範圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發明的保護範圍內。
1權利要求
1.一種動態令牌與工裝通信的系統，其特徵在於，包括工裝部分和動態令牌部分 所述工裝部分，包括控制模塊、工裝射頻通信模塊；所述控制模塊，用於判斷是否需要發送操作指令並在判斷結果為是時控制所述工裝射頻通信模塊輸出載波信號，經過指定時間延遲後生成喚醒指令信號並發送給所述工裝射頻通信模塊，當在預定時間內正確接收到喚醒應答信號時檢測所述動態令牌部分的波特率、 以檢測得到的波特率生成操作指令信號並發送給所述工裝射頻通信模塊，判斷在預定時間內是否正確接收到動態令牌部分返回的相應應答信號、輸出通信成功的提示信息或錯誤的提示信息；所述工裝射頻通信模塊，用於生成載波信號、在所述控制模塊的控制下輸出所述載波信號，根據接收到的所述控制模塊發送的所述喚醒指令信號和所述操作指令信號生成相應的已調信號，將所述載波信號和所述已調信號放大後以電磁波形式發送給所述動態令牌部分，接收所述動態令牌部分返回的應答信號、對接收到的信號進行提取和處理並將經提取和處理得到的結果信號發送給所述控制模塊；所述動態令牌部分，包括MCU和液晶模塊、OTP射頻通信模塊； 所述OTP射頻通信模塊，用於接收所述工裝部分發送的信號、對所述接收到的信號進行提取和處理，將經提取和處理得到的結果信號發送給所述MCU和液晶模塊，還用於向所述工裝部分返回相應的應答信號；所述MCU和液晶模塊，用於判斷所述OTP射頻通信模塊發送來的信號是否為正確的指令信號，並在所述信號為正確的指令信號時生成相應的應答信號發送給所述OTP射頻通信模塊。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於， 所述指令信號包括喚醒指令信號和操作指令信號；所述操作指令信號包括獲取硬體信息指令信號、晶體輸出控制指令信號、設置晶體校準數據指令信號、提取OTP數據指令信號、燒種子指令信號； 所述已調信號包括已調喚醒指令信號和已調操作指令信號。
3.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述工裝射頻通信模塊，包括信號準備和收發子模塊、信號處理子模塊； 所述信號準備和收發子模塊，包括 載波生成單元，用於生成所述載波信號；信號混合單元，用於在所述控制模塊的控制下輸出所述載波信號給第一信號強度調節單元，用於將所述載波信號和所述控制模塊發送來的指令信號進行混合處理得到所述已調信號；所述第一信號強度調節單元，用於調節所述載波信號、所述已調信號的強度； 所述信號驅動單元，用於驅動所述第一信號強度調節單元輸出的信號，將所述輸出的信號的功率放大；工裝部分LC互感單元，用於將所述信號驅動單元輸出的信號發送給所述動態令牌部分，還用於接收所述動態令牌部分返回的信號；所述信號處理子模塊，用於對所述工裝部分LC互感單元接收到的所述動態令牌部分返回的信號進行提取和處理，並將經提取和處理得到的信號發送給所述控制模塊。
4.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述信號處理子模塊包括信號提取單元，用於對所述工裝部分LC互感單元接收到的所述動態令牌部分返回的信號進行提取；消除幹擾單元，用於去除所述信號準備和收發子模塊發送的信號對所述信號處理子模塊的影響；信號放大單元，用於將所述信號提取單元得到的信號進行放大；濾波單元，用於濾除所述信號放大單元輸出的信號的高頻分量；信號整理單元，用於將所述濾波單元輸出的信號轉換為所述控制模塊能夠識別的TTL信號。
5.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述信號處理子模塊包括信號提取單元，用於對所述工裝部分LC互感單元接收到的信號進行提取；第二信號強度調節單元，用於調節所述信號提取單元提取到的信號的強度；相位調節單元，用於將所述載波生成單元生成的載波信號進行反相處理；混合比較單元，用於將所述第二信號強度調節單元輸出的信號和所述相位調節單元輸出的信號進行混合處理，將混合處理得到的信號發送給信號整理單元；同步信號提取單元，用於獲取所述載波生成單元生成的載波信號，對所述載波信號進行提取和處理得到同步時鐘信號，發送所述同步時鐘信號給所述信號整理單元；所述信號整理單元，用於根據所述同步時鐘信號對所述混合比較單元輸出的信號進行比較整理，將經比較整理得到的信號發送給所述控制模塊。
6.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述OTP射頻通信模塊包括動態令牌部分LC互感單元，用於接收所述工裝部分發送來的信號，以及在數據發送控制單元的控制下向所述工裝部分返回信號；信號提取及晶片保護單元，用於對所述動態令牌部分LC互感單元接收到的信號進行提取，並對提取得到的信號進行處理，得到所述MCU和液晶模塊能識別的並對所述MCU和液晶模塊無損的TTL信號，然後將所述TTL信號發送給所述MCU和液晶模塊；所述數據發送控制單元，用於在所述MCU和液晶模塊的控制下使所述動態令牌部分LC互感單元的電感線圈兩端導通或斷開，從而通過電磁場的變化影響所述工裝部分的載波信號的幅度。
7.一種動態令牌與工裝的通信方法，其特徵在於，包括步驟A 工裝部分生成喚醒指令信號，將所述喚醒指令信號和載波信號進行與運算得到已調喚醒指令信號，並將所述已調喚醒指令信號放大後經LC互感電路以電磁波形式發送給動態令牌部分；步驟B:所述工裝部分對接收到的所述動態令牌部分返回的信號進行相應操作，得出操作結果信號；步驟C 所述工裝部分檢測所述動態令牌部分的波特率，判斷所述步驟B中得到的操作結果信號是否為正確的喚醒應答信號，是則執行步驟D，否則工裝部分輸出錯誤提示信息，結束；步驟D 所述工裝部分以檢測到的波特率生成操作指令信號，將所述操作指令信號和所述載波信號進行與運算得到已調操作指令信號，將所述已調操作指令信號放大後經LC互感電路以電磁波形式發送給所述動態令牌部分；步驟E 所述工裝部分對接收到的所述動態令牌部分返回的信號進行相應操作，得出操作結果信號；步驟F 工裝部分判斷所述步驟E中得到的操作結果信號是否為正確的應答信號，是則輸出通信成功的提示信息，結束或返回執行所述步驟A，否則工裝部分輸出錯誤提示信息，結束。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟A之前包括工裝部分開始工作後生成載波信號。
9.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟B和所述步驟E具體為 工裝部分接收所述動態令牌部分返回的信號，對所述信號進行檢波、隔除直流分量、放大、濾除高頻分量、隔除直流分量以及比較輸出操作； 所述比較輸出操作得到的信號為所述操作結果信號。
10.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟B和所述步驟E具體為工裝部分接收所述動態令牌部分返回的信號，對所述信號進行隔除直流分量和分壓處理後與載波信號的反相信號進行與操作，將操作得到的信號作為觸發器的輸入，將載波信號與其自身經分壓後的信號進行與操作得到的信號作為觸發器的時鐘信號； 所述觸發器輸出的信號為所述操作結果信號。
11.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟A和所述步驟B之間、所述步驟 D和所述步驟E之間包括工裝部分生成高電平信號，將所述高電平信號和所述載波信號進行與運算得到的信號放大後經LC互感電路以電磁波形式輸出。
12.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟A和所述步驟B之間包括動態令牌部分的處理操作，具體為步驟a 所述動態令牌部分接收所述工裝部分發送的信號，並對接收到的信號進行檢波、濾除高頻分量以及限壓操作，判斷經上述操作得到的信號是否為正確的喚醒指令信號， 是則執行步驟b，否則所述動態令牌部分無應答，休眠；步驟b:所述動態令牌部分生成喚醒應答信號，在所述喚醒應答信號的控制下通過控制電感線圈以影響周圍電磁場的方式影響所述工裝部分的載波信號。
13.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述步驟D和所述步驟E之間包括動態令牌部分的相關操作，具體為步驟f 動態令牌部分接收工裝部分發送的信號，對接收到的信號進行檢波、濾除高頻分量以及限壓操作，判斷經上述操作得到的信號是否為正確的指令信號，是則執行步驟e， 否則動態令牌部分無應答，休眠；步驟g:動態令牌部分存儲、處理所述指令信號中的數據，並生成相應應答信號，在所述相應應答信號的控制下通過控制電感線圈以影響周圍電磁場的方式影響所述工裝部分的載波信號。
14.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述操作指令信號包括獲取硬體信息指令信號、晶體輸出控制指令信號、設置晶體校準數據指令信號、提取OTP數據指令信號和燒種子指令信號。
15.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，當所述操作指令信號為所述獲取硬體信息指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的硬體信息信號，是則發送晶體輸出控制指令信號或提取OTP數據指令信號；否則輸出錯誤提示信息，結束。
16.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，當所述操作指令信號為所述晶體輸出控制指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的時鐘信號，是則根據標準時鐘信號和所述時鐘信號生成並發送設置晶體校準數據指令信號；否則輸出錯誤提示信息，結束。
17.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述時鐘信號為所述動態令牌部分正確接收到所述工裝部分發送的所述晶體輸出控制指令信號後以特定頻率輸出的秒信號、32. 768KHZ的時鐘信號或與32. 768KHZ的時鐘信號相關的時鐘信號。
18.根據權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述根據標準時鐘信號和所述時鐘信號生成設置晶體校準數據指令信號具體包括所述工裝部分計算所述動態令牌部分返回的時鐘信號與所述標準時鐘信號的偏差，根據所述偏差計算得出晶體校準數據，根據所述晶體校準數據生成設置晶體校準數據指令信號。
19.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，當所述操作指令信號為所述設置晶體校準數據指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的通信成功指令信號，是則發送燒種子指令信號；否則輸出錯誤提示信息，結束。
20.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，當所述操作指令信號為所述提取OTP數據指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的相應數據，是則根據所述相應數據判斷所述動態令牌是否符合預定的燒種子要求，符合則發送燒種子指令信號，不符合則輸出錯誤提示信息，結束；否則輸出錯誤提示信息，結束。
21.根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，當所述操作指令信號為所述燒種子指令信號時，所述工裝部分判斷在預定時間內是否正確接收到所述動態令牌部分返回的通信成功指令信號，是則輸出本次通信成功的提示信息，結束或發送獲取硬體信息指令信號；否則輸出錯誤提示信息，結束。
22.根據權利要求12或13所述的方法，其特徵在於，所述通過控制電感線圈以影響周圍電磁場的方式影響所述工裝部分的載波信號包括通過轉換電感線圈兩端的導通和斷開以影響電磁場，通過電磁場的變化影響工裝部分載波信號的幅度，當所述電感線圈兩端導通時，影響所述工裝部分產生的載波信號的幅度，當所述電感線圈兩端斷開時，對所述工裝部分產生的載波信號不產生影響。
全文摘要
本發明公開了一種動態令牌與工裝通信的系統及方法，屬於信息安全領域。所述系統包括工裝部分和動態令牌部分，所述工裝部分包括控制模塊、工裝射頻通信模塊，動態令牌部分包括MCU和液晶模塊、OTP射頻通信模塊。所述方法包括工裝部分以電磁波形式發送已調喚醒指令信號給動態令牌部分，當正確接收到所述動態令牌部分返回的喚醒應答指令信號時，以電磁波形式發送已調指令信號給所述動態令牌部分，所述工裝部分檢測其生成的載波信號的幅度變化，判斷是否正確接收到應答信號並做出相應操作。
文檔編號H04L9/32GK102394752SQ20111033798
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者於華章, 陸舟 申請人:飛天誠信科技股份有限公司