專利名稱：移動pos和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)及其通訊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動POS和底座之間通訊聯(lián)結(jié)及其數(shù)據(jù)通訊方法。
背景技術(shù)：
移動(或者手持)POS需要同底座配合來實現(xiàn)打印、網(wǎng)絡(luò)傳輸、充電等應(yīng)用，底座如同擴(kuò)展埠一樣支持移動POS所需要的所有外部功能和聯(lián)結(jié)，移動POS負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和用戶交互，因為敏感數(shù)據(jù)最終需要通過底座傳輸?shù)酵獠?，移動POS和底座之間需要交互大量敏感數(shù)據(jù)，保護(hù)這些數(shù)據(jù)并有效防止窺探和數(shù)據(jù)破解是這類產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵問題。針對移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)，當(dāng)前主要有線纜傳輸聯(lián)結(jié)、金屬觸電傳輸聯(lián)結(jié)、無線傳輸聯(lián)結(jié)、紅外傳輸聯(lián)結(jié)等方式。其中，有線傳輸電氣聯(lián)結(jié)的可靠性高，但是易于被截獲并破解；金屬觸電長時間不可避免會氧化和污損導(dǎo)致接觸不可靠；無線傳輸可以解決線路問題，但是無論是WIFI、Bluetooth、ZigBee等無線射頻信號更易于被電磁設(shè)備探測并解密,可窺探和保密性差,成本也較高；紅外傳輸需要特定編碼方式,沒有相應(yīng)的加密保證，且雙向數(shù)據(jù)傳輸速率較低。因而現(xiàn)有的通訊聯(lián)結(jié)不能有效避免數(shù)據(jù)被探測和破解，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有移動POS和底座之間的通訊保密性差以及傳輸速率低的問題提出一種移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)，其具體技術(shù)方案如下一種移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)，包括移動POS和底座，其特征在于所述底座上表面為凹陷結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有發(fā)射管與接收管；所述移動POS嵌入所述底座的凹陷結(jié)構(gòu)內(nèi)，該移動POS上相應(yīng)設(shè)有接收管與發(fā)射管,所述移動POS和底座之間的接收與發(fā)射通訊通過處理器模塊及與之相連的收發(fā)器模塊實現(xiàn)。進(jìn)一步地，所述處理器模塊被封裝在安全系統(tǒng)內(nèi)，所述安全系統(tǒng)由多路環(huán)繞、密布、交疊的多層脈沖線路構(gòu)成。進(jìn)一步地，所述發(fā)射管與接收管之間的傳輸通路上加裝有防干擾濾光片。進(jìn)一步地，所述發(fā)射管發(fā)射近紅外光波脈沖。進(jìn)一步地,所述近紅外光波發(fā)射功率的發(fā)射張角為15-25°。本發(fā)明還提出一種移動POS和底座之間的通訊方法，其技術(shù)方案如下A、主處理模塊將敏感數(shù)據(jù)采用加密的數(shù)據(jù)流輸出到收發(fā)器模塊；B、收發(fā)器模塊將數(shù)據(jù)串行化后驅(qū)動發(fā)射器發(fā)出信號；C、接收器接收到所述信號后經(jīng)過另一收發(fā)器模塊解串后執(zhí)行解密。進(jìn)一步地，所述A步驟中采用數(shù)據(jù)傳輸工作密鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，所述工作密鑰由加密IC產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)和子密鑰組成。進(jìn)一步地，所述工作密鑰的生成過程如下Al、子密鑰被分成左右兩個部分，加密IC生成8字節(jié)的隨機(jī)數(shù)；
A2、用子密鑰的左半部分對隨機(jī)數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，再用子密鑰的右半部分對其進(jìn)行解密操作，然后用子密鑰的左半部分進(jìn)行加密操作得到工作密鑰的左部分；
A3、對8字節(jié)的隨機(jī)數(shù)取反并反序；A4、用子密鑰的右半部分對取反并反序后的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，再用子密鑰的左半部分對其進(jìn)行解密操作，然后用子密鑰的右半部分進(jìn)行加密操作得到工作密鑰的右部分。進(jìn)一步地，所述收發(fā)器模塊由可編程邏輯器件FPGA構(gòu)建，接收及發(fā)送數(shù)據(jù)采用直接編碼方式。進(jìn)一步地，所述收發(fā)器模塊中增加8字節(jié)深度的FIFO存儲器，所述收發(fā)器模塊通過CPU內(nèi)部的DMA通道來實現(xiàn)其與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果如下I、本發(fā)明通過利用發(fā)射器的發(fā)射指向性以及底座和移動POS機(jī)在收發(fā)方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計的配合，使得通訊過程不易被目前常用的方法探測到，且可以實現(xiàn)很高的傳輸速率。2、通過將處理器模塊封裝在由多路環(huán)繞、密布、交疊的多層脈沖線路所構(gòu)成的安全系統(tǒng)內(nèi)，保證了一旦發(fā)現(xiàn)異常則將在極短的時間內(nèi)將所有處理器內(nèi)的敏感數(shù)據(jù)和加密數(shù)據(jù)毀掉，可有效抵御外部物理方法攻擊。3、為保證數(shù)據(jù)的高效傳輸，采用新型的FPGA來構(gòu)建收發(fā)器模塊，收發(fā)模塊采用直接編碼方式，有效的降低整個系統(tǒng)的響應(yīng)時間和處理難度。4、采用專用的加密IC來保存最重要的子密鑰和相關(guān)工作密鑰，并可以對加密IC執(zhí)行個人化，根據(jù)相關(guān)的應(yīng)用來建立相關(guān)的文件系統(tǒng)來存儲必要數(shù)據(jù)。相關(guān)的敏感數(shù)據(jù)均被加密IC執(zhí)行加密，形成密文并計算MAC保證數(shù)據(jù)完整性。5、采用光路直通的設(shè)計方法，接收與發(fā)射信號傳輸可靠，且極大地降低了成本。本發(fā)明綜合考慮了保密性、高速通訊以及防探測設(shè)計等，有效地解決了移動POS和底座之間的敏感數(shù)據(jù)交互,其硬件成本較低,系統(tǒng)可靠性較高。


圖I為移動POS和底座配合的部分縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1、移動POS ;2、底座；3、接收管；4、發(fā)射管；5、濾光片；6、移動POS PCB ;7、底座 PCB ；圖2為收發(fā)器內(nèi)部邏輯功能圖；圖3為光強(qiáng)度-發(fā)射角度極坐標(biāo)圖；圖4為發(fā)送電壓信號和光脈沖信號轉(zhuǎn)換圖；圖5為接收光脈沖信號和電壓信號轉(zhuǎn)換圖；圖6為臨時工作密鑰左半部分生成流程；圖7為臨時工作密鑰右半部分生成流程；圖8為收發(fā)器模塊DMA和CPU memory控制框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實施例一,參考圖1，本實施例提出一種移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié),包括移動POS 1和底座2，底座2采用貝蛤型凹陷結(jié)構(gòu)，移動POS采用30°嵌入，充分保證相關(guān)探測器無法伸入其內(nèi)探測。為了防止外界的干擾，在移動POS和底座傳輸通路上加裝濾光片5，可以有效提高傳輸準(zhǔn)確性。為保證通訊的高速，本實施例采用了雙向通訊，底座設(shè)置獨立的發(fā)射管4和接收管3，同時在移動POS中也實行相同的設(shè)計，接收和發(fā)射配對來使用，易于模塊重用和降低成本。具體地將，在移動POS中接收管3及發(fā)射管4安裝在移動POS PCB6，在底座中接收管3及發(fā)射管4安裝在移動底座PCB 6由于發(fā)射和接收距離短，因而不需采用任何功率放大設(shè)備，在滿足傳輸要求的同時也降低了成本。移動POS和底座之間的接收與發(fā)射通訊通過處理器模塊及與之相連的收發(fā)器模塊實現(xiàn)。所述處理器模塊由主控處理器、存儲器子系統(tǒng)和加密IC等關(guān)鍵功能模塊構(gòu)成，處理器模塊被封裝在一個安全系統(tǒng)中，在物理上采用多層PCB設(shè)計、層疊和組裝，通過多路、高頻率的觸發(fā)脈沖形成一個網(wǎng)狀盒子，其設(shè)計線間距小于O. 25mm，均封閉在PCB內(nèi)層，通過不規(guī)則的蛇行走線形成一個閉合回路，每路脈沖線路獨立、隨機(jī)、極短時間間隔(不大于20ms)發(fā)射脈沖信號，依據(jù)獨立的接收端來判斷信號是否被阻斷，任何企圖采用物理探測的手段而引起觸發(fā)，處理器都將在極短的時間內(nèi)自毀內(nèi)部敏感數(shù)據(jù)。加密IC采用Infineon安全處理器作為加密協(xié)處理器，具有防止SEMA/DEMA、SPA/DPA、DFA和時序攻擊的措施，其硬件可實現(xiàn)3DES、SHA、RSA算法。另外，加密IC內(nèi)部運(yùn)行安全操作系統(tǒng)，支持密鑰的管理、下載和更新，支持常用的安全體系、命令解釋、傳輸管理、文件管理等功能模塊。所述收發(fā)器模塊采用Lattice公司的MachXO系列的新一代FPGA器件構(gòu)建串行器和解串器，內(nèi)嵌Flash處理工藝，無需外部ROM來加載編程數(shù)據(jù)，內(nèi)部帶有128位加密保護(hù)，設(shè)置只寫屬性可有效防止內(nèi)部邏輯的泄漏。MachXO系列器件支持Lattice公司特有的透明現(xiàn)場重新配置(TransFR)技術(shù)，能夠在器件適用SRAM配置存儲器繼續(xù)正常工作的情況下，對Flash配置存儲器機(jī)芯透明的編程。收發(fā)器模塊使用Verilog語言構(gòu)造內(nèi)部硬件邏輯，其內(nèi)部功能邏輯實現(xiàn)如圖2所示。本發(fā)明中收發(fā)器模塊內(nèi)部包括外設(shè)串行數(shù)據(jù)狀態(tài)寄存器、外設(shè)串行控制寄存器、外設(shè)解串?dāng)?shù)據(jù)寄存器、外設(shè)解串狀態(tài)寄存器、波特率管理寄存器、波特率預(yù)分頻寄存器、FIFO狀態(tài)寄存器，各寄存器定義如下表所示表一、外設(shè)串行數(shù)據(jù)狀態(tài)寄存器(PTRDSR)，相對地址0x8001，16bit寄存器，只讀。
權(quán)利要求
1.一種移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)，包括移動POS和底座，其特征在于所述底座上表面為凹陷結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有發(fā)射管與接收管；所述移動POS嵌入所述底座的凹陷結(jié)構(gòu)內(nèi)，該移動POS上相應(yīng)設(shè)有接收管與發(fā)射管，所述移動POS和底座之間的接收與發(fā)射通訊通過處理器模塊及與之相連的收發(fā)器模塊實現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)，其特征在于所述處理器模塊被封裝在安全系統(tǒng)內(nèi)，所述安全系統(tǒng)由多路環(huán)繞、密布、交疊的多層脈沖線路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)，其特征在于所述發(fā)射管與接收管之間的傳輸通路上加裝有防干擾濾光片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)，其特征在于所述發(fā)射管發(fā)射近紅外光波脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)，其特征在于所述近紅外光波發(fā)射功率的發(fā)射張角為15-25°。
6.一種移動POS和底座之間的通訊方法，其特征在于包括如下步驟 A、主處理模塊將敏感數(shù)據(jù)采用加密的數(shù)據(jù)流輸出到收發(fā)器模塊； B、收發(fā)器模塊將數(shù)據(jù)串行化后驅(qū)動發(fā)射器發(fā)出信號； C、接收器接收到所述信號后經(jīng)過另一收發(fā)器模塊解串后執(zhí)行解密。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的移動POS和底座之間的通訊方法，其特征在于所述A步驟中采用數(shù)據(jù)傳輸工作密鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，所述工作密鑰由加密IC產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)和子密鑰組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的移動POS和底座之間的通訊方法，其特征在于所述工作密鑰的生成過程如下 Al、子密鑰被分成左右兩個部分，加密IC生成8字節(jié)的隨機(jī)數(shù)； A2、用子密鑰的左半部分對隨機(jī)數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，再用子密鑰的右半部分對其進(jìn)行解密操作，然后用子密鑰的左半部分進(jìn)行加密操作得到工作密鑰的左部分； A3、對8字節(jié)的隨機(jī)數(shù)取反并反序； A4、用子密鑰的右半部分對取反后并反序后的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，再用子密鑰的左半部分對其進(jìn)行解密操作，然后用子密鑰的右半部分進(jìn)行加密操作得到工作密鑰的右部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述收發(fā)器模塊由可編程邏輯器件FPGA構(gòu)建，接收及發(fā)送數(shù)據(jù)采用直接編碼方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的移動POS和底座之間的通訊方法，其特征在于所述收發(fā)器模塊中增加8字節(jié)深度的FIFO存儲器，所述收發(fā)器模塊通過CPU內(nèi)部的DMA通道來實現(xiàn)其與存儲器之間的數(shù)據(jù)傳輸。
全文摘要
本發(fā)明提出一種移動POS和底座之間的通訊聯(lián)結(jié)，包括移動POS和底座，其中，所述底座上表面為凹陷結(jié)構(gòu)，其上設(shè)有發(fā)射管與接收管；所述移動POS嵌入所述底座的凹陷結(jié)構(gòu)內(nèi)，該移動POS上相應(yīng)設(shè)有接收管與發(fā)射管,所述移動POS和底座之間的接收與發(fā)射通訊通過處理器模塊及與之相連的收發(fā)器模塊實現(xiàn)。本發(fā)明綜合考慮了保密性、高速通訊以及防探測設(shè)計等，有效地解決了移動POS和底座之間的敏感數(shù)據(jù)交互，其硬件成本較低，系統(tǒng)可靠性較高。另外，本發(fā)明還提出一種移動POS和底座之間的通訊方法。
文檔編號H04L9/00GK102624517SQ20121001617
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者袁德玲 申請人:青島海信智能商用系統(tǒng)有限公司