本發(fā)明涉及一種基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及一種基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)方法，屬于密碼生成和保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在工業(yè)控制領(lǐng)域，設(shè)備生產(chǎn)商經(jīng)過(guò)多年行業(yè)積累，常常有一些自己獨(dú)有的功能體現(xiàn)在設(shè)備里。設(shè)備生產(chǎn)商為了保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，可能會(huì)限制某些功能的使用或采取收費(fèi)模式。通過(guò)密碼解鎖這些功能。現(xiàn)有的密碼解鎖方法，缺點(diǎn)是密碼為固定密碼，容易被其他人記錄造成密碼泄露。如果采用每臺(tái)設(shè)備一個(gè)密碼必然造成每臺(tái)設(shè)備需要修改程序，加大軟件工程師的服務(wù)量。另外，由生產(chǎn)廠商在現(xiàn)場(chǎng)解鎖功能會(huì)增加設(shè)備生產(chǎn)商的服務(wù)量。現(xiàn)有方法只能提前在程序中預(yù)先設(shè)定好允許使用時(shí)間，難以彈性的控制解鎖功能的允許使用時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)系統(tǒng)和方法，以解決上述問(wèn)題。

本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括：加密模塊和解密模塊，其中，加密模塊具有：鑰匙碼加密子模塊，設(shè)定一個(gè)鑰匙碼，將原始數(shù)據(jù)和鑰匙碼進(jìn)行加減或乘除運(yùn)算，產(chǎn)生加密數(shù)據(jù)；替換加碼子模塊，預(yù)先定義好替換碼，將原始數(shù)據(jù)x進(jìn)行逐個(gè)替換，得到結(jié)果y；以及矩陣變化加密子模塊，輸入信息為動(dòng)態(tài)碼，序列號(hào)，允許使用時(shí)間，以上三個(gè)部分經(jīng)過(guò)處理后都變成a位數(shù)據(jù)，組成3行a列矩陣做為輸入，設(shè)置一個(gè)矩陣順序加密碼，由換列順序碼和換行順序碼組成，以矩陣順序碼作為規(guī)則改變行列順序產(chǎn)生新的3行a列矩陣，將3行a列矩陣一共3a位數(shù)據(jù)做為加密結(jié)果輸出，加密模塊運(yùn)用三個(gè)子模塊中的至少兩個(gè)對(duì)動(dòng)態(tài)碼、序列號(hào)和允許使用時(shí)間進(jìn)行加密，解密模塊，相對(duì)于使用子模塊進(jìn)行加密的過(guò)程逆向運(yùn)行，對(duì)加密后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：其中，加密模塊使用全部三個(gè)子模塊對(duì)動(dòng)態(tài)碼、序列號(hào)和允許使用時(shí)間進(jìn)行加密。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)系統(tǒng)，還可以具有這樣的特征：其中，加密模塊依次使用鑰匙碼加密子模塊、替換加碼子模塊和矩陣變化加密子模塊對(duì)動(dòng)態(tài)碼、序列號(hào)以及允許使用時(shí)間進(jìn)行加密。

本發(fā)明還提供一種基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)方法，利用如上述任意一項(xiàng)的基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行密碼保護(hù)，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：設(shè)定加密規(guī)則；

步驟二：PLC提供動(dòng)態(tài)碼和模塊序列號(hào)；

步驟三：設(shè)定允許使用時(shí)間，然后使用加密模塊對(duì)動(dòng)態(tài)碼、模塊序列號(hào)和允許使用時(shí)間進(jìn)行加密生成動(dòng)態(tài)密碼；

步驟四：將動(dòng)態(tài)密碼傳送給用戶，在設(shè)備上的解密模塊中進(jìn)行解密，得到密碼。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)方法，還可以具有這樣的特征：其中，動(dòng)態(tài)密碼是通過(guò)采集plc開(kāi)機(jī)時(shí)時(shí)間或者plc程序每次上電生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)而得到的。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)方法，還可以具有這樣的特征：其中，模塊序列號(hào)是PLC的序列號(hào)，用來(lái)限制每個(gè)plc密碼不同。

進(jìn)一步，本發(fā)明的基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)方法，還可以具有這樣的特征：在步驟四中，解密時(shí)還包括步驟：PLC將由動(dòng)態(tài)碼解密出的PLC序列號(hào)和PLC自身的序列號(hào)進(jìn)行比對(duì)，如果一致，那么將使用時(shí)間賦值給內(nèi)部變量，并打開(kāi)相應(yīng)功能。

發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)系統(tǒng)和方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.使用動(dòng)態(tài)密碼進(jìn)行加密解密，這樣可以將密碼告知用戶，讓用戶自行解鎖，由于每次密碼都是不同的，所以不用擔(dān)心密碼泄露以及用戶重復(fù)使用密碼。并且密碼加密后難以破解。

2.不需要現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，減少了服務(wù)量。

3.每次都可以限制下一次的使用時(shí)間，即功能解鎖時(shí)間。

4.密碼包含可以使用的時(shí)間。超過(guò)時(shí)間后鎖定機(jī)器或特定功能。

5.密碼與硬件關(guān)聯(lián)，一塊程序卡不可以用于其它機(jī)器。硬件ID改變需要重新輸入密碼，可以防止更換硬件，防止拷貝程序卡。

附圖說(shuō)明

圖1是基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是加密過(guò)程的流程圖；

圖3是解密過(guò)程的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1所示，基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)系統(tǒng)，包括兩個(gè)部分：加密模塊11和解密模塊12。其中，加密模塊11還包括：鑰匙碼加密子模塊13、替換加碼子模塊14和矩陣變化加密子模塊15。

加密模塊11設(shè)置在設(shè)備生產(chǎn)廠一端，用來(lái)提供密碼。解密模塊12設(shè)置在設(shè)備端，當(dāng)用戶輸入從設(shè)備生產(chǎn)廠獲取的密碼后，解密程序運(yùn)行得到功能解鎖命令以及功能解鎖的時(shí)間。

基于PLC的動(dòng)態(tài)密碼保護(hù)方法，包括以下步驟：

步驟一：設(shè)定加密規(guī)則；

步驟二：PLC提供動(dòng)態(tài)碼和模塊序列號(hào)；

步驟三：設(shè)定允許使用時(shí)間，然后使用加密模塊對(duì)動(dòng)態(tài)碼、模塊序列號(hào)和允許使用時(shí)間進(jìn)行加密生成動(dòng)態(tài)密碼；

步驟四：將動(dòng)態(tài)密碼傳送給用戶，在設(shè)備上進(jìn)行解密，得到密碼。

為了保證密碼可以解密，要求使用可逆的加密方法。在本實(shí)施方式中采取三種可逆加密方法串聯(lián)進(jìn)行加密解密。在實(shí)際應(yīng)用中也可以結(jié)合需求采取其中的兩種。加密和解密的過(guò)程如圖2和圖3所示。解密是加密的逆過(guò)程。具體如下：

1.鑰匙碼加密

通過(guò)設(shè)定一個(gè)鑰匙碼，將原始數(shù)據(jù)和鑰匙碼進(jìn)行加減或乘除運(yùn)算，產(chǎn)生加密數(shù)據(jù)，但是要保證計(jì)算可逆，即加密的數(shù)據(jù)可以反向計(jì)算回原始數(shù)據(jù)。例如5位原始數(shù)據(jù)source，采用5位數(shù)的鑰匙碼key，第一位k1表示乘法運(yùn)算，2～5位k2用來(lái)加法運(yùn)算，產(chǎn)生的加密數(shù)據(jù)x,加密過(guò)程x＝key*k1+k2，解密過(guò)程key＝(x-k2)/k1。整個(gè)計(jì)算過(guò)程是可逆的。加密后數(shù)據(jù)6位數(shù)。

舉例：鑰匙碼54321,那么乘法運(yùn)算系數(shù)k1＝5,加法運(yùn)算系數(shù)k2＝4321。

加密原始數(shù)據(jù)5位34567，加密后數(shù)據(jù)是34567*5+4321＝177156

解密方法(177156–4321)/5＝34567

如果設(shè)定key＝10000表示沒(méi)有key加密。

2.替換加密

預(yù)先定義好替換碼，將原始數(shù)據(jù)x進(jìn)行逐個(gè)替換，得到結(jié)果y。為保證整個(gè)過(guò)程可逆，替換碼不能有數(shù)字重復(fù)，即0～9的替換數(shù)據(jù)不能重復(fù)。替換加密不影響數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，即6位數(shù)替換加密后依然是6位數(shù)。

舉例：替換碼[5432109876]表示將[0123456789]替換為[5432109876]，0替換為替換碼第1位5，1替換為替換碼第2位4，9替換為替換碼第10位6.如果加密數(shù)據(jù)是上例中的117156，那么替換結(jié)果是448409。解密即反向運(yùn)算替換，448409解密變成117156。

3.矩陣變化加密

輸入信息為動(dòng)態(tài)碼，序列號(hào)，允許使用時(shí)間。以上三個(gè)部分經(jīng)過(guò)鑰匙加密，替換加密后使其都變成6位數(shù)據(jù)。組成3行6列矩陣做為輸入，設(shè)置一個(gè)矩陣順序加密碼，由換列順序碼和換行順序碼組成，以矩陣順序碼作為規(guī)則改變行列順序產(chǎn)生新的3行6列矩陣，將3行6列矩陣一共18位數(shù)據(jù)做為加密結(jié)果輸出。解密過(guò)程按照矩陣順序加密碼反向運(yùn)行。

舉例：

原始密碼18位分別是動(dòng)態(tài)碼[a,b,c,d,e,f]機(jī)器號(hào)[g,h,I,j,k,l]允許使用小時(shí)[m,n,o,p,q,r]組成輸入字符串[abcdefghijklmnopqr]，矩陣表達(dá)如下：原始密碼矩陣

矩陣順序加密碼的換列順序碼為123456，換行順序碼為123，那么加密過(guò)程是先固定第1列，分別取出換行順序碼中的數(shù)據(jù)，填入加密矩陣第一行前三個(gè)數(shù)據(jù)。這樣加密矩陣如下：

然后取固定第2列，分別取出換行順序碼中的數(shù)據(jù)填入加密矩陣第一行后三個(gè)數(shù)據(jù)。這樣加密矩陣如下：

同樣按照順序取后面列數(shù)據(jù)，最終加密矩陣變成

提取數(shù)據(jù)變?yōu)閇agmbhnciodjpekqflr].

如果換行順序碼為132，那么加密數(shù)據(jù)變?yōu)閇amgbnhcoidpjeqkfrl]解密過(guò)程反向帶入可以得到原始數(shù)據(jù)。

操作順序：

首先需要PLC提供動(dòng)態(tài)碼和模塊序列號(hào)，動(dòng)態(tài)碼是一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù)，可以通過(guò)采集plc開(kāi)機(jī)時(shí)時(shí)間或者plc程序每次上電生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，用來(lái)生成動(dòng)態(tài)密碼，模塊序列號(hào)是PLC的序列號(hào)，用來(lái)限制每個(gè)plc密碼不同。動(dòng)態(tài)碼和模塊序列號(hào)由設(shè)備用戶告知設(shè)備生產(chǎn)廠，設(shè)備生產(chǎn)廠根據(jù)需求確定功能開(kāi)放時(shí)間(即“允許時(shí)間”)，并通過(guò)以上三個(gè)參數(shù)生成動(dòng)態(tài)密碼告知用戶，用戶將動(dòng)態(tài)密碼輸入在設(shè)備上后解鎖功能。

加密程序描述：

加密時(shí)還可以限制功能解鎖的時(shí)間范圍，以小時(shí)為單位。以上三個(gè)參數(shù)為加密輸入，每個(gè)參數(shù)最大5位長(zhǎng)度，在加密程序中將數(shù)字轉(zhuǎn)化為字符串進(jìn)行處理。防止以零開(kāi)頭的數(shù)字被忽略。輸入數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)先設(shè)定好的加密規(guī)則進(jìn)行加密產(chǎn)生18位密碼。加密規(guī)則指鑰匙碼，替換碼，矩陣順序碼。加密規(guī)則碼是需要保密的，需要設(shè)備生產(chǎn)廠專(zhuān)人保管。

解密程序描述：

解密程序在設(shè)備中，用戶輸入密碼后，設(shè)備進(jìn)行解密，解密過(guò)程如上描述，解密后得到原始數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)碼，允許時(shí)間，和PLC序列號(hào)。PLC將以上三個(gè)數(shù)據(jù)和本身的三個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果動(dòng)態(tài)碼和plc序列號(hào)一致，那么將使用時(shí)間賦值給內(nèi)部變量，并打開(kāi)相應(yīng)功能。打開(kāi)哪些功能由設(shè)備生產(chǎn)廠決定，此部分為另外程序不在討論范圍內(nèi)。

以上只是表達(dá)了本發(fā)明的原理，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，為了防止間接被破解，需要配合心跳變量將此部分程序和其他程序關(guān)聯(lián)起來(lái)，并且將關(guān)鍵參數(shù)隱藏掉，防止直接修改關(guān)鍵參數(shù)。為了防止修改系統(tǒng)時(shí)間造成間接破解，可以內(nèi)部計(jì)時(shí)采用累加方式。每個(gè)小時(shí)保存一次。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。