[发明专利]基于可见光双向交互的安全的身份认证系统

说明书

本发明涉及安全的身份认证领域，具体涉及基于可见光双向交互的安全身份认证技术及系统。本发明为了解决传统身份认证方式难以对抗因身份凭证非授权复制产生的重放攻击的问题。本系统包括四个角色：用户、企业、云服务器和硬件。单个云服务器可以为多个企业，多台设备，多个用户同时提供服务。企业仅需数据库访问授权模块的设置就可以对整个系统进行部署。用户端包括可操作的操作模块组，可见光通信模块和验证模块。硬件端包含闪光接收模块、数字信号处理模块、LED闪光模块和上传模块。服务器包含访问数据库模块、收发数据模块和系统数据库。本发明设计了基于可见光双向交互的“一次一密”安全身份认证模型，实现了高度防伪冒的安全身份认证。

技术领域

本发明涉及安全的身份认证方式。

背景技术

随着信息技术的快速发展和5G时代的到来，智能门锁广泛应用于社会生活的各个领域，但传统智能门锁存在以下问题：磁卡无法确保是本人在使用，且容易遗忘、丢失；指纹信息易泄露和复制，且使用过程易交叉感染；2D人脸识别难以对抗假体攻击，3D人脸识别价格昂贵，且需要摘下口罩认证，公共场所易交叉感染；此外，以上传统身份认证均是出示身份凭证的单向认证，其缺点是难以对抗因身份凭证非授权复制产生的重放攻击。综上所述，现有的诸多身份认证场景，尤其如健康码门禁、无人酒店和考勤打卡等，仍然缺乏安全、高效、便捷和低成本的解决方案。

发明内容

为有效解决上述传统身份认证方式的局限性，本发明基于 Android 平台，设计并实现了基于可见光双向交互的身份认证技术及系统。

本系统包括四个角色：用户、企业、云服务器和硬件。单个云服务器可以为多个企业，多台设备，多个用户同时提供服务。企业仅需数据库访问授权模块的设置就可以对整个系统进行部署，并可针对自己的需求开放不同信息的数据库供云服务器访问完成认证。用户通过多功能用户端 APP 进行可见光双向交互认证，其中用户端包括可操作的操作模块组，可见光通信模块，验证模块。硬件端则包含的闪光接收模块、数字信号处理模块、LED 闪光模块和上传模块。服务器包含访问数据库模块、收发数据模块、系统数据库。除此之外还有云服务器端基础环境和底层数据库模块，负责了系统与服务器之间的通信和储存。

所述用户端的操作模块组组用于在用户手机上呈现 UI 界面进行相应操作，包括注册模块：用于为新用户注册一个新账户，通过该账号帮助用户完成其需求；登陆模块：用于用户输入用户名及密码并验证指纹信息进行平台登陆，除非退出登陆，否则默认保持持续在线；设备查询管理模块：显示该登陆用户可开启的设备并显示是使用者还是管理员。管理员可对设备进行管理，添加用户，为其设定开启时间、将某使用者删除。

所述用户端的验证模块包括生物信息采集模块：用于判定是否手机机主的操作和通过指纹验证存储取出签名私钥；签名模块：用于对发送信息进行签名保证发送数据的完整性真实性和不可抵赖；随机密钥加密模块：用于对发送的信息进行加密保证其安全性；随机密钥交换生成模块：通过第 1 次光消息和第 2 次光消息生成随机密钥。

所述用户端的可见光通信模块组：用于用户端与设备的信息交互。包括光信号生成模块：通过光交互消息格式对发送数据进行组合，包括签名认证和加密；光信号发送模块:对生成数据转化为光信号的形式发送出去；光信号接收处理模块：用于接收处理硬件光消息。

所述安全网络传输模块：用户端通过该模块与云服务器进行安全的信息交互。

所述硬件端包括闪光接收模块，数字信号处理模块，信息上传模块，LED 闪光模块。闪光接收模块：对手机闪光灯发射的连续光信号进行采样，转化为离散光信号，送到 51单片机进行数字信号处理；数字信号处理模块：将闪光接收模块采样得到的离散光信号进行分析与处理，准确地恢复手机端发送的二进制信息；信息上传模块：将硬件端的数据传到云服务器端，进行存储记录；LED 闪光模块：将单片机想要发送的二进制信息转化为连续的光强信号，发送至手机端。