基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统及实现方法

本发明涉及量子密码锁领域，提供一种基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统及实现方法。

背景技术：

1、在日常生活和现代办公中，住宅与办公室的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存等多以加锁的办法来解决。若使用机械式钥匙开锁人们常需携带多把钥匙，使用极不方便，且钥匙丢失后安全性即大打折扣。为满足人们对门锁的使用要求，增加其安全性，用电子量子密码锁代替传统机械锁应运而生。电子量子密码锁种类繁多，如指纹型和无线射频型等。指纹量子密码锁是以生物特征为识别载体和手段的智能锁具，其唯一性和不可复制性决定了其为最安全的锁种之一。但指纹量子密码锁面临被人恶意采集指纹的安全性隐患，而普通无线射频量子密码锁面临密码随机性不高的安全性隐患。

2、量子随机数是基于量子力学原理中真随机过程，生成具有可靠性好，安全性高的真随机数。可以将量子随机数生成器集成到普通的门锁中，量子随机数生成器就可以为锁具提供真随机数作为门锁的密钥，密钥可以传送给手机端，手机可以通过验证数字密钥，来打开门锁，提高门锁的安全性，本发明要做的就是实现这样一种量子密码锁。且本发明的研发主要是调研发现该产品特别适用于部分特殊需求的家庭、保密资料较多的办公室档案室或者安全要求很高的保险柜。

3、本专利受资助于杭州电子科技大学科研启动基金(kys275623071)及浙江省自然科学基金探索青年项目(q24a050008)。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于量子随机数密码锁实现方法，进一步提高锁的安全性与功能全面性，

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

3、量子随机数的双重认证量子密码锁系统的实现方法，包括如下步骤：

4、步骤1、量子密码锁与移动终端配对连接；

5、步骤2、量子密码锁产生量子密钥；

6、步骤3、量子密码锁与移动终端同步所述量子密钥；

7、步骤4、量子密码锁中密码存储模块同步密钥；

8、步骤5、量子密码锁的人脸识别；量子密码锁中的控制模块调用人脸识别模块将扫描到的人脸进行匹配，匹配结果反馈到控制模块，匹配成功调用密码比对模块进行密码匹配；匹配不成功则结束；

9、步骤6、获取键盘模块输入的数字密钥，并与密码存储模块中的量子密钥信息进行匹配；匹配成功解锁，否则结束。

10、进一步地，步骤2所述量子密钥由量子密码锁中内置的量子随机数生成器产生，并且采用“一次一密”的方式，每次开锁过程中更新开锁密钥。

11、进一步地，步骤3所述与所述移动终端同步量子密钥，具体包括如下：

12、将产生的量子密钥传送给移动终端，所述移动终端接收到量子密钥后返回确认信息，量子密码锁取得所述确认信息后确定最终同步的密钥；

13、进一步的，将最终同步的密钥存储在相应量子密码锁的密码存储模块。

14、进一步地，步骤5所述的量子密码锁的人脸识别，是密码解锁的前提，本发明采用双重认证，增加密码锁的安全性。

15、进一步地，步骤6所述获取并匹配密钥信息包括：

16、将所述输入的数字密钥同先前移动终端与所述量子密码锁同步的量子密钥进行比对。所述数字密钥由用户通过键盘模块输入。

17、进一步地，如果所述数字密钥与同步的量子密钥相同或存在于所述同步的量子密钥中，则比对成功，所述量子密钥锁解锁。

18、进一步地，所述量子密码锁解锁之后丢弃所述比对成功的量子密钥，并通过量子随机数生成器生成下一次的量子密钥，然后量子密码锁与移动终端同步所述量子密钥；量子密码锁中密码存储模块同步最终确认的量子密钥。

19、通过本发明的双重认证，可实现人脸识别与量子随机数加密的双重安全保障，将量子密钥随机数生成器产生的量子随机数作为量子密钥，且将该密钥与移动终端同步，作为彼此信任的标准，移动终端通过所述唯一且绝对随机的量子密钥解锁所述量子密码锁，将量子技术应用到锁具中，进一步提高锁具的安全性，一定程度上满足一些对安全系数要求极高的场所。

20、进一步的，本发明提供一种量子随机数的双重认证量子密码锁系统，具体包括键盘模块、密码重置模块、密码比对模块、人脸识别模块、控制模块和量子密钥随机数生成器，且键盘模块、密码重置模块、密码比对模块、人脸识别模块、控制模块和量子密钥随机数生成器内置在量子密码锁中。

21、所述的键盘模块负责实现矩阵按键盘输入功能，使用微控制器或专用键盘控制芯片进行按键状态的读取和处理，以实现密码的输入、确认、删除等功能。所述的矩阵按键设计能够确保每个按键都可以被准确地识别。这样的设计不仅提高了键盘的稳定性，还能够有效减少按键之间的干扰。键盘模块同时采用先进的防抖动技术，通过密码学算法对密码进行安全处理，保障用户信息的机密性。

22、所述密码重置模块，具体实现如下：读取已存储的管理员密码；验证用户输入的管理员密码；提示用户输入新密码并进行确认，保存新密码；

23、所述的密码比对模块，用于将键盘模块输入的数字密钥与密码存储模块中存储的量子密钥进行匹配，所述密码存储模块中存储的量子密钥是先前移动终端与所述量子密码锁同步的量子密钥。

24、所述的人脸识别模块主要对扫描到的人脸进行匹配，判断扫描到的人脸是否存储与人脸识别模块中。

25、所述的控制模块用于调用人脸识别模块和密码比对模块，解锁时，控制模块先调用人脸识别模块将扫描到的人脸进行匹配，匹配结果反馈到控制模块，若匹配成功则继续调用密码比对模块进行密码匹配，若密码匹配成功，则进一步发送指令实现量子密码锁开锁

26、所述的量子随机数生成器用于产生量子密钥，且采用“一次一密”的方式，每次开锁过程中更新开锁密钥。

27、本发明有益效果如下：

28、本发明将实现双重认证，可实现人脸识别与量子随机数加密的双重安全保障，将量子密钥随机数生成器产生的量子随机数作为量子密钥，且将该密钥与移动终端同步，作为彼此信任的标准，移动终端通过所述唯一且绝对随机的量子密钥解锁所述量子密码锁，将量子技术应用到锁具中，采用“一次一密”的方式，每次开锁过程中更新开锁密钥，进一步提高锁具的安全性，一定程度上满足一些对安全系数要求极高的场所。

29、本发明的研发主要是调研发现该产品特别适用于部分特殊需求的家庭、保密资料较多的办公室档案室或者安全要求很高的保险柜。

技术特征：

1.基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统的实现方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统的实现方法，其特征在于，如果所述数字密钥与同步的量子密钥相同或存在于所述同步的量子密钥中，则比对成功，所述量子密钥锁解锁。

3.根据权利要求1所述的基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统的实现方法，其特征在于，所述量子密码锁解锁之后丢弃所述比对成功的量子密钥，并通过量子随机数生成器生成下一次的量子密钥，然后量子密码锁与移动终端同步所述量子密钥；量子密码锁中密码存储模块同步最终确认的量子密钥。

4.根据权利要求1所述的基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统的实现方法，其特征在于，所述移动终端包括手机、其他类型的方便用户携带的终端产品。

5.根据权利要求1所述的基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统的实现方法，其特征在于，所述量子密码锁与所述移动终端连接配对形式包括：一个移动终端与一个量子密码锁配对，多个移动终端与同一个量子密码锁配对。

6.根据权利要求1所述的基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统的实现方法，其特征在于，所述量子密码锁设有寄存器，因此当多个移动终端同时向所述量子密码锁请求获取密钥，量子密码锁产生的多个量子密钥存储在所述寄存器内。

7.基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统，其特征在于，包括键盘模块、密码重置模块、密码比对模块、人脸识别模块、控制模块和量子密钥随机数生成器，且键盘模块、密码重置模块、密码比对模块、人脸识别模块、控制模块和量子密钥随机数生成器内置在量子密码锁中

技术总结本发明公开了一种基于量子随机数的双重认证量子密码锁系统及实现方法。本发明能够实现双重认证，当用户要解锁时，先通过人脸识别模块进行第一重的认证，通过第一重的认证后进入第二重量子密码认证，具体用户使用移动终端向所述量子密码锁发出信息，所述量子密码锁通过光感应器获取来自移动终端发出的光信号，并将所述数字密钥同先前所述移动终端与所述量子密码锁同步的量子密钥进行比对，如果所述数字密钥与所述同步的量子密钥相同或存在于所述同步的量子密钥中，则比对成功，所述量子密钥锁解锁。所述量子密码锁解锁之后丢弃所述比对成功的密钥，确保“一次一密”的方式，增加安全性。技术研发人员：赵帅,张静怡,胡晓瑞,崔婷婷受保护的技术使用者：杭州电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17