RSA加密算法在QR二維碼上的應用探討

摘要：QR碼因存儲信息量大、使用方便而得到廣泛應用。本文從QR碼信息安全的角度，探討了使用非對稱密碼體制RSA加密算法對QR碼生成前進行數據加密和解碼的過程，并使用C實現這一系列過程。

關鍵詞：RSA密碼算法 QR二維碼 非對稱密碼體制

1 概述

在現代社會，信息顯得越來越重要，進入到人們生活的各個領域，因而信息安全、隱藏技術越來越受到人們的重視。條碼技術是在條碼理論、光電技術、計算機技術和通信技術等基礎上發展起來的集編碼、印刷、識別、數據采集與處理于一體的綜合性技術。由于工業中產生的數據信息量不斷增加，一維條碼技術已經不能滿足社會的需求，人們開始廣泛使用二維條碼技術。二維條碼具有信息容量大、密度高、糾錯能力強、譯碼可靠性高等特點，可以將文字、圖形、圖像等一切可以數字化的信息進行編碼。雖然二維條碼本身具有一定的保密性，但這遠遠不能滿足人們對其在各種通訊網絡傳輸時的保密性的要求，所以如何對二維碼進行加密，成為了二維碼信息安全必須考慮的問題。本文介紹通過對QR二維碼進行加密和解碼，介紹使用RSA加密算法，加強二維碼信息的安全方法。

2 QR二維碼簡介

QR碼是快速識別矩陣碼（quick response code）的簡稱，上世紀90年代推出，我國于2000年底頒布了QR碼的國家標準。QR碼具有信息容量大、高速全方位識讀、支持加密算法、容易制造、使用成本低、誤碼率低、容錯能力強等特點，它由功能圖形區和編碼區組成，如圖1所示。功能圖形區又分為空白區、位置探測圖形、分隔符、定位圖形和校正圖形組成，用于符號定位和特征識別的特定圖形，不用于數據編碼；編碼區由格式信息、版本信息以及數據和糾錯碼字組成，該區域用來保存數據。

3 RSA密碼算法基礎

RSA算法是目前應用最為廣泛的非對稱加密算法，或者說公鑰密碼算法，它不僅可以用來加密，而且可以用來進行數字簽名。RSA密碼算法自1978年由Ron Rivest、Adi Shamir以及Leonard Adleman提出以來，一直被認為是一種安全性能很高的密碼算法。RSA密碼算法具體描述如下：

4 RSA加密算法在二維碼信息安全上的應用

RSA加密算法應用到二維碼上，主要是在二維碼編碼前對數據進行加密，在驗證時對數據進行解密。

4.1 QR碼的生成

QR碼的生成步驟為：

①將相關數據信息通過RSA加密模塊進行加密；

②使用ZXing類庫提供的編碼功能將加密后的數據進行編碼形成QR二維碼圖形；

③將此圖形保存在系統指定的位置。

4.2 QR碼驗證的實現

QR碼的驗證步驟為：

①通過CMOS（或CCD）攝像頭、手持式掃描設備將QR碼圖形讀取到系統中；

②使用ZXing類庫提供的解碼功能將QR碼中的數據解析出來；

③通過RSA解密模塊將數據還原；

④通過人工模式或自動識別模式對QR碼的持有者進行身份比對。

5 RSA算法的C語言實現

RSA加密算法的關鍵是冪的取余運算，限于篇幅，只寫出該部分的實現程序。

6 結論

由于使用靈活、方便，被認為是一種“零成本”技術，QR二維碼目前得到了廣泛使用。本文將QR二維碼與密碼技術結合起來可以保證二維條碼的信息安全，探討解決二維碼使用過程中的防偽問題，并列出了C語言實現RSA算法的部分程序。

參考文獻：

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[3]周娣.淺談二維碼的應用[J].山東輕工業學院學報，No.2，2011：

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基金項目：廣東遠程開放教育科研基金項目，編號：YJ1402

作者簡介：

李逢玲（1963-），女，湖南衡陽人，廣東省佛山科學技術學院，實驗師，主要研究方向：物聯網、系統安全。

鄭飛（1965-），男，湖北監利人，廣東省佛山市佛山廣播電視大學，博士，副教授，主要研究方向：物聯網、系統安全等。