將二維碼應用于證書防偽的系統構建與研究

崔旭陽，胡 峰，程一峰，邢弼涵

（1.天津大學 機械工程學院，天津　300192；2.中北大學 山西 朔州　036000）

將二維碼應用于證書防偽的系統構建與研究

崔旭陽1，胡 峰2，程一峰2，邢弼涵2

（1.天津大學 機械工程學院，天津300192；2.中北大學 山西 朔州036000）

為了解決由于當代證書防偽手段力度低下而引起的虛假證書日益泛濫的困局，基于二維碼技術的安全可靠性能高、制作成本低等特點，采用二級反饋機制和3個有機功能模塊相互結合的方式，嘗試在用戶與發布單位之間建立一套能夠有效銜接的高效穩定的防偽系統，此系統由于其較好的穩定性、銜接性、和準確性，能夠有效地改善我國的證書防偽力度不足的困局。

二維碼技術；優點分析；證書防偽；系統構建

在我們的日常生活中，各類認證證書的影響力在其領域越來越受到大家的認可，但是現有的證書防偽力度和成效卻遠不能令人滿意。這不僅給非法作坊以次充好，謀取暴利的空隙，也嚴重的影響了學術和各個行業領域的公平與公正。隨著4G時代智能手機的普及及互聯網行業的飛速發展，二維碼技術應用也越來越豐富，目前已在一些領域取得了一定的成效。二維碼防偽技術是一種突破一維碼只能夠在水平方向上存儲信息的缺陷而出現的在水平和垂直方向都存儲信息的二維碼圖形，由于其存儲的信息容量大、密度高，編碼能力強，可以對多種信息進行編碼，并且它的糾錯能力強，譯碼可靠性高等特點，使其成為一種擁有極大潛力的防偽手段。本文將根據二維碼的防偽特點，探索構建一套將二維碼應用于資格證書防偽的有效系統。

1　我國資格證書現有的證書防偽技術分析

當今市場經濟國家專業技術人員管理的通行做法是資格認證管理。為了適應社會主義市場經濟體制和改革開放的需求，我國自1993年以來開始建立專業技術人員資格證書認定制度。各個國家部門的頒布資格證書的種類也不盡相同，隨著印刷技術以及通信互聯網技術的不斷發展，多種多樣的防偽技術也應運而生，現在已經應用在證書防偽上面的主要防偽技術有激光防偽、數碼防偽、文理防偽等。三者雖然在一定程度上解決了證書防偽的困局，但是由于其防偽程度比較低等原因致使證書防偽的力度偏低，從而致使一些虛假證書流入相關領域。表1是近年來證書防偽技術的對比。

2　二維碼用于證書防偽的必要性

2.1二維碼的安全性高

證書二維碼防偽方案建議釆用雙重加密，即先對證書唯一編碼進行加密，然后編碼，再對編碼的信息進行加密，最終生成加密的二維碼圖片，雙重加密可以有效的提高證書防偽的力度［1］。加密過程可通過圖1來表示。

圖1　二維碼加密流程示意圖

表1　近年來證書防偽技術的對比

2.2二維碼圖標價格低廉

相比使用激光防偽和文理防偽，二維碼防偽圖標對于印刷的技術要求和材料要求比較低，只要保證印刷格局的相對穩定即可確保精確地防偽功能。所以使用二維碼防偽圖標，可以很大程度上降低防偽印刷的成本。當然也可以使用防偽油墨增加其直觀可察性，使防偽程度增高［2］。

2.3使發布單位與查詢者之間可以進行有效銜接

目前在證書防偽中使用最多的是數碼防偽，這種防偽方式雖然成本比較高，但是可以極大地增強證書唯一性，即所謂的“一證一碼”［3］，但是由于其交互手段比較復雜，往往需要通過電話，短信，互聯網等手動輸入方式調取后臺數據庫的相關詳細信息來進行查詢。查詢手段的落后，致使很多持證者一般不會通過此辦法來驗證證書的真偽。這不僅嚴重影響了持證者與發布單位的有效銜接，還致使很多小作坊利用持證者的這種心里因素來發布虛假證書，破壞社會的公平公正。

3　二維碼應用在證書防偽的系統構建

3.1用戶信息的讀取與反饋模塊

用戶實現查詢功能的前提是使用移動終端將二維碼轉碼成密文，再通過密匙將其轉換成明文，從而在數據庫中查找對應的數據。用戶信息的讀取與反饋的實現基本需要依賴Android平臺的APP予以實現，用戶只需要下載相應APP對手持二維碼進行掃描解碼即可。

對于這一部分獲取的信息主要問題是初態與終態的轉化，也就是密文到明文的解碼過程。對于解碼過程，國內現已存在的是轉換為13字節的二進制碼制［4］，這種形式的編碼制不僅容錯率較高，轉化效率也有很大的提升。所以對于準確率和讀取速度有較高要求的證書防偽系統而言，使用13字節的二進制碼制可以大大加大防偽力度。圖示2中，①、②、⑤、⑥4步的完成就是在實現用戶信息的讀取與反饋模塊，當然完成此部必不可少的就是要在Android平臺開發相應的APP。

3.2ɑ、β、θ三者不同的功能模塊

設立功能不相同的3個服務器模塊主要是為了避免訪問量較大時，對某一服務器造成過大壓力而影響系統的穩定性。并且可以在后期進行有效的管理維修。

圖2　基于二維碼技術的證書防偽系統示意圖

3.2.1主要的交互平臺——ɑ模塊

從圖2中可以看出，所有查詢用戶的初始信息完全是由ɑ模塊進行接收并預處理的，ɑ模塊主要負責用戶查詢初始信息的采集與讀取，并主動訪問相應數據庫尋找對應備份信息，并實施對比任務后輸出信息給訪問者。ɑ模塊的運行偽代碼可如下，從相應的偽代碼也可以看出，對于真實信息的處理與反饋是ɑ模塊的主要職能體現，反饋機制的運行主要對象是占絕大多數的真實證書查詢信息，當然，對于處于少數的虛假信息，ɑ模塊將遞交給下一模塊進行處理，保證了主要交互平臺的穩定性［5］。ɑ模塊的運行偽代碼可如下：

3.2.2篩選與轉接平臺——β模塊

由于琢模塊接受的數據量和數據復雜程度較大，所以對于異樣信息的處理能力非常低，對于采取的清晰度和可辨度極低的數據而言，定義其為虛假信息還需要一定的篩選和調控，圖2可以看到β模塊主要負責虛假信息的確認和轉接，琢模塊得到的未知信息需要在β模塊進行確認，并傳遞給下一功能模塊和接訪用戶。β模塊的運行偽代碼可如下，此模塊的設立，主要是實現對于信息的準確定義和真假的轉換，β模塊一大特點是獨立于用戶，換句話說就是β模塊與用戶直接的信息交互較少，β模塊的信息對外接口有3個，一個是與的α模塊的信息交流接口，另一個是即向θ模塊的信息輸出端口，其次是向用戶遞交錯誤報告。

β模塊的運行偽代碼可以編輯為：

3.2.3虛假信息的處理平臺——θ模塊

對于證書防偽系統的功能評價主要是來自于對虛假信息的處理能力的表現。所以對于此系統而言，完善虛假信息的處理機制是十分重要的，θ模塊的主要功能是完成錯誤或者是虛假信息的備份與采集回傳工作。θ模塊的主要功能即：可以有效地將虛假信息的錄入數據庫并將虛假證書信息回傳給給有關單位進行核實與完善［6］。θ模塊的運行偽代碼，與α模塊相互形成對應關系，接收到β模塊的定義完全的虛假信息之后，θ模塊主要處理的是虛假信息的反饋，當然，與α模塊單純的處理虛假信息相比，θ模塊還增加了第二次的信息定義工作，確保β模塊處在正常工作的狀態，也確保了信息的準確度。θ模塊的運行偽代碼可以編輯為：

3.3系統的優勢分析

3.3.1二級檢測機制確保的穩定性

由于β模塊與相對獨立的特性和信息定義的絕對重要性，所以本系統的中心服務器采用二級檢查機制，確保信息的準確度。將原始的信息數據庫與用戶的初始信息分隔開，保證了中心服務器的安全穩定運行，且只由中心服務器對數據庫進行唯一訪問，同時也確保對比庫的信息安全。

3.3.2有效收集虛假信息

系統通過4-5-6.B-7.B的閉環結構來實現虛假信息的收集，ɑ模塊將數據庫反饋的未知錯誤信息傳遞給β模塊，由β模塊對未知信息的結果進行對比反饋，并將已經確認的錯誤信息交付給θ模塊進行備份，最終由θ模塊將采集的錯誤信息交付反饋至發布單位。此結構實現了對虛假信息收集的功能，有利于相關單位的監管工作。

3.3.3用戶與管理單位良好銜接

用戶僅僅通過手持的移動轉碼設備（智能手機等）即可對數據庫進行訪問，發布單位只需要將數據庫的原始信息與用戶的初始信息進行對比即可完成檢驗并發現收集虛假信息，而用戶和數據庫之間并不是直接進行大規模的數據訪問，而是通過中心服務器的轉接與交互，這樣不但提高了整個系統的安全穩定性能，也極大的提高了查詢效率。

4　結束語

通過分析二維碼的特點和優勢，可以看出將二維碼應用在證書防偽是一種有效可行的防偽手段。將用戶和發布單位有效的銜接，并盡量減少數據庫訪問壓力是本文系統建設的核心，當然，系統中還兼顧了中心服務器的運行機制，將服務器分級設計，不但可以提高信息檢測的準確性，還可以有效減少發布單位數據庫訪問壓力［7-11］。但是，在完善社交移動平臺的二維碼解碼能力的同時，進一步提高二維碼安全穩定性能，和探索用戶和發布單位有效的銜接機制將成為今后二維碼在證書防偽中的發展趨勢。

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The QR code applied to the security certificate system construction and research

CUI Xu-yang1，HU Feng2，CHENG Yi-feng2，XING Bi-han2
（1.School of Mechanical Engineering，Tianjin University，Tianjin 300192，China；2.North University of China，Shuozhou 036000，China）

To address fraudulent certificates Certificate security measures due to the contemporary low intensity caused by the increasing spread of difficulties，the QRl code-based security technology high reliability，and low production costs，using two feedback mechanisms and three organic functional modules combined with each other way，try to release the unit between the user and be able to establish a stable and efficient and effective convergence of security systems，this system due to its better stability，connectivity，and accuracy，can effectively improve China’s anti-counterfeiting efforts certificate inadequate predicament.

QR code technology；analysis of advantages；certificate of security；system builds

TN914

A

1674-6236（2016）14-0027-03

2015-07-28稿件編號：201507178

崔旭陽（1994—），男，山西晉中人，碩士研究生。研究方向：動力工程、自動化。