你掃碼的一瞬間發生了什么

謝詩涵　王夢然

超越一維碼，小小“方塊”脫穎而出

20世紀60年代至70年代，條形碼的聯合發明人諾曼·伍德蘭德發明了一維碼（條形碼），變革了全球商業活動，為消費者在超市購物節省了大量時間。然而在之后幾十年的發展過程中，由寬度不等的多個黑條和空白組成的一維碼出現數據容量小、損壞后無法讀取等多種問題。

為了彌補這些缺陷，1994年，日本電裝公司正式宣布公開首個二維碼（Quick Response Code，QR Code）。“在二維碼圖案中，白色的方塊代表0，黑色的方塊代表1。二維碼技術將一個字符串轉換成二進制編碼，然后加上定位標志信息、定時標志信息、校正標志信息以及內容信息等主要信息，最后經過混亂技術得到最終的編碼。”南京郵電大學計算機學院教授徐小龍說。

以矩陣形式承載信息的二維碼為何能超越它的“前輩”一維碼？首先，二維碼的信息容量更大。“一維碼只能由數字和字母組成，數據容量小，而二維碼能存儲漢字、數字、圖片、指紋和聲音等多模態信息;一維碼只能在一個方向（一般是水平方向）上表達信息，而二維碼在水平和垂直方向都可以存儲信息。”此外，二維碼譯碼更準確。二維碼的譯碼誤碼率為千萬分之一，這比普通條形碼2%的譯碼誤碼率要低很多。為了防止信息被盜取，二維碼中還可以引入加密措施。

根據“QR碼國際通用標準”，目前普通二維碼有40個版本，版本越大，尺寸越大。最小的版本1是一個21×21模塊的正方形，版本號每加1，正方形的邊長就增加4個模塊，最大的版本40是一個177×177模塊的正方形。那么，不同密度的二維碼所包含的信息有區別嗎？“不同密度的二維碼所包含的信息，其編碼的字符、容錯率均不同。密度越低，編碼的字符個數越少、容錯率越低。”徐小龍解釋。二維碼容錯率即二維碼圖標被遮擋多少后，仍可以被掃描出來的能力。目前，典型的二維碼的容錯率分為7%、15%、25%和30%這4個等級，容錯率越高，越容易被快速掃描。

二維碼上為何有3個小方塊

一般來說，二維碼是一個字符串形式的網頁地址（URL），而當我們拿起手機掃描二維碼，就是識別出這個網頁URL并點擊訪問的過程。當手機等終端的軟件掃描二維碼，會給云端服務器傳送數據，即發送一條信息給服務器;服務器在收到數據后，就會反饋對應的信息到手機等終端上，說明該二維碼鏈接被掃描了，用戶可以進行對應的操作。這里需要特別當心，如果是惡意二維碼，對應著惡意的URL鏈接，可能會下載病毒等惡意代碼，從而導致手機被侵害。

每一個二維碼上都會有3個小方塊，這對于掃碼來說有何作用？實際上，這3個方塊是二維碼的位置信息，用于二維碼的定位，可以幫助機器正確地解讀和識別。換句話說，有了這3個小方塊，就可以完整定位一個正方形，從而確定數據范圍。不管是正著掃、傾斜掃，甚至是鏡像翻轉，二維碼都能被正常識別。

有意思的是，人們經常掃描二維碼，那么有一天二維碼是否會被用完？答案是：理論上二維碼的數量是有限的，但現實中根本用不完。以25×25模塊的二維碼為例，除去定位用的方塊和冗余糾錯的方塊等，還剩下478個方塊。按照二進制，每個方塊只有黑或白兩種選擇，所以478個小方塊理論上一共可以組合出2478個二維碼。以目前40個尺寸的二維碼能組合的總數來看，根據專家推算，全球70多億人每秒換一個二維碼，用從宇宙大爆炸到今天的138億年的時間，也只能消耗一小部分。東南大學網絡空間安全學院副教授宋宇波說：“二維碼包含200多個字節的信息量，短時期內能夠滿足市場需求。”

“碼上經濟”激發價值裂變

外出購物沒帶錢包，掃碼支付即可以輕松脫“困”;給孩子買的牛奶不知真偽，掃碼溯源，“碼”上安全;疫情期間，手機屏幕上一個綠色的“健康碼”成為全國人民正常出入公共場所的“身份證”。中國已成為二維碼應用最廣泛的國家，中國二維碼應用占全球90%以上。

通過二維碼支付構成了以小程序、公眾號、支付軟件等工具為核心的“碼上經濟”開放生態，實現價值鏈向價值網的升級，激發傳統商業價值裂變。以微信支付為例，2019年微信生態帶來的“碼上經濟”規模達到8.58萬億元，微信帶動“碼上經濟”就業崗位2601萬個。微信開放生態推動二維碼在社會經濟各領域的應用，實現了基于二維碼的社交網絡到商業網絡的價值裂變。

不過，“碼上經濟”繁榮的外表之下仍存在一些安全隱患。“比如有黑客會將一個更小的黑白方塊嵌入二維碼，使用者很難識別這種陷阱，一旦按流程輸入信息，就可能受到網絡安全攻擊。”宋宇波說。提高信息含量、提升安全性能是當前二維碼發展的兩個重要方向。技術界將通過算法優化、軟件升級等辦法為二維碼“加密”，提升安全性能。