加密二維碼存儲柜系統(tǒng)設(shè)計

吳丹 柴曉嶺 李昊遠(yuǎn) 劉文航

摘要：在超市、車站等人流量多的地方，存儲柜隨處可見，用于人們存取包裹，給人們生活帶來了便捷。但是，目前市場上大多數(shù)的存儲柜系統(tǒng)存在很大的安全隱患，造成了包裹的丟失和竊取。存取的驗證信息通過加密生成的二維碼作為取包條件，能夠有效提高存儲柜系統(tǒng)的安全性。因此，文章就存儲柜的系統(tǒng)安全進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：加密；二維碼；存儲柜；安全

在經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，人們的生活水平逐漸趨于全面小康的狀態(tài)，大家對生活質(zhì)量的要求越來越高。在此趨勢下車站、商場等為大家提供便利的場所也被建設(shè)得越來越完善，其中顧客隨身攜帶的包裹安全成為要解決的問題之一。二維碼技術(shù)方便快捷，在國際上發(fā)展迅速，廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域。因此，2005年被引入中國，且因我國IT技術(shù)以及電子商務(wù)的快速發(fā)展，推進(jìn)了二維碼的使用范圍。但目前主要被應(yīng)用于物流行業(yè)、購物二維碼支付等方面，二維碼存儲柜方面尚未有太多研究，所以其為我們開展了一個新的研究領(lǐng)域。

1 國內(nèi)系統(tǒng)現(xiàn)狀及二維碼系統(tǒng)特點

目前超市等地方存取包裹的主要方式有條形碼存取、一元硬幣存取和柜臺專人看管。其中條形碼存取存在條形碼丟失或損壞、包裹不安全以及紙質(zhì)碼環(huán)保問題；一元硬幣存取有硬幣攜帶不方便問題：柜臺專人看管更是容易造成顧客存取包裹混亂場面和包裹丟失的后果。

相比傳統(tǒng)的存儲柜系統(tǒng)，加密二維碼系統(tǒng)有更多的優(yōu)點和市場前景。加密二維碼存儲柜系統(tǒng)特點如下：（1）安全性更高，加密技術(shù)可靠。（2）容錯率高，維護(hù)性低，不必?fù)?dān)心條形碼的丟失或損壞。（3）與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，二維碼僅限一次使用，具有時效性和實時性。（4）綠色環(huán)保，成本低，將二維碼圖片保存于客戶端，減少紙質(zhì)浪費。

2 系統(tǒng)設(shè)計

加密二維碼存儲柜系統(tǒng)主要由軟件和硬件結(jié)合實現(xiàn)。

2.1軟件端

軟件端采用超文本預(yù)處理器（ HypertextPreprocessor， PHP）和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)MySQLc[1]技術(shù)實現(xiàn)二維碼的生成、驗證以及數(shù)據(jù)庫信息的存儲功能。數(shù)據(jù)庫的嚴(yán)格的用戶權(quán)限管理和日志管理保證信息存儲的安全。

軟件端主要實現(xiàn)功能如下：二維碼的創(chuàng)建、二維碼的識別和驗證、數(shù)據(jù)庫信息的存取。 在生成二維碼時，應(yīng)用md5加密技術(shù)并采用特定規(guī)則寫入新的加密流程創(chuàng)建二維碼。根據(jù)時間、賬號信息，在PHP中調(diào)用substr（）和md5（）函數(shù)進(jìn)行處理，得到一個具有唯一性的十六進(jìn)制字符串并保存在MySQL數(shù)據(jù)庫里。加載phpqrcode類庫，根據(jù)此字符串生成二維碼圖片。

PHP加載QRreader類庫，根據(jù)用戶上傳的圖片進(jìn)行解析，識別出字符串。PHP將解析的字符串和從數(shù)據(jù)庫中的二維碼字符串進(jìn)行對比驗證。

MySQL數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括用戶權(quán)限和表的管理。qr是本次系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。創(chuàng)建的用戶有qr_insert和qr_select，分別管理qr數(shù)據(jù)庫的插入和查詢。qr數(shù)據(jù)庫的表有l(wèi)ocker，storeinfo和user。locker主要存儲柜子的編號、位置以及存儲狀態(tài)等。storeinfo存儲已經(jīng)被存包的柜子編號、密文信息和存儲時間等。user用來存儲用戶信息。

系統(tǒng)頂層數(shù)據(jù)流如圖1所示。

2.2硬件端

硬件方面由柜體結(jié)構(gòu)和控制兩個部分組成。柜體結(jié)構(gòu)部分主要由底座、安全保護(hù)裝置和儲物柜等組成，實現(xiàn)快件的存儲和保護(hù)功能；控制部分由控制柜下位機(jī)控制系統(tǒng)和上位機(jī)控制系統(tǒng)組成，控制柜下位機(jī)控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)物品的二維碼的掃描錄入、二維碼加密發(fā)送客戶、取件二維碼掃描等控制功能，上位機(jī)控制系統(tǒng)用于接收和存儲各柜箱的狀態(tài)信息等。

2.3軟硬件連接

軟硬件連接示意如圖2所示，系統(tǒng)使用超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）進(jìn)行軟硬件的信息傳送。軟件端transfer頁面顯示數(shù)據(jù)庫locker的存儲狀態(tài)。硬件ESP8266 WiFi模塊通過HTTP協(xié)議構(gòu)造GET請求[2]得到頁面內(nèi)容，從而控制柜子的開關(guān)。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

當(dāng)用戶點擊“存”鍵時，PHP后臺程序會自動根據(jù)當(dāng)前時間地點以及用戶信息等生成一段序列碼。將此序列碼經(jīng)過md5以及特定加密規(guī)則，生成非對稱加密密文，使之不可逆，存入數(shù)據(jù)庫storeinfo表中并且生成二維碼發(fā)送給用戶手機(jī)界面。同時PHP connhardware界面分為兩部分，第一部分和數(shù)據(jù)庫對接，當(dāng)新數(shù)據(jù)添加時（用戶點擊觸發(fā)事件時）返回給transfer界面顯示開鎖命令，通過實時和硬件端ESP8266WiFi模塊連接，以HTTP協(xié)議的GET傳輸方式傳到硬件端。當(dāng)用戶點擊“取”鍵時，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)至二維碼上傳界面，用戶上傳之后PHP后臺進(jìn)行解析二維碼，得出加密后的密文與數(shù)據(jù)庫內(nèi)的qrinfo比對，如果結(jié)果正確為真，根據(jù)箱柜號打開相應(yīng)柜子，同時刷新數(shù)據(jù)庫內(nèi)locker表的狀態(tài)屬性。

用戶存取流程如圖3所示，當(dāng)用戶按下頁面上的“存”鍵，系統(tǒng)生成二維碼發(fā)送給用戶，打開柜門，用戶此時可存包；當(dāng)用戶想要取包裹時，按下“取”鍵，上傳二維碼圖片，系統(tǒng)識別并驗證，驗證成功則打開柜門，用戶此時可取包。

4 結(jié)語

本二維碼系統(tǒng)在一定程度上解決了存儲柜系統(tǒng)的安全問題，保證了信息的安全性，相比傳統(tǒng)存儲柜系統(tǒng)有了很大的改善。但系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫和PHP方面還需加大保密措施，進(jìn)一步完善。在軟硬件連接部分需對HTTP協(xié)議進(jìn)行進(jìn)一步的封裝來保證傳輸?shù)陌踩?。存儲柜系統(tǒng)的安全一直是人們需要關(guān)注的問題，這將是值得我們不斷研究的方向。

[參考文獻(xiàn)]

[1]高洛峰細(xì)說PHP[M]北京：電子工業(yè)出版社，2012

[2]上野宣圖解HTTP[M]于均良，譯北京：人民郵電出版社，2014.