[發明專利]一種基于屏幕調光特征的二維碼安全增強方法及裝置

有效

• 申請號: 202110254425.5
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112861561B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 薛廣濤;陳奕超;李熠劼
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06K7/14
• 分類號: G06K7/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種基于屏幕調光特征的二維碼安全增強方法及裝置，方法包括編碼方法和解碼方法，編碼方法為將屏幕PWM頻率和每行相位差編碼進二維碼中；解碼方法包括以下步驟：對二維碼解碼，得到二維碼中包含的屏幕PWM頻率f_PWM，通過掃描設備確定終端設備的屏幕PWM頻率f′_PWM，如果f_PWM與f′_PWM之間的差值小于精度閾值，則安全驗證通過，否則，安全驗證不通過。與現有技術相比，本發明將終端設備的屏幕PWM頻率編碼進二維碼中，使得每一個二維碼都綁定了編碼它的終端設備的屏幕，掃描設備確定當前屏幕的PWM頻率，解碼二維碼后，將二維碼中的PWM頻率與當前屏幕的PWM頻率對比，從而防范二維碼攻擊。

技術領域

本發明涉及二維碼編碼與解碼技術領域，尤其是涉及一種基于屏幕調光特征的二維碼安全增強方法及裝置。

背景技術

快速響應碼(二維碼)是一種按一定規律在平面分布的、黑白相間的、記錄數據符號信息的圖形。隨著近年來智能手機中內置攝像頭的逐漸普及，以及二維碼具有儲存量大、讀取速度快的優點，二維碼已經成為日常生活中不可或缺的一部分。二維碼目前已經被廣泛運用在多種移動應用中，例如廣告推送，身份名片或者移動支付領域。尤其是在移動支付領域，二維碼系統已經成為了一種標準模塊供各大支付應用服務商使用，在支付過程中，用戶僅需要向收銀臺展示手機屏幕上的二維碼，就能便捷快速地完成支付功能。二維碼在社交領域也有著廣泛的應用，例如在社交軟件中，用戶可以展示自己的二維碼給他人從而方便快速地直接建立好友關系。無論是在移動支付領域還是在社交應用領域，二維碼的使用都具有安全性和私密性的特點，因此二維碼的安全性和隱私性是一個亟需關注的問題。

然而，二維碼目前存在的安全風險之一就是重放攻擊和同步令牌提升和支出(STLS)攻擊。該攻擊的方法是攻擊者通過惡意軟件植入或者外部攝像頭拍攝的方法獲取受害者的二維碼，并在自己的設備上使用復制的二維碼進行移動支付或訪問受害者的私人信息。目前很多零售商、金融應用、社交應用往往支持二維碼式的移動快捷支付，這種快捷支付往往不需要經過二次安全驗證(如密碼或指紋識別)就能成功完成支付過程。重放攻擊和STLS攻擊能成功的攻擊現有的二維碼系統，對用戶造成巨大的經濟損失或私人信息泄露。

為了提升二維碼的安全性，研究人員提出了許多解決的方案。最常見的解決方案是直接對二維碼進行加密來防范攻擊，然而最近的研究表明這些加密技術并不會減輕攻擊者的威脅，因為這些傳統的加密方法通是在編碼層面的加密，而STLS攻擊并不需要去對這些內容進行解密，而只需要將被加密的二維碼復制并展示給收銀臺就仍然能夠完成攻擊。POSAUTH提出了一種二次掃描的方法，即用戶先掃描收銀臺上的二維碼使本次交易綁定某個收銀位置，這樣就能防止異地的重放攻擊。但是這種方法改變了用戶現在的支付習慣，也增添了許多不便。還有一些其他的解決方案，但是，這些方法要么需要專用的設備或者聯網，要么需要用戶將手機擺在特定的位置才能實現二維碼圖像的恢復，給用戶帶來了諸多不便，因此這些解決方案目前來看都有各種各樣的缺點。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于屏幕調光特征的二維碼安全增強方法及裝置，將終端設備的屏幕PWM頻率編碼進二維碼中，使得每一個二維碼都綁定了編碼它的終端設備的屏幕，掃描設備確定當前屏幕的PWM頻率，解碼二維碼后，將二維碼中的PWM頻率與當前屏幕的PWM頻率對比，從而防范二維碼攻擊。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于屏幕調光特征的二維碼安全增強方法，包括編碼方法和解碼方法，編碼方法包括以下步驟：

A1、預處理階段：確定終端設備的屏幕PWM調光的每行相位差Δ_S，將二維碼在終端設備屏幕上的顯示設置為固定像素大小，長和寬為X_S像素，確定終端設備的屏幕PWM頻率f_PWM；