喷码机及数码防伪技术设计与应用

1、喷码机及数码防伪技术设计与应用 上海交通大学 硕士学位论文 喷码机及数码防伪技术设计与应用 姓名：严安倚 申请学位级别：硕士 专业：电气工程 指导教师：韩正之 20050901 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：严安倚 日期：2005 年 10 月 5 日 上海交通大学 学位论文版权使用授权书

2、本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名：严安倚 指导教师签名：唐厚军 日期：2005 年10 月 5 日 日期：2005 年 10 月6 日 上海交通大学工程硕士论文 喷码机及数码防伪技术设计与应用 摘 要 随着我国经济的迅速发展，对产品的包装、标记、防伪

3、等提出 了越来越高的要求。工业用喷码机是常用的一种标识类设备，它可 以自由地编辑喷印内容以满足包装、标记等需求，而在随机数码面 前却一筹莫展，因此不能有效地达到防伪等目的。如何解决喷码机 喷印防伪数码这个问题，是众多生产厂商降低成本以达到有效防伪 的方法，有着较为普遍意义。而实现电脑与喷码机的连接，是解决 这个问题的有效方法。 传统的防伪技术多在包装、印刷、油墨上做文章，随着科学技术 的不断发展，出现了一些高科技的防伪手段，如生物技术防伪、多 媒体技术防伪等科技含量高，安全性好，几乎无法伪造的防伪技术。 但这些防伪技术的成本高，需要专用设备进行查询，限制了社会广 大公众的使用范围，所以在推广使

4、用方面受到了很大的限制。数码 防伪技术是近年来蓬勃发展的一种新兴的防伪技术。它综合应用了 计算机技术、加密技术、数据库技术、数字编码技术及现代通讯技 术。该技术制造成本低，识别简便。本文分析并比较了多种数码防 伪技术的安全性，选择数字密码锁模型作为编制程序的依据，达到 了较佳的防伪目的。消费者可通过电话查询、互联网查询、手机短 信息查询或其他查询方式把防伪数码传回数据库中心的数码查询信 1 上海交通大学工程硕士论文 息系统进行验证，从而达到防伪的目的。 由于喷码机本身预留有RS232 接口，计算机和喷码机之间连接 采用 RS-232 通讯接口。本文对接口的信号内容、电气特性、RS232 通讯协

5、议基本结构、RS-232 信号线的连接方式、通信线的长度及抗 干扰等问题进行了讨论。 本文的程序编制是在 Visual Basic6.0 中文版下进行的。文中列 出了简化的程序框图，对实现防伪功能的程序段进行了祥细的解释。 对单台或多台喷码机在线生产操作过程、实时程序的编制和输入方 法作了说明。 本文开发的系统已在生产实际中得到了应用，运行约有一年左 右，结果表明，本文系统工作可靠，操作简便；所编程序能正确快 速传递数据；其防伪效果比较明显，而成本较低，具有一定的推广 应用价值。 关键词：喷码机，数码防伪，RS-232 ，VB 编程 2 上海交通大学工程硕士论文 THE DESIGNING A

6、ND APPLICATION OF INK JET PRINTER AND DIGITAL ANTI- COUNTERFEITING TECHNOLOGY ABSTRACT Along with the development of economy, there are more requirement in packing, marker and anti-counterfeiting. Ink-jet machine can edit the message whatever you wanted. but it cant edit random digital. How to print

7、 anti-counterfeiting digital with ink-jet machine? Connect with computer and ink-jet machine can solve this problem. Traditional anti-counterfeiting technology include packaging, printing, printing ink and so on. With the development of science and technology, there are some new high-tech anti-count

8、erfeiting technology, such as biologic anti-counterfeiting technology, multimedia anti-counterfeiting technology. They are security and nearly cannot counterfeit, but they are cost high and need special equipment to inquire. So not good for public. Digital anti-counterfeiting technology is a new ant

9、i-counterfeiting technology. It synthesizes computer network, encryption, database, digital coding, communication. It costs low and identifies easy. In the paper, the authors analyse the security of digital anti-counterfeit, and choice digital cipher lock technology as the base of digital anti-count

10、erfeiting. The customer can use telephone, internet and mobile message to inquire about anti-counterfeiting digital. We use RS-232 to connect with computer and ink jet printer, because this machine has obligated RS232. In the paper, the author introduce the signal content, electrical character, comm

11、unication agreement and connect mode of connect-port. Discussed some about the length of the line and anti-jamming. 3 上海交通大学工程硕士论文 We use VB6.0 to program. In the paper, we list the figure of program and explain some of the program. The system has been applied in a factory, it has run for about 1 ye

12、ar. The system is steady-going and handle simple. The program can transfer data right. It cost low and security, so it is good for popularization. KEY WORDS: ink jet printer, digital anti-counterfeiting, RS-232, VB 4 上海交通大学工程硕士论文 一、喷码机和标识技术 随着我国经济的迅速发展，对产品的包装、标记、防伪等提出了越来越高 的要求，特别是各类包装食品，如罐头、酒类、饮料等要求

13、有明确的出厂日期 及保质期。这就促进了包装标记设备的发展。 1.1 包装标记设备的研究现状和发展趋势 标记设备大致可分为三类。一类是色带机，手工操作，和旧式打字机差不 多。第二类是移印机，用机械手带动印头往返运动，一边蘸墨，一边印字，以 上两种为接触式的，只能在平面上印字，速度慢，不能用快干墨，易擦掉。第 三类是喷墨行印码机，简称喷码机。喷码机作为新一代印字设备，以其高度自 动化的设计，已经在各行各业中得到广泛的应用。喷码机亦可称为喷墨打印机， 并不是我们平时所见，放于桌面上普通办公用的打印机。普通打印机只能在纸 张上打印，而不能在瓶或罐等凹凸不平的曲面上打印。由于喷码机的非接触的 喷印方式，

14、使得喷印可以离开物体表面约一厘米进行，而打印内容不至太过变 形。此种方式与其他印刷方式相比有着不可比拟的优势，逐渐取代了盖印章， 打凸印等传统的接触式打印方式。 在科技日益发展的今天，喷码机也在不断地发展。与原来指令操作，仅能 喷印日期和字母相比，现在的喷码机操作更为简单方便，接近于电脑。而在喷 印方面，不仅可以喷印字母和日期，还可以喷印中文，班次，计数，甚至还可 以自由编辑图案来喷印。1 因此其应用已不仅在于传统的饮料食品、化妆品行 业和医疗行业，而且还逐渐扩展到线缆、管材、汽车备件、电子等行业。 美国伟迪捷公司生产的 CIJ400 系列非接触式喷墨打印机是一种采用编码技 术的喷码机。作为在

15、线生产设备，它具有全新的视窗式界面，标准 RS232 通信 接口，配以外接工业标准界面，方便与电脑或其它生产控制设备实现通信。 6 上海交通大学工程硕士论文 1.2 标识技术的应用 当今，标识技术的应用正逐渐深入到每个角落，尤其在工业方面的应用范 围越来越广，应用的复杂性大为增加，使得标识成为各种行业不可缺少的组成 之一。 促使生产厂家对他们的产品进行标识的原因有以下几个方面： 第一是对某些产品进行安全、有效消费的需要，许多国家采用立法的方式 对食品、药品、化妆品、卫生用品的标识作了规定，生产厂家必须在产品或外 包装上标注“生产日期”、“保质期”、“批号”等。 另一个原因是为了对产品进行跟踪记

16、录的需要。生产厂家常常将产品的批 号、班次或生产日期直接印在产品上，作为从生产阶段直接发送给批发商和零 售商的一系列过程的跟踪。这使得每一件产品均具有良好的可追溯性，大大方 便企业的质量管理及产品的区域管理。 其次是为了纯粹的产品识别，某些不同的生产厂家的产品看上去非常接近， 采用标识技术可对他们的产品进行识别，通过在产品上标注特殊的标识、品牌 名称和独特的商标图案等可以使产品在竞争中脱颖而出，提高品牌的知名度。 再次，有些生产商主要目的是通过内部跟踪实现质量控制，他们会在产品 上同时标注本公司的特别信息，以将自己的产品与别人区别开来。 1.3 防伪技术的现状和数码防伪技术的发展趋势 传统的防

17、伪技术多在包装、印刷、油墨上做文章，如采用特殊的包装结构， 采用独特的印刷图案，或在印刷油墨中加入特制的化学成分，使之在某些光照 下会显出特别的颜色、图形等等。这些防伪技术在一开始都起到了一定的防伪 作用，它的特点是成本较低，消费者容易识别。但是这些技术的一个共有缺点 是技术含量低，容易被仿制。一旦造假者使用同样的手段进行制造，就无法识 别真假，达不到防伪的目的。 随着科学技术的不断发展，出现了一些高科技的防伪手段。如生物技术防 伪，利用生物固有的解剖、生理、生化甚至病理的特征进行防伪，由于生物学 7 上海交通大学工程硕士论文 防伪技术所提取的生物学特征是该生物所特有的，在相当长的时间内尚无法

18、仿 冒；多媒体技术防伪，应用条码、隐形条码、特种磁卡、IC卡、光卡、计算机 防伪系统的防伪技术，可以在防伪标识物上存入大量的信息，并加入密钥系统 的保护，很难仿制。这些防伪技术的特点是科技含量高，安全性好，几乎无法 伪造。但这些防伪技术的成本高，所使用的防伪标识需要使用专用设备进行查 询，也就是只能在特定的条件下才有可能进行查询，缺乏随机性，限制了社会 广大公众的使用范围，所以在推广使用方面受到了很大的限制。2 数码防伪技术是近年来蓬勃发展的一种新兴防伪技术。它综合应用了计算 机技术、加密技术、数据库技术、数字编码技术及现代通讯技术。它的产生是 基于这样一个原则：防伪的主体始终是消费者，只有让

19、消费者能简单、方便地 识别商品的真假，才能起到保护品牌，打击假冒的目的。与传统的防伪技术相 比，它使标识物的防伪性能由共性特征转变为个性特征，由单一的视觉分辨转 变为视觉与听觉结合的分辨方式，树立了一种判断防伪数码的有无来鉴别产品 真伪的全新的防伪观念。因此该技术得到了企业及消费者认可，在短短的几年 内，它已经成为了我国的一种重要的防伪技术之一，并在防伪打假过程中发挥 着重要作用。 在数字防伪技术方面，喷码数字防伪技术是数码防伪技术与喷码机结合的 产物。此项技术使生产企业在喷印生产日期的同时根据企业需要完成每件商品 上唯一的防伪编码的喷印。防伪码位数根据企业自身需求设定，使每件产品都 能有其独

20、特的“身份证”，并保证编码的永不重复。 由于是在喷码时产生的编码也就使得造假者无从仿冒。消费者或商家在购 买产品时，只要拨打相应的号码向系统查询产品或包装上的编码，由系统自动 对编码进行查询验证。编码防伪还可以使产品信息可追溯，有助于企业进行库 存和流通的管理，和对各销售区域进行管理，可以在技术上有效防止“串货” 现象。此项技术在烟草，医药等领域已经有了广泛的应用。 8 上海交通大学工程硕士论文 二、喷码机工作原理 喷码机将墨水喷至产品包装表面形成确定字符的过程，是以墨水在墨水压 力、超声振荡、墨点充电以及偏转电场的作用下表现出的物理特性为基础的， 上述过程在喷码机中由喷头完成，其结构如图2-

21、1 所示。 图2-1 喷头结构 Figure 2-1 The Configuration of Printhead 图中墨线由喷嘴产生，形成墨点；充电电极对墨点充电（要求墨线在充电 电极的中间，平行且墨线在充电电极的中上半部分裂）；相位检测器检测充电的 正确性（和墨线的距离为 1mm 左右）；高压偏转板产生高压（下偏转板和墨线 的距离为 4mm ，上偏转板和墨线的距离为 1mm）。高速飞行的带电墨点最后喷 印在载体上，而不带电的墨点则进入回收槽循环使用。 2.1 墨点的形成 导电的墨水由墨水系统送到喷嘴形成加压、稳定的墨线。喷码机用超声波 把加压、稳定的墨线在离开喷嘴时变成小的墨点。超声波由喷

22、嘴组件内的陶瓷 晶体产生（参见图 2-2 ）。这个晶体由主板控制器的高频震荡电路所提供的稳定 9 上海交通大学工程硕士论文 的 76.8KHz 的高频波来驱动。这个信号的幅值可由菜单“喷嘴驱动”来确定，幅 值大小的调整可以改变墨点形成的位置。 图2-2 墨滴断点 Figure 2-2 Broken Drop of Ink 当控制电路将一超声波频率的信号加在晶体上，使其不断膨胀、收缩，就 会引起墨水腔的同频率振动，这种振动最终传送到加压的墨线上，使射出的墨 线在很短的距离内断开形成大小、间隔一致的墨点。 2.2 墨点的充电 图2-3 充电隧道的工作 Figure 2-3 The Work of

23、Charge 当超声波使墨线振动而形成墨点时，恰好使这些墨点在充电隧道内形成（在 墨线离开喷嘴口之后）。充电隧道是一个不锈钢制成的线性电极，它对断开的墨 点充电。在每个墨点形成时，和喷嘴驱动信号同频率的正脉冲送到充电隧道上 10 上海交通大学工程硕士论文 （参见图2-3 ）。这个正脉冲使充电隧道内的墨线表面带上负电荷，而正电荷聚 集在墨线中间，这样保持整条墨线不带电。墨点分裂后，积在表面的负电荷将 保持在墨点上，使墨点带上负电荷，与此同时，充电隧道中墨线上的正电荷将 通过喷嘴的地线泄放。尽管充电隧道中有多个墨点，正脉冲（充电隧道上）仅 在墨点断开的特定时间内完成充电。这就使得每一个墨点都是可单

24、独控制的。 不加正向脉冲时，此时分裂的墨点将不带电。正向脉冲越大，墨点的带电量就 越大。 每个墨点的充电量依赖于墨点在喷印表面的位置。处于信息字符“顶端” 的墨点的充电量要比一个处于信息字符 “底部”的墨点的充电量大。对于一个 单行字符，底部的墨点需要大约 150VDC 的脉冲电压（这有助于理解后面喷头 偏转板的原理）。 微处理器产生的字符和主板控制器上的充电电路决定每一个墨点的充电 量，主板控制器可为所有可能出现的字符预定好一个充电量。当一个信息输入 时，主板自动地计算出信息的编码中每一个墨点的充电量。 2.3 墨点的偏转 图2-4 高压偏转/字符形成 Figure 2-4 High Vol

25、tage Deflexion/ Coming into being Character 11 上海交通大学工程硕士论文 当墨线形成墨点穿过充电隧道后，连续不断的墨点进入高压偏转板（一块 电压为0V，另一块典型值为6kV ）所形成的电场中。在此每一个充电墨点在电 场作用下形成自己的飞行轨迹。偏转板改变墨点的轨迹使其到达喷印表面上的 合适位置（参见图2-4 ）。 偏转板中一块是0V，另一块由高压发生器所提供（典型值为6kV ），二块 偏转板平行形成一个稳定的高压偏转电场。当带电的墨点穿过高压电场时导致 其偏转，充有负电荷的墨点被拉向有强正电的偏转板。 在稳定的高压电场中，那些充有一个较大的负电荷的

26、墨点偏转角度会大一 些，充有较小的负电荷的墨点偏转角度会小一些。正如前面所解释的，这种充 电脉冲的大小变化控制一系列墨点的带电量的大小，最终控制了在喷印表面的 着落点。 2.4 墨点的回收 并不是墨线中的每一个墨点都用于喷印字符；那些不用喷印的墨点并不充 电。不充电的墨点穿越高压偏转板时不发生偏转并保持一个直线运动而射入到 回收槽（位于喷头的末端）。真空发生器所产生的真空将不用的墨水回收到墨水 盒中加入墨水系统的循环。 真空是由真空发生器产生的，真空发生器的工作与内燃机非常相似。在内 燃机内，气流通过喉部在侧口形成一个低压把燃料吸入到文氏管。在喷码机内， 气流通过真空发生器的文氏管或喉部，在侧

27、口产生一个较低的压力。这个口与 稀释液和墨水添加电磁阀相连并通过真空过滤器到墨水盒的上方。这样就形成 一个真空回路，即回收管从墨水盒延伸到回收槽（在喷头内），它把不用的墨水 吸回到墨水盒。这个过程在操作时是连续的，因此回收槽也连续不断地将不用 的墨水吸回墨水盒。 2.5 喷印的控制 影响喷印效果的因素主要是压力、分裂电压（调制电压）、墨水粘度等三个 12 上海交通大学工程硕士论文 方面。下面就从这三方面分析讨论。 稳定的运行压力是喷码机正常工作的基本条件 在喷印过程中的唯一的真正变量是控制在充电隧道上的脉冲电压振幅。这 些所调用的电压是主板上的控制器所预先确定的。 喷码机内部墨水压力的变化，也

28、能影响字符的形成。墨水压力是应用于压 力筒（墨水从这里被压到喷头）的压力，确定了墨水通过喷头器件的速度。这 和卫星点的形成一样影响墨滴之间的间隔（0.0128 英寸或 0.325 毫米）。 墨水 压力是受墨水压力调节器所控制并在正常操作的情况下不要去调整。由于一个 较高的压力使墨滴移动得较快，在较短的时间内通过偏转板而导致形成的字符 较小。同样，一个较小的压力使墨滴移动较慢，而使其发生的偏转较大最终导 致一个较大字符的喷印输出。墨水流动时间是指压力筒排空液体所花费的时间 多少。因此，随意改变墨水压力会干扰喷码机的正常运行。切勿通过调节墨压 改变字符的高度。更确切地说，你应该通过确定喷头与喷印表

29、面之间的远近来 控制字符高度。墨水压力控制墨线的速度并影响喷印质量。墨水压力的调节也 直影响墨水流动时间。一旦完成初始化设定，设定值必须保留直到喷码机需要 再次调校。 控制分裂电压，保证喷印质量 在喷印过程中充分良好的充电和墨点分裂就能保证喷印质量。因此控制充 电隧道上的脉冲电压振幅尤为重要。 充电隧道上的脉冲电压由主板上的控制器所预先确定的。尽管墨滴充电频 率是由墨点形成的同一电子时钟所控制，但墨线的动力将随温度、墨水粘度和 其他外界因素而变化。在上述几个方面，墨点断裂与同步充电控制最为重要。 如果墨点不能控制在充电槽内断裂并同步充电，那么就意味着喷墨打印过程是 失败的。为了确保墨点的形成与

30、充电互相同步，当不喷印时，一个测试信号加 到充电隧道上，并对一组墨点进行测试，这种测试信号，称为自动相位控制 13 上海交通大学工程硕士论文 （APC ）。APC 信号由四组组成；每一组墨点在不同的时间充电，称为相位。 我们将一个充电周期分为4 等份，那么相位0 与76.8KHZ 的喷嘴驱动信号同时 开始，相位1 在1/4 个充电周期后开始，相位2 在1/2 个充电周期后，相位3 在 3/4 个充电周期后。（如图2-5 ）由相位检测器检测并通过主控板上的检测电路 的监测去确定哪一组相位所提供的信号，其幅值大于限定的门限电压。这些“最 佳相位”信号送到微处理器用于确定在产品喷码过程中最佳的充电相

31、位（充电 时 间 ） 。 图2-5 自动相位控制 Figure 2-5 Auto-phase Control 墨水粘度影响墨点分裂 由于不同型号的墨水有不同运行的粘度，且晶振灵敏度有细微的变化，对 墨点的分裂有影响，通过喷嘴驱动的调整就可以补偿晶振灵敏度和墨水粘度的 变化。 通过在键盘上改变喷嘴驱动的设定值改变加在喷嘴晶振上的电压，从而 移动墨点在充电隧道内的断点位置。这个步骤是非常精密且必须去做的，同时 14 上海交通大学工程硕士论文 要通过放大镜观察。一个频闪灯位于充电隧道后面，以便让技术人员用放大镜 观察断点是否稳定。由于喷嘴驱动首先从最小值开始变大，墨线从一个稳定的 墨线逐渐变到一个带

32、有墨滴折点和单独墨滴的墨线。加到喷嘴上的电压要根据 所使用的墨水型号和晶振灵敏度而变化。喷码机喷嘴驱动的范围是 1100，这 允许你进行精密的喷嘴驱动调整。 图2-6 喷嘴驱动调整的影响 Figure 2-6 The Effect of Nozzle Drive 一个正确的墨滴断点应该与图 2-6 中所示的类似。在这个例子中应注意到 在墨滴断点的尾部附带形成一个单独的小墨滴叫做卫星点。当调整合适时，这 个卫星点应该在后面的 5 个墨滴内“赶上”并与母点汇合。注意到断点的形成会 据墨水型号而变化是非常重要的。如果卫星点允许滞后并与左面的母点整合， 由于卫星点带走母点的部分充电电荷而导致不规则的充

33、电电荷分配。这就由于 不合适的偏转而破坏喷印的效果。这种情况主要是由喷嘴驱动设定太高或太低 所造成。大多数墨水，无论怎样，都不会形成单独的卫星点，而是与尾部相连。 至少要有三到四个完整的墨点存在于充电隧道中。因此，正确设定喷嘴驱动相 当重要。 2.6 喷印内容 由于喷印的内容是由一个个墨点排列组成的，字符的组成必须以点阵的概 念来描述，如图 2-7 ，“E ”字占据 16 点，而“1234”和“ABCD ”各占据7 点 的1 行。由于充电的关系及喷头结构空间的限制，最多能打25 点阵的字。 15 上海交通大学工程硕士论文 对于所须打印的内容，一般而言可以自由编辑。不仅仅是简单的英文字母 和数字

34、，也可以输入中文，也可以输入按时间变化的时钟信息，比如生产日期 或保质期；可以输入不同的班次（可随时段变化）以及记数器；还可以根据所 须打印内容编辑不同的图案来打印。由于打印内容以点阵的形式打印在物品上， 字符可以按不同要求的大小打印。 图2-7 喷印内容 Figure 2-7 The Content of Printing 以上所能打印的内容一类是固定的内容，比如：字母，中文或不变的数字； 另一类是简单有序变化的内容，比如：日期（包括时间），班次或计数。对于大 多数生产厂家而言，仅需喷印商标、生产日期、批号、规格等内容，那么最多 可喷印 3 行的喷码机已经足够了。而对于那些想打印“数字防伪码

35、”的生产厂 商来说，使用色带机或移印机等传统接触式打印设备是完全做不到的；喷码机 是可以考虑的选择，但是仅仅用喷码机也是达不到要求的，那么如何用喷码机 来喷印那些每次打印内容不同且没有简单变化规律的“数字防伪码”呢？先让 我们了解一下什么是“数码防伪技术”。 16 上海交通大学工程硕士论文 三、数码防伪 3.1 数码防伪技术特点 数码防伪技术是通过计算机技术给每一件合格产品生成一个特定长度的、 唯一的防伪数码，并将防伪数码印制在某种标识载体上随商品或包装流通，消 费者可通过电话或其他查询方式把防伪数码传回计算机“数码查询信息系统” 进行验证，从而达到防伪的目的，该技术具有以下特点： 1.不可仿

36、造性及唯一性 数码防伪技术为每一件产品（或包装）加密生成一个仅属于自己的、唯一 的、无规律可循的防伪编码，该码具有可随时按需产生、不可再利用等特性， 并且在产品的生产、库存及销售环节中，造假者都无法获得批量的正确编码， 因此该系统可以从根本上遏止造假者对其产品的规模性商业假冒。 2.易识别 普通防伪技术即使在标识物的生产上能够做到难以假冒，但在识别时往往 需要特殊的仪器或专有知识，这极大地限制了它的防伪功能。而该技术识别简 便，只需消费者通过打电话或其他通讯方式向识别系统查询，即可识别真伪。 突破了传统的防伪产品容易被批量防冒及消费者不易识别的局限性。 3.防伪、打假、质量跟踪等动态信息反馈功

37、能 目前数码查询系统已采用了互联网、手机短信息等查询服务方式。消费者 可通过上网查询了解企业及产品的信息，还可通过发手机短信息的方式建立消 费者与企业之间的沟通及交流的渠道。因此该系统具有防伪、打假、质量跟踪 为一体的功能。3 4. 防伪数码的位长和值域 商品的数量是人们日常生活中直接接触到的最大的“数”，为了保证防伪数 码和商品是一物一码，不会重复，以及降低仿冒者的猜中率，必须考虑防伪数 码的位长与值域。有些用 10 位数码建立的“数码防伪查询系统”是不合适的。 17 上海交通大学工程硕士论文 因为 10 位的最大值域为 100 亿，全国一年的零售商品数量在数千亿以上，100 亿不足一年的商

38、品数量；并且对于年产量上亿的企业来说，一年数据量的重码 率或猜中率就大于 1%，这也是不允许的。所以 10 位防伪数码不可取。而位数 太长则查询者输入时极易出错，也没有实用性。因此，一般用 1620 位数码为 宜。如果仅考虑“数码防伪查询”用 1618 位数码即可，如果还要考虑“物流 查询”、“防窜货”管理等，最好采用1820 位防伪数码。4 3.2 防伪码的生成方式 根据防伪码的生成方式的不同，主要有随机码防伪模型、加密有序流水号 防伪模型以及公钥加密防伪模型等。5 随机码防伪模型 随机码防伪模型是采用随机产生序列号来达到不可伪造性，其防伪码生成 过程如图3-1 所示。 图3-1 随机码的生

39、成 Figure 3-1 The Build of Random Digital 然而随机码防伪模型没有考虑到防伪码本身的防伪问题，因此这种方法的 缺陷是明显的，主要有如下几点： 1， 条码直接存数据库中,容易被窃取，安全性受到威胁，窃取者可以通各 种方式如网络入侵等方式直接得到数据库中的条码号； 2 ， 存在内部人员泄密的问题； 3， 造假者得到产生随机码的机制，从而自己直接产生条码号进行大规模的 18 上海交通大学工程硕士论文 造假； 4 ， 由于防伪码需要保证唯一性，每一次生成防伪码时都要和数据库里面的 数据进行比较，生成防伪码的效率较低。 加密有序流水号模型 基于上述模型缺陷的考虑，一

40、些防伪企业考虑了条码自身的防伪，提出加 密有序流水号模型，其防伪码生成过程如图3-2 所示。 图3-2 加密有序流水号模型 Figure 3-2 The Model of Encrypt Serial Number 防伪码由生产序列号 M1 、有序流水号 M2 和验证号 C 三部分构成，首先 使用生产序列号 M1 唯一确定的一个数据密钥 K ，然后使用该数据密钥对有序 流水号M2 进行加密处理生成验证号C，其加密过程为： EK （M2 ） C 最后将生产序列号 M1 、有序流水号 M2 和验证号 C 一起合并构成最终的 防伪码M 。 其验证过程是一个比较过程，先由用户输入防伪码 M ，再根据生

41、产序列号 M1 找到生产时使用的数据密钥K ，使用该数据密钥对有序流水号M2 进行加密 处理得到一个验证号C1，最后比较该验证号C1 和用户输入的验证号C 是否相 同来判断真伪。 该模型只需保存数据密钥 K ，不必保存条码本身从而避免把条码直接存在 数据库中，提高了空间和时间的利用率，同时达到了保护条码安全即不可伪造 19 上海交通大学工程硕士论文 性的目的。 但这种模型仍然存在几个问题： 第一、没有考虑到数据密钥的安全性,数据密钥在服务器上容易被攻击者窃 取，一旦窃取到数据密钥，窃取者就可以采用和中心一样的方式来生成防伪码， 这样整个系统安全保障就没有了； 第二、防伪码的中间部分是有序的流水

42、号，这样容易受到选择明文攻击； 第三、无法进行双向认证，无法确定防伪中心是否被假冒。 公钥加密防伪模型 由于上述两种模型的缺陷，有些防伪厂商采用公钥加密防伪模型，该方案 产生防伪码的过程和加密有序流水号防伪模型相似，其区别主要在于把有序的 流水号M1 也进行了加密处理，其加密过程为： EK1 （M1 ） M3 从而打乱原来防伪码中间部分的有序性，来防止攻击者采取选择明文攻击。 防伪码的生成过程如图3-3 所示。 图3-3 公钥加密模型 Figure 3-3 The Model of Public Key Encrypt 首先产生防伪码 M ，然后使用公钥算法加密数据密钥将得到的密文形式的 数据

43、密钥存入数据库，同时还需将公钥算法的私钥存入数据库。该模型具有上 述加密有序流水号模型的优点，可以防止攻击者采取选择明文的方式进行攻击。 其主要缺点有： 20 上海交通大学工程硕士论文 第一、密文密钥阵列和私钥文件同时存数据库中，只要数据库失密就会使 防伪系统失去安全性； 第二、无法防止内部人员生成非法的数据插入数据库进行批量作假； 第三、无法防止攻击者采用枚举攻击；第四、无法进行双向认证，无法确 定防伪中心是否被假冒。 基于数字密码锁的数码防伪方案 该方案和上述几个模型相比引入了新的思想。 第一、在防伪密码生成上引入了数字密码锁的概念。这样既解决了防伪码 本身的防伪问题，又解决了数据库的泄密问题，同时，也使双向校验成为可能。 第二、引入了双向校验的概念。以往的数码防伪系统