基于QR 二维码的多重加密算法研究

廖镇勋+王珏

摘要：随着二维码技术在社会上的不断推广，有关于二维码的多重加密算法的研究也越来越受到大众的关注。相对于普通二维码而言，QR二维码即快速响应二维码更受到大家的喜爱。QR二维码具备时代性，满足现代社会发展下的人们日常生活需求。QR二维码的算法设计运用到了许多层面的知识，设计从简便入手，方便大众使用。该文从QR二维码的特点着手，在此基础上研究关于二维码的多重加密算法，通过针对不同阶段QR二维码的差异，采取不同的措施和手段去提高QR二维码的加密程度。这种算法不仅减少了由于技术不完善等原因造成的信息泄露，也从根本上完善了人为原因所造成的信息泄露的缺陷。

关键词：QR二维码；多重加密；算法研究

中图分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）30-0064-02

Encryption Algorithm Based on Multi-dimensional Code QR

LIAO Zhen-xun， WANG Jue

（Hunan University of Technology，Zhuzhou 412000， China）

Abstract： With the continuous promotion of two-dimensional code technology in society， the study has multiple encryption algorithms on two-dimensional code more and more attention by the general public. Compared to ordinary two-dimensional code is concerned， QR two-dimensional code that is more rapid response to a two-dimensional code loved by everyone. The QR code with the times to meet the needs of daily life in modern society Development. QR algorithm applied to the two-dimensional code knowledge at many levels， from simple start design and convenient public. In this paper， the characteristics of the QR code to proceed to study two-dimensional code on multiple encryption algorithms on this basis， the difference for the different stages through the QR code and take different measures and means to increase the degree of the QR code encryption . This algorithm not only reduces imperfect information leaks due to technical reasons， but also to improve the information leakage caused by man-made causes of defects fundamentally.

Key words： QR two-dimensional code； multiple encryption； algorithm

1 概述

1.1 产生背景

随着现代网络技术的不断发展，二维码作为一种高新技术逐渐融入到社会生活中。二维码具备信息储存、信息识别和信息传递等功能，对人们的日常生活产生不小的影响。就QR二维码而言，它的设计目的是为了解决信息量大不便携带和一系列的纠错问题，而之后二维码的运用范围不断扩大，出现在金钱交易、支付车票和支付宝等等涉及个人隐私敏感信息的领域，这就让QR二维码的加密算法技术随之产生。对QR二维码进行加密，保证了它的隐私性，也为使用者的个人安全提供了保障。之前出现相关的用户隐私资料泄漏和大量病毒随之传播的事件，进一步警示我们要加强QR二维码的加密算法研究。面对此种现状，现代学者将研究重心从发现更多种类的二维码逐渐转移到集中解决二维码自身的编码和破解加密算法上。

1.2 研究现状

就国内而言，我国关于二维码加密算法研究的实例还不是很多，相关技术也不是很完善。有关资料显示，我国关于二维码的研究中心主要是在四一七条码和QR码，前者居多。对于四一七条码来说，研究的点主要在于这种二维码在社会上的运用，且加密设备尚未被作为主要关注点。但QR二维码的研究点不仅放在运用上，针对它而产生的大量多重加密算法研究也受到大众的关注。就国外而言，QR二维码的加密技术趋于完善，国外政府部门对此投入大量的人力物力资源为二维码的隐私性提供保障。

2 加密QR二维码算法设计

QR二维码是指是将一些特定设计好的几何图形按照一定的规律在固定好的平面区域内散落的黑白相间的图形记录数据符号信息。上述所说的几何图形为正方形，分别为黑白两种颜色。在平面区域内的3个角落里绘制有类似于“回”字的正方形图案，这些图案有助于使用者对二维码进行扫描读取，如图1所示。

基于QR二维码的多重加密算法是指在二维码的编制和使用过程中的不同阶段对二维码进行多重加密，根据各个阶段的不同点运用不同的手段进行阶段多重加密，以此保证QR二维码的安全性，加强信息的保密程度。多重加密要将加密文和二维码的编制编码相结合，程序要比一次信息加密要复杂，并且多重加密会加大使用者的读取难度。常见的集中QR二维码的多重加密算法有以下几种。

1）QR码二值图像混沌加密。二值图像混沌加密是指先通过读取QR原始二维码的像素值，选取一定的数值生成混沌序列，再将混沌序列与像素值进行异或，将异或加密数据化成标准格式，以此可以得到QR二维码的二值加密图像，如图二所示。

2）QR码的多级融合加密算法。多级融合加密主要指对QR二维码进行不同阶段不同级别的加密算法。它的主要步骤为首先要对二维码的基本信息进行第一次加密，然后在接下来的过程中分别进行多次加密，使用不同的密钥去解码，降低QR二维码的破解度。它的过程可用公式表示，为C=GI（ECC（IE（I）））。其中C表示二维码、IE 表示二维码信息编码、I 表示二维码信息、ECC表示二维码纠错编码、GI表示二维码图像生成编码。该公式可以准确的表示出QR二维码的多级融合加密算法过程，公式和实际操作相结合，为二维码的多重加密做出积极贡献。

3）基于Rijndael和异或运算的QR二维码双重加密。所谓的Rijndael是一种新型的加密方法，它具有更加可靠的加密信息和适合的密钥长度。Rijndael多重加密相比之前的传统的加密方式来说，它所具备更加先进的设备，拥有二维码多重加密速度快并且加密的安全指数更高的特点。此种方法的运用是在QRCode二维码的原理上，同时运用Rijndael加密算法和图像异或加密算法，使得QR二维码在两个程度上实现了加密，更具有安全性。

3 加密QR二维码算法实现

不同的QR二维码多重加密算法的实现方式是不同的。上述介绍的三种基本多重加密算法中可以粗略地了解QR二维码多重加密的实现过程。一般对QR二维码进行加密来说，它的流程主要有以下几步：首先要进行DES加密，对二维码的信息逐个编码和纠错编码，接着进行第一次RC4加密，并生成二维码图像，通过信息传递进行图像处理，在此过程中可以进行第二次加密，之后在进行RC4解码、纠错解码和二维码信息解码，最后通过DES解密结束QR二维码的加密解密整个过程。从这一系列过程中可以发现二维码加密算法一般是在第一和第四阶段进行多重加密处理。前面的加密算法主要是为了实现QR二维码的隐秘性，保证信息不会被泄露，在第一个层面保证了二维码的安全性。后面的加密算法主要是为了防止加密程序轻易遭到破解所做出的，从破解这一层面来对QR二维码的安全性做好保障，防止出现被不法分子破解的危险。这种DES加密方法可以从根本上解决多重加密过程中出现的一系列问题，比较常用，其他几种加密算法也有其本身所具备的有点，如Logistic加密算法和Rijndael算法等等。在研究过程中，采取准确有效的方法去分析不同的二维码，对重要的影响到大众基本生活的QR二维码进行高效的多重加密。

4 结论

QR二维码在运用过程中的各个阶段都可加入加密技术，同时为了保障二维码的安全性，可以对二维码进行多重加密。多重加密算法比一般普通的加密程序来说更加复杂，因为其复杂因素却使二维码的破解更难以进行，也带来了一定的好处。多重加密体制从根本上解决了由于多方面影响造成的重要信息的泄漏问题，也使得QR二维码的安全系数不断提高。二维码的多重加密在信息加密方面和信息识别等方面都做出了贡献，并在此方面提供了广阔的研究空间和研究价值，为未来的QR二维码多重加密算法研究指明了方向。随着QR二维码的运用在社会上越来越普遍同时运用的领域也在不断地扩大，因此对QR二维码的信息进行有效的保护将会逐渐受到大众的高度重视。综上所述，研究加密解密功效高、实用性强、安全性能好的QR二维码的重要信息多重加密算法势在必行。

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