摘要：由于企业对产品防伪需求不断提高，该文提出了基于AES加密算法的二维码防伪系统，通过对产品序列号AES加密生成二维码，使其唯一标识该产品，并通过该二维码不断更新产品动态信息，依靠加密二维码和产品的动态信息对其进行防伪识别，加强了二维码不可伪造性，降低了产品被造假的风险。该系统运用于防伪领域，打击盗版，减少企业损失。该系统特点：加密算法较为安全，防伪模式效果较好。
关键词：二维码防伪；AES加密算法
中图分类号：TP393 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）11-0064-03
Abstract： Because of the increasing demand for anti-counterfeiting products， this paper proposes a QR code anti-counterfeiting system based on AES encryption algorithm. By encrypting the serial number AES， the two-dimensional code is generated to uniquely identify the product. Through the QR code， the dynamic information of the product is constantly updated， and the anti-counterfeiting identification is carried out by encrypting the QR code and the dynamic information of the product. Forger ability reduces the risk of forgery. The system is applied in the field of anti-counterfeiting， combating piracy and reducing enterprise losses. The characteristics of the system are： the encryption algorithm is more secure and the anti-counterfeiting mode is better.
Key words： QR code anti-counterfeiting； AES encryption algorithm
在當代产品中，防伪技术越来越得到重视，但是多数使用的还是传统防伪技术，如激光防伪，磁性防伪，温变防伪，荧光防伪，掺杂特殊成分等，这些防伪人体感官不是特别敏锐，会造成真和假防伪标记无法区分，且传统印刷技术容易被破译从而被盗版商家使用，如今数字化防伪已经成为防伪的新力量，依靠二维码防伪，信息明确，且直接，消费者可以直接通过企业设计的专用二维码查询APP查询出产品的动态信息，如出厂地点，销售渠道等等辅助唯一标识商品的信息，这样可让二维码防伪效果达到最佳。
二维码防伪的优势：
（1）造价低。二维印刷为黑白，无其他印刷技术要求，成本低廉；
（2）不可篡改。二维码防伪，一旦人为篡改，就会造成无法通过APP识别，所以篡改只会造成APP识别为假，依旧达到预期防伪效果；
（3）不可被仿制，该二维码加密技术，添加了动态信息，实时追踪产品动态信息，极大地增强了防伪性能，即使被仿造，根据产品的动态信息也可识别出真伪；
（4）二维码保存时间长，通过纠错算法，使得二维码污损较低的情况下，依旧能够识别二维码相关信息，获取该产品真伪性。
1 AES算法加密
1.1 AES的参数
· 密钥长度：128位，192位，256位
· 分组长度：128
·轮数 10，12，14 轮
·每轮的密钥长度：128位
·扩展密钥长度：176位，208位，240位
不同参数都是代表着不同的AES不同的加密参数，本文介绍密钥长度为128，轮数十轮，每轮密钥长度为44位的加密模式。
1.2 AES结构
输入分组为矩阵S描述，密钥拓展为矩阵，进行9/11/13轮迭代，每一轮迭代，都有固定的操作，总共有四种操作：
⑴字节代换：S盒
⑵行位移：置换
⑶列混淆：GF（2^8）
⑷轮密钥加：XOR
矩阵state转换为分组，且以上步骤均可逆，解密时按照上述步骤进行逆操作就可以得到原文。
具体操作流程如图1所示。
1.2.1 AES加密字节代换
输入的分组是以矩阵形式，对矩阵内所有元素进行字节代换，即映射查表，首先介绍S盒，S盒是由16*16字节的矩阵，包含8Bit值的256种可能变换，字节的低四位作为列值，字节的高四位作为行值，生成坐标后，输出即为S盒对应坐标的元素–例：（95）被映射为S盒中 第9行第5列的值（2A），S盒结构如图2所示。
1.2.2 AES加密行移位变换
行移位变换，即：矩阵的第一行不变，第二行所有元素循环左移一个字节，第三行所有元素循环左移两个字节，第四行所有元素循环左移三个字节，如果要进行逆操作那就将左移改成右移，具体行移位变换如图3所示。
1.2.3 AES加密列混淆变换
列混淆变化，是对每列进行单独操作，每一列乘左乘一个矩阵得到新的矩阵列，如图4所示。
正向列混合可用基于state矩阵乘法表示，乘积矩阵中每个元素均满足矩阵乘法定义，即都是由一个矩阵的行和一个矩阵的列乘积得到；乘法和加法都是定义在GF（2^8）上的。
1.2.4 AES加密轮密钥加密
每一轮输入矩阵的一列（4个字节）和一轮密钥的一列（1个字）进行异或，由于要进行10轮轮密钥加密，所以密钥要扩展9次，密钥扩展总共有44字节，根据异或原理，进行解密操作时，步骤依旧是与该轮密钥进行异或，就可以得到初始输入矩阵，所操作如图5所示。
密钥扩展描述，初始密钥输入值为4个字，共扩展9次，一次扩展四个字，最后共有44个字，密钥扩展算法 – 伪代码描述：
· 输入密钥直接复制到扩展密钥数组的前四个字
· 在扩展密钥数组中，w[i]的值依赖于w[i-1]和w[i-4]
· 对于数组w中，下标为4的倍数，即w[i]（i%4==0），进行更复杂的处理，处理函数用g表示：
·函数g操作为：
-字循环：四个字节循环左移一个字节。[b0， b1， b2， b3]变换成[b1， b2， b3 ，b0]
-字节代换：用S盒对每个字节进行代换
-与轮常量Rcon[j]相异或
– 轮常量是一个字，这个字最右边三个字节总为0。 每轮的轮常量均不同，其定义为Rcon[j] =（RC[j]，0，0，0），其中：
· RC[1]=1
· RC[j]=2R· C[j-1]，乘法定义在域GF（28）上：
总体操作流程和函数g如图6所示。
2 防伪模式
除了对二维码内信息AES加密外，还将关联动态信息，具体防伪流程如下：当一个产品出产时，为其标识唯一二维码，通过识别二维码，更新数据库中的信息，如何时何地出产，安检员编码，物流信息，销售渠道，销售时间地点等信息，若一个用户想要购买产品时，通过专用APP成功识别二维码后得到关联数据库中的信息，如发现这款商品和自己所购买的渠道以及信息都相同，那就可以认定为真品，如果发现该产品的信息和所购买的途径不相符，有两种原因，一种是该防伪二维码被仿造在假冒商品上，第二种是该商品是正品，但是没有进行二维码及时更新信息，第二种情况可归纳为员工没有及时按照规定进行更新产品动态信息，不是出于伪造的目的，所以综上所述，该方案可以较好地处理防伪问题，如下图7所示为产品二维码防伪流程。
3 结束语
二维码安全问题不容小觑，若发现二维码的高危漏洞，将会对企业造成巨大损失，本文提出的基于AES加密算法的二维码防伪体系，可以有效避免假冒产品仿造二维码，保护了正版企业的权利，有助于版权规范的不断进步发展，除此之外，运用大数据技术，可以很好地跟踪产品销售和售后等信息，生成大量数据，给企业决策和产品维护等方面提供方便和参考，本系统还在进一步开发当中，一些功能算法和防伪加密流程还在不断改进之中，最后感谢我的指导老师，学校以及对本文直接或间接提供帮助的人。
参考文献：
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