密碼加密器 - SecretQR

密碼加密器- SecretQR 指導教授：林啟芳專題生：971430 詹益晨 973326 朱書賢

研究動機 • 由於QRCode的應用日漸普及，所以我們希望利用其便利性製作出一套應用程式。 • 本計畫主要是利用QRCode的方便性搭配特殊加密方法，協助一般人克服平常須記憶冗長密碼的困難。

系統架構

系統架構 • QR Code 編碼、解碼

QR Code 簡介 • 簡易 • 比普通條碼能儲存更多資料 • 不受方向限制

QR Code 簡介 • 可儲存資料類型分為數字、字母、二進位數等 • 共40種規格，數值越大所能容納的資料越長

QR Code 簡介 • 具容錯能力，分L、M、O、H四種

QR Encode • AndroidQREncode(sourceString, qrCodeVersion); // 將QR Code level及需要編碼的資料當作參數 • com.swetake.util.Qrcode // 建構QR Code編碼物件 • setQrcodeErrorCorrect(‘M’); // 設定容錯率 • setQrcodeEncodeMode(‘B’); // 設定資料類型 • setQrcodeVersion(4); // 設定版本 (可容納資料大小) • bytesEncoding = strEncoding.getBytes("utf-8"); // 將欲編碼字串轉成Byte後，再拿去製作矩陣

QR Encode • calQrcode(bytesEncoding) // 以此函式產生與QR Code相對應的boolean二維陣列 • for (inti=0;i<bRect.length;i++){ for (int j=0;j<bRect.length;j++){ if (bRect[j][i]){ // 依據陣列值，繪出條碼方塊，每個圖為165*165 mCanvas01.drawRect(new Rect (intPadding_x+j*5, intPadding_y+i*5, intPadding_x+j*5+5, intPadding_y+i*5+5), mPaint01); } } }

QR Decode • decode(byte[] data, int width, int height) // 解碼QR Code • rawResult = multiFormatReader.decodeWithState(bitmap); // 取得QR Code圖片，然後轉為rawResult物件 • Message.obtain(activity.getHandler(), R.id.decode_succeeded, rawResult); // 將產生之rawResult轉成Message物件，並記錄成功或失敗解碼 • handleMessage(Message message) // 若接收到成功訊息，則接著進行解析解碼完的資訊 // 反之，則重新截取圖片

QR Decode • handle(Result rawResult) // 處理解碼後的資料，如：解密亂數部分、顯示資料 • ResultHandlerresultHandler = ResultHandlerFactory.makeResultHandler(this, rawResult); • CharSequencedisplayContents = resultHandler.getDisplayContents(); // 將rawResult轉為ResultHandler物件 // 並透過getDisplayContests取得解碼後的字串

系統架構 • QR Code 編碼、解碼 • Source Code(原始資料) • Fetch Code (提取碼) • IMEICode (手機序號) • 亂數器 – Mersenne Twister 增加安全性

Mersenne Twister • 虛擬亂數產生器演算法，簡稱MT。 • 分為兩種，MT 19937(32-bits)和MT 19937-64。 • 若一個字組長度為k-bits，此亂數產生器會產生一組亂數且均勻分布於[0, 2k-1]。

MT 優點 • 其設定之週期很長且為最合適的值，週期為219937-1。因為若週期過長，將不能保證亂數產生器的品質，若週期過短，可能會產生出額外的問題。 • 使用k-distribution的方式去作測試，發現在1≦k≦623的範圍中其亂數能均勻分布。 • 與其他的虛擬亂數產生演算法比較，其擁有許多特長，週期長、有效使用記憶體、良好的分布、高效能、速度快。

MT 主要功能 • 分別為sgenrand(seed)和genrand()。 • sgenrand(seed) • 用來設定初始值給624 words的工作區域， seed的範圍介於[1 ~ 232-1]。 • genrand() • 用來產生一個32 bits的亂數，並且均勻分布在0 ~ 232-1的範圍中。將來會和數據資料作Exclusive OR 並且依照我們所規定之格式去組成亂數字串

QR Encoder 架構 原始資料提取碼手機序號 Encryption 亂數器亂數器亂數器 Random Number 組合亂數字串 Random String QR Code 編碼 QR Code 輸出圖檔

Encryption Fetch IEMI Source ⊕ genrand X Y Z + Y + 101 + X 2 3 1 X’ Y ‘ Z’ 亂數字串：　X’ + Y’ * Z’ % (Source length + 101)

QR Decoder 架構 Take a picture 輸入提取碼 QR Code 解碼不符合比對QR Code格式符合 Random String 拆開亂數字串

QR Decoder 架構 Random Number 亂數器亂數器亂數器 Decryption 原始資料提取碼手機序號不符合比對IMEI 符合不符合比對提取碼不符合符合顯示原始資料不顯示原始資料

Decryption X’ Y’ Z’ - Y 2 1 - 101 3 - X X Y Z ⊕ genrand IEMI Source Fetch 亂數字串：　X’ + Y’ * Z’ % (Source length + 101)

操作流程

QR Encoder 流程 輸入資料輸入提取碼輸入提取確認碼取得IMEI (手機序號) 亂數器加密 QRCode 編碼輸出 QRCode

QR Decoder 流程 拍照取得 QR Code 輸入提取碼 QRCode 解碼判斷編碼格式亂數器解密檢查IMEI 是否相符檢查提取碼是否相符顯示原始資料

成果總結 功能性 • 與市面上的眾多QR Code軟體截然不同 • 主要用於減輕平常需記憶冗長密碼的煩惱易用性 • 操作介面簡單易懂，且附有說明頁面 • 加密後的密碼儲存方便且解碼容易流暢性 • 採用MT演算法，快速產生均勻亂數 • 解碼方面只需對準圖片掃描即可快速解碼資料安全 • 主要有三段防護，分別為使用者自訂之 • 提取碼、編碼手機序號、亂數產生器

SecretQR實作

SecretQR實作 首頁說明頁面

SecretQR實作 編碼 – 輸入資料編碼 – 產生QR Code

SecretQR實作 解碼 – 掃描QR Code 解碼 – 解碼成功畫面

Reference • QR Code – Wikipedia, from http://zh.wikipedia.org/zh-tw/QRCode • 林宗澤、何元敬，「QR Code 數位影片導覽Navigation System using QR Code」，民國99年12月18日 • Zxing 1.5 – Android , from http://code.google.com/p/zxing • QR Code Encoder Source Code , from http://www.swetake.com • Mersenne Twister – Wikipedia, form http://en.wikipedia.org/wiki/Mersenne_twister • Mersenne Twister Source Code, from http://www.axlradius.com/freestuff/Mersenne.java • Makoto Matsumoto & Takuji Nishimura, “Mersenne Twister: A 623-Dimensionally Equidistributed Uniform Pseudo-Random Number Generator”, ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation, Vol. 8, No. 1, January 1998.

Q & A

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