摘 要

二维码是保存数据信息的黑白相间的几何图形。它可以用光电扫描设备或者图像输入设备的自动识读功能来实现信息的自动处理。根据二维码的基本结构可知，二维码不仅能在横向表达信息，而且能在纵向表达信息。因此二维码比一维条码储存更多的信息，所以二维码在许多领域被广泛应用，比如支付、手机上网、个人名片、数据防伪、溯源类、凭证类、艺术类等领域。然而，任何事物都具有两面性，在二维码给人们带来便利的同时，也存在信息安全问题。因此有必要对二维码进行加密，使得二维码具有保密信息的特性。

本文以QR二维码为例，采用二级加密算法对QR二维码进行加密，来提高QR二维码的信息安全性。首先，采用凯撒加密算法对初始信息进行一级加密，其次按照二维码制作的步骤生成出一级加密后的二维码图像，然后对该二维码图像进行二级加密，本文采用了一种图像加密的算法，即随机打乱二维码矩阵各行像素点，最后输出二级加密后的QR二维码图像。

关键词：QR二维码 加密 信息安全

Abstract

A two-dimensional code is a black-and-white geometry that holds data information. It can use the optical scanning device or image input device automatic reading function to achieve the automatic processing of information. According to the basic structure of the two-dimensional code, it is known that the two-dimensional code can not only be able to express information in the horizontal direction but also to express information in the vertical direction so that the two-dimensional code stores more information than the one-dimensional bar code, so that the two- Widely used, such as payment, mobile Internet, personal business cards, data security, traceability, vouchers, art and other fields. However, everything has a two-sided nature, in the two-dimensional code to bring convenience to people at the same time, there are information security issues. It is necessary to encrypt the two-dimensional code so that the two-dimensional code has the characteristics of the confidential information.

  In this paper, QR two-dimensional code, for example, the use of two-level encryption algorithm QR two-dimensional code to encrypt, to improve the QR two-dimensional code information security. Firstly, the first information is encrypted by using the Caesar encryption algorithm, and then the two-dimensional code image is generated according to the steps of the two-dimensional code. Then, the two-dimensional code image is subjected to secondary encryption. Image encryption algorithm, that is random random disruption of the two-dimensional code matrix rows of pixels, and finally output two-level encrypted QR two-dimensional code image.

Key words: QR two - dimensional code encryption information security

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文的主要工作和内容安排 2

第2章 二维码概述 3

2.1 二维码定义 3

2.2 矩阵式二维码 3

2.3 二维码技术特点 4

2.4 二维码技术应用 5

2.5 二维码技术的发展前景 6

第3章 QR二维码相关原理 7

3.1 QR二维码图像的基本结构 7

3.2 QR二维码版本和纠错等级 8

3.2 QR二维码编码类型 8

3.4 QR二维码的信息编码方法 9

3.5 QR二维码纠错编码介绍 10

3.6 QR二维码的纠错编码 11

3.7 QR二维码生成的基本原理 12

第4章 QR二维码加密 13

4.1 QR 二维码加密编码的产生背景 13

4.2 QR二维码加密算法实现 13

4.3 MATLAB运行程序的结果 15

4.4 结果分析 19

第5章 总结与展望 20

5.1 总结 20

5.2展望 20

参考文献 22

致谢 23

第1章 绪论

1.1 研究目的及意义

二维码技术具有信息的存储和转发功能，同时还能被识读。二维码^[1]具有许多强大和优秀的特性比如能存储许多信息、信息安全性高、应用范围广、抗损性强、制作的成本很低等。这些特性都使得二维码给我们生活带来不可忽视的好处和方便，但是二维码也具有一般信息的通性即安全隐患。举一个生活中经常发生的事例，一些智能手机用户在生活中扫描一些不是正常网站上的二维码时，可能发生一些不愉快的事情，比如一不小心进入了恶意网站，从而使得用户的信息泄露或者发生财产损失。如今，一些不法分子可以通过二维码的某些漏洞来将带有病毒程序、不良信息的网站装入普通二维码当中，当某些用户扫描这些二维码时，用户就落入圈套中。生活中使用二维码都是一些普通用户，他们并不了解二维码的相关知识，因此他们也不会鉴别二维码是否具有病毒，从本质上说，这也并不是用户该做的，这部分工作应该由二维码的制作公司完成。因此，使用二维码加密技术对信息进行加密逐渐变得重要起来。

1.2 国内外研究现状

国外对二维码的研究比较早，大概在上世纪80年代就已经探讨二维码的开发了。接下去介绍二维码的发展历史。在1987年，David Allais率先制作出了第一种二维码，即Code49码。接着在1989年，Ted Williams就制作出了另一种称为Code16K的二维码，这两种二维码我们可以称作行排式二维码。1988年，出现了由Dennis Priddy和Robert S.Cymbalski两人合作共同开发的第一种矩阵式二维码即DM码。1990年，一位称为王寅君的华人成功制作出了一种名为PDF417的二维码。1992年，Ted Williams成功开发了Code 1码，该码是最早的国际标准公开的二维条码。1994年，日本一家名为Denso的公司开发出了最早的能对汉字进行编码的二维条码，即QR二维码。二维码的研究国内落后于国外。20世纪初，中国公布了最新的QR二维码标准。不久上海一家研究二维码的公司就开发了一种全新的二维码即龙贝码。过了两年，中国物品编码中心组织也开发了一种全新的汉信码，并公布了一种汉信码标准。

二维码加密技术是在二维码制作的基础上加上了一些加密技术。2012年，刘云龙在QR二维码上的原始信息通过DES算法^[2]进行加密。2013年，高彦受在二维码的编码过程中研发了RC4算法。其后单利安对通过对QR二维码图像的研究，开发出了符号的水印加密和解密算法。

1.3 论文的主要工作和内容安排

本次毕业论文的研究对象是QR二维码，主要通过对QR二维码生成过程中的步骤进行分析研究，然后在其加入各种类型的加密算法，从而使得QR二维码具有信息保密的功能。制作QR二维码和加密算法的编写在MATLAB平台上实现。论文内容安排如下：