摘要:本文分析了二維條碼技術防偽的優越性，提出了使用二維條碼提高機動車號牌防偽特性的技術方案。實驗結果表明該方案使用數字加密和自動識別技術，具有簡單、可靠、成本低等優點，可以有效提高號牌防偽性能。
文/黃金 李小武 虞力英
本文分析了二維條碼技術防偽的優越性，提出了使用二維條碼提高機動車號牌防偽特性的技術方案。首先使用授權數字證書對號牌的生產信息、車輛信息進行數字簽名，生成加密二維碼，然后通過激光刻蝕工藝，將二維條碼直接標記在號牌背面，最后公安交通管理機關驗證二維碼的合法性。實驗結果表明該方案使用數字加密和自動識別技術，具有簡單、可靠、成本低等優點，可以有效提高號牌防偽性能。
《道路交通安全法》規定，使用其他車輛的機動車號牌的，由公安機關交通管理部門予以收繳，扣留該機動車，處二千元以上五千元以下罰款；而偽造、變造或者使用偽造、變造的機動車號牌的，還可處十五日以下拘留，構成犯罪的，依法追究刑事責任。同樣是套牌行為，使用偽造車牌和使用其他車輛號牌違法行為有本質的不同，其處罰力度也不一樣。公安交通管理機關查處涉牌違法行為時，需要對號牌進行鑒別，從而認定當事人的違法行為的性質，并根據違法行為的性質對其進行相應的處罰。因此，對號牌真偽、來源進行多定性分析是號牌防偽設計需要重點解決的問題。
一、現狀分析
我國在用的號牌為“九二式”號牌，“九二式”號牌通過金屬基材上方粘貼反光膜，并使用統一的模具沖壓制作而成，其中主要制作材料為鋁板和號牌專用反光膜，鋁板為通用板材，因此，號牌防偽特性主要體現在號牌專用反光膜上。目前，號牌專用反光膜主要有反光膜彩色印刷、基于熱轉印的鉻基OVD全息標記、鉻基OVD全息標記、激光序列號、激光水印、二維或三維隱爍等防偽技術手段。
偽造號牌的主要識別手段有以下幾種：①依據《中華人民共和國機動車號牌》（GA36-2007）標準中關于機動車號牌生產質量的要求，從機動車號牌的長、寬、厚的尺寸，裝配孔的大小，字距以及字體的誤差上識別號牌真偽；②依據《機動車號牌用反光膜》（GA666-2006）標準中的關于號牌反光膜的制造商標識、型號，以及備案信息等識別號牌的真
偽；③從生產廠家名稱、批號識別號牌真偽。
由于號牌生產工藝和流程比較簡單，反光膜防偽性能不高，也沒有嚴格的關鍵原材料管理制度，同時造假者很容易獲得或偽造反光膜等關鍵原材料。另外，GA36標準規定了號牌背面應有生產廠家和批號信息，但沒有規定具體方式和防偽要求，很多廠家只是簡單地在號牌背面粘貼印上上述信息的不干膠標簽，基本上不具有防偽特性。因此，號牌的外觀制式、反光膜的防偽很難作為證據確認號牌的真偽。
二、二維條碼防偽技術
1、二維條碼簡介
二維條碼是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息，在代碼編制上巧妙地利用了構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖像輸入設備或光電掃描自動識讀以實現信息的自動處理。二維條碼主要具有如下特點：①高密度編碼信息容量大，可容納多達l850個大寫字母或2710個數字或1108個字節，或500多個漢字，比普通條碼信息容量約高幾十倍；②編碼范圍廣，可以編碼圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可以數字化的信息；③具有超強的容錯和糾錯能力，二維條碼局部損壞時，照樣可以正確得到識讀，損毀面積達50％仍可恢復信息；④譯碼可靠性高，它比普通條碼譯碼錯誤率百萬分之二要低得多，誤碼率不超過千萬分之一。目前，二維條碼技術已被廣泛應用到工業、商業、國防、交通運輸、金融、醫療衛生、郵電及辦公室自動化等領域。
2、二維條碼防偽技術原理
圖1 基于二維條碼的號牌防偽實現流程圖
二維條碼技術并不是嚴格意義上的防偽技術。二維條碼編碼過程是通過既定的公開方式進行，雖然提供自定義掩模機制，但其掩模僅僅簡單地對信息進行異或，不能實現真正防偽的目的。因此，對于有較高防偽要求的應用領域，需要和其他防偽技術相結合，如密碼技術、數字水印、生物識別、防偽印刷技術等。其中密碼技術由于具有實現簡單、成本低、防偽特性好等優點，是最常用的技術，其基本流程是：將物品的唯一標識以及其他有價值的描述信息一起作為原始數據，并對原始數據進行加密運算，生成一組密文，然后根據密文生成二維條碼，并將加密二維條碼標記在物品上方。需要驗證物品真偽時，使用密鑰對二維條碼信息進行解密，恢復成原始數據形式，和物品時間的標識和有價值的描述信息進行比對，即可鑒別物品的真偽。
三、基于二維條碼號牌防偽的實現
1、二維條碼防偽實現流程
基于二維條碼的號牌防偽實現流程如圖1所示，流程描述如下：號牌生產企業在生產號牌時，將機動號牌的號牌號碼、唯一序列號、生產廠家、批號、生產日期等關鍵信息組合，形成號牌的唯一標識信息，然后使用公安交通管理機關核發的USBKey數字證書，對標識信息進行加密，生產密文，并根據密文信息生成二維條碼圖片，使用標記設備將二維條碼、生產廠家名稱、批號標記在號牌背面，同時將該號牌的識別信息及其他附加信息提交至號牌生產企業生產管理數據庫中，并通過公安部邊界接入平臺，定時將上述標識信息和附加信息批量上傳至全國機動車資源庫。公安交通管理機關在處罰涉牌違法行為時，如需要對號牌進行鑒定，則使用二維條碼掃描儀，掃描號牌背面的二維條碼，并使用授權密鑰對二維條碼信息進行解密，獲取該號牌的唯一標識信息，通過比對唯一標識信息與號牌真實信息，確定號牌的真偽。此外，公安交通管理機關還可通過號牌的唯一序列號查詢全國機動車資源庫中號牌標識信息和機動車登記信息，進一步確定號牌來源，識別套用其他車輛號牌、通過途徑辦理補牌業務獲取號牌等號牌本身是合法的違法行為。
2、防偽二維條碼設計
（1）存儲信息
可用于號牌防偽的關鍵信息主要有：技術參數信息、機動車所有人信息和號牌生產相關的信息。由于全國各地號牌生產模式不一致，甚至在同一個地方，不同號牌種類其生產模式也不一致。比如一般情況下，大型汽車號牌一般是按號段發放順序，預先在號牌廠生產，號牌生產時，還沒有確定該號牌具體安裝車輛，因此，也無法獲取機動車技術參數或所有人信息。綜合考慮上面因素，號牌唯一標識信息包含發證機關、唯一序列號、號牌號碼、生產廠家、批號、生產日期信息。
（2）碼制選擇
目前圖1基于二維條碼的號牌防偽實現流程圖，常用二維碼主要有：PDF417碼、QR碼、DataMatrix碼、Maxi碼、Aztec碼等。其中QR碼和DataMatrix碼為矩陣碼，比較適合在金屬表面直接標記。QR碼全稱為QuickResponseCode（快速響應矩陣碼），它除具有信息容量大、可靠性高、可表示漢字及圖像多種信息、保密防偽性強的特點之外，相比DataMatrix碼，QR碼還具有超高速識讀、全方位識讀等優勢，最重要的是QR碼是一種開放標準，沒有專業壁壘，QR碼已在我國廣泛應用，如火車票、發牌、網址識別等均使用了QR碼。因此，本系統采用QR碼。
（3）標記工藝
機動車號牌是準予機動車在中華人民共和國境內道路上行駛的法定標志。《中華人民共和國機動車號牌》（GA36）標準對號牌正面外觀樣式有強制規定，因此，基于目前標準，可將二維條碼標記在號牌背面。號牌背面是金屬鋁，在金屬表面直接標記二維條碼的工藝主要有：墨水噴印、氣動浮針、激光刻蝕三類。墨水噴印式是通過專業的條形碼噴碼機將墨點形成的條形碼噴印在產品表面，但墨水很容易擦拭掉，不適合號牌標記二維條碼；氣動浮針式標碼設備通過氣動式針頭單點沖擊形成的點痕，在產品表面形成條形碼，氣動浮針工藝系統結構相對簡單，但需要壓縮氣源，對識讀設備要求較高，適合工廠使用；激光刻蝕標碼設備是通過將激光聚能在金屬表面刻蝕形成條碼，激光刻蝕具有速度快，環境要求低等優點。綜合考慮三種方式的優缺點，特別是要求同時在號牌背面標記制造廠商名稱和批號，因此，號牌防偽條碼標記宜采用激光刻蝕工藝。
3、加密算法選擇
目前常用的加密技術有對稱加密技術、非對稱加密技術。
對稱加密技術也稱共享密鑰加密，加密解密使用相同的密鑰，具有簡便高效、密鑰簡短、計算開銷時間少、安全性能好、處理速度快等優點，對稱加密技術是最常用的加密技術。常用的算法有DES、AES、IDEA等。非對稱加密技術也稱公鑰加密，加密和解密雙方使用不同的密鑰。非對稱技術的加密和解密時花費時間長、速度慢，只適用于少量數據的加密，相比對稱加密技術，其安全性更好。常用的算法有RSA、ECC等。
由于車輛具有流動性，鑒定號牌真偽的公安機關不一定是核發號牌的機關，如果使用對稱加密技術，則存在密鑰分發的問題，另外，本地的密鑰被異地公安交通管理機關掌握，不安全，也不利于明確權限和責任。另外，號牌防偽應用中，需要加密的信息僅有發證機關、唯一序列號、號牌號碼等號牌標識信息，數據量較少，對實時性要求也不高。因此，防偽二維條碼加密采用非對稱加密技術。
4、二維條碼在號牌防偽中的優越性
與RFID、防光膜材料防偽技術相比，二維條碼防偽具有如下優越性：①防偽性能高，號牌防偽二維條碼使用了條碼技術、密碼技術、信息系統技術、直接標記工藝，形成號牌的完整防偽體系，偽造者無法通過克隆或仿制破解整個防偽體系；②成本低廉是條碼技術的最大優勢，使用激光刻蝕工藝標記二維條碼，除了設備和人工費用外不需要其他任何費用。目前，全國已有部分號牌生產企業使用激光刻蝕工藝在號牌背面刻蝕生產單位和批號信息，對于這些企業，不需要任何成本、不需要改變生產流程就能大大提高號牌防偽性能。③可靠性高，二維條碼標記可以彎折、涂損、穿孔、切割，由于可以采用糾錯編碼，即使出現較大面積污損，也能正常讀出數據。
四、結束語
二維條碼作為一種信息存儲和傳遞技術，現已廣泛應用在國防、公共安全、交通運輸、醫療保健、工業、商業、金融、海關及政府管理等領域，將二維條碼應用于交通管理法定證照防偽領域，具有成本低廉、可靠性高等優點。本文針對機動車號牌生產發行的實際情況，提出了在號牌背面直接標記加密二維條碼的號牌防偽技術方案。實驗證明，該方案基本不改變號牌生產流程和工藝，幾乎不增加任何成本，能有效提高號牌的防偽特性，可為公安交通管理機關鑒定號牌真偽提供依據，同時也為公安交通管理機關加強對號牌生產企業的監管提供了技術手段。（作者單位：公安部交通管理科學研究所）
