一、二維碼的分類二維碼，從字面上看就是用兩個維度（水平方向和垂直方向）來進行數(shù)據(jù)的編碼，條形碼只利用了一個維度（水平方向）表示信息，在另一個維度(垂直方向)沒有意義，所以二維碼比條形碼有著更高的數(shù)據(jù)存儲容量。 從形成方式上，二維碼可以分為兩類， 1、堆疊式二維碼：在一維條形碼的基礎(chǔ)上，將多個條形碼堆積在一起進行編碼，常見的編碼標(biāo)準(zhǔn)有PDF417等
圖1 PDF417碼示例 2、矩陣式二維碼:在一個矩陣空間中通過黑色和白色的方塊進行信息的表示，黑色的方塊表示1，白色的方塊表示0，相應(yīng)的組合表示了一系列的信息，常見的編碼標(biāo)準(zhǔn)有QR 碼，漢信碼等 圖2 QR碼示例 圖3 漢信碼示例
目前使用最廣的是QR碼，所以接下來的內(nèi)容會對QR碼進行講解，下文中提到的二維碼，指的就是QR碼 QR碼分為40個版本，版本1由21x21個方塊組成，每個版本增加4個方塊，版本40由177x177個方塊組成。每增加一個版本，QR碼可儲存的信息數(shù)量也隨之增多。 版本1的二維碼最多可以儲存25個字符或41個數(shù)字，而版本40的二維碼最多可以儲存4296個字符或7089個數(shù)字 二、二維碼的結(jié)構(gòu)一個二維碼可以分為兩個部分，功能圖形和編碼區(qū)域
圖4 功能圖形起到定位的作用 位置探測圖形：由三個黑白相間的大正方形嵌套組成，分別位于二維碼左上角、右上角、左下角，目的是為了確定二維碼的大小和位置。 定位圖形 ：由兩條黑白相間的直線組成，便于確定二維碼的角度，糾正扭曲。 校正圖形 ：僅在版本2以上存在，由三個黑白相間的小正方形嵌套組成，便于確定中心，糾正扭曲。 數(shù)據(jù)區(qū)記錄了具體的數(shù)據(jù)信息，糾錯信息與版本信息。 數(shù)據(jù)和糾錯碼：記錄了數(shù)據(jù)信息和相應(yīng)的糾錯碼，糾錯碼的存在使得當(dāng)二維碼的數(shù)據(jù)出現(xiàn)允許范圍內(nèi)的錯誤時，也可以正確解碼。 版本信息 ：僅在版本7以上存在，記錄具體的版本信息。 格式信息 ：記錄使用的掩碼和糾錯等級。 此外二維碼的外圍還留有一圈空白區(qū)，主要是為了便于識別而存在。 三、數(shù)據(jù)編碼與實例針對不同的數(shù)據(jù)，QR碼設(shè)計了不同的數(shù)據(jù)編碼編碼方式，我們可以根據(jù)數(shù)據(jù)的種類選擇合適的編碼方式進行編碼。 數(shù)字編碼（Numeric） ：可編碼0-9，10個數(shù)字，如果需要編碼的數(shù)字的個數(shù)不是3的倍數(shù)，最后剩下的1或2位數(shù)會被轉(zhuǎn)成4或7bits，其它的每3位數(shù)字會根據(jù)不同版本被編成 10，12，14bits 字符編碼（Alphanumeric) ：可編碼0-9,大寫的A-Z,以及9個其他的字符(space $ % * + – . / :); 8位字節(jié)模式(8-bit Byte) ：可編碼JIS X 0201的8位Latin/Kana字符集 除此之外，QR還提供了其他的編碼方式，每一個編碼方式都有其獨有的id進行標(biāo)識，這些標(biāo)識會記錄在數(shù)據(jù)區(qū)的前端，使得解碼器可以根據(jù)二維碼使用的編碼方式對數(shù)據(jù)進行解碼 圖5 一些編碼方式及其標(biāo)識 糾錯碼 二維碼存在4個級別的糾錯等級，每個糾錯級別可修正的錯誤與標(biāo)識見圖6，糾錯級別越高，可以修正的錯誤就越多，需要的糾錯碼的數(shù)量也變多，相應(yīng)的可儲存的數(shù)據(jù)就會減少，版本1的二維碼在L級別下可儲存25個字符，在H級別下只能儲存10個字符。 圖6 下面給一個01234567在版本1下用數(shù)字編碼(Numeric)，選擇的糾錯級別是M的示例 第一步，將定位圖案放到二維碼中 圖7 第二步：進行數(shù)據(jù)編碼 根據(jù)圖8，版本1下，采用Numeric Mode編碼時，每三個數(shù)字需要10個bits進行標(biāo)示
圖8 012 ->0000001100 345 ->0101011001 67 ->1000011 組合起來為 0000001100 0101011001 1000011
在數(shù)據(jù)的頭尾加上一些標(biāo)準(zhǔn)要求的信息 頭 數(shù)字個數(shù) (8) = 0000001000 編碼格式 =0001 尾 終止符 =0000 組合起來為 0000001100 0101011001 1000011-> 0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011 0000
按8bit一組重新排列，末尾不足的補零 0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011 0000-> 00010000 00100000 00001100 01010110 01100001 10000000
不足最大bit的添加補齊碼（11101100 00010001），版本1 M下需要128bits 00010000 00100000 00001100 01010110 01100001 10000000-> 00010000 00100000 00001100 01010110 01100001 10000000 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001 第三步：添加糾錯碼 糾錯碼根據(jù)數(shù)據(jù)利用RS算法來進行計算，篇幅所限，這里就不具體講解了，最終的結(jié)果如下： 00010000 00100000 00001100 01010110 01100001 10000000 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001-> 00010000 00100000 00001100 01010110 01100001 10000000 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001 11101100 00010001 10100101 00100100 11010100 11000001 11101101 00110110 11000111 10000111 00101100 01010101 第四步：將最終的數(shù)據(jù)編碼按順序放入二維碼中 圖9 圖10 從左下角開始，1為黑色，0為白色，按順序依次填入二維碼中 第五步:添加格式信息和進行掩碼運算 得到的圖像還需要對數(shù)據(jù)區(qū)進行掩碼運算，掩碼運算的目的是讓圖像中黑色和白色方塊分布的更加均勻一些，便于解碼 有以下幾種掩碼運算，相應(yīng)的標(biāo)識和變換方式見圖11,二維碼的左上角的坐標(biāo)為(0,0) 圖11
圖12 坐標(biāo)系和掩碼運算的圖案 這里我們選擇標(biāo)識為011的掩碼 格式信息的組成為 ：糾錯標(biāo)識+掩碼標(biāo)識+BCH糾錯碼 所以前面的糾錯標(biāo)識+掩碼標(biāo)識為：00011 BCH糾錯碼計算為：
得到糾錯碼為 ：011 0101 1001 格式信息為 ：00011 1101011001 為了避免選擇標(biāo)識00的糾錯類別和標(biāo)識000的掩碼運算，照成格式信息為全0的數(shù)字，所得的格式信息還要與101010000010010做異或運算 000111101011001 101010000010010 XOR 101101101001011 最終的格式信息為 ：101101101001011 將格式信息放入二維碼中 圖13 對加格式信息后的二維碼 進行掩碼運算 得到的最終二維碼，儲存的數(shù)據(jù)信息是01234567 圖14 整個流程見圖15 四、二維碼的安全知識雖然二維碼本身承擔(dān)的只是一些文本數(shù)據(jù)，但仍會導(dǎo)致一些安全問題 1、攻擊者將一些惡意網(wǎng)站或者一些惡意代碼制作成二維碼，用戶掃描后，會自動下載一些惡意軟件，或跳轉(zhuǎn)到一些虛假網(wǎng)站給使用者造成危害， 2、二維碼內(nèi)如果包含一些可執(zhí)行的腳本，便可能導(dǎo)致xss攻擊 如 http://www./bugs/wooyun-2012-09145 3、如果將一些敏感信息不加密而直接儲存在二維碼中，便會存在信息泄露的可能，比如11年火車票上的二維碼就存在泄露使用者的身份證號碼的問題。 五、總結(jié)雖然我們在使用二維碼的時候只需要用手機一掃即可，但二維碼的編碼和解碼卻包含了很多的步驟和很多的知識，此外二維碼本身僅僅是數(shù)據(jù)的承載體，我們在使用時要針對一些敏感信息進行加密處理，防范潛在的攻擊方式
參考文獻(xiàn) 二維碼的生成細(xì)節(jié)和原理 http:///articles/10590.html#jtss-tsina QR二維碼的攻擊與防御 http://drops./tips/160 |
|
|
來自： 昵稱7Bw0IOvb > 《手機》
