摘要:本文分析了二维条码技术防伪的优越性，提出了使用二维条码提高机动车号牌防伪特性的技术方案。实验结果表明该方案使用数字加密和自动识别技术，具有简单、可靠、成本低等优点，可以有效提高号牌防伪性能。
文/黄金 李小武 虞力英
本文分析了二维条码技术防伪的优越性，提出了使用二维条码提高机动车号牌防伪特性的技术方案。首先使用授权数字证书对号牌的生产信息、车辆信息进行数字签名，生成加密二维码，然后通过激光刻蚀工艺，将二维条码直接标记在号牌背面，最后公安交通管理机关验证二维码的合法性。实验结果表明该方案使用数字加密和自动识别技术，具有简单、可靠、成本低等优点，可以有效提高号牌防伪性能。
《道路交通安全法》规定，使用其他车辆的机动车号牌的，由公安机关交通管理部门予以收缴，扣留该机动车，处二千元以上五千元以下罚款；而伪造、变造或者使用伪造、变造的机动车号牌的，还可处十五日以下拘留，构成犯罪的，依法追究刑事责任。同样是套牌行为，使用伪造车牌和使用其他车辆号牌违法行为有本质的不同，其处罚力度也不一样。公安交通管理机关查处涉牌违法行为时，需要对号牌进行鉴别，从而认定当事人的违法行为的性质，并根据违法行为的性质对其进行相应的处罚。因此，对号牌真伪、来源进行多定性分析是号牌防伪设计需要重点解决的问题。
一、现状分析
我国在用的号牌为“九二式”号牌，“九二式”号牌通过金属基材上方粘贴反光膜，并使用统一的模具冲压制作而成，其中主要制作材料为铝板和号牌专用反光膜，铝板为通用板材，因此，号牌防伪特性主要体现在号牌专用反光膜上。目前，号牌专用反光膜主要有反光膜彩色印刷、基于热转印的铬基OVD全息标记、铬基OVD全息标记、激光序列号、激光水印、二维或三维隐烁等防伪技术手段。
伪造号牌的主要识别手段有以下几种：①依据《中华人民共和国机动车号牌》（GA36-2007）标准中关于机动车号牌生产质量的要求，从机动车号牌的长、宽、厚的尺寸，装配孔的大小，字距以及字体的误差上识别号牌真伪；②依据《机动车号牌用反光膜》（GA666-2006）标准中的关于号牌反光膜的制造商标识、型号，以及备案信息等识别号牌的真
伪；③从生产厂家名称、批号识别号牌真伪。
由于号牌生产工艺和流程比较简单，反光膜防伪性能不高，也没有严格的关键原材料管理制度，同时造假者很容易获得或伪造反光膜等关键原材料。另外，GA36标准规定了号牌背面应有生产厂家和批号信息，但没有规定具体方式和防伪要求，很多厂家只是简单地在号牌背面粘贴印上上述信息的不干胶标签，基本上不具有防伪特性。因此，号牌的外观制式、反光膜的防伪很难作为证据确认号牌的真伪。
二、二维条码防伪技术
1、二维条码简介
二维条码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息，在代码编制上巧妙地利用了构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描自动识读以实现信息的自动处理。二维条码主要具有如下特点：①高密度编码信息容量大，可容纳多达l850个大写字母或2710个数字或1108个字节，或500多个汉字，比普通条码信息容量约高几十倍；②编码范围广，可以编码图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息；③具有超强的容错和纠错能力，二维条码局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50％仍可恢复信息；④译码可靠性高，它比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。目前，二维条码技术已被广泛应用到工业、商业、国防、交通运输、金融、医疗卫生、邮电及办公室自动化等领域。
2、二维条码防伪技术原理
图1 基于二维条码的号牌防伪实现流程图
二维条码技术并不是严格意义上的防伪技术。二维条码编码过程是通过既定的公开方式进行，虽然提供自定义掩模机制，但其掩模仅仅简单地对信息进行异或，不能实现真正防伪的目的。因此，对于有较高防伪要求的应用领域，需要和其他防伪技术相结合，如密码技术、数字水印、生物识别、防伪印刷技术等。其中密码技术由于具有实现简单、成本低、防伪特性好等优点，是最常用的技术，其基本流程是：将物品的唯一标识以及其他有价值的描述信息一起作为原始数据，并对原始数据进行加密运算，生成一组密文，然后根据密文生成二维条码，并将加密二维条码标记在物品上方。需要验证物品真伪时，使用密钥对二维条码信息进行解密，恢复成原始数据形式，和物品时间的标识和有价值的描述信息进行比对，即可鉴别物品的真伪。
三、基于二维条码号牌防伪的实现
1、二维条码防伪实现流程
基于二维条码的号牌防伪实现流程如图1所示，流程描述如下：号牌生产企业在生产号牌时，将机动号牌的号牌号码、唯一序列号、生产厂家、批号、生产日期等关键信息组合，形成号牌的唯一标识信息，然后使用公安交通管理机关核发的USBKey数字证书，对标识信息进行加密，生产密文，并根据密文信息生成二维条码图片，使用标记设备将二维条码、生产厂家名称、批号标记在号牌背面，同时将该号牌的识别信息及其他附加信息提交至号牌生产企业生产管理数据库中，并通过公安部边界接入平台，定时将上述标识信息和附加信息批量上传至全国机动车资源库。公安交通管理机关在处罚涉牌违法行为时，如需要对号牌进行鉴定，则使用二维条码扫描仪，扫描号牌背面的二维条码，并使用授权密钥对二维条码信息进行解密，获取该号牌的唯一标识信息，通过比对唯一标识信息与号牌真实信息，确定号牌的真伪。此外，公安交通管理机关还可通过号牌的唯一序列号查询全国机动车资源库中号牌标识信息和机动车登记信息，进一步确定号牌来源，识别套用其他车辆号牌、通过途径办理补牌业务获取号牌等号牌本身是合法的违法行为。
2、防伪二维条码设计
（1）存储信息
可用于号牌防伪的关键信息主要有：技术参数信息、机动车所有人信息和号牌生产相关的信息。由于全国各地号牌生产模式不一致，甚至在同一个地方，不同号牌种类其生产模式也不一致。比如一般情况下，大型汽车号牌一般是按号段发放顺序，预先在号牌厂生产，号牌生产时，还没有确定该号牌具体安装车辆，因此，也无法获取机动车技术参数或所有人信息。综合考虑上面因素，号牌唯一标识信息包含发证机关、唯一序列号、号牌号码、生产厂家、批号、生产日期信息。
（2）码制选择
目前图1基于二维条码的号牌防伪实现流程图，常用二维码主要有：PDF417码、QR码、DataMatrix码、Maxi码、Aztec码等。其中QR码和DataMatrix码为矩阵码，比较适合在金属表面直接标记。QR码全称为QuickResponseCode（快速响应矩阵码），它除具有信息容量大、可靠性高、可表示汉字及图像多种信息、保密防伪性强的特点之外，相比DataMatrix码，QR码还具有超高速识读、全方位识读等优势，最重要的是QR码是一种开放标准，没有专业壁垒，QR码已在我国广泛应用，如火车票、发牌、网址识别等均使用了QR码。因此，本系统采用QR码。
（3）标记工艺
机动车号牌是准予机动车在中华人民共和国境内道路上行驶的法定标志。《中华人民共和国机动车号牌》（GA36）标准对号牌正面外观样式有强制规定，因此，基于目前标准，可将二维条码标记在号牌背面。号牌背面是金属铝，在金属表面直接标记二维条码的工艺主要有：墨水喷印、气动浮针、激光刻蚀三类。墨水喷印式是通过专业的条形码喷码机将墨点形成的条形码喷印在产品表面，但墨水很容易擦拭掉，不适合号牌标记二维条码；气动浮针式标码设备通过气动式针头单点冲击形成的点痕，在产品表面形成条形码，气动浮针工艺系统结构相对简单，但需要压缩气源，对识读设备要求较高，适合工厂使用；激光刻蚀标码设备是通过将激光聚能在金属表面刻蚀形成条码，激光刻蚀具有速度快，环境要求低等优点。综合考虑三种方式的优缺点，特别是要求同时在号牌背面标记制造厂商名称和批号，因此，号牌防伪条码标记宜采用激光刻蚀工艺。
3、加密算法选择
目前常用的加密技术有对称加密技术、非对称加密技术。
对称加密技术也称共享密钥加密，加密解密使用相同的密钥，具有简便高效、密钥简短、计算开销时间少、安全性能好、处理速度快等优点，对称加密技术是最常用的加密技术。常用的算法有DES、AES、IDEA等。非对称加密技术也称公钥加密，加密和解密双方使用不同的密钥。非对称技术的加密和解密时花费时间长、速度慢，只适用于少量数据的加密，相比对称加密技术，其安全性更好。常用的算法有RSA、ECC等。
由于车辆具有流动性，鉴定号牌真伪的公安机关不一定是核发号牌的机关，如果使用对称加密技术，则存在密钥分发的问题，另外，本地的密钥被异地公安交通管理机关掌握，不安全，也不利于明确权限和责任。另外，号牌防伪应用中，需要加密的信息仅有发证机关、唯一序列号、号牌号码等号牌标识信息，数据量较少，对实时性要求也不高。因此，防伪二维条码加密采用非对称加密技术。
4、二维条码在号牌防伪中的优越性
与RFID、防光膜材料防伪技术相比，二维条码防伪具有如下优越性：①防伪性能高，号牌防伪二维条码使用了条码技术、密码技术、信息系统技术、直接标记工艺，形成号牌的完整防伪体系，伪造者无法通过克隆或仿制破解整个防伪体系；②成本低廉是条码技术的最大优势，使用激光刻蚀工艺标记二维条码，除了设备和人工费用外不需要其他任何费用。目前，全国已有部分号牌生产企业使用激光刻蚀工艺在号牌背面刻蚀生产单位和批号信息，对于这些企业，不需要任何成本、不需要改变生产流程就能大大提高号牌防伪性能。③可靠性高，二维条码标记可以弯折、涂损、穿孔、切割，由于可以采用纠错编码，即使出现较大面积污损，也能正常读出数据。
四、结束语
二维条码作为一种信息存储和传递技术，现已广泛应用在国防、公共安全、交通运输、医疗保健、工业、商业、金融、海关及政府管理等领域，将二维条码应用于交通管理法定证照防伪领域，具有成本低廉、可靠性高等优点。本文针对机动车号牌生产发行的实际情况，提出了在号牌背面直接标记加密二维条码的号牌防伪技术方案。实验证明，该方案基本不改变号牌生产流程和工艺，几乎不增加任何成本，能有效提高号牌的防伪特性，可为公安交通管理机关鉴定号牌真伪提供依据，同时也为公安交通管理机关加强对号牌生产企业的监管提供了技术手段。（作者单位：公安部交通管理科学研究所）
