[发明专利]一种安全可移动数字微流控生物芯片网络系统及控制方法

权利要求书

1.一种安全可移动数字微流控生物芯片网络系统的控制方法，其特征在于，包括依次连接的云服务器、微控制器和数字型微流控生物芯片；所述微控制器设置有无线模块；所述云服务器通过加密后的生化协议与设置有无线模块的微控制器数据连接；所述加密后的生化协议包括SM4对称加密算法和基于SM2的数字签名算法；所述SM4对称加密算法，用于在云服务器和微控制器中交互前进行数据加密；所述基于SM2的数字签名算法，用于系统中的身份认证；

所述基于SM2的数字签名算法对访问云服务器中的用户进行身份认证，包括五个阶段，具体为初始化阶段、注册阶段、生成身份认证阶段、登录阶段和身份认证阶段；

所述初始化阶段具体为：

1)商家随机生成加密所需的私钥d并嵌入到微控制器MCU中，记录私钥d和对应MCU；

2)在售卖给UR时，提供相应的注册码ID并与MCU与相关密钥绑定起来；

3)商家在处理完UR数据之后会将注册码ID、UR注册信息和对应MCU编码存储在CP上，并初始化UR数据；

具体包括以下步骤：

步骤1：CP通过ID判断对应角色，若角色中有对应权限，则进行步骤2，否则返回“角色无权限”信号给MCU；

步骤2：MCU将查询角色所对应的权限是否存在UR所访问的，若有，则进行步骤3，否则返回“用户无对应权限”信号给MCU；

步骤3：云服务器查询到对应协议后，将数据加密并发送到MCU；

步骤4:MCU接收到对应协议后，将其转换成控制液滴的驱动序列；

步骤5：芯片收到驱动序列，控制对应电极正负变换，从而驱动相应液滴，液滴移动并进行混合、分离等操作后产生对应结果；

步骤6：传感器对液滴操作结果进行分析，通过模数转换后，将数据发送给MCU；

步骤7：MCU接收到操作结果后加密并发送给CP；

步骤8：CP进行解密，解密后将分析对应的反应结果再发送给MCU；

步骤9：MCU接收到反应结果显示给UR。

2.根据权利要求1所述的一种安全可移动数字微流控生物芯片网络系统的控制方法，其特征在于，所述数字型微流控生物芯片包括从上之下依次设置的接地电极、疏水层、液滴、隔离层和控制电极。

3.根据权利要求1所述的一种安全可移动数字微流控生物芯片网络系统的控制方法，其特征在于，所述SM4对称加密算法具体为:

设所需要加密的生化协议AS＝(A_S1,A_S2,...,A_Si,...,A_Sn)，其中任意As_i为32bit，则SM4对称加密算法分成以下三个公式：

公式一：

其中As＝(B₁,B₂,B₃,B₄)为四个32bit，T(As)是由线性变化T₁和非线性变化T₂组成的合成变换；

公式二：

其中X＜＜＜i表示X循环左移i位

公式三：

T₂(X)＝(S(x₁),S(x₂),S(x₃),S(x₄))

由上述三个公式总结可得：

4.根据权利要求1所述的一种安全可移动数字微流控生物芯片网络系统的控制方法，其特征在于，所述生成身份认证阶段具体为：

MCU使用商家所产生的嵌入私钥d，d∈[1,n-1]，计算

P＝dG(x,y)

其中P为公钥，G(x,y)为基数，x和y为公钥P的分量。