针对液压测试系统用户权限管理需求,提出基于 LabVIEW 的软硬件结合加密方案。通过绑定系统硬件信息、验证系统时间、加密系统文件等手段,实现用户合法性验证与分级权限管控,在降低软硬件成本的同时,提升数据安全性与系统可靠性,适用于中小规模企业及初创阶段开发者。
主要应用于多用户、多权限等级的液压测试场景,如液压泵、液压缸等液压元件的性能测试系统。该场景下,系统需服务不同分工的工作人员(如研发人员、操作人员、维护人员),需避免非专业人员误操作导致的数据泄露、设备损坏,同时保护系统开发者著作权,防止非法盗用。
软件架构
功能实现
用户授权模块:在 LabVIEW 中调用 Windows cmd 命令(如 “ipconfig/all”),提取工控机 MAC 地址等硬件信息,结合用户注册时间、设备编号生成唯一序列号,加密后存储于系统文件。用户启动程序时,LabVIEW 自动读取序列号,对比当前硬件信息与系统时间,验证通过方可进入登录界面;若硬件信息变更(如更换主板),需开发者重新生成序列号授权。
权限管理模块:将液压测试项目(如压力测试、泄漏测试)设计为独立 LabVIEW 子程序,用二进制 “0/1” 标记用户权限(0 为未授权,1 为已授权),加密后存储于用户信息文件。用户登录后,程序解密权限字符串,仅在主界面显示已授权项目的操作按钮;支持分级权限(开发者>高级用户>普通用户),高级用户可管理普通用户权限,开发者拥有全权限管控能力。
安全加固模块:通过 LabVIEW 后台程序静默验证系统时间,防止用户修改时间绕过使用期限限制;调用 Windows API 隐藏系统文件夹,避免加密文件被恶意删除或篡改;采用 AES 加密算法处理系统文件与权限数据,需 LabVIEW 逆算法解密后方可使用,提升数据安全性。
与其他架构对比
架构类型 | 特点差异 | 本架构优势 |
传统硬件加密架构 | 依赖加密狗、专用芯片等硬件,成本高;硬件损坏后需重新采购,维护周期长 | 无需额外加密硬件,绑定现有工控机与 U 盘,成本降低 30%-50%;硬件故障时仅需重新授权,维护更便捷 |
纯软件加密架构 | 基于算法生成授权码,易被反编译破解;无硬件绑定,无法防止多设备非法拷贝 | 结合硬件信息与软件算法,破解难度大幅提升;绑定专属硬件,仅授权设备可运行程序,杜绝非法拷贝 |
通用 PLC 加密架构 | 需通过 PLC 编程实现权限管理,与测试数据交互性差;可视化程度低,调试难度大 | LabVIEW 可直接关联测试数据与权限,仅授权用户可查看关键数据;图形化编程降低调试难度,开发周期缩短 20%-30% |
开发问题与解决
(一)问题 1:硬件信息提取不稳定
问题描述:调用 Windows cmd 命令获取工控机 MAC 地址时,偶尔出现信息读取不全或延迟,导致序列号生成失败。
解决方法:在 LabVIEW 程序中添加 “延时等待” 模块,确保 cmd 命令执行完成后再读取数据;同时设计 “重试机制”,若首次读取失败,自动重新调用 cmd 命令,直至成功提取硬件信息;此外,增加硬件信息校验步骤,对比多次读取结果,确保数据一致性。
(二)问题 2:系统时间篡改绕过验证
问题描述:用户通过修改 Windows 系统时间,可绕过程序使用期限限制,非法延长使用时间。
解决方法:在 LabVIEW 中接入网络时间协议(NTP),程序启动时自动同步互联网标准时间,与本地系统时间对比,若差值超过 5 分钟,判定为非法修改,弹出警示并关闭程序;同时将每次登录的标准时间记录至系统日志,便于开发者追溯异常操作。
(三)问题 3:权限字符串解密效率低
问题描述:用户登录时,LabVIEW 解密权限二进制字符串耗时较长,导致界面加载延迟,影响操作体验。
解决方法:优化加密算法,将原有的 RSA 算法替换为轻量级 AES 算法,在保证安全性的同时提升解密速度;在 LabVIEW 中添加 “预加载” 模块,程序启动时提前加载解密所需的密钥与算法库,减少登录时的计算耗时,界面加载时间缩短至 1 秒以内。