謝詩(shī)涵　王夢(mèng)然

超越一維碼，小小“方塊”脫穎而出

20世紀(jì)60年代至70年代，條形碼的聯(lián)合發(fā)明人諾曼·伍德蘭德發(fā)明了一維碼（條形碼），變革了全球商業(yè)活動(dòng)，為消費(fèi)者在超市購(gòu)物節(jié)省了大量時(shí)間。然而在之后幾十年的發(fā)展過(guò)程中，由寬度不等的多個(gè)黑條和空白組成的一維碼出現(xiàn)數(shù)據(jù)容量小、損壞后無(wú)法讀取等多種問(wèn)題。

為了彌補(bǔ)這些缺陷，1994年，日本電裝公司正式宣布公開(kāi)首個(gè)二維碼（Quick Response Code，QR Code）?！霸诙S碼圖案中，白色的方塊代表0，黑色的方塊代表1。二維碼技術(shù)將一個(gè)字符串轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼，然后加上定位標(biāo)志信息、定時(shí)標(biāo)志信息、校正標(biāo)志信息以及內(nèi)容信息等主要信息，最后經(jīng)過(guò)混亂技術(shù)得到最終的編碼。”南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院教授徐小龍說(shuō)。

以矩陣形式承載信息的二維碼為何能超越它的“前輩”一維碼？首先，二維碼的信息容量更大。“一維碼只能由數(shù)字和字母組成，數(shù)據(jù)容量小，而二維碼能存儲(chǔ)漢字、數(shù)字、圖片、指紋和聲音等多模態(tài)信息;一維碼只能在一個(gè)方向（一般是水平方向）上表達(dá)信息，而二維碼在水平和垂直方向都可以存儲(chǔ)信息?！贝送猓S碼譯碼更準(zhǔn)確。二維碼的譯碼誤碼率為千萬(wàn)分之一，這比普通條形碼2%的譯碼誤碼率要低很多。為了防止信息被盜取，二維碼中還可以引入加密措施。

根據(jù)“QR碼國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)”，目前普通二維碼有40個(gè)版本，版本越大，尺寸越大。最小的版本1是一個(gè)21×21模塊的正方形，版本號(hào)每加1，正方形的邊長(zhǎng)就增加4個(gè)模塊，最大的版本40是一個(gè)177×177模塊的正方形。那么，不同密度的二維碼所包含的信息有區(qū)別嗎？“不同密度的二維碼所包含的信息，其編碼的字符、容錯(cuò)率均不同。密度越低，編碼的字符個(gè)數(shù)越少、容錯(cuò)率越低?！毙煨↓埥忉?。二維碼容錯(cuò)率即二維碼圖標(biāo)被遮擋多少后，仍可以被掃描出來(lái)的能力。目前，典型的二維碼的容錯(cuò)率分為7%、15%、25%和30%這4個(gè)等級(jí)，容錯(cuò)率越高，越容易被快速掃描。

二維碼上為何有3個(gè)小方塊

一般來(lái)說(shuō)，二維碼是一個(gè)字符串形式的網(wǎng)頁(yè)地址（URL），而當(dāng)我們拿起手機(jī)掃描二維碼，就是識(shí)別出這個(gè)網(wǎng)頁(yè)URL并點(diǎn)擊訪問(wèn)的過(guò)程。當(dāng)手機(jī)等終端的軟件掃描二維碼，會(huì)給云端服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)，即發(fā)送一條信息給服務(wù)器;服務(wù)器在收到數(shù)據(jù)后，就會(huì)反饋對(duì)應(yīng)的信息到手機(jī)等終端上，說(shuō)明該二維碼鏈接被掃描了，用戶(hù)可以進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作。這里需要特別當(dāng)心，如果是惡意二維碼，對(duì)應(yīng)著惡意的URL鏈接，可能會(huì)下載病毒等惡意代碼，從而導(dǎo)致手機(jī)被侵害。

每一個(gè)二維碼上都會(huì)有3個(gè)小方塊，這對(duì)于掃碼來(lái)說(shuō)有何作用？實(shí)際上，這3個(gè)方塊是二維碼的位置信息，用于二維碼的定位，可以幫助機(jī)器正確地解讀和識(shí)別。換句話(huà)說(shuō)，有了這3個(gè)小方塊，就可以完整定位一個(gè)正方形，從而確定數(shù)據(jù)范圍。不管是正著掃、傾斜掃，甚至是鏡像翻轉(zhuǎn)，二維碼都能被正常識(shí)別。

有意思的是，人們經(jīng)常掃描二維碼，那么有一天二維碼是否會(huì)被用完？答案是：理論上二維碼的數(shù)量是有限的，但現(xiàn)實(shí)中根本用不完。以25×25模塊的二維碼為例，除去定位用的方塊和冗余糾錯(cuò)的方塊等，還剩下478個(gè)方塊。按照二進(jìn)制，每個(gè)方塊只有黑或白兩種選擇，所以478個(gè)小方塊理論上一共可以組合出2478個(gè)二維碼。以目前40個(gè)尺寸的二維碼能組合的總數(shù)來(lái)看，根據(jù)專(zhuān)家推算，全球70多億人每秒換一個(gè)二維碼，用從宇宙大爆炸到今天的138億年的時(shí)間，也只能消耗一小部分。東南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院副教授宋宇波說(shuō)：“二維碼包含200多個(gè)字節(jié)的信息量，短時(shí)期內(nèi)能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)需求?！?h3>“碼上經(jīng)濟(jì)”激發(fā)價(jià)值裂變

外出購(gòu)物沒(méi)帶錢(qián)包，掃碼支付即可以輕松脫“困”;給孩子買(mǎi)的牛奶不知真?zhèn)危瑨叽a溯源，“碼”上安全;疫情期間，手機(jī)屏幕上一個(gè)綠色的“健康碼”成為全國(guó)人民正常出入公共場(chǎng)所的“身份證”。中國(guó)已成為二維碼應(yīng)用最廣泛的國(guó)家，中國(guó)二維碼應(yīng)用占全球90%以上。

通過(guò)二維碼支付構(gòu)成了以小程序、公眾號(hào)、支付軟件等工具為核心的“碼上經(jīng)濟(jì)”開(kāi)放生態(tài)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值鏈向價(jià)值網(wǎng)的升級(jí)，激發(fā)傳統(tǒng)商業(yè)價(jià)值裂變。以微信支付為例，2019年微信生態(tài)帶來(lái)的“碼上經(jīng)濟(jì)”規(guī)模達(dá)到8.58萬(wàn)億元，微信帶動(dòng)“碼上經(jīng)濟(jì)”就業(yè)崗位2601萬(wàn)個(gè)。微信開(kāi)放生態(tài)推動(dòng)二維碼在社會(huì)經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了基于二維碼的社交網(wǎng)絡(luò)到商業(yè)網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值裂變。

不過(guò)，“碼上經(jīng)濟(jì)”繁榮的外表之下仍存在一些安全隱患?！氨热缬泻诳蜁?huì)將一個(gè)更小的黑白方塊嵌入二維碼，使用者很難識(shí)別這種陷阱，一旦按流程輸入信息，就可能受到網(wǎng)絡(luò)安全攻擊?！彼斡畈ㄕf(shuō)。提高信息含量、提升安全性能是當(dāng)前二維碼發(fā)展的兩個(gè)重要方向。技術(shù)界將通過(guò)算法優(yōu)化、軟件升級(jí)等辦法為二維碼“加密”，提升安全性能。