專利名稱：一種rfid安全認(rèn)證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射頻識別和保密通信領(lǐng)域，具體涉及一種RFID安全認(rèn)證方法。
背景技術(shù)：
無線射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)是一種利用無線射頻信號耦合(電磁或者電感耦合)或者雷達(dá)反射的傳輸特性，在讀寫器和標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識別和數(shù)據(jù)交換的目的的技術(shù)。這種識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一就是無需任何物理接觸或者其他任何可見的接觸。但在享受RFID技術(shù)帶來便利的同時(shí)，也必須要面對伴隨而來的諸如標(biāo)簽信息泄漏、標(biāo)簽易追蹤等安全隱患問題。一個(gè)最基本的RFID系統(tǒng)主要由3部分組成:標(biāo)簽(Tag)，讀寫器(Reader)和后臺數(shù)據(jù)庫(backend)。按照能量供給原理,標(biāo)簽Tag可以分為主動(dòng)(Active)標(biāo)簽和被動(dòng)(Passive)標(biāo)簽。主動(dòng)標(biāo)簽又被稱為智能標(biāo)簽，能運(yùn)行一些復(fù)雜的算法，比如ECC、RSA，安全性較高；被動(dòng)標(biāo)簽則只能靠與讀寫器之間切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流來供給能量，內(nèi)部只有基本的邏輯門電路，可以被不停的訪問，直到有回應(yīng)為止，因此也被稱為邏輯卡，現(xiàn)階段只能運(yùn)行一些硬件成本低的算法，因此安全性相對較低。主動(dòng)標(biāo)簽天生的優(yōu)勢，使得它得以繼承在移動(dòng)通信等其它場景中得到認(rèn)可的優(yōu)秀的安全算法和方案；被動(dòng)標(biāo)簽雖然有著極大的成本限制，導(dǎo)致其安全方面存在很多弊端，但也正是它的廉價(jià)使得其擁有極其廣大的用戶。為了解決RFID系統(tǒng)的安全問題，最大限度地降低其面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)，必須為RFID系統(tǒng)構(gòu)造一個(gè)可靠的安全機(jī)制，用于Tag與Reader間的相互認(rèn)證和傳輸數(shù)據(jù)。在提升安全機(jī)制方面，近幾年國內(nèi)外RFID方面的研究學(xué)者提出了不少的解決辦法，比如ECC算法和RSA算法都具有較高的安全性能，但是這些算法比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來對硬件資源提出了較高的要求，目前只能在一些智能標(biāo)簽上實(shí)現(xiàn)。然而智能標(biāo)簽價(jià)格比較高，大規(guī)模使用的時(shí)候成本會成為一個(gè)制約因素，而且智能標(biāo)簽都是有源標(biāo)簽，需要額外提供電源，這樣功耗就成了另外一個(gè)制約因素，一般智能標(biāo)簽的壽命都遠(yuǎn)小于無源標(biāo)簽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的RFID系統(tǒng)的認(rèn)證辦法存在的上述問題，提出了一種RFID安全認(rèn)證方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種RFID安全認(rèn)證方法，包括如下步驟:S1.讀寫器隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)正整數(shù)rl與R1，并將其存儲在私有存儲空間，其中，rl e [1，M]，R1 e (0，N1)，M為待選取的加密算法的數(shù)目，所述的加密算法與M個(gè)數(shù)字一一對應(yīng)，NI為預(yù)先設(shè)定的值，根據(jù)r I特定的取值選擇對應(yīng)的加密算法El對Rl和加密算法El對應(yīng)的密鑰序列Kl組成的數(shù)據(jù)流(Kl，Rl)進(jìn)行加密，加密后的結(jié)果為El (K1，R1)，同時(shí)讀寫器不停對外發(fā)出讀寫請求命令，讀寫器檢測到標(biāo)簽以后將rl，Rl以及對加密后的結(jié)果El(Kl，Rl)發(fā)送給檢測到的標(biāo)簽；S2.被檢測到的標(biāo)簽收到讀寫器發(fā)來的rl、Rl以及El (Kl，Rl)之后，將Rl與El(Kl，Rl)分別存儲在私有存儲空間，根據(jù)rl選取存儲在標(biāo)簽加密算法庫中相對應(yīng)的加密算法E1’，并使用加密算法ΕΓ對Rl和與算法ΕΓ對應(yīng)的密鑰序列ΚΓ組成的數(shù)據(jù)流(K1’，Rl)進(jìn)行加密，加密后的結(jié)果為El’ (K1’，R1)，然后將其與El (K1，R1)進(jìn)行比較，如果二者完全一致，通過第一輪安全認(rèn)證，否則終止本次會話；S3.第一輪安全認(rèn)證通過之后，標(biāo)簽將其ID號IDl使用加密算法El進(jìn)行加密，并將加密之后的結(jié)果El (Kl，IDl)發(fā)送給讀寫器；S4.讀寫器收到標(biāo)簽發(fā)來的El (Kl，IDl)之后，將其與rl 一起發(fā)送給后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；S5.后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器收到讀寫器發(fā)來的rl和El (Kl，IDl)之后，根據(jù)參數(shù)rl選擇對應(yīng)的解密算法對數(shù)據(jù)包El (Kl，IDl)進(jìn)行解密，并將解密得到的ID號在后臺數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行驗(yàn)證，如果找到與其完全匹配的ID號則通過第二輪安全認(rèn)證，否則終止本次會話；S6.第二輪安全認(rèn)證通過之后，后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)正整數(shù)r2和R2，其中r2 e [1，M]，R2 e (0，N2)，N2為預(yù)先設(shè)定的值，根據(jù)r2的值選擇對應(yīng)的加密算法E2，并用其對參數(shù)R2和加密算法E2對應(yīng)的密鑰序列K2組成的數(shù)據(jù)流(K2，R2)進(jìn)行加密得到E2 (K2，R2)，同時(shí)再次使用加密算法E2對標(biāo)簽ID號進(jìn)行加密，得到E2 (K2，IDl)然后將r2以及加密后的結(jié)果E2 (K2，R2)和E2 (K2，IDl)發(fā)送給讀寫器；S7.讀寫器收到后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)來的r2和E2 (K2，R2)和E2 (K2，IDl)之后，通過參數(shù)r2選擇相應(yīng)的解密算法對數(shù)據(jù)包E2 (K2，R2)進(jìn)行解密得到R2，然后將Rl與R2作為輸入?yún)?shù)，使用存儲在讀寫器中的密鑰生成算法L生成密鑰L (R1，R2)，并將其賦值給Key作為本次通信的動(dòng)態(tài)密鑰，最后使用加密算法E2對Key進(jìn)行加密得到E2 (K2，Key)，并將其與r2、Rl、R2和E2 (K2，IDl)—起發(fā)送給標(biāo)簽；S8.標(biāo)簽收到讀寫器發(fā)來的r2、Rl、R2、E2 (K2，Key)和E2 (K2，IDl)之后，通過r2選擇對應(yīng)的解密算法分別對數(shù)據(jù)包E2 (K2，Key)和E2 (K2，IDl)進(jìn)行解密得到Key和IDl，緊接著將Key存放在動(dòng)態(tài)密鑰區(qū)，并將解密得到的IDl與標(biāo)簽自身的ID號進(jìn)行比對，如果比對結(jié)果不一致則立即終止本次會話，否則將Rl與R2作為輸入?yún)?shù)，使用存儲在標(biāo)簽中的密鑰生成算法L’生成密鑰L’(Rl，R2)，并將其賦值給Key’ ；最后將解密得到Key與Key’進(jìn)行比對，如果Key與Key’完全一致則通過第三輪安全認(rèn)證，否則終止本次會話。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的方法引入動(dòng)態(tài)選取加密算法的思想，即采用幾種具有一定安全性且硬件上容易實(shí)現(xiàn)的加密算法作為算法庫，每次通過隨機(jī)函數(shù)選取其中一種進(jìn)行加密和解密；通過引入動(dòng)態(tài)選取加密算法和動(dòng)態(tài)密鑰的思想，同時(shí)采用雙密鑰三重認(rèn)證的機(jī)制，具有較高的安全性能，既能保證硬件上的可實(shí)現(xiàn)性，又能通過算法的多樣性從而極大地提高系統(tǒng)的安全性。本發(fā)明的方法的實(shí)現(xiàn)不需要配置很高的硬件資源作支撐，但卻可以提供較高的安全性，解決了在目前廣泛使用的低成本標(biāo)簽上不能運(yùn)行高安全性加密算法的問題。本方法可以有效抵制假冒、跟蹤、重放等多種安全攻擊，為RFID技術(shù)的應(yīng)用和實(shí)施提供了高度的安全性和可靠性，較好地解決了 RFID系統(tǒng)安全性不足和其他安全方案所要求算法的配置過高的問題， 使得采用低成本的被動(dòng)標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)較高安全性的數(shù)據(jù)通信成為可能。


圖1是本發(fā)明的RFID安全認(rèn)證方法的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明的目的在于提供一種輕量級高安全性的RFID認(rèn)證方法。與一般只采用固定單一的算法不同，其特征是以TEA、DES、IDEA和HIGHT等輕量級加密算法為基礎(chǔ)，引入動(dòng)態(tài)選取加密算法的思想，每一次都是從這4種加密算法中隨機(jī)選擇一種來用于本次數(shù)據(jù)加密。由于每一次用于數(shù)據(jù)加密的算法都是事先無法預(yù)知的，外部很難尋找到其規(guī)律并將其破解，因此本方法具有較高的安全性能。本發(fā)明的RFID安全認(rèn)證方法的原理示意圖如圖1所示，具體過程如下:(I)Reader隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)正整數(shù)rl與R1，并將其存儲在私有存儲空間，其中，rl e [I, M]，Rl e (O, NI)。根據(jù)rl特定的取值選擇對應(yīng)的加密算法El對Rl和加密算法El對應(yīng)的對應(yīng)密鑰序列Kl組成的數(shù)據(jù)流(Kl，Rl)進(jìn)行加密，同時(shí)Reader不停對外發(fā)出讀寫請求命令，Reader檢測到標(biāo)簽以后將rl、Rl以及對Rl加密后的結(jié)果El (K1，R1)發(fā)送給檢測到的標(biāo)簽Tagl。在本實(shí)施例中，M=4，rl的四個(gè)可能的取值分別代表TEA、DES、IDEA和HIGHT四種加密算法中的一種，即TEA、DES、IDEA和HIGHT分別與1、2、3和4——對應(yīng)，這四種加密算法構(gòu)成了 Reader的加密算法庫。選擇這四種加密算法的目的在于，這幾種是數(shù)據(jù)塊長度相同，實(shí)現(xiàn)方法很相似的輕量級加密算法，這樣可以減少硬件實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。在這里Nl=IOOO,NI的取值需要足夠大，這個(gè)范圍足夠大才可能確保相同兩次認(rèn)證產(chǎn)生相同隨機(jī)數(shù)的概率足夠小，這樣才能有效降低算法被破譯的幾率。第一輪安全認(rèn)證:(2) Tagl 收到 Reader 發(fā)來的 rl、Rl 以及 El (Kl，Rl)之后，將 Rl 與 El (Kl，Rl)分別存儲在私有存儲空間，根據(jù)rl選取相應(yīng)的加密算法ΕΓ，并使用加密算法ΕΓ對Rl和與算法ΕΓ對應(yīng)的密鑰序列ΚΓ組成的數(shù)據(jù)流(ΚΓ，Rl)進(jìn)行加密，加密后的結(jié)果為ΕΓ(ΚΓ, Rl )，然后將其與El (Kl，Rl)進(jìn)行比較，如果二者完全一致，就可以通過第一輪安全認(rèn)證。否則，立即終止本次會話。如果有非法讀寫器想要讀取標(biāo)簽中的內(nèi)容，它就必須具有和標(biāo)簽相同的加密算法庫，而且算法庫中不同算法的組織方式以及相應(yīng)的密鑰都必須保持高度一致，否則就無法提供正確的密鑰K1，從而就不能通過第一輪安全認(rèn)證而直接被屏蔽掉，因而可以有效地阻止外部非法訪問，避免重要信息被非法竊取。第二輪安全認(rèn)證:(3)第一輪安全認(rèn)證通過之后，Tagl將其ID號IDl使用加密算法El進(jìn)行加密，并將加密之后的結(jié)果El (Kl，IDl)發(fā)送給Reader。(4) Reader收到Tagl發(fā)來的El (Kl，IDl)之后，再將其與rl 一起發(fā)送給后臺數(shù)據(jù)庫 DataBase。 (5)DataBase收到Reader發(fā)來的rl和El (Kl, IDl)之后,根據(jù)參數(shù)rl選擇相應(yīng)的解密算法對數(shù)據(jù)包El (Kl，IDl)進(jìn)行解密，并將解密得到的IDl在后臺數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行驗(yàn)證，如果找到與其完全匹配的ID號則通過第二輪安全認(rèn)證。否則，發(fā)送結(jié)束命令給Reader要求其立即終止本次會話。由于每一個(gè)標(biāo)簽都有一個(gè)唯一的ID號，并且每一個(gè)標(biāo)簽的ID號在生產(chǎn)的過程中已經(jīng)確定，以后不能夠再做修改。因此，非法標(biāo)簽的ID號將無法通過后臺數(shù)據(jù)庫的驗(yàn)證，從而可以有效避免欺騙等安全攻擊。第三輪安全認(rèn)證:(6)第二輪安全認(rèn)證通過之后，DataBase隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)正整數(shù)r2和R2，其中r2 e [1，4]，R2 e (0，N2)。在這里N2=1000，r2同rl 一樣用于選擇四種加密算法中的一種，根據(jù)r2的值選擇對應(yīng)的加密算法E2，并用其對參數(shù)R2和加密算法E2對應(yīng)的對應(yīng)密鑰序列K2組成的數(shù)據(jù)流(K2，R2)進(jìn)行加密得到E2 (K2，R2)，同時(shí)再次使用加密算法E2對標(biāo)簽ID號進(jìn)行加密，得到E2 (K2，ID1)然后將r2以及加密后的結(jié)果E2 (K2，R2)和E2 (K2，IDl)發(fā)送給讀寫器；(7) Reader 收到 DataBase 發(fā)來的 r2、E2 (K2, R2)和 Ε2 (Κ2, IDl)之后，通過參數(shù)r2選擇相應(yīng)的解密算法對數(shù)據(jù)包E2 (K2，R2)進(jìn)行解密得到R2，然后把Rl與R2作為輸入?yún)?shù)，使用密鑰生成算法L生成密鑰L (Rl，R2)，并將其賦值給Key作為本次通信的動(dòng)態(tài)密鑰；最后使用加密算法E2對Key進(jìn)行加密得到E2 (K2，Key),并將其與r2、RU R2和E2(K2，IDl) 一起發(fā)送給 Tagl。這里，在通過第二輪安全認(rèn)證后，還包括將用于數(shù)據(jù)加密的私有密鑰Key設(shè)為L(Rl，R2)的步驟。三輪安全認(rèn)證全部通過以后，標(biāo)簽就會將其存儲區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送給讀寫器，但卻是以密文的形式發(fā)送的，這里生成的私有密鑰Key (也就是所謂的動(dòng)態(tài)密鑰)就是用于為認(rèn)證通過后數(shù)據(jù)傳輸加密的，這里使用的加密算法與認(rèn)證過程中使用的加密算法是不一樣的，由于這一部分不 是本發(fā)明的主要內(nèi)容，在此不再詳細(xì)說明。(8)Tagl 收到 Reader 發(fā)來的 r2、Rl、R2、E2 (K2，Key)和 E2 (K2，IDl)之后，根據(jù)r2選擇對應(yīng)的解密算法分別對數(shù)據(jù)包E2 (K2，Key)和E2 (K2，IDl)進(jìn)行解密得到Key和IDl，緊接著將Key存放在動(dòng)態(tài)密鑰區(qū)，并將解密得到的IDl與標(biāo)簽自身的ID號進(jìn)行比對，如果比對結(jié)果不一致則立即終止本次會話，否則將Rl與R2作為輸入?yún)?shù)，使用存放在標(biāo)簽中的密鑰生成算法L’生成密鑰L’(Rl，R2)，并將其賦值給Key’ ；最后將解密得到Key與Key’進(jìn)行比對,如果二者完全一致則通過第三輪安全認(rèn)證,并發(fā)送Ready命令給Reader,告訴它本次會話認(rèn)證通過，接下來可以發(fā)送數(shù)據(jù)，否則，立即終止本次會話。第三輪安全認(rèn)證通過后，Tagl就會發(fā)送相關(guān)命令給Reader,告訴Reader認(rèn)證通過,并允許對Tagl內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。由于動(dòng)態(tài)密鑰生成算法存放在私有只讀存儲空間，而且讀寫器與標(biāo)簽之間只傳送入口參數(shù)Rl和R2，動(dòng)態(tài)密鑰的生成和比較都在芯片和讀寫器內(nèi)部完成，外部無法訪問也無權(quán)修改，因而具有很高的保密性。非法標(biāo)簽和讀寫裝置將不能夠根據(jù)兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出正確的動(dòng)態(tài)密鑰Key，從而無法通過第三輪安全認(rèn)證，所以本發(fā)明的方法可以有效抵制多種安全攻擊。下面對在上述方法實(shí)現(xiàn)的過程中出現(xiàn)的一些變量、名詞和符號做以下解釋和說明:Reader:RFID 讀寫器。Tagl:一個(gè) RFID 標(biāo)簽。DataBase:與RFID讀寫器相連接的后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。IDl:RFID標(biāo)簽Tagl的唯一標(biāo)識序列號。
rl, r2:用于選擇加密算法的參數(shù)。Rl, R2:用于生成動(dòng)態(tài)密鑰Key的參數(shù)。E1，E2:E1與E2表示參數(shù)rl與r2分別對應(yīng)的加密算法，都屬于TEA、DES、IDEA和HIGHT四種算法中的一種。El (Kl，Rl):指使用加密算法El以及加密算法El對應(yīng)的密鑰序列Kl對參數(shù)Rl進(jìn)行加密，其他的類似，就不再逐一說明。E2 (K2，Key):指使用加密算法E2以及加密算法E2對應(yīng)的密鑰序列K2對動(dòng)態(tài)密鑰Key進(jìn)行加密，其他的類似，就不再逐一說明。Key, Key’:Key和Key’分別表示在Reader和Tagl中使用密鑰生成算法生成的動(dòng)態(tài)密鑰密鑰。L，L’:L和L’分別表示在Reader和Tagl中存儲的密鑰生成算法。L (R1，R2):指在Reader中以Rl和R2作為輸入，使用密鑰生成算法得到的動(dòng)態(tài)密鑰。L’(Rl，R2):指在Tag中以Rl和R2作為輸入，使用密鑰生成算法得到的動(dòng)態(tài)密鑰。Ready:安全認(rèn)證通過后Tagl發(fā)給Reader的指示命令,用于告訴Reader本次安全認(rèn)證通過，接下來可以安全地傳輸數(shù)據(jù)。私有存儲空間:有特定結(jié)構(gòu)和訪問權(quán)限的存儲區(qū)域，多用于保存一些重要數(shù)據(jù)，防止非法被竊取和篡改，通常應(yīng)用于標(biāo)簽或讀寫器中，在標(biāo)簽中一般需要讀寫器靠的很近以提供足夠高的能量以開啟訪問開關(guān)，訪問開關(guān)打開以后還需要輸入正確的訪問口令才可以成功訪問，該技術(shù)結(jié)合軟件和硬件的特性來實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的保密性。在本實(shí)施例中，Reader可以是具有RFID讀寫功能的移動(dòng)終端，Reader可以通過WIFi網(wǎng)絡(luò)或者GSM無線網(wǎng)絡(luò)與后臺數(shù)據(jù)庫通信。本發(fā)明的方法主要具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):1.讀寫器、標(biāo)簽以及后臺數(shù)據(jù)庫中都分別存放著四種輕量級數(shù)據(jù)加密算法，分別是TEA、DES、IDEA和HIGHT，每一種加密算法都有自己獨(dú)特的密鑰，根據(jù)參數(shù)輸入來決定選用哪一種加密算法。每一次安全認(rèn)證時(shí)，rl與r2都是隨機(jī)產(chǎn)生的，因而對應(yīng)的加解密算法的選取也是不可預(yù)測的，相鄰兩次很難出現(xiàn)一樣的情況，這樣就可以有效抵御重放攻擊；讀寫器和標(biāo)簽中的加密算法以及對應(yīng)的密鑰都存放在私有只讀存儲空間，外部無權(quán)訪問也不能夠修改，這樣就在一定程度上增加了系統(tǒng)的安全性。2.本發(fā)明還采用雙密鑰三重認(rèn)證機(jī)制，分別采用公用密鑰、隨機(jī)私用密鑰以及標(biāo)簽的ID來進(jìn)行安全認(rèn)證，只要有一次認(rèn)證不通過就終止本次通信，這樣就增大了外部攻擊實(shí)施的難度，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性能。3.本方法引入存儲空間加密等級劃分思想，對一些重要的算法存放在私有只讀存儲空間中，只有芯片內(nèi)部有權(quán)訪問，而且無權(quán)修改。對一些比較重要的數(shù)據(jù)存放在私有存儲空間內(nèi)，這些數(shù)據(jù)只有近距離通信才能修改，而且外部必須提供正確的訪問口令才能被修改，這樣就充分利用軟件和硬件的特性來提高系統(tǒng)安全性能，極大地降低了重要數(shù)據(jù)被竊取和篡改的風(fēng)險(xiǎn)。4.在本發(fā)明的實(shí)施過程中，標(biāo)簽只需要存儲四種輕量級安全算法作為算法庫，每一次加密或者解密的時(shí)候都是從中隨機(jī)選取一種，在同一時(shí)間標(biāo)簽中執(zhí)行的任然是硬件上容易實(shí)現(xiàn)的簡單安全算法，這樣對標(biāo)簽的硬件配置并沒有提出很高的要求，從而使標(biāo)簽成本仍然可以保持在比較低的水平，使得在低配置硬件平臺上實(shí)現(xiàn)高度的保密性和安全性成為了可能。5.本方法采用的四種加密算法密文長度均為64位，這就為認(rèn)證過程中數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一性提供了保證；而且算法的實(shí)現(xiàn)都涉及到多輪移位和替換，因此在硬件方面可以共用部分模塊，用同一器件實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了空間和成本，滿足Tag的硬件需求；此外，四種加密算法TEA、DES、IDEA和HIGHT都屬于輕量級加密算法，都具有顯著的快速運(yùn)行性，所以盡管是采用了四種算法混合，但加解密時(shí)的速度足以滿足RFID系統(tǒng)快速運(yùn)行的要求，因此本方法不僅具有很強(qiáng)的安全性而且還具有很高的執(zhí)行效率。6.標(biāo)簽?zāi)涿圆⒛艿钟?在Reader向DataBase發(fā)出以安全算法El加密的標(biāo)簽序列號ID1以后，DataBase不是沿用安全算法E1，而是重新選取安全算法E2和隨機(jī)數(shù)R2進(jìn)行加密，Reader收到DataBase發(fā)來的r2和E2 (K2，R2)之后也是采用新的安全算法對生成的動(dòng)態(tài)密鑰加密，并將加密之后的結(jié)果發(fā)給Tagl，這樣就使得每一次會話都充滿隨機(jī)性。因此，即使攻擊方能夠成功的對Tagl進(jìn)行探測，其作用也僅限于某一輪會話，無法從中解出ID號和密鑰值，也無法對下一輪會話的內(nèi)容進(jìn)行判斷和加密和解密，因此能夠有效的保證標(biāo)簽的匿名性，攻擊方無法獲知標(biāo)簽的ID號，也就無法對其進(jìn)行追蹤。7.數(shù)據(jù)的可靠性和認(rèn)證的安全性:Tagl向Reader發(fā)出的加密序列，是依靠存儲在該Tag中唯一的密鑰和本身獨(dú)一無二的ID號，依靠多種可靠的加密算法計(jì)算出來的，即使攻擊方在信息傳輸過程中將其捕獲，也無法從含有兩個(gè)不確定的序列中找出正確的密鑰和ID號，也無法判斷出當(dāng)時(shí)交互所采用的具體算法，只有含有所有有效信息的合法DataBase才能在收到Tagl發(fā)來的加密序列后，使用與Tagl —致的安全算法進(jìn)行解密來得到正確的ID號，并且通過隨機(jī)選取另一種安全算法E2及其對應(yīng)的密鑰K2進(jìn)行加密回復(fù)，從而保證了數(shù)據(jù)的可靠性和認(rèn)證的安全性。8.前向安全性并能有效抵御重放攻擊:在本方法中，假設(shè)攻擊方已經(jīng)捕獲了Tagl，并成功獲知其ID號以及安全算法El和E2及其對應(yīng)的密鑰Kl和K2，但每一次會話還涉及隨機(jī)數(shù)Rl、R2以及根據(jù)Rl和R2生成的動(dòng)態(tài)密鑰Key，攻擊方并不能準(zhǔn)確獲知過去所進(jìn)行的會話中所采用的隨機(jī)數(shù)，也就無法對其進(jìn)行重現(xiàn)，也無法利用其進(jìn)行有效的攻擊，從而保證了 RFID系統(tǒng)的前向安全性和較好的抵御了重放攻擊。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種RFID安全認(rèn)證方法,包括如下步驟: 51.讀寫器隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)正整數(shù)rl與R1，并將其存儲在私有存儲空間，其中，rle [I,Μ]，Rl e (O，NI), M為待選取的加密算法的數(shù)目，所述的加密算法與M個(gè)數(shù)字一一對應(yīng)，NI為預(yù)先設(shè)定的值，根據(jù)rl特定的取值選擇對應(yīng)的加密算法El對Rl和加密算法El對應(yīng)的密鑰序列Kl組成的數(shù)據(jù)流(Kl，Rl)進(jìn)行加密，加密后的結(jié)果為El (Kl，R1)，同時(shí)讀寫器不停對外發(fā)出讀寫請求命令，讀寫器檢測到標(biāo)簽以后將rl，Rl以及對加密后的結(jié)果El (K1，Rl)發(fā)送給檢測到的標(biāo)簽； 52.被檢測到的標(biāo)簽收到讀寫器發(fā)來的rl、Rl以及El(K1，R1)之后，將Rl與El (K1，Rl)分別存儲在私有存儲空間，根據(jù)rl選取存儲在標(biāo)簽加密算法庫中相對應(yīng)的加密算法E1’，并使用加密算法ΕΓ對Rl和與算法ΕΓ對應(yīng)的密鑰序列ΚΓ組成的數(shù)據(jù)流(ΚΓ，Rl)進(jìn)行加密，加密后的結(jié)果為El’ (K1，，R1)，然后將其與El (Kl，Rl)進(jìn)行比較，如果二者完全一致，通過第一輪安全認(rèn)證，否則終止本次會話； 53.第一輪安全認(rèn)證通過之后，標(biāo)簽將其ID號IDl使用加密算法El進(jìn)行加密，并將加密之后的結(jié)果El (Kl，IDl)發(fā)送給讀寫器； 54.讀寫器收到標(biāo)簽發(fā)來的El(KLIDl)之后，將其與rl 一起發(fā)送給后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器； 55.后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器收到讀寫器發(fā)來的rl和El(Kl，IDl)之后，根據(jù)參數(shù)rl選擇對應(yīng)的解密算法對數(shù)據(jù)包El (Kl，IDl)進(jìn)行解密，并將解密得到的ID號在后臺數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行驗(yàn)證，如果找到與其完全匹配的ID號則通過第二輪安全認(rèn)證，否則終止本次會話； 56.第二輪安全認(rèn)證通過之后，后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器隨機(jī)產(chǎn)生兩個(gè)正整數(shù)r2和R2，其中r2 e [I, M], R2 e (O，N2), N2為預(yù)先設(shè)定的值，根據(jù)r2的值選擇對應(yīng)的加密算法E2，并用其對參數(shù)R2和加密算法E2對應(yīng)的密鑰序列K2組成的數(shù)據(jù)流(K2，R2)進(jìn)行加密得到E2(K2，R2)，同時(shí)再次使用加密算法E2對標(biāo)簽ID號進(jìn)行加密，得到E2 (K2，IDl)然后將r2以及加密后的結(jié)果E2 (K2，R2)和E2 (K2，IDl)發(fā)送給讀寫器; 57.讀寫器收到后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)來的r2和E2(K2，R2^PE2 (K2，IDl)之后，通過參數(shù)r2選擇相應(yīng)的解密算法對數(shù)據(jù)包E2 (K2，R2)進(jìn)行解密得到R2，然后將Rl與R2作為輸入?yún)?shù)，使用存儲在讀寫器中的密鑰生成算法L生成密鑰L (Rl，R2)，并將其賦值給Key作為本次通信的動(dòng)態(tài)密鑰，最后使用加密算法E2對Key進(jìn)行加密得到E2 (K2，Key),并將其與r2、Rl、R2和E2 (K2，IDl) —起發(fā)送給標(biāo)簽； 58.標(biāo)簽收到讀寫器發(fā)來的r2、Rl、R2、E2(K2，Key)和E2 (K2，IDl)之后，通過r2選擇對應(yīng)的解密算法分別對數(shù)據(jù)包E2 (K2，Key)和E2 (K2，IDl)進(jìn)行解密得到Key和IDl，緊接著將Key存放在動(dòng)態(tài)密鑰區(qū)，并將解密得到的IDl與標(biāo)簽自身的ID號進(jìn)行比對，如果比對結(jié)果不一致則立即終止本次會話，否則將Rl與R2作為輸入?yún)?shù)，使用存儲在標(biāo)簽中的密鑰生成算法L’生成密鑰L’(Rl，R2)，并將其賦值給Key’ ；最后將解密得到Key與Key’進(jìn)行比對，如果Key與Key’完全一致則通過第三輪安全認(rèn)證，否則終止本次會話。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID安全認(rèn)證方法，其特征在于，步驟SI所述的M=4。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的RFID安全認(rèn)證方法， 其特征在于，步驟SI所述的加密算法具體為:TEA、DES、IDEA 和 HIGHT。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RFID安全認(rèn)證方法，其特征在于，步驟SI所述的Nl=1000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的RFID安全認(rèn)證方法，其特征在于，步驟S6所述的N2=1000。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的RFID安全認(rèn)證方法，其特征在于，讀寫器通過WiFi網(wǎng)絡(luò)或者GSM無線網(wǎng)絡(luò)與后臺 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通信。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種RFID安全認(rèn)證方法，本發(fā)明的方法引入動(dòng)態(tài)選取加密算法的思想，即采用幾種具有一定安全性且硬件上容易實(shí)現(xiàn)的加密算法作為算法庫，每次通過隨機(jī)函數(shù)選取其中一種進(jìn)行加密和解密；同時(shí)采用雙密鑰三重認(rèn)證的機(jī)制，具有較高的安全性能，既能保證硬件上的可實(shí)現(xiàn)性，又能通過算法的多樣性從而極大地提高系統(tǒng)的安全性。本發(fā)明的方法的實(shí)現(xiàn)不需要配置很高的硬件資源作支撐，但卻可以提供較高的安全性，解決了低成本標(biāo)簽上不能運(yùn)行高安全性加密算法的問題。
文檔編號G06K17/00GK103218633SQ20131007349
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者文光俊, 馬玉林, 李建 申請人:電子科技大學(xué), 河源市特靈通通訊有限公司