專利名稱：一種安全射頻識(shí)別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻識(shí)別系統(tǒng)，特別是一種安全射頻識(shí)別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
射頻識(shí)別(RadioFrequency Identif ication，簡(jiǎn)稱 “RFID”)系統(tǒng)是一種通過射 頻信號(hào)來自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)、并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的非接觸式的自動(dòng)識(shí)別系 統(tǒng)。射頻識(shí)別系統(tǒng)包括標(biāo)簽、讀寫器和后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)三部分。其中標(biāo)簽包括天線和芯 片，每個(gè)芯片都含有唯一的識(shí)別碼，保持有約定的電子數(shù)據(jù)；讀寫器包括射頻通道模塊、 控制處理模塊和天線，是根據(jù)需要并使用相應(yīng)協(xié)議進(jìn)行讀取和寫入標(biāo)簽的信息的設(shè)備，它 通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行通信，從而完成對(duì)標(biāo)簽信息的獲取、解碼、識(shí)別和數(shù)據(jù)管理；后臺(tái)應(yīng)用系 統(tǒng)包括數(shù)據(jù)通信單元、計(jì)算單元、存儲(chǔ)單元和控制單元，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)是運(yùn)行于硬件平臺(tái) 的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，主要完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)和管理，并可以對(duì) 標(biāo)簽進(jìn)行讀寫的控制。射頻識(shí)別系統(tǒng)中的安全，主要是針對(duì)射頻識(shí)別系統(tǒng)中信息傳輸?shù)陌踩碗[私存儲(chǔ) 的防護(hù)兩方面。現(xiàn)有的射頻識(shí)別系統(tǒng)中，由于標(biāo)簽、讀寫器和后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)之間缺少有效的 雙向的安全認(rèn)證手段，使得攻擊方很容易通過假冒的手段獲取目標(biāo)對(duì)象的數(shù)據(jù)信息。目前， 國(guó)內(nèi)外提出了多種安全解決方案，主要是通過設(shè)計(jì)安全的射頻識(shí)別身份認(rèn)證協(xié)議，保證射 頻識(shí)別各個(gè)通信實(shí)體身份的可信，來應(yīng)對(duì)假冒攻擊的威脅。但是，這些認(rèn)證協(xié)議存在以下不 足之處不具備標(biāo)簽、讀寫器和后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)三者之間相互認(rèn)證的功能；不能抵抗有效的 攻擊或者只能抵抗部分攻擊；協(xié)議執(zhí)行成本太高，不利于應(yīng)用生產(chǎn)。目前，尚不存在一個(gè)安 全、高效、實(shí)用的低成本射頻識(shí)別安全認(rèn)證協(xié)議，并且，這些安全解決方案中，只提供了單層 次的安全防護(hù)措施，缺少對(duì)標(biāo)簽和讀寫器中隱私信息的安全性防護(hù)措施，不能同時(shí)保證隱 私信息在傳遞過程中的真實(shí)性、機(jī)密性和完整性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種安全射頻識(shí)別系統(tǒng)，解決目前射頻識(shí)別系統(tǒng)身份假 冒、信息欺騙和數(shù)據(jù)篡改的問題。一種安全射頻識(shí)別系統(tǒng)，包括天線A、芯片、天線B、射頻通道模塊、控制處理模 塊、數(shù)據(jù)通信單元、存儲(chǔ)單元、計(jì)算單元和控制單元，還包括驗(yàn)證單元A、完整性存儲(chǔ)單元、 讀寫單元、驗(yàn)證單元B、身份認(rèn)證單元和完整性驗(yàn)證單元；其中，天線A和芯片和驗(yàn)證單元A 組成標(biāo)簽；天線B、射頻通道模塊、控制處理模塊、完整性存儲(chǔ)單元、讀寫單元和驗(yàn)證單元B 組成讀寫器；數(shù)據(jù)通信單元、存儲(chǔ)單元、計(jì)算單元、控制單元、身份認(rèn)證單元和完整性驗(yàn)證單 元組成后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)。標(biāo)簽中的天線A分別與芯片和驗(yàn)證單元A雙向連接，芯片與驗(yàn)證單元A雙向連接； 讀寫器中的天線B、射頻通道模塊和控制處理模塊順次串聯(lián)，控制處理模塊分別與讀寫單元、驗(yàn)證單元B和完整性存儲(chǔ)單元連接，驗(yàn)證單元B和完整性存儲(chǔ)單元分別與數(shù)據(jù)通信單元 連接；后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信單元分別與身份認(rèn)證單元和完整性驗(yàn)證單元連接，身份 認(rèn)證單元和完整性驗(yàn)證單元分別與控制單元連接，控制單元分別與計(jì)算單元和存儲(chǔ)單元連 接，計(jì)算單元與存儲(chǔ)單元雙向連接。射頻識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，驗(yàn)證單元B經(jīng)數(shù)據(jù)通信單元發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求和隨機(jī) 數(shù)Rr給身份認(rèn)證單元；身份認(rèn)證單元收到Rr后，計(jì)算Mr = G (Rr+1)，并生成隨機(jī)數(shù)禮，通過 數(shù)據(jù)通信單元返回認(rèn)證信息Mr和后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)讀寫器與標(biāo)簽的認(rèn)證請(qǐng)求和隨機(jī)數(shù)隊(duì)給 驗(yàn)證單元B ；驗(yàn)證單元B收到Mr和禮后，計(jì)算G (Rr+1)，驗(yàn)證Mr = G (Rr+1)是否成立，完成 對(duì)后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)的認(rèn)證。認(rèn)證通過后，驗(yàn)證單元B生成隨機(jī)數(shù)R2，把代表讀寫器的認(rèn)證請(qǐng)求 與隨機(jī)數(shù)&和后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)標(biāo)簽的認(rèn)證請(qǐng)求與隨機(jī)數(shù)禮信息的電流信號(hào)，依次經(jīng)控制處 理模塊和射頻通道模塊，發(fā)送給天線B，天線B將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線A，天線 A再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)發(fā)送給驗(yàn)證單元A ；驗(yàn)證單元A收到請(qǐng)求與隨機(jī)數(shù)隊(duì) 和R2后，計(jì)算得到Mi = F (隊(duì)+1)和M2 = F (R2+l)，同時(shí)生成隨機(jī)數(shù)R3，把代表認(rèn)證信息M”M2 和標(biāo)簽對(duì)讀寫器的認(rèn)證請(qǐng)求與隨機(jī)數(shù)R3的電流信號(hào)發(fā)送給天線A，天線A將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化 為電磁波發(fā)送給天線B，天線B再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，并依次經(jīng)射頻通道模 塊和控制處理模塊，信號(hào)進(jìn)入驗(yàn)證單元B ；驗(yàn)證單元B收到標(biāo)簽的認(rèn)證信息MpM2和R3后，計(jì) 算得到M/ = G⑷、F (R2+l)和M3 = F (R3+l)，驗(yàn)證M2 = F (R2+l)是否成立，完成對(duì)標(biāo)簽的 身份驗(yàn)證。認(rèn)證通過后，驗(yàn)證單元B把代表認(rèn)證信息禮的電流信號(hào)，依次經(jīng)控制處理模塊和 射頻通道模塊，發(fā)送給天線B，天線B將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線A，天線A再將接 收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)回復(fù)給驗(yàn)證單元A，隨后驗(yàn)證單元B把自己的認(rèn)證信息M/ 和標(biāo)簽的認(rèn)證信息禮經(jīng)數(shù)據(jù)通信單元一起轉(zhuǎn)發(fā)給身份認(rèn)證單元；身份認(rèn)證單元收到認(rèn)證信 息虬和虬‘后，計(jì)算F(Ri+l)和G(F(Ri+l))，分別驗(yàn)證虬=F(Ri+l)和M/ = GiF^+l)) 是否成立，完成對(duì)標(biāo)簽和讀寫器的認(rèn)證；驗(yàn)證單元A在收到M3后，計(jì)算得到F (R3+l)，驗(yàn)證M3 =F(R3+1)是否成立，完成讀寫器的身份認(rèn)證；身份認(rèn)證流程結(jié)束。身份認(rèn)證過程中，Mr為后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)回應(yīng)給讀寫器的認(rèn)證信息，Mi為標(biāo)簽回應(yīng)后 臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)的認(rèn)證信息，M/為讀寫器回應(yīng)后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)的認(rèn)證信息，M2為標(biāo)簽回應(yīng)讀寫器 的認(rèn)證信息，M3為指讀寫器回應(yīng)標(biāo)簽的認(rèn)證信息。完整性驗(yàn)證過程中標(biāo)簽中的信息除標(biāo)示字段外，均以密文形式存儲(chǔ)，后臺(tái)應(yīng)用系 統(tǒng)存儲(chǔ)標(biāo)簽的加密密鑰Kt與校驗(yàn)和生成函數(shù)，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)和讀寫器共享一個(gè)密鑰Kr。完 整性驗(yàn)證由后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)起，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)的完整性驗(yàn)證單元，經(jīng)由數(shù)據(jù)通信單元發(fā)送 信息完整性驗(yàn)證命令R給讀寫器的完整性存儲(chǔ)單元；收到命令后，完整性存儲(chǔ)單元把代表R 的電流信號(hào)，依次經(jīng)控制處理模塊和射頻通道模塊，發(fā)送給天線B，天線B將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化 為電磁波發(fā)送給天線A，天線A再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)給芯片；芯片收 到R后，把代表存儲(chǔ)信息M的電流信號(hào)發(fā)送給天線A，天線A將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送 給天線B，天線B再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，依次經(jīng)射頻通道模塊和控制處理模 塊進(jìn)入完整性存儲(chǔ)單元；完整性存儲(chǔ)單元收到M,收集自身的完整性信息用密鑰Kr加密生 成信息M'后，把M和M'經(jīng)數(shù)據(jù)通信單元轉(zhuǎn)發(fā)給完整性驗(yàn)證單元；完整性驗(yàn)證單元收到M 和M'后，用Kr解密M'，得到讀寫器的完整性狀態(tài)信息，并與系統(tǒng)初始化時(shí)讀寫器的完整 性信息進(jìn)行對(duì)比，完成對(duì)讀寫器的完整性驗(yàn)證，由標(biāo)示字段得到密鑰Kt，用Kt解密M，得到標(biāo)簽的完整性信息，驗(yàn)證標(biāo)簽ID的合法性，并對(duì)前四項(xiàng)做校驗(yàn)和運(yùn)算，比對(duì)校驗(yàn)和，完成對(duì) 標(biāo)簽的完整性驗(yàn)證；完整性驗(yàn)證流程結(jié)束。完整性驗(yàn)證過程中，R指后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)標(biāo)簽和讀寫器的完整性驗(yàn)證請(qǐng)求，M為標(biāo) 簽的完整性信息，M'為讀寫器的完整性信息。本發(fā)明提供兩個(gè)層次的安全防護(hù)一是通過設(shè)計(jì)各個(gè)通信實(shí)體之間安全的雙向身 份認(rèn)證協(xié)議，建立相互信任的射頻識(shí)別網(wǎng)絡(luò)連接，保證信息在傳輸過程中的真實(shí)性；二是建 立連接之后，由后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)完成對(duì)標(biāo)簽和讀寫器信息完整性的安全驗(yàn)證，且在此過程中， 信息都是以密文形式傳輸，保證傳輸信息的完整性和機(jī)密性。


圖1 一種安全射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)示意圖。1.標(biāo)簽 2.讀寫器 3.后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng) 4.天線A 5.芯片 6.驗(yàn)證單元 A 7.天線B8.射頻通道模塊 9.控制處理模塊 10.完整性存儲(chǔ)單元 11.讀寫單元 12.驗(yàn)證單元B13.數(shù)據(jù)通信單元14.存儲(chǔ)單元15.計(jì)算單元16.控制單元17.身份 認(rèn)證單元18.完整性驗(yàn)證單元
具體實(shí)施例方式一種安全射頻識(shí)別系統(tǒng)，包括天線A4、芯片5、天線B7、射頻通道模塊8、控制處理 模塊9、數(shù)據(jù)通信單元13、存儲(chǔ)單元14、計(jì)算單元15和控制單元16，還包括驗(yàn)證單元A6、 完整性存儲(chǔ)單元10、讀寫單元11、驗(yàn)證單元B12、身份認(rèn)證單元17和完整性驗(yàn)證單元18 ；其 中，天線A4和芯片5和驗(yàn)證單元A6組成標(biāo)簽1 ；天線B7、射頻通道模塊8、控制處理模塊9、 完整性存儲(chǔ)單元10、讀寫單元11和驗(yàn)證單元B12組成讀寫器2 ；數(shù)據(jù)通信單元13、存儲(chǔ)單 元14、計(jì)算單元15、控制單元16、身份認(rèn)證單元17和完整性驗(yàn)證單元18組成后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng) 3。標(biāo)簽1中的天線A4分別與芯片5和驗(yàn)證單元A6雙向連接，芯片5與驗(yàn)證單元A6 雙向連接；讀寫器2中的天線B7、射頻通道模塊8和控制處理模塊9順次串聯(lián)，控制處理模 塊9分別與讀寫單元11、驗(yàn)證單元B12和完整性存儲(chǔ)單元10連接，驗(yàn)證單元B12和完整性 存儲(chǔ)單元10分別與數(shù)據(jù)通信單元13連接；后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3中的數(shù)據(jù)通信單元13分別與身 份認(rèn)證單元17和完整性驗(yàn)證單元18連接，身份認(rèn)證單元17和完整性驗(yàn)證單元18分別與 控制單元連接16，控制單元16分別與計(jì)算單元15和存儲(chǔ)單元14連接，計(jì)算單元15與存儲(chǔ) 單元14雙向連接。標(biāo)簽1的芯片5存儲(chǔ)的內(nèi)容有標(biāo)示字段、標(biāo)簽ID、產(chǎn)品信息、保留字段與校驗(yàn)和。 標(biāo)示字段用于標(biāo)示標(biāo)簽1所使用的密鑰對(duì)應(yīng)的編碼信息；標(biāo)簽ID用于標(biāo)示標(biāo)簽1的身份； 產(chǎn)品信息用于標(biāo)示物品的信息；保留字段用于存放標(biāo)簽的安全標(biāo)示信息，安全標(biāo)示信息包 括標(biāo)簽1的安全等級(jí)；校驗(yàn)和字段存放當(dāng)前標(biāo)簽1信息的CRC碼。讀寫器2中的完整性存 儲(chǔ)單元10，實(shí)時(shí)地完成對(duì)讀寫器2的完整性度量，在對(duì)讀寫器2完整性狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，把 度量值發(fā)送給后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3中的完整性驗(yàn)證單元18，完成對(duì)讀寫器2的完整性的驗(yàn)證。系統(tǒng)初始化時(shí)，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3、讀寫器2和標(biāo)簽1各有一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)生成函數(shù)， 分別存儲(chǔ)于后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3的身份認(rèn)證單元17，讀寫器2的驗(yàn)證單元B12和標(biāo)簽1的驗(yàn)證
6單元A6中，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3、讀寫器2和標(biāo)簽1共同保存有單向運(yùn)算函數(shù)F，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng) 3和讀寫器2共同保存有單向運(yùn)算函數(shù)G。射頻識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，驗(yàn)證單元B12經(jīng)數(shù)據(jù)通信單元13發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求和 隨機(jī)數(shù)Rr給身份認(rèn)證單元17 ；身份認(rèn)證單元17收到Rr后，計(jì)算Mr = G (Rr+1)，并生成隨 機(jī)數(shù)禮，通過數(shù)據(jù)通信單元13返回認(rèn)證信息Mr和后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3對(duì)讀寫器2與標(biāo)簽1的 認(rèn)證請(qǐng)求和隨機(jī)數(shù)禮給驗(yàn)證單元B12 ；驗(yàn)證單元B12收到Mr和禮后，計(jì)算G (Rr+1)，驗(yàn)證 Mr = G(Rr+l)成立時(shí)，完成對(duì)后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3的認(rèn)證。認(rèn)證通過后，驗(yàn)證單元B12生成隨 機(jī)數(shù)R2，把代表讀寫器2的認(rèn)證請(qǐng)求與隨機(jī)數(shù)R2和后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3對(duì)標(biāo)簽1的認(rèn)證請(qǐng)求與 隨機(jī)數(shù)禮信息的電流信號(hào)，依次經(jīng)控制處理模塊9和射頻通道模塊8，發(fā)送給天線B7，天線 B7將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線A4，天線A4再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào) 發(fā)送給驗(yàn)證單元A6 ；驗(yàn)證單元A6收到請(qǐng)求與隨機(jī)數(shù)札和R2后，計(jì)算得到Mi = F (R^l)和 M2 = F(R2+1)，同時(shí)生成隨機(jī)數(shù)R3，把代表認(rèn)證信息Mi、M2和標(biāo)簽1對(duì)讀寫器2的認(rèn)證請(qǐng)求 與隨機(jī)數(shù)R3的電流信號(hào)發(fā)送給天線A4，天線A4將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線B7， 天線B7再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，并依次經(jīng)射頻通道模塊8和控制處理模塊9 把信號(hào)發(fā)回給驗(yàn)證單元B12 ；驗(yàn)證單元B12收到標(biāo)簽1的認(rèn)證信息MpM2和R3后，計(jì)算得到 M/ = G (M:)、F (R2+l)和M3 = F (R3+l)，驗(yàn)證M2 = F (R2+l)是否成立，完成對(duì)標(biāo)簽1的身份 驗(yàn)證，認(rèn)證通過后，驗(yàn)證單元B12把代表認(rèn)證信息M3的電流信號(hào)，依次經(jīng)控制處理模塊9和 射頻通道模塊8，發(fā)送給天線B7，天線B7將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線A4，天線A4 再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)回復(fù)給驗(yàn)證單元A6，隨后驗(yàn)證單元B6把自己的認(rèn)證 信息M/和標(biāo)簽1的認(rèn)證信息Mi經(jīng)數(shù)據(jù)通信單元13 —起轉(zhuǎn)發(fā)給身份認(rèn)證單元17 ；身份認(rèn) 證單元17收到認(rèn)證信息虬和M/后，計(jì)算F(Ri+l)、G(F(Ri+l))，分別驗(yàn)證虬=FO^+1)和 M/ =G(F(Ri+l))是否成立，完成對(duì)標(biāo)簽1和讀寫器2的認(rèn)證；驗(yàn)證單元A6在收到M3后， 計(jì)算得到F(R3+1)，驗(yàn)證M3 = F(R3+1)是否成立，完成讀寫器2的身份認(rèn)證；身份認(rèn)證流程結(jié) 束。身份認(rèn)證過程中，Mr為后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3回應(yīng)給讀寫器2的認(rèn)證信息，Mi為標(biāo)簽1回應(yīng) 后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3的認(rèn)證信息，M/為讀寫器2回應(yīng)后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3的認(rèn)證信息，M2為標(biāo)簽1 回應(yīng)讀寫器2的認(rèn)證信息，M3為指讀寫器2回應(yīng)標(biāo)簽1的認(rèn)證信息。完整性驗(yàn)證過程中標(biāo)簽1中的信息除標(biāo)示字段外，均以密文形式存儲(chǔ)，后臺(tái)應(yīng)用 系統(tǒng)3存儲(chǔ)標(biāo)簽1的加密密鑰Kt與校驗(yàn)和生成函數(shù)，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3和讀寫器2共享一個(gè) 密鑰Kr。完整性驗(yàn)證由后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3發(fā)起，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3的完整性驗(yàn)證單元18，經(jīng)由 數(shù)據(jù)通信單元13發(fā)送信息完整性驗(yàn)證命令R給讀寫器2的完整性存儲(chǔ)單元10 ；收到命令 后，完整性存儲(chǔ)單元10把代表R的電流信號(hào)，依次經(jīng)控制處理模塊9和射頻通道模塊8，發(fā) 送給天線B7，天線B7將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線A4，天線A4再將接收到的電磁 波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)給芯片5 ；芯片5收到R后，把代表存儲(chǔ)信息M的電流信號(hào)發(fā)送給 天線A4，天線A4將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線B7，天線B7再將接收到的電磁波轉(zhuǎn) 換成電流信號(hào)，依次經(jīng)射頻通道模塊8和控制處理模塊9發(fā)給完整性存儲(chǔ)單元10 ；完整性 存儲(chǔ)單元10收到M，收集自身的完整性信息用密鑰Kr加密生成信息M'后，把M和M'經(jīng) 數(shù)據(jù)通信單元13轉(zhuǎn)發(fā)給完整性驗(yàn)證單元18 ；完整性驗(yàn)證單元18收到M和M'后，用Kr解 密M'，得到讀寫器2的完整性狀態(tài)信息，并與系統(tǒng)初始化時(shí)讀寫器2的完整性信息進(jìn)行對(duì) 比，完成對(duì)讀寫器2的完整性驗(yàn)證，由標(biāo)示字段得到密鑰Kt，用Kt解密M，得到標(biāo)簽1的完整性信息，驗(yàn)證標(biāo)簽ID的合法性，并對(duì)前四項(xiàng)做校驗(yàn)和運(yùn)算，比對(duì)校驗(yàn)和，完成對(duì)標(biāo)簽1的 完整性驗(yàn)證；完整性驗(yàn)證流程結(jié)束。完整性驗(yàn)證過程中，R指后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)3對(duì)標(biāo)簽1和讀 寫器2的完整性驗(yàn)證請(qǐng)求，M, M'分別指標(biāo)簽1，讀寫器2的完整性信息。以上所有流程結(jié) 束之后，射頻識(shí)別系統(tǒng)的一次安全作業(yè)過程結(jié)束。
權(quán)利要求
一種安全射頻識(shí)別系統(tǒng)，包括天線A(4)、芯片(5)、天線B(7)、射頻通道模塊(8)、控制處理模塊(9)、數(shù)據(jù)通信單元(13)、存儲(chǔ)單元(14)、計(jì)算單元(15)和控制單元(16)，其特征在于還包括驗(yàn)證單元A(6)、完整性存儲(chǔ)單元(10)、讀寫單元(11)、驗(yàn)證單元B(12)、身份認(rèn)證單元(17)和完整性驗(yàn)證單元(18)；其中，天線A(4)和芯片(5)和驗(yàn)證單元A(6)組成標(biāo)簽(1)；天線B(7)、射頻通道模塊(8)、控制處理模塊(9)、完整性存儲(chǔ)單元(10)、讀寫單元(11)和驗(yàn)證單元B(12)組成讀寫器(2)；數(shù)據(jù)通信單元(13)、存儲(chǔ)單元(14)、計(jì)算單元(15)、控制單元(16)、身份認(rèn)證單元(17)和完整性驗(yàn)證單元(18)組成后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)；標(biāo)簽(1)中的天線A(4)分別與芯片(5)和驗(yàn)證單元A(6)雙向連接，芯片(5)與驗(yàn)證單元A(6)雙向連接；讀寫器(2)中的天線B(7)、射頻通道模塊(8)和控制處理模塊(9)順次串聯(lián)，控制處理模塊(9)分別與讀寫單元(11)、驗(yàn)證單元B(12)和完整性存儲(chǔ)單元(10)連接，驗(yàn)證單元B(12)和完整性存儲(chǔ)單元(10)分別與數(shù)據(jù)通信單元(13)連接；后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)中的數(shù)據(jù)通信單元(13)分別與身份認(rèn)證單元(17)和完整性驗(yàn)證單元(18)連接，身份認(rèn)證單元(17)和完整性驗(yàn)證單元(18)分別與控制單元連接(16)，控制單元(16)分別與計(jì)算單元(15)和存儲(chǔ)單元(14)連接，計(jì)算單元(15)與存儲(chǔ)單元(14)雙向連接；射頻識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，驗(yàn)證單元B(12)經(jīng)數(shù)據(jù)通信單元(13)發(fā)送認(rèn)證請(qǐng)求和隨機(jī)數(shù)Rr給身份認(rèn)證單元；身份認(rèn)證單元(17)收到Rr后，計(jì)算Mr＝G(Rr+1)，并生成隨機(jī)數(shù)R1，通過數(shù)據(jù)通信單元(13)返回認(rèn)證信息Mr和后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)對(duì)讀寫器(2)與標(biāo)簽(1)的認(rèn)證請(qǐng)求和隨機(jī)數(shù)R1給驗(yàn)證單元B(12)；驗(yàn)證單元B(12)收到Mr和R1后，計(jì)算G(Rr+1)，驗(yàn)證Mr＝G(Rr+1)成立后，完成對(duì)后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)的認(rèn)證；認(rèn)證通過后，驗(yàn)證單元B(12)生成隨機(jī)數(shù)R2，把代表讀寫器(2)的認(rèn)證請(qǐng)求與隨機(jī)數(shù)R2和后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)對(duì)標(biāo)簽(1)的認(rèn)證請(qǐng)求與隨機(jī)數(shù)R1信息的電流信號(hào)，依次經(jīng)控制處理模塊(9)和射頻通道模塊(8)，發(fā)送給天線B(7)，天線B(7)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線A(4)，天線A(4)再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)發(fā)送給驗(yàn)證單元A(6)；驗(yàn)證單元A(6)收到請(qǐng)求與隨機(jī)數(shù)R1和R2后，計(jì)算得到M1＝F(R1+1)和M2＝F(R2+1)，同時(shí)生成隨機(jī)數(shù)R3，把代表認(rèn)證信息M1、M2和標(biāo)簽對(duì)讀寫器(2)的認(rèn)證請(qǐng)求與隨機(jī)數(shù)R3的電流信號(hào)發(fā)送給天線A(4)，天線A(4)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線B(7)，天線B(7)再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，并依次經(jīng)射頻通道模塊(8)和控制處理模塊(9)，信號(hào)進(jìn)入驗(yàn)證單元B(12)；驗(yàn)證單元B(12)收到標(biāo)簽(1)的認(rèn)證信息M1、M2和R3后，計(jì)算得到M1′＝G(M1)、F(R2+1)和M3＝F(R3+1)，驗(yàn)證M2＝F(R2+1)是否成立，完成對(duì)標(biāo)簽(1)的身份驗(yàn)證；認(rèn)證通過后，驗(yàn)證單元B(12)把代表認(rèn)證信息M3的電流信號(hào)，依次經(jīng)控制處理模塊(9)和射頻通道模塊(8)，發(fā)送給天線B(7)，天線B(7)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線A(4)，天線A(4)再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)回復(fù)給驗(yàn)證單元A(6)，隨后驗(yàn)證單元B(12)把自己的認(rèn)證信息M1′和標(biāo)簽(1)的認(rèn)證信息M1經(jīng)數(shù)據(jù)通信單元(13)一起轉(zhuǎn)發(fā)給身份認(rèn)證單元(17)；身份認(rèn)證單元(17)收到認(rèn)證信息M1和M1′后，計(jì)算F(R1+1)和G(F(R1+1))，分別驗(yàn)證M1＝F(R1+1)和M1′＝G(F(R1+1))成立時(shí)，完成對(duì)標(biāo)簽(1)和讀寫器(2)的認(rèn)證；驗(yàn)證單元A(6)在收到M3后，計(jì)算得到F(R3+1)，驗(yàn)證M3＝F(R3+1)成立時(shí)，完成讀寫器(1)的身份認(rèn)證；身份認(rèn)證流程結(jié)束；身份認(rèn)證過程中，Mr為后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)回應(yīng)給讀寫器(2)的認(rèn)證信息，M1為標(biāo)簽(1)回應(yīng)后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)的認(rèn)證信息，M1’為讀寫器(2)回應(yīng)后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)的認(rèn)證信息，M2為標(biāo)簽(1)回應(yīng)讀寫器(2)的認(rèn)證信息，M3為指讀寫器(2)回應(yīng)標(biāo)簽(1)的認(rèn)證信息；完整性驗(yàn)證過程中標(biāo)簽(1)中的信息除標(biāo)示字段外，均以密文形式存儲(chǔ)，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)存儲(chǔ)標(biāo)簽的加密密鑰Kt與校驗(yàn)和生成函數(shù)，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)和讀寫器(2)共享一個(gè)密鑰Kr；完整性驗(yàn)證由后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)發(fā)起，后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)的完整性驗(yàn)證單元(10)，經(jīng)由數(shù)據(jù)通信單元(13)發(fā)送信息完整性驗(yàn)證命令R給讀寫器(2)的完整性存儲(chǔ)單元(10)；收到命令后，完整性存儲(chǔ)單元(10)把代表R的電流信號(hào)，依次經(jīng)控制處理模塊(9)和射頻通道模塊(8)，發(fā)送給天線B(7)，天線B(7)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線A(4)，天線A(4)再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)給芯片(5)；芯片(5)收到R后，把代表存儲(chǔ)信息M的電流信號(hào)發(fā)送給天線A(4)，天線A(4)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁波發(fā)送給天線B(7)，天線B(7)再將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，依次經(jīng)射頻通道模塊(8)和控制處理模塊(9)進(jìn)入完整性存儲(chǔ)單元(10)；完整性存儲(chǔ)單元(10)收到M，收集自身的完整性信息用密鑰Kr加密生成信息M′后，把M和M′經(jīng)數(shù)據(jù)通信單元(13)轉(zhuǎn)發(fā)給完整性驗(yàn)證單元(18)；完整性驗(yàn)證單元(18)收到M和M′后，用Kr解密M′，得到讀寫器(2)的完整性狀態(tài)信息，并與系統(tǒng)初始化時(shí)讀寫器(2)的完整性信息進(jìn)行對(duì)比，完成對(duì)讀寫器(2)的完整性驗(yàn)證，由標(biāo)示字段得到密鑰Kt，用Kt解密M，得到標(biāo)簽(1)的完整性信息，驗(yàn)證標(biāo)簽(1)ID的合法性，并對(duì)前四項(xiàng)做校驗(yàn)和運(yùn)算，比對(duì)校驗(yàn)和，完成對(duì)標(biāo)簽(1)的完整性驗(yàn)證；完整性驗(yàn)證流程結(jié)束；完整性驗(yàn)證過程中，R指后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)對(duì)標(biāo)簽(1)和讀寫器(2)的完整性驗(yàn)證請(qǐng)求，M為標(biāo)簽(1)的完整性信息，M′為讀寫器(2)的完整性信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種安全射頻識(shí)別系統(tǒng)，包括天線A(4)、天線B(7)、射頻通道模塊(8)、控制處理模塊(9)，還包括完整性存儲(chǔ)單元(10)、驗(yàn)證單元B(12)、身份認(rèn)證單元(17)和完整性驗(yàn)證單元(18)。天線A(4)分別與芯片(5)和驗(yàn)證單元A(6)雙向連接，天線A(4)與天線B(7)無線射頻連接。安全射頻識(shí)別系統(tǒng)完成后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)、讀寫器(2)和標(biāo)簽(1)之間安全的雙向身份認(rèn)證，建立相互信任的射頻識(shí)別網(wǎng)絡(luò)連接，建立連接之后，由后臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)(3)完成對(duì)標(biāo)簽(1)和讀寫器(2)信息的完整性驗(yàn)證。本發(fā)明提供兩個(gè)層次的安全防護(hù)，信息都是以密文形式傳輸，保證了傳輸信息的真實(shí)性、完整性和機(jī)密性。
文檔編號(hào)G06K17/00GK101976365SQ201010533310
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者姚金利, 李紅, 杜中平, 王斌, 王曉程, 陳志浩 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院七○六所