本發(fā)明涉及射頻識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽與新舊所有者之間所有權(quán)轉(zhuǎn)移的方法。

背景技術(shù)：

無線射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象同時(shí)獲取對(duì)象中存放的相關(guān)數(shù)據(jù)。因其具有精度高，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，成本低，抗干擾性好，易攜帶等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛用于物流，門禁，商業(yè)自動(dòng)化，控制管理以及工業(yè)自動(dòng)化等眾多領(lǐng)域。

伴隨著RFID技術(shù)的進(jìn)一步普及，RFID標(biāo)簽被生產(chǎn)出來之后，制造商會(huì)將其嵌入到生產(chǎn)的商品中，同時(shí)該標(biāo)簽內(nèi)部保存了商品的ID，出廠信息，商品使用方法，商品屬性等內(nèi)容。在實(shí)際生活應(yīng)用過程中，實(shí)體的所有權(quán)經(jīng)常發(fā)生變化。比如：生產(chǎn)者將商品出售給批發(fā)商之后，批發(fā)商在物理上擁有了該商品的所有權(quán)，但是這并不代表批發(fā)商完全控制了該商品所有權(quán)。假使沒有改變?cè)摌?biāo)簽的所有權(quán)，那么生產(chǎn)商依舊可以掃描并獲取該標(biāo)簽的信息，從而導(dǎo)致批發(fā)商的隱私遭到泄露。批發(fā)商將該商品零售給零售商的過程中，也會(huì)存在上面的所有權(quán)是否徹底轉(zhuǎn)移問題，同樣存在標(biāo)簽隱私信息泄漏的隱患。為了解決上述的安全問題，許多專家學(xué)者提出了各種不同的標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議。

雖然國內(nèi)外學(xué)者已提出不少的RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議，但是這些方案一次只能完成單個(gè)標(biāo)簽的所有權(quán)轉(zhuǎn)移，并不能滿足實(shí)際應(yīng)用中RFID標(biāo)簽以群組方式發(fā)生所有權(quán)轉(zhuǎn)移的需求。為了滿足一次完成多個(gè)標(biāo)簽的所有權(quán)轉(zhuǎn)移，提高標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移的效率，Zuo在2010年第一次提出了群組標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議。但是該協(xié)議對(duì)于標(biāo)簽的計(jì)算能力要求較高，同時(shí)協(xié)議不允許標(biāo)簽離開或者加入現(xiàn)有群組，因此協(xié)議具有一定的局限性。Kapoor等人提出了一個(gè)供應(yīng)鏈環(huán)境下多標(biāo)簽多所有者的標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議，但是該協(xié)議中身份認(rèn)證階段未將通信雙方身份標(biāo)識(shí)納入雙向認(rèn)證協(xié)議中，使得協(xié)議不能抵抗重放攻擊和假冒攻擊等安全缺陷。Yang M H等人提出了一個(gè)適于移動(dòng)RFID系統(tǒng)可跨越的群組RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議，但分析發(fā)現(xiàn)該協(xié)議存在諸多問題，比如：協(xié)議假設(shè)前提不成立，同時(shí)協(xié)議不能抵抗后向安全攻擊以及拒絕服務(wù)攻擊等安全缺陷。梁櫻等人提出了一個(gè)基于TTP的安全群組RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議，分析發(fā)現(xiàn)此協(xié)議不能抵抗暴力破解攻擊，同時(shí)協(xié)議采用哈希函數(shù)及輕量級(jí)對(duì)稱加密算法，使得標(biāo)簽端的計(jì)算量較大?；谏厦娴臄⑹觯虼嗽O(shè)計(jì)一個(gè)安全的標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議具有重大的實(shí)用價(jià)值意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種基于字合成運(yùn)算的超輕量級(jí)群組RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移方法，通過此方法解決了RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽與新舊所有者之間所有權(quán)轉(zhuǎn)移存在安全缺陷的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案分為以下十二個(gè)步驟：

(1)標(biāo)簽新所有者S_new向標(biāo)簽原所有者S_old發(fā)送(Query，IDi)信息；

(2)標(biāo)簽原所有者S_old向組內(nèi)標(biāo)簽廣播(Query，r1，Ai)信息；

(3)標(biāo)簽驗(yàn)證Ai的值，再計(jì)算B的值，并將(r2i，Bi)一起傳送給標(biāo)簽原所有者S_old；

(4)標(biāo)簽原所有者S_old驗(yàn)證Bi的值，進(jìn)行組密鑰更新階段；

(5)標(biāo)簽原所有者S_old向可信第三方TTP發(fā)送(Query，r1，IDi)信息；

(6)可信第三方TTP生成新的群組密鑰K_new，再計(jì)算Di的值，并將(IDi，K_ttp_i，K_new，Di)一起傳送給標(biāo)簽原所有者S_old，同時(shí)可信第三方TTP將自身生成的新群組密鑰K_new通過安全信道傳送給標(biāo)簽新所有者S_new；

(7)標(biāo)簽原所有者S_old計(jì)算Ei的值，并將(Di，Ei)一起傳送給組內(nèi)標(biāo)簽Ti；

(8)組內(nèi)標(biāo)簽Ti驗(yàn)證Ei的值，再計(jì)算新的群組密鑰K_new，進(jìn)行驗(yàn)證核實(shí)階段；

(9)標(biāo)簽新所有者S_new分別計(jì)算Fi，Mi，Ni的值，并將(Fi，Mi，Ni)一起傳送給組內(nèi)各標(biāo)簽；

(10)組內(nèi)標(biāo)簽Ti驗(yàn)證Fi的值，再計(jì)算Hi的值，并將(r2i，Hi)一起傳送給標(biāo)簽新所有者S_new；

(11)標(biāo)簽新所有者S_new驗(yàn)證Hi的值，向標(biāo)簽原所有者S_old發(fā)送確認(rèn)消息SURE；

(12)標(biāo)簽原所有者S_old向標(biāo)簽新所有者S_new發(fā)送組內(nèi)各標(biāo)簽的相關(guān)信息Info(IDi)，協(xié)議完成。

在步驟(1)中，標(biāo)簽新所有者S_new向標(biāo)簽原所有者S_old發(fā)送(Query，IDi)信息。

在步驟(2)中，標(biāo)簽原所有者S_old向組內(nèi)標(biāo)簽廣播(Query，r1，Ai)信息。

在步驟(3)中，標(biāo)簽驗(yàn)證Ai的值，再計(jì)算B的值，并將(r2i，Bi)一起傳送給標(biāo)簽原所有者S_old。

在步驟(4)中，標(biāo)簽原所有者S_old驗(yàn)證Bi的值，進(jìn)行組密鑰更新階段。

在步驟(5)中，標(biāo)簽原所有者S_old向可信第三方TTP發(fā)送(Query，r1，IDi)信息。

在步驟(6)中，可信第三方TTP生成新的群組密鑰K_new，再計(jì)算Di的值，并將(IDi，K_ttp_i，K_new，Di)一起傳送給標(biāo)簽原所有者S_old，同時(shí)可信第三方TTP將自身生成的新群組密鑰K_new通過安全信道傳送給標(biāo)簽新所有者S_new。

在步驟(7)中，標(biāo)簽原所有者S_old計(jì)算Ei的值，并將(Di，Ei)一起傳送給組內(nèi)標(biāo)簽Ti。

在步驟(8)中，組內(nèi)標(biāo)簽Ti驗(yàn)證Ei的值，再計(jì)算新的群組密鑰K_new，進(jìn)行驗(yàn)證核實(shí)階段。

在步驟(9)中，標(biāo)簽新所有者S_new分別計(jì)算Fi，Mi，Ni的值，并將(Fi，Mi，Ni)一起傳送給組內(nèi)各標(biāo)簽。

在步驟(10)中，組內(nèi)標(biāo)簽Ti驗(yàn)證Fi的值，再計(jì)算Hi的值，并將(r2i，Hi)一起傳送給標(biāo)簽新所有者S_new。

在步驟(11)中，標(biāo)簽新所有者S_new驗(yàn)證Hi的值，向標(biāo)簽原所有者S_old發(fā)送確認(rèn)消息SURE。

在步驟(12)中，標(biāo)簽原所有者S_old向標(biāo)簽新所有者S_new發(fā)送組內(nèi)各標(biāo)簽的相關(guān)信息Info(IDi)，協(xié)議完成。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

現(xiàn)有的RFID所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議存在一定的安全缺陷問題或標(biāo)簽成本過高問題，本發(fā)明的所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)拋棄傳統(tǒng)的Hash運(yùn)算加密傳輸?shù)姆椒ǎ捎米趾铣蛇\(yùn)算方法對(duì)傳輸信息進(jìn)行加密，從而減少標(biāo)簽端及新舊所有者端的運(yùn)算量，使本發(fā)明中的協(xié)議可以達(dá)到超輕量級(jí)的級(jí)別；

(2)協(xié)議可以滿足一次認(rèn)證轉(zhuǎn)移多個(gè)標(biāo)簽的所有權(quán)，克服傳統(tǒng)的協(xié)議認(rèn)證一次只能轉(zhuǎn)移一個(gè)標(biāo)簽的所有權(quán)缺陷；

(3)充分利用標(biāo)簽和新舊所有者之間共享的標(biāo)簽唯一的標(biāo)識(shí)符ID的信息，減少信息的引入和存放，將標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)符ID分成ID_L和ID_R兩部分進(jìn)行加密傳輸，作為雙向認(rèn)證的憑據(jù)，從而降低標(biāo)簽端的存儲(chǔ)成本。

附圖說明

圖1是字合成運(yùn)算計(jì)算過程流程圖；

圖2是初始認(rèn)證階段流程圖；

圖3是所有權(quán)轉(zhuǎn)移階段流程圖；

圖4是認(rèn)證核實(shí)階段流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

首先給出本協(xié)議中各符號(hào)的含義：

S_new：標(biāo)簽新所有者；

S_old：標(biāo)簽原所有者；

Ti：第i個(gè)標(biāo)簽；

TTP：可信第三方；

IDi：第i個(gè)標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)符；

r1：標(biāo)簽原所有者S_old生成的隨機(jī)數(shù)；

r2i：第i個(gè)標(biāo)簽生成的隨機(jī)數(shù)；

r3：標(biāo)簽新所有者S_new生成的隨機(jī)數(shù)；

K_old：標(biāo)簽原所有者S_old與群組標(biāo)簽之間共享的群組密鑰；

K_old_i：標(biāo)簽原所有者S_old與第i個(gè)標(biāo)簽之間共享的認(rèn)證密鑰；

K_new：標(biāo)簽新所有者S_new與群組標(biāo)簽之間共享的群組密鑰；

K_new_i：標(biāo)簽新所有者S_new與第i個(gè)標(biāo)簽之間共享的認(rèn)證密鑰；

K_ttp_i：可信第三方TTP與第i個(gè)標(biāo)簽之間共享的認(rèn)證密鑰；

Flag：標(biāo)志位，1表示擁有標(biāo)簽所有權(quán)，0表示未擁有標(biāo)簽所有權(quán)；

⊕：異或運(yùn)算；

&：與運(yùn)算；

Syn(X,Y)：字合成運(yùn)算；

Info(IDi)：第i個(gè)標(biāo)簽的完整信息；

Query：認(rèn)證請(qǐng)求命令；

FALL：失敗消息；

SURE：成功確定；

Ai、Bi、Di、Ei、Fi、Hi、Mi、Ni：協(xié)議中的通信數(shù)據(jù)。

設(shè)X、Y是兩個(gè)具有L位的二進(jìn)制數(shù)，X＝x1x2x3...xL，Y＝y(tǒng)1y2y3...yL；其中，xi，yi取值范圍為{0，1}，i＝1，2，..L，Syn(X，Y)＝Y(jié)L-M+1YL-M+2···YLX1X2···XL-M；字合成運(yùn)算Syn(X，Y)是指由X的前L-M位與Y的后M位組合而形成新的L位數(shù)組；其中M的設(shè)定為：M＝Hw(Y)，也可以為M＝L-Hw(Y)；或者是M＝Hw(X)，也可以為M＝L-Hw(X)；或者是M＝Hd(X,Y)，也可以為M＝L-Hd(X,Y)；Hw(X)表示為X的漢明重量，Hw(Y)表示為Y的漢明重量，Hd(X,Y)表示為X與Y的漢明距離。

例如，取長度L＝12，設(shè)X＝011100101010，Y＝011001011011，設(shè)定M＝Hw(Y)＝7，則根據(jù)上述字合成運(yùn)算的定義可以得到Syn(X，Y)＝101101101110，具體運(yùn)算過程如圖1所示。該運(yùn)算只需要移位以及按位或運(yùn)算既可以實(shí)現(xiàn)，從而可以有效的降低標(biāo)簽的計(jì)算量和存儲(chǔ)空間，最終達(dá)到降低標(biāo)簽成本的目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽所有權(quán)的超輕量級(jí)轉(zhuǎn)移。上例中M可以根據(jù)需要設(shè)定其他不同的數(shù)值，在這里不再一一的列出其實(shí)現(xiàn)的過程，并且在運(yùn)用過程中M的值要保密，以防攻擊者惡意攻擊，M的值保密，使得攻擊者沒有辦法簡單的進(jìn)行攻擊，從而增加了攻擊者的攻擊難度，可以提高協(xié)議的安全性。

為了使協(xié)議具有一定的實(shí)用價(jià)值，作出如下假設(shè)：可信第三方TTP與標(biāo)簽原所有者S_old之間的通信信道是安全的；可信第三方TTP與標(biāo)簽新所有者S_new之間的通信信道是安全的；標(biāo)簽新所有者S_new與標(biāo)簽原所有者S_old之間的通信信道是安全的；標(biāo)簽原所有者S_old與標(biāo)簽Ti之間的通信信道是不安全的；標(biāo)簽新所有者S_new與標(biāo)簽Ti之間的通信信道是不安全的。讀寫器與新舊所有者之間的雙向認(rèn)證具體過程如圖2、圖3、圖4所示：

對(duì)圖2、圖3、圖4中出現(xiàn)的Ai、Bi、Di、Ei、Fi、Hi、Mi、Ni的說明：

Ai＝Syn(K_old⊕IDi⊕r1，K_old&IDi&r1)；

Bi＝Syn(K_old_i⊕r1，K_old_i⊕r2i)；

Di＝Syn(K_ttp_i⊕IDi，K_ttp_i&IDi)⊕K_new；

Ei＝Syn(K_old⊕r1，IDi⊕r1)&Syn(K_new⊕r1，K_ttp_i⊕r1)；

Fi＝Syn(K_new&r3，K_new_i&IDi)；

Hi＝Syn(K_new_i&r2i，K_new_i&r3)；

Mi＝K_new⊕K_new_i；

Ni＝r3⊕K_new_i。

整個(gè)協(xié)議的認(rèn)證步驟描述如下：

(1)初始認(rèn)證階段

步驟一：協(xié)議最開始，標(biāo)簽新所有者S_new向標(biāo)簽原所有者S_old發(fā)送所有權(quán)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求Query，以及第i個(gè)標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)符IDi，即(Query，IDi)。

步驟二：標(biāo)簽原所有者S_old在收到所有權(quán)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求后Query，標(biāo)簽原所有者S_old檢索需要進(jìn)行所有權(quán)轉(zhuǎn)移的標(biāo)簽的標(biāo)志位。若標(biāo)志位都為1，則表示標(biāo)簽原所有者S_old擁有需要進(jìn)行所有權(quán)轉(zhuǎn)移的群組標(biāo)簽所有權(quán)，接著標(biāo)簽原所有者S_old生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)r1，同時(shí)計(jì)算Ai的值，最后標(biāo)簽原所有者S_old將(Query，r1，Ai)一起向組內(nèi)標(biāo)簽廣播；若標(biāo)志位不全為1，則表示標(biāo)簽原所有者S_old未擁有需要進(jìn)行所有權(quán)轉(zhuǎn)移的部分群組標(biāo)簽所有權(quán)，協(xié)議中止。

步驟三：組內(nèi)標(biāo)簽在收到(Query，r1，Ai)消息后，標(biāo)簽Ti用接收到的隨機(jī)數(shù)r1，自身的標(biāo)識(shí)符ID，自身存放的群組密鑰K_old來計(jì)算Ai`的值，即：Ai`＝Syn(K_old⊕ID⊕r1，K_old&ID&r1)，然后比較Ai與Ai`的值。若相等，則該標(biāo)簽被激活，接著被激活的標(biāo)簽生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)r2i，同時(shí)計(jì)算Bi的值，最后將(r2i，Bi)一起傳送給標(biāo)簽原所有者S_old；若不相等，放棄操作。

步驟四：標(biāo)簽原所有者S_old在接收到(r2i，Bi)消息后，標(biāo)簽原所有者S_old用自身生成的隨機(jī)數(shù)r1，接收到的隨機(jī)數(shù)r2i，自身存放的與組標(biāo)簽Ti共享認(rèn)證密鑰K_old_i來計(jì)算Bi`的值，即：

Bi`＝Syn(K_old_i⊕r1，K_old_i⊕r2i)，

然后逐一比對(duì)Bi`與Bi的值。若全部都相等，則開始進(jìn)行組密鑰更新階段；若未全部相等，標(biāo)簽原所有者S_old向標(biāo)簽新所有者S_new發(fā)送失敗消息FALL，協(xié)議中止。

(2)組密鑰更新階段

步驟一：在逐一比對(duì)Bi`與Bi的值全部都相等的前提下，開始進(jìn)行組密鑰更新階段。標(biāo)簽原所有者S_old向可信第三方TTP發(fā)送密鑰更新請(qǐng)求Query、第i個(gè)標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)符IDi以及自身生成的隨機(jī)數(shù)r1，即(Query，r1，IDi)。

步驟二：可信第三方TTP在接收到(Query，r1，IDi)消息后，可信第三方TTP首先生成新的群組密鑰K_new，然后用接收到的第i個(gè)標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)符IDi，自身生成的新群組密鑰K_new，可信第三方TTP與第i個(gè)標(biāo)簽之間共享的認(rèn)證密鑰K_ttp_i來計(jì)算Di的值，最后可信第三方TTP將(IDi，K_ttp_i，K_new，Di)一起通過安全信道傳送給標(biāo)簽原所有者S_old，同時(shí)可信第三方TTP將自身生成的新群組密鑰K_new通過安全信道傳送給標(biāo)簽新所有者S_new。

步驟三：標(biāo)簽原所有者S_old在接收到(IDi，K_ttp_i，K_new，Di)消息后，標(biāo)簽原所有者S_old用自身生成的隨機(jī)數(shù)r1，接收到的IDi、K_ttp_i、K_new，自身存放的K_old來計(jì)算Ei的值，最后標(biāo)簽原所有者S_old將(Di，Ei)一起傳送給組內(nèi)標(biāo)簽Ti。

步驟四：組內(nèi)標(biāo)簽在接收到(Di，Ei)消息后，標(biāo)簽通過計(jì)算Syn(K_ttp_i⊕ID，K_ttp_i&ID)⊕Di得到群組新密鑰K_new，然后再用計(jì)算得到的K_new，自身存放的K_old，自身存放的ID，接收到的隨機(jī)數(shù)r1，自身存放的K_ttp_i來計(jì)算Ei`的值，即：Ei`＝Syn(K_old⊕r1，ID⊕r1)&Syn(K_new⊕r1，K_ttp_i⊕r1)，然后比對(duì)Ei`與Ei的值。若相等，檢查隨機(jī)數(shù)r1的值，確定是否還在同一會(huì)話中，如果還在同一會(huì)話中，則根據(jù)上面的計(jì)算獲取新的群組密鑰K_new，從而進(jìn)入驗(yàn)證核實(shí)階段；否則，放棄操作。

(3)驗(yàn)證核實(shí)階段

步驟一：標(biāo)簽新所有者S_new在接收到K_new消息后，標(biāo)簽新所有者S_new首先生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)r3，同時(shí)為組內(nèi)各標(biāo)簽成員生成新的認(rèn)證密鑰K_new_i，然后分別計(jì)算Fi，Mi，Ni的值，最后標(biāo)簽新所有者S_new將(Fi，Mi，Ni)一起傳送給組內(nèi)各標(biāo)簽。

步驟二：組內(nèi)各標(biāo)簽在接收到(Fi，Mi，Ni)消息后，標(biāo)簽通過計(jì)算Mi⊕K_new得到K_new_i，再通過計(jì)算Ni⊕K_new_i得到r3，接著標(biāo)簽用自身存放的ID，計(jì)算得到的K_new_i及r3，自身存放的K_new來計(jì)算Fi`的值，即：Fi`＝Syn(K_new&r3，K_new_i&ID)，然后比對(duì)Fi`與Fi的值。若相等，標(biāo)簽更新自身與標(biāo)簽新所有者S_new之間共享的新認(rèn)證密鑰K_new_i，接著標(biāo)簽用K_new_i，r2i，r3來計(jì)算Hi的值，最后將(r2i，Hi)一起傳送給標(biāo)簽新所有者S_new；若不相等，則放棄操作。

步驟三：標(biāo)簽新所有者S_new在接收到(r2i，Hi)消息后，標(biāo)簽新所有者S_new用自身生成的K_new_i，接收到的r2i，自身生成的r3來計(jì)算Hi`的值，即：Hi`＝Syn(K_new_i&r2i，K_new_i&r3)，然后逐一比對(duì)Hi`與Hi的值。若全部都相等，則標(biāo)簽新所有者S_new向標(biāo)簽原所有者S_old發(fā)送確認(rèn)消息SURE；若不全相等，則協(xié)議中止。

步驟四：標(biāo)簽原所有者S_old在接收到SURE消息后，標(biāo)簽原所有者S_old向標(biāo)簽新所有者S_new發(fā)送組內(nèi)各標(biāo)簽的相關(guān)信息Info(IDi)，協(xié)議完成。到此，群組標(biāo)簽所有權(quán)全部轉(zhuǎn)移成功。

在不脫離本發(fā)明精神或必要特性的情況下，可以其它特定形式來體現(xiàn)本發(fā)明。應(yīng)將所述具體實(shí)施例各方面僅視為解說性而非限制性。因此，本發(fā)明的范疇如隨附申請(qǐng)專利范圍所示而非如前述說明所示。所有落在申請(qǐng)專利范圍的等效意義及范圍內(nèi)的變更應(yīng)視為落在申請(qǐng)專利范圍的范疇內(nèi)。