專利名稱：Rfid電子標簽數(shù)據(jù)的篡改檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為RFID電子標簽領(lǐng)域，具體涉及一種RFID電子標簽的數(shù)據(jù)保護方法，尤其是一種基于數(shù)字水印的RFID電子標簽數(shù)據(jù)的篡改檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著RFID技術(shù)的成熟和市場的發(fā)展，電子標簽在許多領(lǐng)域和行業(yè)中扮演越來越重要的角色，它作為一種非接觸的識別技術(shù)得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。由于電子標簽數(shù)據(jù)的重要性，特別是其中存儲的用戶隱私信息，如果用戶使用沒有安全保護的電子標簽，用戶數(shù)據(jù)就可能在不知情的情況下，被惡意用戶讀取，從而泄露用戶的隱私信息。目前對RFID電子標簽數(shù)據(jù)的保護，主要是通過數(shù)據(jù)交換前的身份認證和對數(shù)據(jù)進行加密存儲，解決電子標簽的安全問題。但是如果加密密鑰被非法用戶破解，那么數(shù)據(jù)的安全性就完全沒有了保障，非法用戶可以任意修改數(shù)據(jù)，復(fù)制合法用戶的電子標簽數(shù)據(jù)，進行非法活動。本發(fā)明通過在RFID電子標簽數(shù)據(jù)中嵌入數(shù)字水印，即使加密密鑰被破解，也可以通過所嵌入的數(shù)字水印判定數(shù)據(jù)是否被篡改，實現(xiàn)對電子標簽數(shù)據(jù)的第二重保護。

發(fā)明內(nèi)容
目前，RFID電子標簽數(shù)據(jù)的保護，主要是通過存儲標簽信息時進行加密處理，但一旦密鑰被破解，數(shù)據(jù)就失去保護。本發(fā)明目的在于提供一種RFID電子標簽數(shù)據(jù)的篡改檢測方法，即使密鑰被破解，也能對電子標簽數(shù)據(jù)的完整性進行檢測，判斷、定位被篡改信息，實現(xiàn)了電子標簽數(shù)據(jù)的第二重保護。1、水印嵌入方法通過混沌系統(tǒng)生成實數(shù)序列，經(jīng)閾值函數(shù)將實數(shù)序列轉(zhuǎn)化為待嵌入的水印信息(0、1 二值序列)，按標簽地址順序讀取標簽信息，并進行二次剩余計算，判斷函數(shù)返回值，若其返回值與待嵌入水印信息相同，則存儲該標簽信息對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊地址， 并設(shè)置為只讀權(quán)限。2、提取水印方法讀取地址對應(yīng)的標簽信息，并保存此二進制信息經(jīng)二次剩余函數(shù)計算后的二值返回值，重復(fù)以上操作，組合成已嵌入的信息。3、篡改定位方法再次將待驗證的信息生成二進制序列，并與步驟2提取出的嵌入信息進行比較，因每兩比特位代表一個標簽地址的信息，故由此來判斷待驗證的信息是否正確，若不同，則可定位篡改的信息。本發(fā)明的優(yōu)勢是當標簽信息的加密密鑰被破解后，惡意篡改者修改信息再次按原地址存儲，但通過讀取只讀存儲區(qū)已存儲的地址信息，并由此地址讀取標簽信息，再恢復(fù)已嵌入信息序列，并通過與待驗證信息生成的序列對比，達到雙重保護的效果。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。


表1為本發(fā)明中二進制信息權(quán)重對應(yīng)值圖1為本發(fā)明中嵌入信息的生成示例2為本發(fā)明中嵌入過程的流程3為本發(fā)明中檢測待保護信息和篡改定位流程圖
具體實施例方式1、在圖1的實施例中，1)對于電子標簽信息(二進制比特形式)通過公式Σ c^gfHbn轉(zhuǎn)化為0至1 之間的小數(shù)值，不同值的小數(shù)代表著不同的待保護標簽信息。2)混沌系統(tǒng)是一種復(fù)雜的非線性動力系統(tǒng)，具有對初始條件和混沌參數(shù)高敏感性，生成的混沌序列具有非周期和隨機性的特點，因此混沌系統(tǒng)被廣泛運用于圖像加密。其中Logistic映射是一種經(jīng)典的混沌序列生成器。此公式可表示為&+1 = -4(&-0.5)2+1，將步驟(1)中所生成的初值代入公式，經(jīng)過數(shù)次迭代，將產(chǎn)生一個混沌實數(shù)序列Ixk :k = 0，1，2…}，由于電子標簽中存儲的是二進制數(shù)據(jù)，故需要將此實數(shù)序列轉(zhuǎn)變?yōu)槎M制序列。由于混沌映射所生成的混沌序列Ixk :k = 0，1,2···..}，由于此概率密度函數(shù)不依賴初值，故具有遍歷性，由此可計算混沌軌跡的點的均值為0.5，故可以選擇為閾值函數(shù)的閾值，當混沌實數(shù)序列的值大于0.5時取0，反正取1， 故由此將混沌實數(shù)序列轉(zhuǎn)化為二值量化序列yk。3)對由步驟1)產(chǎn)生的不同小數(shù)值經(jīng)步驟2、生成對應(yīng)不同的二值量化序列yk，取其中的2比特作為子水印，再將生成的不同子水印聯(lián)接，生成待嵌入的數(shù)字水印。在數(shù)字水印信息中，每兩比位特代表不同的待保護標簽信息。4)基于海明碼的水印校驗基于糾錯碼的水印嵌入方法是利用糾錯碼原理，對水印信息進行糾錯編碼(加入一定的冗余信息)，將糾錯編碼后的信息作為新的數(shù)字水印嵌入到電子標簽信息中。進行水印提取時，從電子標簽中提取出的實際上是含糾錯編碼的信息，以此來檢驗嵌入的數(shù)字水印是否完整和正確。如果已嵌入含糾錯編碼水印的標簽信息遭到了攻擊，導(dǎo)致提取的水印信息發(fā)生了改變，則可以利用海明碼解碼來確定提取的正確性。方法是對所有校驗位進行檢查，檢驗奇偶校驗位的正確與否。在校驗位中，所有 2的冪次方的數(shù)據(jù)位(編號為1，2，4，8等的位置)作為奇偶校驗位；其他數(shù)據(jù)位(編號為 3，5，6，7，9等的位置)用于存儲實際要編碼的數(shù)據(jù)。如果全部校驗的位置中有奇數(shù)個1，把該奇偶校驗位置為1 ；如果全部校驗的位置中有偶數(shù)個1，把該奇偶校驗位置為0。例如位置1 校驗 1 位，跳過 1 位(1，3，5，7，9，11，13，15，…)位置2 校驗 2 位，跳過 2 位 0，3，6，7，10，11，14，15，…)位置4 校驗 4 位，跳過 4 位(4-7，12-15，20-23，...)位置8 校驗 8 位，跳過 8 位(8-15，24-31，40-47，…)5)水印生成過程如圖1所示(編碼后信息中下劃線比特位代表奇偶校驗位)2、在圖2的實例中1)閱讀器對標簽數(shù)據(jù)的操作是以數(shù)據(jù)塊為單位的，讀取數(shù)據(jù)時，閱讀器發(fā)送讀單塊指令，取得相應(yīng)標簽數(shù)據(jù)塊中的信息。將標簽發(fā)給閱讀器響應(yīng)中返回的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)寄存器中，數(shù)據(jù)寄存器中數(shù)據(jù)可串行輸出，故可按比特位權(quán)重表(見表1)，通過Σ 0^n<12nbn 計算每次輸出的比特位權(quán)值總和作為權(quán)重值W。(式中2n為按輸出順序?qū)?yīng)的權(quán)值，比為按串行輸出的比特位信息。2)利用二次剩余判別函數(shù)Q(S，W)對上述權(quán)重值進行二值化(返回0或1)處理， 其中S是一個很大的奇素數(shù)。如果判別函數(shù)返回的是1，說明W是模S的二次剩余，返回0 則不是。3)將返回值(0或1)與待嵌數(shù)字水印信息比特位的第一位比較，若相同，則說明此水印位嵌入到此信息中，同時存儲此數(shù)據(jù)塊的地址，寫入電子標簽數(shù)據(jù)塊中，設(shè)置權(quán)限為只讀，以便數(shù)字水印的提??；若不相同，繼續(xù)讀取下一個標簽數(shù)據(jù)塊中的信息。當再次計算返回值時，比較水印的第二比特位，重復(fù)上述的操作，直到水印位嵌入完畢才停止讀取標簽的塊數(shù)據(jù)。3、在圖3的實例中標簽的數(shù)據(jù)可能會遭到惡意的篡改，那么閱讀器讀取的將是篡改后的信息。讀取標簽信息時，根據(jù)存儲在電子標簽中已嵌入水印的數(shù)據(jù)塊編號(只讀權(quán)限)，讀出標簽數(shù)據(jù)經(jīng)二次剩余函數(shù)計算計算出權(quán)重值，從而恢復(fù)隱藏的數(shù)字水印，將待保護信息再次按照以上方法生成水印，兩者進行比較，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的篡改定位功能。數(shù)字水印的提取和篡改定位功能的具體步驟如下1、用混沌系統(tǒng)根據(jù)不同的待保護信息轉(zhuǎn)為的初值再次生成混沌序列，再由閾值函數(shù)轉(zhuǎn)為0、1的二值序列，取其中兩比特位作為子水印。2、重復(fù)步驟1)，再次生成待驗證的水印信息。3、讀取存儲了隱藏數(shù)字水印的數(shù)據(jù)塊的編號值，并讀取對應(yīng)的電子標簽信息，計算出其權(quán)重值(0或1)。4、重復(fù)步驟3)，恢復(fù)出隱藏在標簽塊中的待解碼水印信息。對提取出的信息，如果全部校驗的位置中1的數(shù)目為奇數(shù)，把該奇偶校驗位置應(yīng)為1 ；如果全部校驗的位置中1的數(shù)目為偶數(shù)，該奇偶校驗位置應(yīng)為0。按此要求，奇偶校驗位正確，則讀出去除校驗位的二進制信息，即為解碼信息。5、將步驟2)生成的水印和4)所解碼得到的數(shù)字水印每兩比特位進行比對若都相同，即待保護信息未遭到篡改；哪兩比特位不同，則可以定位生成此子水印對應(yīng)的待保護標簽信息，由此實現(xiàn)篡改定位的功能。表1 二進制信息的權(quán)重對應(yīng)值
權(quán)利要求
1.一種RFID電子標簽數(shù)據(jù)的篡改檢測方法，其特征在于包括待嵌入信息的生成和嵌入、信息提取、受保護信息的篡改檢測，所述的二進制嵌入信息生成采用了混沌算法，嵌入和提取使用二進制權(quán)值的二次剩余方法，對兩次生成的水印比較，實現(xiàn)篡改檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在RFID電子標簽數(shù)據(jù)通過嵌入信息防篡改的方法，其特征在于所述的嵌入信息的生成，將8比特的信息轉(zhuǎn)化為十進制小數(shù)，作為混沌系統(tǒng)的初值，產(chǎn)生不同的實數(shù)序列，并用閾值函數(shù)將此序列轉(zhuǎn)為二值序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在RFID電子標簽數(shù)據(jù)通過嵌入信息防篡改的方法，其特征在于信息的嵌入對不同的二進制標簽信息計算權(quán)值，并代入二次剩余函數(shù)，以此函數(shù)的返回值確定是否能嵌入1比特信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在RFID電子標簽數(shù)據(jù)通過嵌入信息檢測數(shù)據(jù)篡改的方法，其特征在于受保護信息的篡改檢測，讀取存儲已嵌入信息的標簽信息，并代入二次剩余函數(shù)，其返回值組成序列就是嵌入的完整信息，用待保護信息利用權(quán)利要求1的方法再次生成信息，對比以上生成的兩個二進制序列，判斷異同并可根據(jù)被修改的比特位確定被篡改信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種RFID電子標簽數(shù)據(jù)的篡改檢測方法。其包括以下步驟水印的生成和嵌入，利用混沌系統(tǒng)產(chǎn)生的實數(shù)序列，經(jīng)閾值函數(shù)生成待嵌入水印信息，并通過二次剩余判別算法將水印信息嵌入到電子標簽數(shù)據(jù)中；水印的提取，讀取標簽地址對應(yīng)的二進制信息，并保存此信息經(jīng)二次剩余函數(shù)計算后的返回值，重復(fù)以上操作，提取出嵌入的水印信息；水印信息篡改檢測，將待驗證信息生成的水印與上述步驟提取出的嵌入信息進行比較，判斷待驗證信息是否正確，若有誤，便可定位被篡改信息。本發(fā)明的優(yōu)勢是當加密的密鑰被破解后，雖然惡意篡改者修改信息后再次按原地址存儲，但利用本發(fā)明提出的篡改檢測方法，則可以檢測存儲的信息是否被篡改，以此達到雙重保護的效果。
文檔編號G06K7/00GK102521557SQ20111040457
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者張汗靈 申請人:湖南大學