Rfid系統(tǒng)中有效轉(zhuǎn)移標(biāo)簽所有權(quán)的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于信息安全領(lǐng)域，涉及一種RFID系統(tǒng)中有效轉(zhuǎn)移標(biāo)簽所有權(quán)的方法。該方法采用挑戰(zhàn)響應(yīng)機(jī)制，標(biāo)簽通過(guò)和新舊所有者之間互發(fā)消息來(lái)實(shí)現(xiàn)所有權(quán)轉(zhuǎn)移過(guò)程，完整的方法包括提出轉(zhuǎn)移請(qǐng)求，認(rèn)證標(biāo)簽身份，批準(zhǔn)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求，認(rèn)證原所有者身份。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了當(dāng)新所有者提出控制標(biāo)簽請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)原所有者許可，可以獲得目標(biāo)標(biāo)簽的所有權(quán)，且在所有權(quán)轉(zhuǎn)移過(guò)程中標(biāo)簽?zāi)芮覂H能被新所有者或原所有者唯一所有，在安全方面能夠達(dá)到標(biāo)簽安全轉(zhuǎn)移的要求。
【專利說(shuō)明】RFID系統(tǒng)中有效轉(zhuǎn)移標(biāo)簽所有權(quán)的方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于信息安全領(lǐng)域；主要用于RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽所有權(quán)的轉(zhuǎn)移，即新所有者提出控制標(biāo)簽請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)原所有者許可，獲得目標(biāo)標(biāo)簽的所有權(quán)。同時(shí)標(biāo)簽在所有權(quán)轉(zhuǎn)移過(guò)程中能且僅能被新所有者或原所有者唯一所有。特別適合為產(chǎn)品供應(yīng)鏈中RFID系統(tǒng)標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移提供一定的安全保障。
【背景技術(shù)】
[0002]RFID (Radio Frequency Identification),即無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù),是一種非接觸式的自動(dòng)標(biāo)識(shí)技術(shù)，在商品管理，貨物運(yùn)輸，車輛識(shí)別，供應(yīng)鏈管理等方面有著廣泛的應(yīng)用，其存在的安全問(wèn)題一直備受關(guān)注。RFID系統(tǒng)一般是由三部分實(shí)體組成的:RFID標(biāo)簽、讀卡器和后端服務(wù)器。后端服務(wù)器的計(jì)算和存儲(chǔ)能力較大，存儲(chǔ)該系統(tǒng)所有標(biāo)簽的信息；讀卡器是一個(gè)帶有天線的無(wú)線發(fā)射與接收信號(hào)設(shè)備，通過(guò)無(wú)線信號(hào)和標(biāo)簽通信，并與后端服務(wù)器連接；RFID標(biāo)簽是裝有天線的微型電路，通常僅由數(shù)千個(gè)邏輯門電路組成，根據(jù)其能量來(lái)源，分為被動(dòng)式標(biāo)簽、半被動(dòng)式標(biāo)簽以及主動(dòng)式標(biāo)簽。標(biāo)簽與讀卡器在相同通信頻率下進(jìn)行通信。RFID系統(tǒng)的基本安全問(wèn)題是認(rèn)證問(wèn)題。
[0003]在供應(yīng)鏈中，產(chǎn)品先后分別為制造商，分銷商，零售商，消費(fèi)者等多級(jí)用戶所有，各級(jí)用戶之間的利益有時(shí)相互不可侵犯。采用RFID技術(shù)管理產(chǎn)品時(shí)，每級(jí)用戶都分別擁有一套獨(dú)立的RFID系統(tǒng)來(lái)管理被RFID標(biāo)簽標(biāo)記的產(chǎn)品。這就涉及到標(biāo)簽所有權(quán)在不同RFID系統(tǒng)中如何轉(zhuǎn)移，且滿足一定的安全需求。以零售商向分銷商提出產(chǎn)品所有權(quán)轉(zhuǎn)移為例，需要滿足以下幾個(gè)條件:1)零售商可以獲得分銷商產(chǎn)品標(biāo)簽的所有權(quán)；2)分銷商不能繼續(xù)擁有產(chǎn)品標(biāo)簽的所有權(quán)；3)所謂“無(wú)奸不商”，分銷商和零售商不一定誠(chéng)實(shí)，所以在產(chǎn)品標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移過(guò)程中要警惕不能有虛假轉(zhuǎn)移；同時(shí)也要防止其他不法分子干擾標(biāo)簽轉(zhuǎn)移秩序，強(qiáng)買強(qiáng)賣，從中牟利。需要指出的是一般是對(duì)指定產(chǎn)品標(biāo)簽所有權(quán)進(jìn)行轉(zhuǎn)移。本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)密碼協(xié)議來(lái)完成RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移，以滿足提出的安全需求。
[0004]RFID標(biāo)簽的計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間和電能供應(yīng)都非常有限，這些對(duì)RFID系統(tǒng)安全機(jī)制的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多限制。RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議按不同的標(biāo)準(zhǔn)可以進(jìn)行如下分類:
[0005]按協(xié)議執(zhí)行是否依賴可信第三方(TTP)進(jìn)行劃分:一類是依賴TTP參與轉(zhuǎn)移過(guò)程的協(xié)議，如Saito等人提出的協(xié)議，該協(xié)議實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽所有權(quán)的完全轉(zhuǎn)移，但是由于原所有者將秘密值直接傳遞給新所有者，前向安全無(wú)法保證，有一定局限性，且通信過(guò)程較為復(fù)雜，容易出錯(cuò)。而另一類是僅由屬于RFID系統(tǒng)的實(shí)體完成轉(zhuǎn)移，實(shí)體之間互相進(jìn)行認(rèn)證，確定轉(zhuǎn)移的合法性，如Koralalage等人提出的協(xié)議，該協(xié)議由于過(guò)程中標(biāo)簽會(huì)發(fā)送固定的通信數(shù)據(jù)，容易泄露標(biāo)簽的位置信息。
[0006]按協(xié)議的復(fù)雜度進(jìn)行劃分:一類是重量級(jí)轉(zhuǎn)移協(xié)議，即基于公鑰加密的RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議。如Chen協(xié)議、Ilic協(xié)議等。Chen協(xié)議和Ilic協(xié)議分別存在的安全問(wèn)題，如Chen協(xié)議不能抵抗去同步攻擊，Ilic協(xié)議由于標(biāo)簽標(biāo)識(shí)ID明文傳遞，標(biāo)簽很容易被追蹤。使用公鑰加密技術(shù)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移協(xié)議，雖然計(jì)算復(fù)雜度高，不適合低成本的RFID系統(tǒng)使用，但實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽所有權(quán)的完全轉(zhuǎn)移較為容易。一類是中量級(jí)轉(zhuǎn)移協(xié)議，即采用對(duì)稱加密、密碼Hash函數(shù)、偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器等技術(shù)的協(xié)議，比如Song協(xié)議及其改進(jìn)協(xié)議、Osaka協(xié)議、Fouladgar協(xié)議等。經(jīng)過(guò)研究分析，這些協(xié)議都存在安全隱患。還有一類是輕量級(jí)轉(zhuǎn)移協(xié)議，如Kulseng協(xié)議，該協(xié)議使用了輕量級(jí)的運(yùn)算，效率較前兩類協(xié)議提高了很多，但是由于運(yùn)算較簡(jiǎn)單，通信數(shù)據(jù)信息也相對(duì)容易泄露。
[0007]Kapoor等認(rèn)為如果不采用公鑰加密技術(shù)，沒(méi)有TTP參與下，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽所有權(quán)的完全轉(zhuǎn)移會(huì)比較困難。例如Song協(xié)議以及改進(jìn)協(xié)議，原所有者在協(xié)議執(zhí)行后仍可以繼續(xù)控制標(biāo)簽，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的所有權(quán)轉(zhuǎn)移，只是實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽所有權(quán)的共享。于是采用對(duì)稱加密技術(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)不依賴TTP參與完成轉(zhuǎn)移的標(biāo)簽所有權(quán)共享機(jī)制。協(xié)議中隨機(jī)生成新所有者的秘密值，而原所有者無(wú)法得知，這在設(shè)計(jì)上是一個(gè)改進(jìn)。然而由于標(biāo)簽里還存儲(chǔ)原所有者的共享秘密值，原所有者仍然可以控制標(biāo)簽。所以該協(xié)議本質(zhì)上還是一個(gè)標(biāo)簽所有權(quán)共享協(xié)議。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于上述現(xiàn)有協(xié)議存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種安全、高效的不依賴TTP的RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移方法。本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)移方法只采用位連接、Hash函數(shù)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)十分簡(jiǎn)單。同時(shí)在安全方面能夠達(dá)到標(biāo)簽安全轉(zhuǎn)移的要求。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0009]一種RFID系統(tǒng)中有效轉(zhuǎn)移標(biāo)簽所有權(quán)的方法。該方法采用挑戰(zhàn)響應(yīng)機(jī)制，標(biāo)簽通過(guò)和新舊所有者之間互發(fā)消息來(lái)實(shí)現(xiàn)所有權(quán)轉(zhuǎn)移過(guò)程，完整的方法包括提出轉(zhuǎn)移請(qǐng)求，認(rèn)證標(biāo)簽身份，批準(zhǔn)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求，認(rèn)證原所有者身份，初始化新所有者五個(gè)過(guò)程，設(shè)S1表示標(biāo)簽的原所有者，S2表示標(biāo)簽的新所有者，Ti為所有權(quán)發(fā)生轉(zhuǎn)移的目標(biāo)標(biāo)簽，Ti分別與S1和S2共享的密鑰的長(zhǎng)度為I比特，執(zhí)行步驟如下:
[0010]1.S2提出Ti標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移申請(qǐng)REQ至Ti ；
[0011]2.Ti收到請(qǐng)求后，生成長(zhǎng)度為I比特的隨機(jī)數(shù)ri，并計(jì)算通信數(shù)據(jù)Α=Η(Κη| U，發(fā)送Α、r1給S1 ；Η()表示密碼Hash函數(shù)，Kil為S1與Ti共享的密鑰，| |為連接操作符，a| |b表不對(duì)等長(zhǎng)的二進(jìn)制串a(chǎn)和b字符串連接操作。
[0012]3.S1收到Α、r1之后，在Kil列表中查找到Kil使A’=H(Kil I ri)與收到的A相等，并查到當(dāng)前匹配標(biāo)簽，S1判斷數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前匹配標(biāo)簽是否為允許轉(zhuǎn)移的目標(biāo)標(biāo)簽Ti,如果是，則生成長(zhǎng)度為I比特的比特隨機(jī)數(shù)r2，并計(jì)算通信數(shù)據(jù)B=H (KilI Ir1I |r2)，并將B、r2發(fā)給標(biāo)簽Ti;
[0013]4.Ti計(jì)算得B’=H(Kil I Ir」Ir2),判斷是否與收到的B相等,若相等,貝U置Status=2,Status為標(biāo)簽當(dāng)前的所有權(quán)歸屬標(biāo)志位，長(zhǎng)度為I比特，只讀；Status=I表示屬于S1,Status=2表不屬于S2 ；
[0014]5.Ti將Ki2初始化到S2中Ki2列表，S2接受初始化，轉(zhuǎn)移完成；如果S2 —段時(shí)間內(nèi)未被初始化，本次轉(zhuǎn)移失敗，協(xié)議立即重新開(kāi)始；Ki2為S2與Ti共享的密鑰。
[0015]本發(fā)明提出的RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移方法，本發(fā)明用于RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽所有權(quán)的轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)新所有者提出控制標(biāo)簽請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)原所有者許可，可以獲得目標(biāo)標(biāo)簽的所有權(quán)，且在所有權(quán)轉(zhuǎn)移過(guò)程中標(biāo)簽?zāi)芮覂H能被新所有者或原所有者唯一所有，在安全方面能夠達(dá)到標(biāo)簽安全轉(zhuǎn)移的要求?？蔀楣?yīng)鏈中的各RFID系統(tǒng)提供安全的基礎(chǔ)通信標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移環(huán)境。本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]1.通信過(guò)程簡(jiǎn)單。較前人提出的復(fù)雜的RFID系統(tǒng)標(biāo)簽轉(zhuǎn)移協(xié)議，過(guò)程僅需要5步實(shí)現(xiàn)，且不依賴可信第三方，過(guò)程復(fù)雜度大大降低。
[0017]2.設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的挑戰(zhàn)響應(yīng)機(jī)制，同時(shí)沒(méi)有采用更新機(jī)制，降低了標(biāo)簽工作成本，且防止?fàn)顟B(tài)不同步情況發(fā)生。
[0018]3.實(shí)用性強(qiáng)。設(shè)計(jì)的協(xié)議并沒(méi)有使用復(fù)雜的密碼運(yùn)算函數(shù)，涉及到的運(yùn)算都簡(jiǎn)單又容易實(shí)現(xiàn)。低端RFID系統(tǒng)中考慮到標(biāo)簽的成本等因素，標(biāo)簽的各項(xiàng)能力都有限，所以設(shè)計(jì)的協(xié)議特別適合低成本RFID系統(tǒng)的使用，適合在供應(yīng)鏈管理中推廣。
[0019]4.保護(hù)用戶隱私。設(shè)計(jì)的協(xié)議在認(rèn)證過(guò)程中，所有的共享密鑰都不易泄露，標(biāo)簽的位置也不可追蹤，滿足標(biāo)簽?zāi)涿砸蟆?br> [0020]5.有一定的安全保障。實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)標(biāo)簽所有權(quán)的徹底轉(zhuǎn)移，保證了所有權(quán)能且僅能被唯一所有者所有，并對(duì)參與轉(zhuǎn)移的實(shí)體身份、發(fā)生轉(zhuǎn)移的時(shí)機(jī)進(jìn)行了認(rèn)證，一定程度上可以抵抗常見(jiàn)的主動(dòng)攻擊和被動(dòng)攻擊。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]附圖1:本發(fā)明方法中協(xié)議執(zhí)行示意圖。
[0022]附圖2:基于振蕩器采樣法的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明使用Status標(biāo)識(shí)標(biāo)簽當(dāng)前所有者是誰(shuí)，采用挑戰(zhàn)響應(yīng)機(jī)制，通過(guò)標(biāo)簽和新舊所有者之間互發(fā)消息來(lái)實(shí)現(xiàn)所有權(quán)轉(zhuǎn)移過(guò)程，設(shè)計(jì)了一個(gè)安全、簡(jiǎn)單、高效的RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議。完整的協(xié)議包括提出轉(zhuǎn)移請(qǐng)求，認(rèn)證標(biāo)簽身份，批準(zhǔn)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求，認(rèn)證原所有者身份，初始化新所有者等過(guò)程。其中S1中存儲(chǔ)的密鑰列表如表1所示。
[0024]表1 =S1中存儲(chǔ)的密鑰列表
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種RFID系統(tǒng)中有效轉(zhuǎn)移標(biāo)簽所有權(quán)的方法。該方法采用挑戰(zhàn)響應(yīng)機(jī)制，標(biāo)簽通過(guò)和新舊所有者之間互發(fā)消息來(lái)實(shí)現(xiàn)所有權(quán)轉(zhuǎn)移過(guò)程，完整的方法包括提出轉(zhuǎn)移請(qǐng)求，認(rèn)證標(biāo)簽身份，批準(zhǔn)轉(zhuǎn)移請(qǐng)求，認(rèn)證原所有者身份，初始化新所有者五個(gè)過(guò)程，設(shè)S1表示標(biāo)簽的原所有者，S2表示標(biāo)簽的新所有者，Ti為所有權(quán)發(fā)生轉(zhuǎn)移的目標(biāo)標(biāo)簽，Ti分別與S1和S2共享的密鑰的長(zhǎng)度為I比特，執(zhí)行步驟如下: 1)S2提出Ti標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移申請(qǐng)REQ至Ti ； 2)Ti收到請(qǐng)求后，生成長(zhǎng)度為I比特的隨機(jī)數(shù)F1，并計(jì)算通信數(shù)據(jù)A=H (Kil I Ir1)，發(fā)送Α、r1給S1 ；Η()表示密碼Hash函數(shù)，Kil為S1與Ti共享的密鑰，| |為連接操作符，a| |b表不對(duì)等長(zhǎng)的二進(jìn)制串a(chǎn)和b字符串連接操作。 3)S1收到A,r1之后，在Kil列表中查找到Kil使A’=H(Kil | | r1)與收到的A相等，并查到當(dāng)前匹配標(biāo)簽，S1判斷數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前匹配標(biāo)簽是否為允許轉(zhuǎn)移的目標(biāo)標(biāo)簽Ti,如果是，則生成長(zhǎng)度為I比特的比特隨機(jī)數(shù)r2，并計(jì)算通信數(shù)據(jù)B=H (Kn| Ir1I |r2)，并將B、r2發(fā)給標(biāo)簽Ti ； 4)Ti計(jì)算得B’=H(Kil I Ir11 |r2),判斷是否與收到的B相等，若相等，則置Status=2,Status為標(biāo)簽當(dāng)前的所有權(quán)歸屬標(biāo)志位，長(zhǎng)度為I比特，只讀；Status=I表示屬于S1,Status=2表不屬于S2 ； 5)Ti將Ki2初始化到S2中Ki2列表，S2接受初始化，轉(zhuǎn)移完成；如果S2—段時(shí)間內(nèi)未被初始化，本次轉(zhuǎn)移失敗，協(xié)議立即重新開(kāi)始；Ki2為S2與Ti共享的密鑰。
【文檔編號(hào)】H04L29/06GK103957186SQ201410068882
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】孫達(dá)志, 毛雅佼, 李曉紅, 許光全 申請(qǐng)人:天津大學(xué)