本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)加密，尤其涉及一種無源rfid系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密處理方法。

背景技術(shù)：

1、射頻識別(rfid)是一種遠(yuǎn)程存儲和檢索數(shù)據(jù)的方法，rfid標(biāo)簽包括電子芯片和天線，該天線檢測由閱讀器傳輸?shù)臒o線電信號。通過標(biāo)簽從rfid閱讀器設(shè)備接收無線電波后，它立即向閱讀器發(fā)送數(shù)字信息。無源rfid系統(tǒng)使用反向散射調(diào)制，在通信過程中，閱讀器發(fā)出一個調(diào)制信號，該信號被標(biāo)簽的天線接收。在天線輸入端產(chǎn)生射頻電壓為芯片供電，芯片通過改變其復(fù)雜的射頻輸入阻抗返回信息，后向散射信號的調(diào)制是通過改變阻抗匹配和不匹配兩種不同狀態(tài)之間的阻抗來實現(xiàn)的。

2、在rfid技術(shù)中，信息的在保密性和安全性至關(guān)重要。不安全的卡片很容易被復(fù)制以檢索或修改機(jī)密信息。rfid領(lǐng)域由于其成本和功耗都比較低，因此夠用非常廣泛，但是由于其低成本的特性，不適合復(fù)雜的加密過程，更傾向于輕量級安全協(xié)議和算法，以確保在提高安全性的同時最大限度的降低成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無源rfid系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密處理方法，以基本的對稱加密算法為基礎(chǔ)，通過補(bǔ)充加密前的隨機(jī)密鑰生成和加密后的數(shù)據(jù)隨機(jī)化處理的過程，提高了數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，是一種輕量級的安全算法和協(xié)議，有效的提升了rfid通信過程的數(shù)據(jù)安全級別。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種無源rfid系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密處理方法，

4、包括

5、第一步是根據(jù)電子標(biāo)簽的產(chǎn)品碼生成隨機(jī)密鑰；

6、第二步是采用循環(huán)加密的方式處理明文數(shù)據(jù)；

7、第三步是對加密數(shù)據(jù)的隨機(jī)化處理，生成最終的加密數(shù)據(jù)

8、進(jìn)一步的，

9、通過隨機(jī)密鑰的生成以及加密數(shù)據(jù)隨機(jī)化處理的方式，使得相同明文數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)也會輸出不同的密文。解密系統(tǒng)通過輸出密文中固定字節(jié)的系列號才可解析出明文字符。

10、再進(jìn)一步的，

11、生成隨機(jī)密鑰包括：

12、rfid電子標(biāo)簽的標(biāo)簽標(biāo)識被讀取到函數(shù)func_a()中，一旦讀取到數(shù)據(jù)，該函數(shù)為每個tid生成一個唯一16字節(jié)的隨機(jī)數(shù)，該隨機(jī)數(shù)定義為4*4矩陣a，按照字節(jié)順序被分為4*4字節(jié)矩陣，每個單元格位一字節(jié)數(shù)據(jù)，表示一個單詞。產(chǎn)品碼和隨機(jī)數(shù)a異或運(yùn)算生成第一個秘鑰k0。

13、再進(jìn)一步的，

14、數(shù)據(jù)循環(huán)加密包括如下步驟：

15、(1)生成秘鑰1

16、秘鑰a和原始明文矩陣異或運(yùn)算，生輪密鑰k0；

17、(2)字節(jié)替代

18、以輪密鑰矩陣為依據(jù)，用每一個字節(jié)的16進(jìn)制數(shù)的高位數(shù)字為行，低位數(shù)字為列，在標(biāo)準(zhǔn)的s盒表中查找對應(yīng)的數(shù)字，用這個數(shù)字代替原來的數(shù)字，生成新的矩陣b2；

19、(3)行移位

20、將b2矩陣行移位，移位標(biāo)準(zhǔn)是第一行不變，第二行循環(huán)左移8比特，第三行循環(huán)左移16比特，第四行循環(huán)左移24比特，得到矩陣b3；

21、(4)列混淆

22、將b3矩陣與指定的矩陣c進(jìn)行運(yùn)算；b3矩陣的每一列被視作一個多項式，然后與設(shè)定的多項式相乘后再取模x4+1,矩陣b3的矩陣c相乘的計算過程，得到矩陣b4；

23、(5)生成輪秘鑰

24、將矩陣b4與新的秘鑰k1進(jìn)行第(1)步的異或運(yùn)算，產(chǎn)生一個新的矩陣b5，然后執(zhí)行(2)-(4)步驟，直到循環(huán)結(jié)束；

25、(6)輪密鑰運(yùn)算

26、將生成的輪密鑰k1進(jìn)行新一輪的循環(huán)，執(zhí)行步驟(2)-(4)，然后繼續(xù)生成新的輪密鑰k2，循環(huán)執(zhí)行直至生成最后的輪密鑰k10，執(zhí)行到(3)步，則加密結(jié)束，進(jìn)入第3步驟，數(shù)據(jù)隨機(jī)化處理。

27、新的密鑰k1是將原始密鑰進(jìn)行密鑰擴(kuò)展得到的，生成輪密鑰k1的算法如下：將原始密鑰a的狀態(tài)矩陣a的每一列四個字節(jié)看作一個字，分別為w(0),w(1),w(2),w(3)，

28、

29、那么輪密鑰k1的每一列的字w(4),w(5),w(6),w(7)生成過程為：其中，t函數(shù)代表：先循環(huán)左移1個字節(jié)，再進(jìn)行字節(jié)代換(基于s盒)，然后與輪常量矩陣c進(jìn)行異或。

30、

31、再進(jìn)一步的，

32、數(shù)據(jù)隨機(jī)化

33、數(shù)據(jù)經(jīng)過加密算法后已經(jīng)是密文了，再經(jīng)過初始化向量簡稱iv的處理，進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性和安全性。iv確保了即使用相同的秘鑰對相同的明文進(jìn)行多次加密，每次生成的密文也是不同的。

34、本發(fā)明保證了數(shù)據(jù)的安全性和有效性。該方案不需要大的功耗，可應(yīng)用與無源的射頻通訊系統(tǒng)中，通過明文分塊的方式可實現(xiàn)加密長數(shù)據(jù)。

35、由于對加密后的密文進(jìn)行隨機(jī)化處理，即使用相同的密鑰對相同的明文進(jìn)行多次加密，每次生成的密文也是不同的，有效的提升了無線射頻通信的數(shù)據(jù)安全性。

技術(shù)特征：

1.一種無源rfid系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密處理方法，其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種無源RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密處理方法，屬于數(shù)據(jù)加密技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明在對稱加密算法的基礎(chǔ)上引入了生成隨機(jī)密鑰、循環(huán)加密過程、加密數(shù)據(jù)隨機(jī)化處理三大部分，用于加密RFID無源標(biāo)簽上的用戶數(shù)據(jù)。由于對加密后的密文進(jìn)行隨機(jī)化處理，即使用相同的密鑰對相同的明文進(jìn)行多次加密，每次生成的密文也是不同的，有效的提升了無線射頻通信的數(shù)據(jù)安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：張永昊,王建峰,趙鑫鑫,姜凱,李銳,魏子重
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東浪潮科學(xué)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19