一種群組rfid標簽身份認證方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于射頻識別及身份認證技術領域，特別設及一種群組RFID標簽身份認證 方法。
【背景技術】
[0002] RFID系統主要由標簽、閱讀器、后端服務器Ξ大部分組成，其中后臺服務器與閱讀 器通過安全有線信道進行通信，閱讀器與標簽通過不安全的無線信道進行通信，因此存在 多種安全隱患；同時，由于受到終端計算能力、存儲能力等多種因素的限制，現有的RFID身 份認證協議難W滿足安全、高效、低成本的需求;而且在實際應用中，RFID標簽常W群組方 式發生身份認證過程，因此傳統的RFID身份認證協議已無法滿足實際的應用需求。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是為了滿足際的RFID系統應用需求，提出一種群組RFID標簽身份認 證方法。其技術方案如下：
[0004] 所述RFID自動識別系統包括RFID標簽、RFID閱讀器和RFID后臺服務器。
[0005] 所述認證方法包括:安全認證模式和快捷認證模式。
[0006] 其中安全認證模式認證過程如下：
[0007] si.閱讀器中的隨機數發生器產生隨機數N1;然后選中群組Fx，廣播消息(如ery| Fx||N1)；
[000引 s2.標簽收到消息之后，檢查本地群組標識Fx與收到的群組標識是否一致，如果一 致，則標簽處于激活狀態，跳轉到S3;否則標簽處于靜默狀態，認證過程終止。
[0009] S3.被激活的標簽利用本地消息Nx，標簽標識ID，標簽假名IDS,結合函數LEPAU， y)計算N2、A、B，之后更新秘密數Nx，得到A、B，并發送消息IDSMFxMaI |B至閱讀器；閱讀器 轉發消息IDS| |Fx| lAllBllNl給服務器；
[0010] s4.服務器收到消息之后，首先在后臺服務器中，檢查群組Fx中存儲的IDS數據能 否匹配消息中的IDS數據；如果沒有數據匹配成功，表示服務器認證標簽失敗，認證過程終 止;如果匹配成功，則表示服務器預認證標簽成功，跳轉至巧；
[0011] s5.服務器用消息中的數據A、N1、IDSW及本地存儲的數據ID，結合公式，計算得到 數據N2、B'，驗證消息中的數據B = B'是否成立，如果等式成立，則表示服務器驗證標簽成 功，跳轉至s6;否則認證失敗，結束認證過程。
[0012] s6.服務器成功認證標簽之后，更新IDSold，并生成隨機數N3,利用本地保存數據 ID、IDS，W及巧中計算得到的數據N2,結合函數PCS(x，y)，計算IDSnew、C、D，通過閱讀器轉 發消息C| Id給標簽，繼續s7;
[OOK] s7.標簽接收消息，并利用消息C、D，W及本地數據ID、N2、IDS計算N3、IDSnew'、D'， 驗證等式iy=D能否成立;若等式成立，則標簽認證讀寫器成功，標簽更新假名IDS;否則標 簽認證讀寫器失敗，認證過程終止。
[0014] s8.重復上述s3-s7;在預定的時間內，直到后臺服務器中群組Fx的所屬的標簽全 部認證成功，則群組認證成功，否則認證超時，群組認證失敗。
[0015] 其中所述認證方法中的快捷認證模式認證過程如下：
[0016] cl.閱讀器中的隨機數發生器產生隨機數N1;然后選中群組Fx，廣播消息(如ery| Fx||N1)；
[0017] c2.標簽收到消息之后，檢查本地群組標識Fx與收到的群組標識是否一致，如果一 致，則標簽處于激活狀態，跳轉到c3;否則標簽處于靜默狀態，認證過程終止。
[001引 c3.被激活的標簽i利用本地消息Nx，標簽標識ID，標簽預標識IDF，函數化EPAU， y)按照對應的公式計算N2、A、B、C，更新秘密數化;然后通過閱讀器發送消息FxMAMBMC給 后臺服務器；
[0019] c4.服務器收到消息之后，按照公式分別計算N2、B'，驗證等式B = B'是否成立;若 等式成立，則表示閱讀器認證標簽成功，計算得到IDF;跳轉至c5;
[0020] c5.取IDF的后32bit位為IDFx，服務器在預定時間內，驗證IDFxl ? IDFx2 ? ...IDFxn結果為特定值P，IDFxl ? IDFx2? . . .IDFxn是否為特定值Q，如果驗證成功，則群組 認證成功，如果驗證失敗，或者認證超時，則群組認證失敗。
[0021] 通過上述認證方法的驗證，RFID標簽和閱讀器的完成了身份認證過程，通過驗證 的標簽和閱讀器即可進行后續業務操作。
[0022] 所述方法中函數化EPA(x，y)由線性反饋移位寄存器化FSR)和兩個非線性函數PCS (又，7)、化64^，7)組成;硬件上，只要標簽具有位運算的能力，就可^實現?〔5^，7)和化6八 (x，y)函數，而且LFS財幾制也只需要硬件具有異或運算和移位運算能力，因此化EPA(x，y)函 數具有超輕量級的性質。函數?〔5^，7)、化64^，7)、51^?4^，7)的詳細實現分別見圖1、圖 2、圖 3。
[0023] 所述方法中函數PCS(X，y)、化EA(X，y)中的常量0表示將1左移對應服務器的CPU位 數，并減 1(如32bitCPU，則 0 = 2~32-1);
[0024] 所述方法中函數SLEPAU，y)中的常量Μ表示獲得對應服務器的CPU位數的整數，將 其前半部分bit位置0,后半部分bit位置1(如32bitCPU，M=0x00001111);
[0025] 所述方法中函數化EPA(x，y)中的常量表示獲得對應服務器的CPU位數的整數，將 其前半部分bit位置1，后半部分bit位置0(如32bitCPU，N=0xlll100 00);
[0026] 所述方法中安全認證模式S3中N2、A、B的計算公式W及更新秘密數化的方法如下：
[0027] N2 = SLEPA(^，N1);
[002引 A=(IDV N1)受跑；
[0029] 艮=PCS(I破@備，饑）
[0030] 化二肥；
[0031] 所述方法中安全認證模式巧中計算N2、B'的公式如下：
[0032] 般二αΦ (IDVN1);
[0033] 旺，二PCS(IDS@N2，N1);
[0034] 所述方法中安全認證模式s6中更新IDSold，計算IDSnew、C、D的公式如下：
[0035] IDSold = IDSnew；
[0036] IDSnew=I照 A (ID V 殿)；
[0037] α=0-〇ΑΝ2)貨鵬；
[003引 D斗CS (IDSnew?肥，肥）；
[0039] 所述方法中安全認證模式s7中計算N3、IDSnew'、〇/ W及標簽更新假名IDS的方法 如下：
[0040] 脫=C貨畑Λ魄)；
[0041 ] IDS陽w'=I呢 A (II)V鵬）:；
[0042] D' =PCS (mSnew 貨胞，脫）;
[0043] IDS = IDSnew；
[0044] 所述方法中快捷認證模式c3中計算N2、A、B、C的公式和更新秘密數化的方法如下：
[0045] N2 = SLEPA(r^，Nl);
[0046] A=(IDaN1) Θ ν2·
[0047] B=(IDvN1.)貨陋：
[004引 C=ri)F@N2,
[0049] 化= N2;
[0050] 所述方法中快捷認證模式c4中計算N2、B'的公式如下：
[0化1] N2=A角（Π )Λ劇）；
[0052] Β，= (IDV抑）影_Ν2;
[0053] 所述方法中快捷認證模式c5中Ρ的值為0，Q的值為
[0054] 本發明技術方案帶來的有益效果：
[0055] 本發明提出的一種群組RFID標簽身份認證方法，其運算開銷低，標簽只需要具有 滿足位運算、包括邏輯運算、異或運算、移位運算的能力;通信開銷低，安全認證模式只需在 開放空間中通過3輪通信，快捷認證模式只需要開放空間中完成2輪通信量;該方法提出的 PCS (X，y)算法、NLEA(X，y)算法、SLEPA(X，y)算法均只需要標簽端具有位操作的能力，運些 算法流程簡單、所需資源少、易于實現，適合應用于解決低成本RFID標簽的安全問題；同時 提高RFID系統在開放空間中的保密性，協議能抵抗中間人攻擊、重放攻擊、拒絕服務攻擊等 RFID系統常見的攻擊方式。
【附圖說明】
[0056] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可W 根據運些附圖獲得其它的附圖。
[0057] 圖1為本發明的非線性函數PCS(x，y)具體運算流程示意圖；
[0058] 圖2為本發明的非線性函數NLEA(x，y)具體運算流程示意圖；
[0059] 圖3為本發明的非線性函數SLEPA(x，y)具體運算流程示意圖；
[0060] 圖4為本發明所述的一種群組RFID身份認證方法示意圖；
[0061] 圖5為本發明所述的一種群組RFID身份認證方法安全認證模式示意圖；
[0062] 圖6為本發明所述的一種群組RFID身份認證方法快捷認證模式示意圖；
【具體實施方式】
[0063] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0064] -種群組RFID身份認證方法，用于實現RFID自動識別系統中，RFID標簽和RFID閱 讀器進行業務通信之前，W群組的方式通過系統身份認證的功能。所述RFID自動識別系統 包括RFID標簽組、RFID閱讀器和后臺服務器，其中RFID標簽組中的標簽無電源，標簽中的內 部邸PROM存儲數據，標簽CPU為32bit，它只需要滿足位運算(邏輯運算、移位運算等)操作， 具有實現PCS(x，y)函數、NLEA(x，y)函數、SLEPA(x，y)函數的功能。
[0065] 對RFID自動識別系統進行初始化，具體如下：
[0066] 在每個RFID標簽中載入五元組（ID, IDS, IDF,Fx,Nx),其中ID表示標簽標識，初始 值為32bit的二進制數，其值為出廠設定;IDS表示標簽假名，初始值為64bit的二進制數，其 值為LFSR(ID);由于標簽的ID是唯一的，經過線性反饋移位寄存器運算之后，得到唯一的的 IDS; IDF表示標簽的假標識，初始值為96bit的二進制數，其值為后臺服務器對標簽所在群 組中的標簽分配的標識，最高位32bit保存群組標識，中間32bit為保留區，最低32bit保存 群組標簽為所屬標簽按序分配的標識(如4個標簽，則分別分配標識00、01、10、11);。^表示 標簽的群組標識，初始值為64bit的二進制數，其中最高位為模式標識，0表示安全認證模 式，1表示快捷認證模式，第1-32M t位保存服務器為標簽群組分配的標識，最后32M t位為 保留位;化為標簽的秘密數，初始值為32bit的二進制數，初始值隨機分配。
[0067] 在后臺服務器中為每一個標簽保留一個五元組（ID，IDSnew，IDSold，IDF，Fx)。其 中ID、IDF、Fx分別表示標簽的身份標識、標簽的假標識、標簽的群組標識；IDSnew,IDSold分 別表示標簽本次認證的假名、標簽上一次認證成功時的假名。設定M = 0x00001111、N = 0x11110000、0 = 2~32-1、P = 0
(η表示群組中標簽數量）。
[0068] RFID系統的身份認證過程示意圖如圖4所示，協