一种安全射频识别系统

摘要

本发明公开了一种安全射频识别系统，包括：天线A(4)、天线B(7)、射频通道模块(8)、控制处理模块(9)，还包括：完整性存储单元(10)、验证单元B(12)、身份认证单元(17)和完整性验证单元(18)。天线A(4)分别与芯片(5)和验证单元A(6)双向连接，天线A(4)与天线B(7)无线射频连接。安全射频识别系统完成后台应用系统(3)、读写器(2)和标签(1)之间安全的双向身份认证，建立相互信任的射频识别网络连接，建立连接之后，由后台应用系统(3)完成对标签(1)和读写器(2)信息的完整性验证。本发明提供两个层次的安全防护，信息都是以密文形式传输，保证了传输信息的真实性、完整性和机密性。

主权项

一种安全射频识别系统，包括：天线A(4)、芯片(5)、天线B(7)、射频通道模块(8)、控制处理模块(9)、数据通信单元(13)、存储单元(14)、计算单元(15)和控制单元(16)，其特征在于还包括：验证单元A(6)、完整性存储单元(10)、读写单元(11)、验证单元B(12)、身份认证单元(17)和完整性验证单元(18)；其中，天线A(4)和芯片(5)和验证单元A(6)组成标签(1)；天线B(7)、射频通道模块(8)、控制处理模块(9)、完整性存储单元(10)、读写单元(11)和验证单元B(12)组成读写器(2)；数据通信单元(13)、存储单元(14)、计算单元(15)、控制单元(16)、身份认证单元(17)和完整性验证单元(18)组成后台应用系统(3)；标签(1)中的天线A(4)分别与芯片(5)和验证单元A(6)双向连接，芯片(5)与验证单元A(6)双向连接；读写器(2)中的天线B(7)、射频通道模块(8)和控制处理模块(9)顺次串联，控制处理模块(9)分别与读写单元(11)、验证单元B(12)和完整性存储单元(10)连接，验证单元B(12)和完整性存储单元(10)分别与数据通信单元(13)连接；后台应用系统(3)中的数据通信单元(13)分别与身份认证单元(17)和完整性验证单元(18)连接，身份认证单元(17)和完整性验证单元(18)分别与控制单元连接(16)，控制单元(16)分别与计算单元(15)和存储单元(14)连接，计算单元(15)与存储单元(14)双向连接；射频识别系统进行身份认证时，验证单元B(12)经数据通信单元(13)发送认证请求和随机数Rr给身份认证单元；身份认证单元(17)收到Rr后，计算Mr＝G(Rr+1)，并生成随机数R1，通过数据通信单元(13)返回认证信息Mr和后台应用系统(3)对读写器(2)与标签(1)的认证请求和随机数R1给验证单元B(12)；验证单元B(12)收到Mr和R1后，计算G(Rr+1)，验证Mr＝G(Rr+1)成立后，完成对后台应用系统(3)的认证；认证通过后，验证单元B(12)生成随机数R2，把代表读写器(2)的认证请求与随机数R2和后台应用系统(3)对标签(1)的认证请求与随机数R1信息的电流信号，依次经控制处理模块(9)和射频通道模块(8)，发送给天线B(7)，天线B(7)将电流信号转化为电磁波发送给天线A(4)，天线A(4)再将接收到的电磁波转换成电流信号发送给验证单元A(6)；验证单元A(6)收到请求与随机数R1和R2后，计算得到M1＝F(R1+1)和M2＝F(R2+1)，同时生成随机数R3，把代表认证信息M1、M2和标签对读写器(2)的认证请求与随机数R3的电流信号发送给天线A(4)，天线A(4)将电流信号转化为电磁波发送给天线B(7)，天线B(7)再将接收到的电磁波转换成电流信号，并依次经射频通道模块(8)和控制处理模块(9)，信号进入验证单元B(12)；验证单元B(12)收到标签(1)的认证信息M1、M2和R3后，计算得到M1′＝G(M1)、F(R2+1)和M3＝F(R3+1)，验证M2＝F(R2+1)是否成立，完成对标签(1)的身份验证；认证通过后，验证单元B(12)把代表认证信息M3的电流信号，依次经控制处理模块(9)和射频通道模块(8)，发送给天线B(7)，天线B(7)将电流信号转化为电磁波发送给天线A(4)，天线A(4)再将接收到的电磁波转换成电流信号回复给验证单元A(6)，随后验证单元B(12)把自己的认证信息M1′和标签(1)的认证信息M1经数据通信单元(13)一起转发给身份认证单元(17)；身份认证单元(17)收到认证信息M1和M1′后，计算F(R1+1)和G(F(R1+1))，分别验证M1＝F(R1+1)和M1′＝G(F(R1+1))成立时，完成对标签(1)和读写器(2)的认证；验证单元A(6)在收到M3后，计算得到F(R3+1)，验证M3＝F(R3+1)成立时，完成读写器(1)的身份认证；身份认证流程结束；身份认证过程中，Mr为后台应用系统(3)回应给读写器(2)的认证信息，M1为标签(1)回应后台应用系统(3)的认证信息，M1’为读写器(2)回应后台应用系统(3)的认证信息，M2为标签(1)回应读写器(2)的认证信息，M3为指读写器(2)回应标签(1)的认证信息；完整性验证过程中标签(1)中的信息除标示字段外，均以密文形式存储，后台应用系统(3)存储标签的加密密钥Kt与校验和生成函数，后台应用系统(3)和读写器(2)共享一个密钥Kr；完整性验证由后台应用系统(3)发起，后台应用系统(3)的完整性验证单元(10)，经由数据通信单元(13)发送信息完整性验证命令R给读写器(2)的完整性存储单元(10)；收到命令后，完整性存储单元(10)把代表R的电流信号，依次经控制处理模块(9)和射频通道模块(8)，发送给天线B(7)，天线B(7)将电流信号转化为电磁波发送给天线A(4)，天线A(4)再将接收到的电磁波转换成电流信号，转发给芯片(5)；芯片(5)收到R后，把代表存储信息M的电流信号发送给天线A(4)，天线A(4)将电流信号转化为电磁波发送给天线B(7)，天线B(7)再将接收到的电磁波转换成电流信号，依次经射频通道模块(8)和控制处理模块(9)进入完整性存储单元(10)；完整性存储单元(10)收到M，收集自身的完整性信息用密钥Kr加密生成信息M′后，把M和M′经数据通信单元(13)转发给完整性验证单元(18)；完整性验证单元(18)收到M和M′后，用Kr解密M′，得到读写器(2)的完整性状态信息，并与系统初始化时读写器(2)的完整性信息进行对比，完成对读写器(2)的完整性验证，由标示字段得到密钥Kt，用Kt解密M，得到标签(1)的完整性信息，验证标签(1)ID的合法性，并对前四项做校验和运算，比对校验和，完成对标签(1)的完整性验证；完整性验证流程结束；完整性验证过程中，R指后台应用系统(3)对标签(1)和读写器(2)的完整性验证请求，M为标签(1)的完整性信息，M′为读写器(2)的完整性信息。