CN101976362B - 基于位图的射频识别标签访问方法及设备 - Google Patents

基于位图的射频识别标签访问方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于位图的射频识别标签访问方法，其包括：接收标签访问命令，所述标签访问命令中指定了应用类型；获取与所述标签访问命令中的应用类型相应的位图，所述位图与射频标签的内存区域相关联；以及根据获取到的位图判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限，若具有访问权限则执行所述标签访问命令，若不具有访问权限则停止执行所述标签访问命令。本发明还公开了一种基于位图的射频识别标签访问设备。本发明的射频识别标签访问方法和设备可以根据不同的应用设置访问权限，以实现不同应用仅能访问射频标签中规定的内存区域，避免了对应用范围以外的内存区域进行修改，进而保证了标签访问的安全性。

Description

基于位图的射频识别标签访问方法及设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于Bitmap(位图)的RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)标签访问方法及设备。
背景技术
RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，与传统的条形码、磁卡及IC卡相比，RFID系统无须人工干预，且具有阅读速度快、非接触、无磨损、不受环境影响、寿命长、便于使用的特点，因此得到了广泛的应用。
最基本的RFID系统包括读写器(或阅读器)和标签(又称射频卡)，利用无线射频方式在读写器和标签之间进行非接触双向数据传输，以达到目标识别和数据交换的目的。RFID系统的基本工作流程是：读写器通过内部的射频天线发送一定频率的射频信号，当无源标签进入读写器内的射频天线工作区域时，利用波束供电原理，将接收到的射频信号转化为直流电源，为无源标签内电路供电，无源标签获得能量被激活，响应基站读写器的射频信号，将标签中的信息，如EPC(Electronic Product Code，电子产品码)，通过无源标签内置的天线利用载波信号发送给读写器。
在实际应用中，一般是将标签的内存划分为互相独立的多个区域，不同区域对应着不同应用，各应用访问划分给自己的标签内存信息。对于各个内存区域的访问没有限制，可以任意修改，容易出现错误，安全性保障不足。因此，亟待提供一种基于Bitmap的RFID标签访问方法及设备以克服上述缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种基于Bitmap的RFID标签访问方法及设备，其可以解决不同应用对同一标签的不同内存区域的限制访问问题进而保证了标签访问的安全性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于Bitmap的RFID标签访问方法，其包括以下步骤：接收标签访问命令，所述标签访问命令中指定了应用类型；获取与所述标签访问命令中的应用类型相应的位图，所述位图与射频标签的内存区域相关联；以及根据获取到的位图判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限，若具有访问权限则执行所述标签访问命令，若不具有访问权限则停止执行所述标签访问命令。
优选地，所述基于Bitmap的RFID标签访问方法还包括对应不同的应用类型分别设置位图并将其分别保存在存储介质中。
优选地，所述基于Bitmap的RFID标签访问方法还包括根据应用类型将所述射频标签的内存划分为多个内存区域；以及将所述位图与射频标签的内存区域相关联。
进一步地，将所述位图与射频标签的内存区域相关联的步骤具体为：按照位图的两个比特对应所述内存区域的一个比特的映射方法将所述位图与射频标签的内存区域相关联。
更进一步地，根据获取到的位图判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限的步骤具体包括：根据所述标签访问命令中的起始地址和长度，以比特为单位一次对每一比特的访问权限做比较，如果所有比特都满足访问权限，则继续执行所述标签访问命令，否则停止执行所述标签访问命令。
优选地，在将所述位图保存在存储介质中之前，所述基于Bitmap的RFID标签访问方法还包括：对所述位图进行加密，则所述获取与应用相应的位图的步骤具体包括：从所述存储介质中读取位图并对所述位图进行解密。
优选地，对所述位图进行加密的步骤具体为：采用3DES算法对所述位图进行加密。
优选地，在获取与所述标签访问命令中的应用类型相应的位图的步骤前，所述基于Bitmap的RFID标签访问方法还包括：与所述存储介质进行认证，以获得访问所述存储介质的权限。具体地，该步骤为加载密钥并通过所述密钥与所述存储介质进行认证，以获得访问所述存储介质的权限。
本发明还提供了一种基于Bitmap的RFID标签访问设备，其包括命令接收模块、位图读取模块和访问权限验证模块。其中，所述命令接收模块用于接收标签访问命令，所述标签访问命令中指定了应用类型；所述位图读取模块用于获取与所述命令接收模块接收的标签访问命令中的应用类型相应的位图，所述位图与射频标签的内存区域相关联；所述访问权限验证模块用于根据获取到的位图判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限，若具有访问权限则执行所述标签访问命令，若不具有访问权限则停止执行所述标签访问命令。
优选地，所述基于Bitmap的RFID标签访问设备还包括位图存储模块，所述位图存储模块用于存储与应用类型相应的位图。
优选地，所述基于Bitmap的RFID标签访问设备还包括位图解密模块，所述位图解密模块用于对所述位图读取模块获取的位图进行解密。
优选地，所述基于Bitmap的RFID标签访问设备还包括认证模块，所述认证模块用于与所述位图存储模块进行认证，以获得访问所述位图存储模块的权限。
优选地，所述位图存储模块为PSAM卡，所述RFID标签访问设备还包括密钥读取模块，用于获取所述PSAM卡的密钥。
优选地，所述基于Bitmap的RFID标签访问设备还包括密钥写入模块，用于写入所述PSAM卡密钥。
本发明的基于Bitmap的RFID标签访问方法及设备根据不同的应用设置Bitmap，通过Bitmap为射频标签中不同的内存区域设定访问权限，也就是说，根据不同的应用对射频标签中不同的内存区域设置访问权限，当接收不同应用的标签访问命令时，根据Bitmap中规定的访问权限判断该标签访问命令是否可以执行，以实现不同应用仅能访问射频标签中规定的内存区域，避免了对应用范围以外的内存区域进行修改，进而保证了标签访问的安全性。
附图说明
图1为射频标签的内存空间分布图；
图2为本发明基于Bitmap的RFID标签访问方法的第一实施例的流程图；
图3为本发明基于Bitmap的RFID标签访问方法中的射频标签的内存规划示意图；
图4为本发明所示基于Bitmap的RFID标签访问方法中Bitmap与射频标签的用户内存区的映射示意图；
图5为本发明基于Bitmap的RFID标签访问方法的第二实施例的流程图；
图6为PSAM卡密钥写入流程示意图；
图7为本发明基于Bitmap的RFID标签访问设备的一个实施例的结构示意图；
图8为本发明基于Bitmap的RFID标签访问设备的另一实施例的结构示意图。
为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
如上所述，本发明提供了一种基于Bitmap的RFID标签访问方法及设备，其可以解决不同应用对同一标签的不同内存区域的限制访问问题，进而保证了标签访问的安全性。
下面以超高频标签为例，来说明本发明的基于Bitmap的RFID标签访问方法及设备。在RFID技术中，超高频标签的工作频率一般范围为860-960MHz，其采用的通信标准有ISO18000-6B、ISO18000-6C等。下文中均采用ISO18000-6B通信标准的超高频标签来对本发明的实施例进行说明。按照ISO18000-6B国际标准协议，射频标签的可用内存为224BYTE。如图1所示，其可用内存空间分为系统内存和用户内存两大块。其中，系统内存区占18BYTE，系统内存区不允许作为业务数据的存储使用，并且采用出厂即固化的处理方式，而用户内存区占206BYTE，用于存放业务数据。
图2为本发明基于Bitmap的RFID标签访问方法的第一实施例的流程图。如图2所示，本实施例的基于Bitmap的RFID标签访问方法包括：
步骤S101：接收标签访问命令，所述标签访问命令中指定了应用类型。
步骤S102：获取与所述标签访问命令中的应用类型相应的Bitmap，所述Bitmap与射频标签的内存区域相关联。
具体地，可以按照以下方式将Bitmap与射频标签的多个内存区域相关联。
首先，根据业务应用的类型，对所述用户内存区进行规划，例如，可以将其划分为基本信息区、业务应用1区、业务应用2区、业务应用3区等等，如图3所示。将所有业务应用的公用信息作为基本信息，将各不同业务应用的信息分别存放在不同的业务应用区。不同业务应用对应的内存空间应不重叠。所述基本信息区和业务应用区可以按照Byte来划分，也可以按照Bit来划分。
然后，使Bitmap与用户内存区相映射。如图4所示，在本实施例中，按照Bitmap的两个Bit对应用户内存区的一个Bit的映射方法进行映射。Bitmap的Bit1和Bit2对用户区的Bit1做访问限制，Bitmap的Bit3295和Bit3296对用户区的最后一个Bit做访问限制。
Bitmap中Bit的定义如表1所示，其可以代表四种含义，分别定义为无限制、读限制、写限制、读写限制。无限制表示可以对所在标签内存区域自由读写；读限制表示不可以对所在标签内存区域进行读操作；写限制表示不可以对所在标签内存区域进行写操作；读写限制表示不可以对所在标签内存区域进行读写操作。
  Bit1   Bit2   含义
  0   0   无限制
  0   1   读保护
  1   0   写保护
  1   1   读写保护
表1
步骤S103：根据获取到的Bitmap判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限，若具有访问权限则执行所述标签访问命令，若不具有访问权限则停止执行所述标签访问命令。
具体地，可以根据标签访问命令中的起始地址和长度，按Bit一次对每一Bit的访问权限做比较，如果所有Bit都满足访问权限，则继续执行，否则停止执行。进一步地，对于读命令：Bitmap的访问权限为无限制、写保护时可以继续执行，而Bitmap的访问权限为读保护和读写保护时停止执行；对于写命令：Bitmap的访问权限为无限制、读保护时可以继续执行，而Bitmap的访问权限为写保护和读写保护时停止执行。
本实施例的基于Bitmap的RFID标签访问方法根据不同的应用设置Bitmap，通过Bitmap为射频标签中不同的内存区域设定访问权限，当接收不同应用的标签访问命令时，根据Bitmap中规定的访问权限判断该标签访问命令是否可以执行，以实现不同应用仅能访问射频标签中规定的内存区域，避免了对应用范围以外的内存区域进行修改，进而保证了标签访问的安全性。
图5为本发明基于Bitmap的RFID标签访问方法的第二实施例的流程图，本实施例以PSAM卡为例，来说明本发明的基于Bitmap的RFID标签访问方法。如图5所示，第二实施例的基于Bitmap的RFID标签访问方法包括：
步骤S201：根据业务应用的类型，对所述用户内存区进行规划。具体地，可以将其划分为基本信息区、业务应用1区、业务应用2区、业务应用3区等等，如图3所示。将所有业务应用的公用信息作为基本信息，将各不同业务应用的信息分别存放在不同的业务应用区。不同业务应用对应的内存空间应不重叠。所述基本信息区和业务应用区可以按照Byte来划分，也可以按照Bit来划分。
步骤S202：对应不同的应用类型分别设置Bitmap并将其保存在PSAM中。可以在一个PSAM卡中存储多个Bitmap，通过命令选择应用类型，也可以一个PSAM卡对应存储一个Bitmap。
在本实施例中，按照以下方式设置Bitmap。如图4所示，Bitmap的两个Bit对应用户内存区的一个Bit的映射方法进行映射，也就是说，Bitmap的Bit1和Bit2对用户区的Bit1做访问限制，Bitmap的Bit3295和Bit3296对用户区的最后一个Bit做访问限制。其中，Bitmap中Bit的定义与实施例一相同(表1)，在此省略详细描述。
在将Bitmap保存在PSAM中之前，对其进行加密。具体地，可以采用3DES算法对所述Bitmap加密。
Figure BSA00000294977000061
Figure BSA00000294977000071
表2
表2为本实施例的Bitmap的文件属性表。其中，Bitmap文件标识为0001-000x，根据应用的个数决定；文件类型为二进制文件；文件大小为412字节，为标签用户区大小的两倍；存取控制时需外部认证；内容为密文，对于不同应用的Bitmap，可以采用不同的加密密钥，在本实施例中，加密算法统一为3DES。
步骤S203：与所述PSAM进行认证，以获得访问所述PSAM卡的权限。通常，PSAM卡密钥保存在读写器的EEPROM中，当读写器上电后，先读取PSAM卡密钥，即读取保存在读写器的EEPROM中的密钥，用此密钥对PSAM卡进行认证，认证通过后即获得访问所述PSAM卡的权限，可以访问PSAM卡内的文件信息。
显然，在该步骤之前，需要将PSAM卡密钥写入，该写入流程如图6所示，其包括以下步骤：
S203a：上位机和读写器建立连接，可以通过网口或串口建立连接。
S203b：输入PSAM卡密钥。PSAM卡密钥用于对PSAM卡的访问，此密钥通常为16字节，保存在读写器内部。
S203c：上位机发送消息给读写器执行密钥写入操作。
S203d：读写器根据输入的PSAM卡密钥对PSAM卡进行认证，以确保写入的密钥是和PSAM卡对应的密钥。
步骤S203e：通过认证后，将所述PSAM卡密钥保存到读写器的特定区域中，通常写入读写器的EEPROM中。
在PSAM卡密钥写入后，要访问PSAM卡内的文件信息，就必须加载该密钥对PSAM卡进行认证。
步骤S204：接收标签访问命令，所述标签访问命令中指定了应用类型。具体的，可以在标签访问命令中传入应用类型的参数，根据此参数决定对应的Bitmap。
步骤S205：获取与应用类型相应的Bitmap。具体地，在本实施例中，在PSAM卡通过认证后，将PSAM卡中的所有Bitmap读出，按照二维数组的方式保存到内存中。并且将所有密钥读出，按照二维数组的方式保存到内存中。然后用对应的密钥对读取的Bitmap文件进行解密，解密算法同样可以采用3DES。最后再根据标签访问命令中指定的应用类型选取对应的Bitmap。
可选地，也可以直接读取与应用类型相关的Bitmap及对应的密钥文件，然后将其解密以获得与应用类型相应的Bitmap。
步骤S206：根据获取到的Bitmap判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限，若具有访问权限则执行所述标签访问命令，若不具有访问权限则停止执行所述标签访问命令。
具体地，可以根据标签访问命令中的起始地址和长度，按Bit一次对每一Bit的访问权限做比较，如果所有Bit都满足访问权限，则继续执行，否则停止执行。进一步地，对于读命令：Bitmap的访问权限为无限制、写保护时可以继续执行，而Bitmap的访问权限为读保护和读写保护时停止执行；对于写命令：Bitmap的访问权限为无限制、读保护时可以继续执行，而Bitmap的访问权限为写保护和读写保护时停止执行。
本实施例的基于Bitmap的RFID标签访问方法根据不同的应用设置Bitmap，通过Bitmap为射频标签中不同的内存区域设定访问权限，当接收不同应用的标签访问命令时，根据Bitmap中规定的访问权限判断该标签访问命令是否可以执行，以实现不同应用仅能访问射频标签中规定的内存区域，避免了对应用范围以外的内存区域进行修改，进而保证了标签访问的安全性。
图7本发明基于Bitmap的RFID标签访问设备的一个实施例的结构示意图。如图7所示，本实施例的基于Bitmap的RFID标签访问设备包括命令接收模块71、位图读取模块72和访问权限验证模块73。其中，所述命令接收模块71用于接收标签访问命令，所述标签访问命令中指定了应用类型；所述位图读取模块72用于获取与所述命令接收模块71接收的标签访问命令中的应用类型相应的位图，所述位图与射频标签的内存区域相关联；所述访问权限验证模块73用于根据所述位图读取模块72获取到的位图判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限，若具有访问权限则执行所述标签访问命令，若不具有访问权限则停止执行所述标签访问命令。
可选地，所述基于Bitmap的RFID标签访问设备还可以包括位图存储模块74，所述位图存储模块74用于存储与应用类型相应的位图，所述位图读取模块72从所述位图存储模块74中获取位图。所述位图存储模块74可以为加密文件。显然，所述位图存储模块74也可以为独立的存储设备，如PSAM卡等。
本实施例的基于Bitmap的RFID标签访问设备根据不同的应用设置Bitmap，通过Bitmap为射频标签中不同的内存区域设定访问权限，当接收不同应用的标签访问命令时，根据Bitmap中规定的访问权限判断该标签访问命令是否可以执行，以实现不同应用仅能访问射频标签中规定的内存区域，避免了对应用范围以外的内存区域进行修改，进而保证了标签访问的安全性。
图8为本发明基于Bitmap的RFID标签访问设备的另一实施例的结构示意图。本实施例的基于Bitmap的RFID标签访问设备为读写器，如图8所示，其包括密钥写入模块81、密钥读取模块82、PSAM认证模块83、Bitmap读取模块84、Bitmap解密模块85、访问权限验证模块86和命令接收模块87。其中，所述密钥写入模块81用于将PSAM卡密匙写入读写器的指定位置，一般写入读写器的EEPROM中。所述密钥读取模块82用于获取所述PSAM卡的密钥。所述PSAM认证模块83用于根据所述密钥读取模块82获取的密钥与PSAM卡进行认证，以获得访问所述PSAM卡的权限。所述命令接收模块87用于接收标签访问命令，所述标签访问命令中指定了应用类型。所述Bitmap读取模块84用于当认证通过后，从所述PSAM卡中获取与所述命令接收模块87接收的标签访问命令中的应用类型相应的位图，所述位图与射频标签的内存区域相关联。所述Bitmap解密模块85用于对所述Bitmap读取模块84读取的Bitmap进行解密。所述访问权限验证模块86用于根据获取到的位图判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限，若具有访问权限则执行所述标签访问命令，若不具有访问权限则停止执行所述标签访问命令。
本实施例的基于Bitmap的RFID标签访问设备根据不同的应用设置Bitmap，通过Bitmap为射频标签中不同的内存区域设定访问权限，当接收不同应用的标签访问命令时，根据Bitmap中规定的访问权限判断该标签访问命令是否可以执行，以实现不同应用仅能访问射频标签中规定的内存区域，避免了对应用范围以外的内存区域进行修改，进而保证了标签访问的安全性。
本发明可以应用于移动车辆识别、电子身份证、仓储物流应用、电子闭锁防盗(电子遥控门锁控制器)等多种领域，还可以应用于交通领域，采用记录了车辆信息的标签作为电子车牌，完成车辆的不停车收费、车辆管理、公安交警执法等功能，在交通领域将车辆的基本信息记录在前述用户内存区的基本信息区，不停车收费、车辆管理、公安交警执法等应用分布对应不同的标签应用区，然后将装有不同Bitmap的PSAM的读写器分配给不同的部分，即可以完成对于射频标签的不同内存区域的限制访问。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接应用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种基于位图的射频识别标签访问方法，其特征在于，包括：
对应不同的应用类型分别设置位图并将其保存在存储介质中；
接收标签访问命令，所述标签访问命令中指定了应用类型；
获取与所述标签访问命令中的应用类型相应的位图，所述位图与射频标签的内存区域相关联；
根据获取到的位图判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限，若具有访问权限则执行所述标签访问命令，若不具有访问权限则停止执行所述标签访问命令。
2.根据权利要求1所述的基于位图的射频识别标签访问方法，其特征在于，还包括：根据应用类型将所述射频标签的内存划分为多个内存区域；以及将所述位图与射频标签的内存区域相关联。
3.根据权利要求2所述的基于位图的射频识别标签访问方法，其特征在于，将所述位图与射频标签的内存区域相关联的步骤具体为：按照位图的两个比特对应所述内存区域的一个比特的映射方法将所述位图与射频标签的内存区域相关联。
4.根据权利要求3所述的基于位图的射频识别标签访问方法，其特征在于，根据获取到的位图判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限的步骤具体包括：根据所述标签访问命令中的起始地址和长度，以比特为单位一次对每一比特的访问权限做比较，如果所有比特都满足访问权限，则继续执行所述标签访问命令，否则停止执行所述标签访问命令。
5.根据权利要求1所述的基于位图的射频识别标签访问方法，其特征在于，在将所述位图保存在存储介质中之前，还包括：
对所述位图进行加密；
则所述获取与所述标签访问命令中的应用类型相应的位图的步骤具体包括：
从所述存储介质中读取位图并对所述位图进行解密。
6.根据权利要求5所述的基于位图的射频识别标签访问方法，其特征在于，对所述位图进行加密的步骤具体为：
采用3DES算法对所述位图进行加密。
7.根据权利要求2-6任一项所述的基于位图的射频识别标签访问方法，其特征在于，在获取与所述标签访问命令中的应用类型相应的位图的步骤前，还包括：
与所述存储介质进行认证，以获得访问所述存储介质的权限。
8.根据权利要求7所述的基于位图的射频识别标签访问方法，其特征在于，与所述存储介质进行认证，以获得访问所述存储介质的权限的步骤具体为：
加载密钥并通过所述密钥与所述存储介质进行认证，以获得访问所述存储介质的权限。
9.一种基于位图的射频识别标签访问设备，其特征在于，包括：
位图存储模块，用于存储与应用类型相应的位图；
命令接收模块，用于接收标签访问命令，所述标签访问命令中指定了应用类型；
位图读取模块，用于获取与所述命令接收模块接收的标签访问命令中的应用类型相应的位图，所述位图与射频标签的内存区域相关联；
访问权限验证模块，用于根据获取到的位图判断所述标签访问命令是否具有相应内存区域的访问权限，若具有访问权限则执行所述标签访问命令，若不具有访问权限则停止执行所述标签访问命令。
10.根据权利要求9所述的基于位图的射频识别标签访问设备，其特征在于，还包括：
位图解密模块，用于对所述位图读取模块获取的位图进行解密。
11.根据权利要求10所述的基于位图的射频识别标签访问设备，其特征在于，还包括：
认证模块，用于与所述位图存储模块进行认证，以获得访问所述位图存储模块的权限。
12.根据权利要求11所述的基于位图的射频识别标签访问设备，其特征在于，所述位图存储模块为PSAM卡，所述射频识别标签访问设备还包括密钥读取模块，用于获取所述PSAM卡的密钥。
13.根据权利要求12所述的基于位图的射频识别标签访问设备，其特征在于，还包括：
密钥写入模块，用于保存所述PSAM卡密钥。
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