CN102411748A - 一种双无线射频标签安全防伪系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双射频标签安全防伪系统及方法，其系统包括标签颁发器、物品标签、所有者标签、标签验证器、数据服务器以及数据库，物品物品物品标签和所有者标签均由标签颁发器颁发，而由标签验证器验证真伪。标签颁发器和标签验证器内部数据通过数据服务器进行数据同步。数据服务器分别与标签颁发器、标签验证器及数据库连接；所有者标签与物品标签成对颁发，形成标签对。

Description

一种双无线射频标签安全防伪系统及方法

技术领域

本发明涉及一种双无线射频标签实现产品防伪的系统及方法。 

背景技术

伪造物品给厂家、商户、消费者带来巨大损失，以往主要通过全息标贴、防伪电话、网络验证等方法进行防伪验真。在无线射频标签发明以后，也出现了一些使用无线射频标签进行防伪的方法。包括： 

使用RFID标签防伪，其原理主要是利用无线射频标签内置ID号唯一、不能更改的特点，使用一个中央的数据库进行验证，如果ID号在数据库中，则表示该标签已注册，标签所依附的物品为真品。这种方法存在几个问题：首先，存在标签转移问题，伪造者将其真品标签拆卸以后，可以转贴到伪造物品上，从而实现伪造物品通过验真，或者利用已经使用过的物品容器，如酒瓶，重新填装伪劣物品，也可假冒真品出售牟利；其次，该方法依赖于一个中央数据库对物品进行验证，消费者在无法上网的情况下，没有方法验真。 

另外一类方法是使用RFID标签进行防伪，其原理主要是利用RFID标签内置的逻辑运算功能，对防伪信息进行加密解密，增强了防伪性能并提供一些附加功能。 

以上两种方法都需要一个中央数据库进行验证，并且都不能解决标签转移的问题，因此限制了其应用范围。在某些应用场景下，如博物馆、拍卖行等，需要对收藏品进行防伪和验真，以上的方法由于存在上述限制，并不适用。 

由此可见，传统的射频ID(RFID)防伪技术不能将物品的防伪数据保存在标签上，使得在标签验证时必须依赖一个全局标签数据库(即中央数据库)，降低了安全性及增加负担。单射频IC(RFID)标签防伪技术保存了部分防伪数据在标签上，标签上可进行逻辑运算，一般用于烟酒类物品的防伪，其不足之处同样在于验证依赖全局数据库，在某些场合不适用。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种双无线射频标签安全防伪系统，采用双标签技术来实现产品的安全防伪。 

本发明的另一目的是提供一种双无线射频标签安全防伪方法。 

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：本双射频标签安全防伪系统，包括标签颁 发器、物品标签、所有者标签、标签验证器、数据服务器以及数据库，物品标签连接在标签颁发器与标签验证器之间，所有者标签连接在标签颁发器与标签验证器之间，数据服务器分别与标签颁发器、标签验证器及数据库连接；物品标签和所有者标签均由标签颁发器颁发，而由标签验证器验证真伪。标签颁发器和标签验证器内部数据通过数据服务器进行数据同步；所有者标签与物品标签成对颁发，形成标签对；所有者标签颁发后由物品所有者持有，物品标签则嵌入物品内部。 

所述物品标签和所有者标签均为非接触射频标签。 

所述非接触射频标签包括相互连接的芯片和天线；所述芯片设有标签存储器，且标签存储器分为四个存储体：保留内存、EPC存储器、TID存储器及用户存储器，每个存储体由一个或一个以上的存储器组成。 

所述标签颁发器包括主控制器、天线，以及分别与主控制器连接的射频收发模块、液晶显示屏、摄像头、存储器、键盘触摸屏及密钥管理器，其中射频收发模块连接在天线与主控制器之间。 

所述标签验证器包括主控制器、天线，以及分别与主控制器连接的射频收发模块、液晶显示屏、摄像头、存储器、键盘触摸屏及密钥管理器，其中射频收发模块连接在天线与主控制器之间。 

所述射频收发模块包括本振电路、射频调制电路、功率放大电路、射频解调电路、多级放大电路和整形电路；射频调制电路与功率放大电路连接，本振电路分别与射频调制电路、射频解调电路连接，天线分别与功率放大电路、射频解调电路连接，多级放大电路连接在射频解调电路与整形电路之间。其中射频调制电路将接收的基带调制信号对载波进行调制，经过功率放大电路放大，达到所要求的功率，经过天线发射出去。对于从天线接收过来的电子标签返回来的信息，经过射频解调电路进行解调，然后将信号放大整形，传送信号给处理器，进行相应的处理。 

为实现以上另一目的，本发明采用以下技术方案：基于上述的双射频标签安全防伪系统的双射频标签安全防伪方法，包括以下步骤： 

S1、系统初始化 

根据RSA非对称密码体系方法生成一对公钥和密钥，并保存密钥，公开公钥； 

S2、标签的生成和颁发 

给物品拍摄验证相片，验证相片使用密钥和AES算法进行加密，加密结果保存在数据库中；然后对验证相片进行SHA-1HASH计算，获得相片摘要；对物品数据使用SHA-1HASH算法，获得一个物品数据的数字摘要字符串；接着使用密钥对物品数据的数字摘要字符串进行加密，生成签名字符串；最后由标签颁发器将签名字符串和相片摘要写入物品标签，标签颁 发器使用用户PIN码及AES算法对签名字符串加密后，写入所有者标签； 

S3、标签的配对验证 

取得物品标签及所有者标签；所有者在标签验证器输入PIN码；使用标签验证器读取物品标签和所有者标签的签名数据；如果用户输入的PIN码正确，则标签验证器正确地读取和解密标签的签名数据，两个标签保存的签名数据一致则表明标签是配对的； 

S4、标签的颁发者验证 

验证方获得物品标签；验证方输入物品数据，所有者输入PIN码，标签验证器读取物品标签和相片摘要，生成物品数据；使用SHA-1HASH算法产生物品数据的摘要A；标签验证器读取物品标签中的签名字符串；使用公钥对签名字符串进行解密，获得摘要B；比对摘要A和摘要B，如果相同，则表示标签为制造商所颁发，不一致则显示警告信息； 

S5、标签的所有者验证 

取得所有者标签；验证方在标签验证器中输入物品的名称和所有者名称，用户输入PIN码；根据PIN码用CRC32算法生成标签保护密码，使用保护密码读取所有者标签的签名字符串区；读取成功则表明用户与标签是对应的，不一致则显示警告信息； 

S6、标签的内置公开或加密数据的读取 

取得物品标签及所有者标签；对于公开数据，使用标签验证器直接读取物品标签和所有者标签的数据；对于加密数据，先由所有者输入预设的PIN码，然后使用标签验证器读取； 

S7、验证物品真伪 

取得物品标签及所有者标签；标签验证器读出摘要A、物品标签和所有者标签；标签验证器根据物品标签和所有者标签读取数据库，获得物品的特征信息；标签验证器使用密钥对相片进行解密；标签验证器使用SHA算法对相片生成摘要B；将摘要A与摘要B进行比对，一致则表明数据库中的相片没有被修改过，不一致则显示警告信息。 

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果： 

1、相对目前的防伪技术而言，无线射频标签可以将防伪数据加密后写入标签中，从而实现难伪造、可验证的目的。 

2、本发明提出了双标签防伪的思路，与现有防伪方法最大的不同在于其体系中的所有者标签是特别颁发给物品所有者的，从而实现了物品所有者对物品的所有权验证，因此在艺术品收藏等高价值市场领域有广泛的应用价值。 

3、本发明设计和实现了系统性的安全模型，通过应用RSA公钥体系、签名算法、AES加密算法等技术，结合专有硬件设备，可保证全系统各个环节都是安全可验证的。 

4、本发明实现了专用标签颁发器和标签验证器，两种设备中嵌入了标签管理体系中关键的密钥管理模块，可以保证设备的安全性和整个安全体系的完整性。 

5、标签颁发器和标签验证器拥有独立的处理器和存储模块，可以脱离网络和数据服务器独立运行，拓展了设备的应用范围。 

6、无线射频标签内部数据不仅存储了加密数据，还存储了公共的可供普通用户查询的物品公开数据，可以实现现场数据查询和核对，这是传统防伪技术无法实现的。 

附图说明

图1是本发明的电原理结构框图； 

图2是标签颁发器或标签验证器硬件框图； 

图3是本发明的标签颁发流程图； 

图4是标签颁发者验证流程图； 

图5是物品真伪验证流程图； 

图6是标签验证流程图。 

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 

实施例 

如图1所示，本发明双射频标签安全防伪系统包括标签颁发器、物品标签、所有者标签、标签验证器、数据服务器以及数据库，物品标签连接在标签颁发器与标签验证器之间，所有者标签连接在标签颁发器与标签验证器之间，数据服务器分别与标签颁发器、标签验证器及数据库连接。 

物品标签记录了物品信息以及防伪信息，由标签颁发器颁发。标签在颁发以后，其内部信息只有使用特定的标签验证器、数据服务器和数据库才能读取。所有者标签与物品标签成对颁发，二者是一一对应的，形成标签对，但标签上保存的信息不尽相同，该标签由物品所有者自行保管，其标签内部信息只有使用标签验证器及物品所有者预先给定的密码才能读取。标签颁发器用于将物品信息和防伪信息写入所有者标签与物品标签中。数据库主要保存物品和标签对的数据，由系统管理机构管理。 

上述物品标签和所有者标签均为非接触射频标签；标签颁发器与标签验证器构成本发明系统的标签读写器。非接触射频标签具有智能读写和加密通信的功能，它是通过无线电波与读写器进行数据交换，工作的能量是由标签颁发器发出的射频脉冲提供。非接触射频标签主要由相互连接的芯片和天线组成，芯片主要用于接收和传送数据以及使用内置的程序进行数据操作，通过由读写器发出的无线射频信号来进行数据读写，读写器与天线和数据服务器相连，形成一个电子模块，读写器通过射频收发模块和天线发送特殊信号给特定区域的非接触射频标签，再将反馈信息处理后传送给数据服务器，从而使管理人员可以写入或读取标签的 特定信息。读写器将读写命令传送到非接触射频标签，或将非接触射频标签的数据读取进行后续处理。 

在本发明中，非接触射频标签的芯片设有标签存储器，且标签存储器分为四个存储体，每个存储体可以由一个或一个以上的存储器组成。四个存储体分别为：保留内存、EPC存储器、TID存储器及用户存储器。存储器可以设定为可读或可写，还可以设定读写密码，芯片一般在出厂时，会初始化一个唯一的ID编码于芯片上。由于本发明使用双标签实现相关功能，因此，标签分别简称为物品标签和所有者标签，标签的ID号相应标识为ID1和ID2。用户输入的密码表示为PIN。 

标签颁发器和标签验证器具有相同的硬件电路结构。如图2所示，标签颁发器或标签验证器包括主控制器、天线，以及分别与主控制器连接的射频收发模块、液晶显示屏、摄像头、存储器、键盘触摸屏、密钥管理器、外部接口及电源，其中射频收发模块连接在天线与主控制器之间。主控制器使用单片机实现，用以控制各个部件的通信和协调运作。 

如图3所示，射频收发模块包括本振电路、射频调制电路、功率放大电路、射频解调电路、多级放大电路和整形电路等；射频调制电路与功率放大电路连接，本振电路分别与射频调制电路、射频解调电路连接，天线分别与功率放大电路、射频解调电路连接，多级放大电路连接在射频解调电路与整形电路之间。其中射频调制电路将接收的基带调制信号对载波进行调制，经过功率放大电路放大，达到所要求的功率，经过天线发射出去。对于从天线接收过来的电子标签返回来的信息，经过射频解调电路进行解调，然后将信号放大整形，传送信号给处理器，进行相应的处理。主要功能是实现主控制器发送的指令转换为无线信号发射出去，以及将接收到的无线信号还原为数字指令。 

天线与射频收发模块配合，进行无线信号的收发。液晶显示屏显示控制软件界面，与触摸屏元器件配合，完成信息的输入和显示。摄像头拍摄物品的图片并存储到存储器内。存储器存储应用系统软件及数据，包括物品的属性信息、图片等。电源为各个硬件模块提供稳定的电源支持。外部接口与外部硬件设备进行通信，包括存储设备、调试设备等。键盘触摸屏接收用户的输入信息，对系统进行控制。密钥管理器保存满足RSA公钥体系标准的密钥，实现加密解密等操作。 

如图4、5、6所示，本发明双射频标签安全防伪方法，包括以下步骤： 

S1、系统初始化 

根据RSA非对称密码体系方法生成一对公钥和密钥，并保存密钥，公开公钥；一般来说，只需要生成一次公钥和密钥，对多个物品操作使用同一对公密钥。密钥保存在USB Key上，由系统管理机构保管，公钥公开(可保存在数据库里或公开在互联网上)。 

S2、标签的生成和颁发 

给物品拍摄验证相片和普通相片。验证相片使用保存在USB Key中的密钥使用AES算法进行加密，加密结果保存在数据库中；然后对验证相片进行SHA-1HASH计算，获得相片摘要(160bit)。对物品数据进行HASH操作，获得一个物品数据的数字摘要字符串(160bit)，其中物品数据包括物品名称、所有者名称、物品标签ID、所有者标签ID和相片摘要；接着使用密钥对物品数据的数字摘要字符串进行加密，生成签名字符串(256bit)；最后由标签颁发器将签名字符串和相片摘要写入物品标签，标签颁发器使用用户PIN码及AES算法对签名字符串加密后，写入所有者标签。 

在物品标签和所有者标签生成后，对于输入的工艺品名称、所有者、入库时间、流转记录等文字信息，分别写入两个标签的公开区，并保存在服务器数据库中。 

获得用户输入的密码字符串PIN，使用CRC32算法生成32bit保护密码。然后将保护密设置到物品标签和所有者标签。用户区内的签名字符串和相片摘要字符串使用保护密码进行永久写保护和读保护。 

将物品标签嵌入物品。所有者标签发放给物品所有者保管。然后将一对标签(物品标签和所有者标签)的ID、EPC、签名字符串、相片摘要字符串、公钥，及其他工艺品相关数据，写入服务器数据库中。 

S3、标签的配对验证 

取得物品标签及所有者标签；所有者在标签验证器输入PIN码；使用标签验证器读取物品标签和所有者标签的签名数据；如果用户输入的PIN码正确，则标签验证器可以正确地读取和解密标签的签名数据，两个标签保存的签名数据一致则表明标签是配对的。 

S4、标签的颁发者验证 

验证方获得物品标签；验证方(管理机构)输入物品数据，所有者输入PIN码，标签验证器读取物品标签和相片摘要，生成物品数据；使用SHA-1HASH算法产生物品数据的摘要A；标签验证器读取物品标签中的签名字符串；使用公钥对签名字符串进行解密，获得摘要B；比对摘要A和摘要B，如果相同，则表示标签为制造商所颁发，不一致则显示警告信息。 

S5、标签的所有者验证 

取得所有者标签；验证方在标签验证器中输入物品的名称和所有者名称，用户输入PIN码；根据PIN码用CRC32算法生成标签保护密码，使用保护密码读取所有者标签的签名字符串区；读取成功则表明用户与标签是对应的，不一致则显示警告信息。 

S6、标签的内置公开或加密数据的读取 

取得物品标签及所有者标签；对于公开数据，可使用标签验证器直接读取物品标签和所有者标签的数据；对于加密数据，先由所有者输入预设的PIN码，然后使用标签验证器读取。 

S7、验证物品真伪 

取得物品标签及所有者标签；标签验证器读出相片摘要(摘要A)、物品标签和所有者标签；标签验证器根据物品标签和所有者标签读取数据库，获得物品的特征信息(属性信息和已经加密的相片二进制数据)；标签验证器使用USB Key中的密钥对相片进行解密；标签验证器使用SHA算法对相片生成摘要B；将摘要A与摘要B进行比对，一致则表明数据库中的相片没有被修改过，不一致则显示警告信息。 

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种双射频标签安全防伪系统，其特征在于，包括标签颁发器、物品标签、所有者标签、标签验证器、数据服务器以及数据库，物品标签连接在标签颁发器与标签验证器之间，所有者标签连接在标签颁发器与标签验证器之间，数据服务器分别与标签颁发器、标签验证器及数据库连接；物品标签和所有者标签均由标签颁发器颁发，而由标签验证器验证真伪；标签颁发器和标签验证器内部数据通过数据服务器进行数据同步；所有者标签与物品标签成对颁发，形成标签对；所有者标签颁发后由物品所有者持有，物品标签则嵌入物品内部。

2.根据权利要求1所述的双射频标签安全防伪系统，其特征在于，所述物品标签和所有者标签均为非接触射频标签。

3.根据权利要求1所述的双射频标签安全防伪系统，其特征在于，所述非接触射频标签包括相互连接的芯片和天线；所述芯片设有标签存储器，且标签存储器分为四个存储体：保留内存、EPC存储器、TID存储器及用户存储器，每个存储体由一个或一个以上的存储器组成。

4.根据权利要求1所述的双射频标签安全防伪系统，其特征在于，所述标签颁发器包括主控制器、天线，以及分别与主控制器连接的射频收发模块、液晶显示屏、摄像头、存储器、键盘触摸屏及密钥管理器，其中射频收发模块连接在天线与主控制器之间。

5.根据权利要求1所述的双射频标签安全防伪系统，其特征在于，所述标签验证器包括主控制器、天线，以及分别与主控制器连接的射频收发模块、液晶显示屏、摄像头、存储器、键盘触摸屏及密钥管理器，其中射频收发模块连接在天线与主控制器之间。

6.根据权利要求4或5所述的双射频标签安全防伪系统，其特征在于，所述射频收发模块包括本振电路、射频调制电路、功率放大电路、射频解调电路、多级放大电路和整形电路；射频调制电路与功率放大电路连接，本振电路分别与射频调制电路、射频解调电路连接，天线分别与功率放大电路、射频解调电路连接，多级放大电路连接在射频解调电路与整形电路之间。

7.基于权利要求1-5中任一项所述的双射频标签安全防伪系统的双射频标签安全防伪方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、系统初始化

根据RSA非对称密码体系方法生成一对公钥和密钥，并保存密钥，公开公钥；

S2、标签的生成和颁发

给物品拍摄验证相片，验证相片使用密钥和AES算法进行加密，加密结果保存在数据库中；然后对验证相片进行SHA-1HASH计算，获得相片摘要；对物品数据使用SHA-1HASH算法，获得一个物品数据的数字摘要字符串；接着使用密钥对物品数据的数字摘要字符串进行加密，生成签名字符串；最后由标签颁发器将签名字符串和相片摘要写入物品标签，标签颁发器使用用户PIN码及AES算法对签名字符串加密后，写入所有者标签；

S3、标签的配对验证

取得物品标签及所有者标签；所有者在标签验证器输入PIN码；使用标签验证器读取物品标签和所有者标签的签名数据；如果用户输入的PIN码正确，则标签验证器正确地读取和解密标签的签名数据，两个标签保存的签名数据一致则表明标签是配对的；

S4、标签的颁发者验证

验证方获得物品标签；验证方输入物品数据，所有者输入PIN码，标签验证器读取物品标签和相片摘要，生成物品数据；使用SHA-1HASH算法产生物品数据的摘要A；标签验证器读取物品标签中的签名字符串；使用公钥对签名字符串进行解密，获得摘要B；比对摘要A和摘要B，如果相同，则表示标签为制造商所颁发，不一致则显示警告信息；

S5、标签的所有者验证

取得所有者标签；验证方在标签验证器中输入物品的名称和所有者名称，用户输入PIN码；根据PIN码用CRC32算法生成标签保护密码，使用保护密码读取所有者标签的签名字符串区；读取成功则表明用户与标签是对应的，不一致则显示警告信息；

S6、标签的内置公开或加密数据的读取

取得物品标签及所有者标签；对于公开数据，使用标签验证器直接读取物品标签和所有者标签的数据；对于加密数据，先由所有者输入预设的PIN码，然后使用标签验证器读取；

S7、验证物品真伪

取得物品标签及所有者标签；标签验证器读出摘要A、物品标签和所有者标签；标签验证器根据物品标签和所有者标签读取数据库，获得物品的特征信息；标签验证器使用密钥对相片进行解密；标签验证器使用SHA算法对相片生成摘要B；将摘要A与摘要B进行比对，一致则表明数据库中的相片没有被修改过，不一致则显示警告信息。

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