CN103295048A - 电子标签信息传输系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子标签信息传输系统和方法，该系统包括电子标签和阅读器，采用一个可变的加扰参数对电子标签唯一ID进行加扰，形成加扰标签ID，将加扰ID及加扰时所采用参数特征码形成的加扰信息一并发送给阅读器，从而使得电子标签每次发送的加扰信息不尽相同；阅读器接收从电子标签发送的加扰信息，该信息包含加扰ID以及参数特征码，利用加扰参数特征码确定加扰所采用的实际参数，并用该参数对加扰ID进行解扰。本发明的电子标签信息传输系统和方法，使用过程中，每次RFID标签发送的信息都不尽相同，由于每次RFID标签发送信号都在改变，使得利用发射信号对标签进行跟踪变得极其困难，甚至不可能实现，可更安全的从RFID标签传输信息。

Description

电子标签信息传输系统和方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其是无线射频识别（RFID）领域。

背景技术

无线射频识别系统广泛应用于生产制造、交通运输或物品管理领域，人们给物体贴上电子标签以实现自动识别。一般情况下，电子标签每次发射的标签唯一ID或产品编码都相同。然而，在某些情况下，人们并不希望该编码被随意读取，比如电子标签用于服装物流管理或库存管理，但当服装出售并穿在某个人身上时，出于隐私保护等多方面原因，人们并不希望该标签被随意识别或读取，另外，当人们携带手机、工具，或工人、矿工携带特定设备时，也存在大量的类似需求。

如果对标签ID加密，那么非授权的阅读器就无法理解所读到的信息内容。但是，如果采用相同的加密算法，那么RFID标签每次发送的加密信息也就相同。这样，即使无法从加密编码中解译出标签ID，但仍可以将加密的编码和特定标签之间建立唯一对应关系，从而实现对特定电子标签的追踪，降低了信息传输的安全性。

发明内容

为了克服传统电子标签编码信息传输过程中存在的上述等问题，本发明提供了一种编码信息不能随意读取的电子标签信息传输系统和方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是： 电子标签信息传输系统，包括电子标签和阅读器，

该标签包括：

一个与其相关联的唯一ID，

一个使用可变参数对ID进行加扰的加扰装置，

一个用于将加扰ID以及参数特征码形成的加扰信息一并发给阅读器的发射机，从而使得电子标签每次发送加扰信息不尽相同；

阅读器包括：

一个用于接收电子标签发送的加扰信息的接收机，该加扰信息由加扰ID及参数特征码组合而成，

一个利用参数特征码确定加扰采用的实际参数，并用该参数对加扰ID进行解扰的解扰装置。

所述标签为RFID标签，该标签为有源、半有源或无源标签。 

所述RFID标签采用TTF或TTO通信协议。

电子标签信息传输方法，其特征在于：包括：

从电子标签发送信息的方法，具体包括：

采用一个可变的加扰参数对电子标签唯一ID进行加扰，形成加扰标签ID； 

将加扰ID及加扰时所采用参数特征码形成的加扰信息一并发送给阅读器，从而使得电子标签每次发送的加扰信息不尽相同；

从电子标签接收信息的方法，具体包括：

接收从电子标签发送的加扰信息，该信息包含加扰ID以及参数特征码； 

利用加扰参数特征码确定加扰所采用的实际参数，并用该参数对加扰ID进行解扰。

所述加扰参数为一种编码，加扰参数特征码为索引号，利用索引号随机或顺序地从预置在电子标签内的编码库中选择一个编码，阅读器存有与电子标签对应的编码表，从而根据标签发送的索引号，从库中找出标签选用的编码，确定电子标签的真实ID。

所述加扰参数为一组密钥，加扰参数特征码为密钥索引号，首先从电子标签中预存的密钥检索表中选择一个密钥，然后利用该密钥对标签ID号进行加密，阅读器存储了对应的密钥检索表，根据索引号，阅读器找加密密钥，然后利用该密钥对加扰ID进行解密。

所述加扰参数为一组算法，加扰参数特征码为算法索引号，标签从预置在标签中的算法检索表中选择一种算法，阅读器包含对应的算法检索表，利用索引号，查找出实际算法对加扰ID进行解密。

所述加扰参数为随机密钥，首先产生一个随机密钥，然后利用产生的密钥对ID进行加密，再把使用的密钥附加在加密ID上，阅读器首先从接收到的加扰信息中分离出加密ID部分和密钥部分，然后利用该密钥对加密ID进行解密。

本发明的电子标签信息传输系统和方法，使用过程中，每次RFID标签发送的信息都不尽相同，由于每次RFID标签发送信号都在改变，使得利用发射信号对标签进行跟踪变得极其困难，甚至不可能实现，可更安全的从RFID标签传输信息。

附图说明

图1是本发明电子标签信息传输系统示意图。

图2是本发明标签信息传输系统从电子标签发送信息的流程示意图。

图3是本发明标签信息传输系统从电子标签接收信息的流程示意图。

具体实施方式

本发明的电子标签信息传输系统如图1所示，100表示一个与电子标签进行通信的系统，系统100包含1个RFID电子标签102和1个阅读器110。本发明中采用的电子标签为RFID标签，可以是有源、半有源或无源标签。阅读器发射电子标签所需的射频能量信号，阅读器和电子标签都应含有天线。

RFID标签102包含一个加扰装置104，该加扰装置可以是RFID标签102的一个内含功能模块。这种情况下，RFID标签102包含一个处理器（图中未标出），该处理器可以是一个或多个微处理机、控制器、数字信号处理器（DSP）或其它合适的计算设备、硬件、软件或者嵌入式逻辑。RFID标签102还包含一个存储模块106，用于至少存储标签自身ID106.1。 ID106.1是RFID电子标签102的唯一编码。

通常情况下，RFID标签102可以通过内置电池或阅读器110发射的射频信号供电。RFID标签102还包含一个天线108为代表的发射机，用于将加扰ID以及参数特征码形成的加扰信息一并发给阅读器，从而使得电子标签每次发送加扰信息不尽相同，当电子标签上电后，天线108用于向阅读器110发射或反射信号。电子标签可在每次发送时都对ID进行新的加扰，或只在电子标签上电时进行一次加扰。

本例中，RFID标签可采用TTF或TTO通信协议（如iP-X协议）。一旦RFID标签102被阅读器110发送的射频信号激活，RFID标签102不需等待阅读器发送任何指令，就开始以随机的时间间隔发送信号。

阅读器110包含一个解扰装置112和接收机。和加扰装置104相似，解扰装置可以是阅读器110的一个内置功能模块，利用参数特征码确定加扰采用的实际参数，并用该参数对加扰ID进行解扰。同样，和RFID电子标签102类似，阅读器110可包含一个或多个处理器（图上未标出）。天线114可作为接收天线用于接收RFID标签102发射的发送的加扰信息，该加扰信息由加扰ID及参数特征码组合而成。天线114同时还作为发射天线，用于给RFID标签102提供射频能量信号。

本发明提出了一种电子标签信息传输方法，包括：

从电子标签发送信息的方法，具体包括：

采用一个可变的加扰参数（简称“加扰参数”）对电子标签唯一ID（真实ID）进行加扰，形成加扰标签ID（简称“加扰ID”）；

将加扰ID及加扰时所采用参数特征码（简称为“参数特征码”）一并发送给阅读器（两者组合在一起称为“加扰信息”），从而使得电子标签每次发送的加扰信息不尽相同。

从电子标签接收信息的方法，具体包括：

接收从电子标签发送的加扰信息，该信息包含加扰ID以及参数特征码；

利用参数特征码确定加扰所采用的实际参数，并用该参数对加扰ID进行解扰。

在本发明中，“加扰”一词并不一定意味着加密，还可以是对ID进行变换，或改变ID不同比特位所代表信息，从而使得每次发送信息都不尽相同。

加扰参数可以是一种编码、一组密钥、一组算法、一种传输协议或其它合适方式。

我们知道，当电子标签进入阅读器波束范围或由阅读器发出询问命令后，如果电子标签每次都发送的编码各不同，那么利用电子标签与一个特定个体进行关联就变得非常困难，甚至不可能实现。这就使得利用电子标签跟踪这个特定的人或者物就变得非常困难，甚至不可能。

RFID标签包含存储模块，用于存储标签ID。该模块还包含一个检索表或数据库。检索表包含多种参数，如不同编码、密钥、算法等。电子标签的加扰装置从检索表中选择一种参数（如密钥），并对标签真实ID进行加密。可以顺序方式或随机方式选择参数，从而使每次发送的加密ID都不相同。这种情况下，参数特征码就是序列号或参数的地址指针，阅读器包含一个与电子标签相对应的检索表。解扰装置利用序列号从检索表中查找出标签加扰时使用的参数。

实施例一：

所述加扰参数为一种编码，加扰参数特征码为索引号，对标签ID进行加扰，可以利用索引号随机或顺序地从大量预置在电子标签内的编码库中选择一个编码。这种情况下，参数特征码就是所选编码在检索表中的索引号。该例中，阅读器存有与电子标签对应的编码表，从而根据标签发送的索引号，从库中找出标签选用的编码，从而确定电子标签的真实ID。

实施例二：

所述加扰参数为一组密钥，加扰参数特征码为密钥索引号，对ID进行加扰，可首先从电子标签中预存的多个密钥检索表中选择一个密钥，然后利用该密钥对标签ID号进行加密。这种情况下，参数特征码就是密钥索引号。阅读器存储了对应的密钥检索表。根据索引号，阅读器找出加密密钥，然后利用该密钥对加扰ID进行解密。这种情况下，不同的电子标签存储其自身唯一ID号以及相应的多种密钥。

实施例三：

所述加扰参数为一组算法，加扰参数特征码为算法索引号，标签从预置在标签中的算法检索表中选择一种算法（如移位、换位等等），在这种情况下，参数特征码就是所选算法的索引号。阅读器包含对应的算法检索表，利用索引号，查找出实际算法。这种情况下，每个电子标签存储标签唯一ID以及与之对应的多种算法。

实施例四：

首先产生一个随机密钥（或其它参数），然后利用产生的密钥对ID进行加密，再把使用的密钥附加在加密ID上。这种情况下，可变参数就是密钥本身。阅读器首先从接收到的加扰信息中分离出加密ID部分和密钥部分，然后利用该密钥对加密ID进行解密，从而获得真实ID。参数特征码还可是参数本身。这种情况下，就不再需要存储检索表了。在这种情况下，参数特征码就是参数自身，电子标签和阅读器无需同步。

下面采用图2、图3所示的流程图200和250进一步解释。本发明虽然采用图1所示的通信系统100为例进行阐述，但本发明可同样用于其它通信系统。

如图2所示，当RFID标签102从阅读器射频信号获取能量后，首先在功能框202完成上电初始化，然后RFID标签102进入功能框204，随机延迟一定时间后，进入功能框206，从存储模块106中读取标签ID106.1。加扰装置104在功能框208中产生一个可变的随机密钥，在功能框210中，采用适当的加密算法对ID106.1进行加密处理。当然，加密算法不能公开，只有安装了特定加（解）密算法的阅读器110才能解密标签ID106.1。一般无需采用高强度的加（解）密算法，加密、加扰或打乱等任何适宜的算法对ID106.1进行方式都可使用。

加扰装置104在功能框212中将加密后的ID和密钥进行组合处理，从而产生加扰信息。此时，参数特征码就是参数自身。举例来讲，若产生的密钥长度为N比特，加密后的ID码长为M比特，此时包含密钥和加密后ID的加扰信息长度即为M+N比特。随后，加扰信息在功能框214中通过天线108发送给阅读器110。

此时，如果标签102仍处于上电工作状态，则在功能框216中重复执行步骤204到214。

如图3所示，流程图250表示了阅读器110的信息处理方法。阅读器110在功能块252完成上电初始化。阅读器可对处于工作范围内的任何RFID标签（如RFID标签102）提供射频能量信号。

在功能块254中，阅读器110接收来自RFID标签102的加扰信息。该编码包含加密ID，并以密钥来说明的加扰时所采用的实际参数。解扰装置112在功能框256中，即可从接收的M+N比特长度的加扰信息中分离N比特长度的密钥。

阅读器110中预置了与加密或加扰方式相同（或相反）的算法。解扰装置112采用收到的密钥，利用特定算法对加密ID（比如接收的前M比特）进行解密。一旦识别出标签ID106.1，阅读器110可采用传统处理方式进行其它处理。如果此时还有其它传送数据，则在功能块260中重复执行步骤254到258。

本发明还提供了一种与电子标签进行通信的系统，系统至少包括一个符合上述定义的电子标签和一个阅读器。一般情况下，电子标签和阅读器无需同步。传统方式中，当不对ID进行加密或采用固定加密算法时，标签都会发送固定ID或者固定的加密信号。本发明的最大特点是每次RFID标签发送都不尽相同。由于每次RFID标签发送信号都在改变，使得利用发射信号对标签进行跟踪变得极其困难，甚至不可能实现。

本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.电子标签信息传输系统，其特征在于：包括电子标签和阅读器，

该标签包括：

一个与其相关联的唯一ID，

一个使用可变参数对ID进行加扰的加扰装置，

一个用于将加扰ID以及参数特征码形成的加扰信息一并发给阅读器的发射机，从而使得电子标签每次发送加扰信息不尽相同；

阅读器包括：

一个用于接收电子标签发送的加扰信息的接收机，该加扰信息由加扰ID及参数特征码组合而成，

一个利用参数特征码确定加扰采用的实际参数，并用该参数对加扰ID进行解扰的解扰装置。

2.根据权利要求1所述的电子标签信息传输系统，其特征在于：所述标签为RFID标签，该标签为有源、半有源或无源标签。

3.根据权利要求2所述的电子标签信息传输系统，其特征在于：所述RFID标签采用TTF或TTO通信协议。

4.电子标签信息传输方法，其特征在于：包括：

从电子标签发送信息的方法，具体包括：

采用一个可变的加扰参数对电子标签唯一ID进行加扰，形成加扰标签ID； 

将加扰ID及加扰时所采用参数特征码形成的加扰信息一并发送给阅读器，从而使得电子标签每次发送的加扰信息不尽相同；

从电子标签接收信息的方法，具体包括：

接收从电子标签发送的加扰信息，该信息包含加扰ID以及参数特征码； 

利用加扰参数特征码确定加扰所采用的实际参数，并用该参数对加扰ID进行解扰。

5.根据权利要求4所述的电子标签信息传输方法，其特征在于：所述加扰参数为一种编码，加扰参数特征码为索引号，利用索引号随机或顺序地从预置在电子标签内的编码库中选择一个编码，阅读器存有与电子标签对应的编码表，从而根据标签发送的索引号，从库中找出标签选用的编码，确定电子标签的真实ID。

6.根据权利要求4所述的电子标签信息传输方法，其特征在于：所述加扰参数为一组密钥，加扰参数特征码为密钥索引号，首先从电子标签中预存的密钥检索表中选择一个密钥，然后利用该密钥对标签ID号进行加密，阅读器存储了对应的密钥检索表，根据索引号，阅读器找出加密密钥，然后利用该密钥对加扰ID进行解密。

7.根据权利要求4所述的电子标签信息传输方法，其特征在于：所述加扰参数为一组算法，加扰参数特征码为算法索引号，标签从预置在标签中的算法检索表中选择一种算法，阅读器包含对应的算法检索表，利用索引号，查找出实际算法对加扰ID进行解密。

8.根据权利要求4所述的电子标签信息传输方法，其特征在于：所述加扰参数为随机密钥，首先产生一个随机密钥，然后利用产生的密钥对ID进行加密，再把使用的密钥附加在加密ID上，阅读器首先从接收到的加扰信息中分离出加密ID部分和密钥部分，然后利用该密钥对加密ID进行解密。

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