CN103401853B

CN103401853B - 一种安全高效的物联网编码解析方法

Info

Publication number: CN103401853B
Application number: CN201310314390.5A
Authority: CN
Inventors: 向涛; 邓跃设; 汪胡青; 孙知信
Original assignee: JIANGSU HILLSUN INFORMATION INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HILLSUN INFORMATION INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2033-07-24
Also published as: CN103401853A

Abstract

本发明涉及一种安全高效的物联网编码解析方法，其包括如下步骤：a、将EPC编码传输至本地ONS服务器；b、查询本地缓存内的记录；c、将转换后的标准格式编码传输至本地ONS解算器；d、本地ONS解算器向DNS服务器发起连接查询请求；e、DNS服务器启动安全代理，并与所述本地ONS解算器进行双向身份认证；f、查询远程缓存内的记录；g、DNS服务器对标准格式编码解析，并将查询到的一条或多条NAPTR记录送至安全代理；h、DNS服务器启动安全代理与本地ONS解算器间的查询结果传输进程；i、DNS服务器的安全代理通过本地ONS解算器将最终查询结果传输至本地ONS服务器；j、本地ONS服务器根据最终查询结果访问EPCIS服务器。本发明能增强隐私保护，提高解析效率，安全可靠。

Description

一种安全高效的物联网编码解析方法

技术领域

本发明涉及一种编码解析方法，尤其是一种安全高效的物联网编码解析方法，属于物联网的技术领域。

背景技术

EPCglobal（全球产品电子代码组织）网络中使用ONS（ObjectNamingService、对象名解析服务）系统进行编码解析，根据EPC（ElectronicProductCode、电子产品代码）编码由ONS系统可以解析到记录该物品详细信息的服务器URI地址。ONS的工作原理和功能类似于DNS（DomainNameSystem、域名解析服务），根据物联网独有的特性，ONS解析系统需要更高的需求。目前，ONS继承了DNS的一切安全漏洞，如域名劫持、DDoS（DistributedDenialofService、分布式拒绝服务）攻击、缓存中毒等。ONS的解析过程也存在信息劫持的可能，一些敏感信息将被泄露，如EPC标签被非法获取，恶意节点将会通过伪装身份的方式，从ONS查询该产品的详细信息，导致更多的敏感信息被获取。物联网资源寻址为全球物流供应链中真实的物品提供寻址服务，其资源寻址安全机制需要从资源寻址的真实性、完整性、保密性以及可控性等方面提供完备的保障机制，尤其对隐私保护方面具有更高的要求。另外，物联网时代，ONS需要解析的EPC量将会比DNS解析的域名数量庞大许多，ONS系统的解析效率将是影响物联网寻址的关键问题，必须以一种高效的方法满足如此海量的解析请求。

2012年7月苏州人为峰软件科技有限公司申请公开号为102567791A的《一种对象名解析服务的实现方法》，提出了一种对产品电子码（EPC）进行对象名解析的方法，但方法中未涉及到有关隐私保护的安全问题的研究。2011年6月微软公司申请公开号为CN102112979A的《安全资源名称解析》，提出通过增加解析参数的方法，创建解析参数来支配DNSSEC（DomainNameSystemSecurityExtension、DNS安全扩展）会话，保护名称解析技术在具有经由单个网络接口访问的多个覆盖网络中的安全操作过程，同样未考虑隐私保护。

2012年4月，合肥工业大学李杨在硕士论文中详细分析了物联网ONS解析技术的安全问题，但研究点集中在ONS的架构上，并未考虑到隐私保护。论文中同时提出EPC文档，用于保存EPC于EPCIS（EPCInformationSystem、EPC信息系统）对应关系的记录，但论文中的EPC文档难以满足加密的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种安全高效的物联网编码解析方法，其操作方便，能增强隐私保护，提高解析效率，适应范围广，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，一种安全高效的物联网编码解析方法，所述物联网编码解析方法包括如下步骤：

a、获取物品上的EPC编码，并将所述EPC编码传输至本地ONS服务器；

b、本地ONS服务器查询本地缓存内的记录，当所述EPC编码与本地缓存内记录匹配时，本地ONS服务器终止解析，否则执行步骤c；

c、本地ONS服务器将EPC编码转换为EPCglobal定义的标准格式，并将转换后的标准格式编码传输至本地ONS解算器；

d、本地ONS解算器向DNS服务器发起连接查询请求；

e、DNS服务器启动安全代理，并与所述本地ONS解算器进行基于隐私的双向身份认证；当DNS服务器与本地ONS解算器间的双向身份认证通过时，执行步骤f，否则终止解析请求；

f、DNS服务器查询远程缓存内的记录，当远程缓存内的记录能与本地ONS解算器请求查询的标准格式编码匹配时，执行步骤i，否则执行步骤g；

g、DNS服务器对标准格式编码解析，并将查询到的一条或多条NAPTR记录送至安全代理；

h、DNS服务器启动安全代理与本地ONS解算器间的查询结果传输进程；

i、DNS服务器的安全代理读取最终查询结果传输至本地ONS解算器，本地ONS解算器将最终查询结果传输至本地ONS服务器；

j、本地ONS服务器根据最终查询结果访问EPCIS服务器，获取物品的信息。

所述步骤e中，本地ONS解算器与DNS服务器间采用基于椭圆曲线密码的隐私保护身份认证方法。

所述步骤h包括如下步骤：

h1、DNS服务器对NAPTR记录中进行测试连接，当对NAPTR记录测试连接通过时，对所述NAPTR记录进行通过标注，并将进行通过标注的NAPTR记录存储在远程缓存内，且将所述通过标注的NAPTR作为最终查询结果；

h2、当对NAPTR记录测试连接未通过时，对所述NAPTR记录进行未通过标注，并将所述未通过标注的NAPTR记录存储在远程缓存内。

所述步骤i中，本地ONS服务器将接收的最终查询结果存储至本地缓存内。

所述步骤a中，通过读卡器读取物品上的RFID标签，以二进制格式获取物品上的EPC编码。

本发明的优点：

1、通过在DNS服务器上安装安全代理，编码解析前进行基于隐私保护的双向身份认证，可以有效验证本地ONS解算器和DNS服务器双方身份，而且不透露双方任何有关身份的信息，起到隐私保护的作用。

2、启动DNS服务器上的安全代理与本地ONS解算器之间的查询结果传输进程，预先将查询到的NAPTR记录进行处理后在对本地ONS解算器返回查询结果，可以避免原方案中一次返回多条NAPTR记录，过多透露产品或者商家隐私信息的弊端。

3、增加本地缓存及远程缓存，通过本地缓存及远程缓存分别保存不同查询结果的办法，可以提高物联网编码解析的高效性。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明的基于隐私保护的双向身份认证的示意图。

图3为本发明进行查询结果传输进程的流程图。

附图标记说明：1-物品、2-读卡器、3-本地ONS服务器、4-EPCIS服务器、5-本地缓存、6-本地ONS解算器、7-DNS服务器及8-远程缓存。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示：为了能在物联网寻址中增强隐私保护功能，并且提高解析效率，本发明安全高效的物联网编码解析方法包括如下步骤：

a、获取物品1上的EPC编码，并将所述EPC编码传输至本地ONS服务器3；

本发明实施例中，通过读卡器2读取物品1上的RFID（RadioFrequencyIDentification）标签，以二进制格式获取物品1上的EPC编码。

b、本地ONS服务器3查询本地缓存5内的记录，当所述EPC编码与本地缓存5内记录匹配时，本地ONS服务器3终止解析，否则执行步骤c；

本地缓存5连接在本地ONS服务器3上，本地缓存5内可以预存储有若干已经查询的EPC编码。本地ONS服务器3查找EPC编码与本地缓存5记录，所述EPC编码与本地缓存5内的记录匹配是指完成对所述EPC编码的解析，当通过本地缓存5的记录完成解析时，本地ONS服务器3会终止本次的查询步骤。

c、本地ONS服务器3将EPC编码转换为EPCglobal定义的标准格式，并将转换后的标准格式编码传输至本地ONS解算器6；

将EPC编码转换为EPCglobal定义的标准格式编码，便于本地ONS解算器6进行后续的解算操作；

d、本地ONS解算器6向DNS服务器7发起连接查询请求；

本地ONS解算器6通过对DNS服务器7发起连接查询请求，以通过DNS服务器7进行所需的查询服务。

e、DNS服务器7启动安全代理，并与所述本地ONS解算器6进行基于隐私的双向身份认证；当DNS服务器7与本地ONS解算器6间的双向身份认证通过时，执行步骤f，否则终止解析请求；

本地ONS解算器6提出连接查询请求以进行解析后，为了防止恶意节点攻击以及服务器端欺骗，需要进行本地ONS解算器6和DNS服务器7上安全代理之间的双向身份认证。目前的身份认证方法主要考虑了安全性，而忽视了隐私保护，不适合物联网中的应用。本发明实施例中采用基于椭圆曲线密码的隐私保护身份认证方法，借此保护本地ONS解算器6和DNS服务器7间的隐私。具体过程如下：

如图2所示：验证前双方选定相应的椭圆曲线，生成元M；ID_p为证明者ID号；ID_v为验证者ID号。证明者P的私钥X，公钥Y=XM；

H为哈希函数：

1）、证明者P计算c=H（ID_p），Q=cM，向验证者V发送Q；

2）、V向P随机选择发送数值e；

3）、P根据私钥进行一个秘密计算c+eX，并将计算结果发送给V作为对第2）步中挑战的响应

4）、V对响应进行验证，计算(c+eX)M与eY+Q是否相等，若不相等，则验证失败，退出；否则重复验证上述过程2次。

如果每次都能验证成功，则V会接受P的证明。

上述身份验证过程中的P和V可以分别为本地ONS解算器6和DNS服务器7，进行双向认证，既达到了验证的目的，又不会泄露有关身份的信息。

f、DNS服务器7查询远程缓存8内的记录，当远程缓存8内的记录能与本地ONS解算器6请求查询的标准格式编码匹配时，执行步骤i，否则执行步骤g；

g、DNS服务器7对标准格式编码解析，并将查询到的一条或多条NAPTR记录送至安全代理；

h、DNS服务器7启动安全代理与本地ONS解算器6间的查询结果传输进程；

目前，ONS解析系统主要基于DNS解析技术，建立在DNS系统上，DNS服务器返回一个或多个NAPTR记录，在每个NAPTR记录中都包括一个指向EPCIS服务器的URI（UniformResourceidentifier，通用资源标识符），ONS服务器从返回的NAPTR记录中提取出需要的EPCIS信息服务器的URI地址，返回给本地ONS服务器3，通过所述URI，本地ONS服务器3连接到EPCIS服务器，查询产品的详细信息和属性。下面通过分析NAPTR记录结构来分析现有ONS解析中存在的安全隐患。NAPTR记录包含以下字段：

Order

Pref

Flags

Service

Regexp

Replacement

其中，Order（顺序）：用于保证返回的NAPTR记录，ONS客户端按照NAPTR记录的前后顺序进行解释。

Pref（优先级）：用于设置应答信息中NAPTR记录的优先级，所述字段值越小其优先级越高。

Flags（标记）：一般设为字母“u”，说明后面的“正则表达式”字段代表一个URI。

Service（服务）：用于设置应答信息中URI的服务类型，用户软件可以根据服务类型选择自己所需要的服务URI。

Regexp（正则表达式）：该字段包含了所指定服务类型的URI。

Replacement（代替者）：该字段暂时被保留。

当返回多条NAPTR记录，本地ONS解算器6根据“Order”和“Pref”两个字段决定选择何条NAPTR记录。具体策略是：当“Order”字段值相同时，根据“Pref”字段值决定选择哪一条记录，若选中的高优先级的服务连接失败，则启用次优先级的服务连接。

由以上分析可知，本地ONS解算器6获得了多条NAPTR记录，记录数越多，与物品1相关的隐私信息也就暴露越多；且本地ONS解算器6从多条NAPTR记录中的选择也可由“顺序”和“优先级”两个字段推断，即本地ONS解算器6的选择是公开的信息。上述过程不能满足物联网中隐私保护的要求。本发明实施例中通过增加NDS服务器7内安全代理与本地ONS解算器6之间的查询结果传输进程，从而尽可能减少产品或者商家隐私信息的暴露。本发明实施例中通过在DNS服务器7上增加安全代理，将查询到的多条NAPTR记录做了相应处理后，在返回给本地ONS解算器6，可以实现避免透露更多隐私的目的。

如图3所示：增加DNS服务器7内安全代理与本地ONS解算器6之间的结果传输进程的执行步骤如下：

h1、DNS服务器7对NAPTR记录中进行测试连接，当对NAPTR记录测试连接通过时，对所述NAPTR记录进行通过标注，并将进行通过标注的NAPTR记录存储在远程缓存8内，且将所述通过标注的NAPTR作为最终查询结果；

本发明实施例中，对NAPTR记录进行通过标注，表示所述NAPTR记录格式内指定服务类型的URI能连接，进行通过标注是指将NAPTR记录内的Replacement字段值更改为1；对进行通过标注的NAPTR记录存储在远程缓存8内，以便后续的查询请求，作为最终查询结果返回到本地ONS解算器6内。

h2、当对NAPTR记录测试连接未通过时，对所述NAPTR记录进行未通过标注，并将所述未通过标注的NAPTR记录存储在远程缓存8内。

当对NAPTR记录测试连接未通过时，表面NAPTR记录格式内指定服务类型的URI不能连接，当所有的NAPTR记录均不能连接通过时，向本地ONS解算器6返回查询失败结果。

具体地，在现有技术方案中，NAPTR记录中的“Replacement”字段暂时保留未用，本发明中利用该字段记录当前NAPTR记录中的连接是否可用情况。

Replacement为1，表示测试连接成功，可用；

Replacement为0，表示测试连接失败，不可用；

Replacement为-1，表示尚未进行测试连接。

DNS服务器7内安全代理根据“Order”和“Pref”两个字段选择优先的记录，并测试连接，若连接成功，则保存当前NAPTR记录到远程缓存8，并发回给本地ONS解算器6；否则，若连接失败，标注该连接不可用，不可用的NAPTR记录也写入远程缓存8内，选择下一条次优先级记录重新尝试。

通过以上过程，DNS服务器7只返回一条保证可用的NAPTR记录给本地ONS解算器6，或者报告查询失败信息，避免了原ONS解析方案中一次返回多条NAPTR记录，暴露过多隐私的弊端。

i、DNS服务器7的安全代理读取最终查询结果传输至本地ONS解算器6，本地ONS解算器6将最终查询结果传输至本地ONS服务器3；本发明实施例中，所述最终查询结果是对应的NAPTR记录，或查询失败的信息。

物联网编码解析层位于物联网寻址的最底层，面对大量物品编码的海量解析工作，为了增强物联网编码解析层的工作效率，本发明实施例中，除了在DNS服务器7端连接远程服务器8，在本地ONS服务器3端连接本地缓存5。DNS服务器7解析到NAPTR记录后，将所有NAPTR记录保存到远程缓存8中。然后启动安全代理进程，根据NAPTR记录中的“Order”和“Pref”两个字段选择合适的NAPTR记录，直到找到一条测试连接成功的记录或者所有记录均不可用，根据测试结果给本地ONS解算器6返回查询结果，同时根据测试连接结果更改相应NAPTR记录中的“Replacement”字段，保存到远程缓存8中。经过上述步骤，远程缓存8中保存的是DNS服务器7查询到的所有NAPTR记录，每条记录的“Replacement”字段标注了该记录所指向的连接是否可用情况。

在DNS服务器7端连接的远程缓存8中保存NAPTR记录解析结果，可以给其他解析相同EPC编码的本地ONS解算器6直接使用，而不必重复ONS的查询过程；本地ONS解算器6收到DNS服务器7发送的NAPTR记录，传输到本地ONS服务器3中，并将NAPTR记录存储于本地缓存5中。对于相同EPC编码的解析结果，本地缓存5中保存的仅是一条可用的NAPTR记录，而远程缓存5中保存的DNS服务器7解析后返回的多条NAPTR记录，但这些NAPTR记录中可能有些测试了连接情况，而有些尚未被测试。可以根据后面的查询情况，决定余下记录需要测试与否。在DNS服务器7端和本地ONS服务器3分别设置缓存，保存以前的查询结果，以备下次匹配EPC编码和EPCIS服务器地址记录，可以有效提高物联网编码解析层的工作效率。

j、本地ONS服务器3根据最终查询结果访问EPCIS服务器4，获取物品1的信息。

本发明通过在DNS服务器7上安装安全代理，编码解析前进行基于隐私保护的双向身份认证，可以有效验证本地ONS解算器6和DNS服务器7双方身份，而且不透露双方任何有关身份的信息，起到隐私保护的作用。

启动DNS服务器7上的安全代理与本地ONS解算器6之间的查询结果传输进程，预先将查询到的NAPTR记录进行处理后在对本地ONS解算器6返回查询结果，可以避免原方案中一次返回多条NAPTR记录，过多透露产品或者商家隐私信息的弊端。

增加本地缓存5及远程缓存8，通过本地缓存5及远程缓存8分别保存不同查询结果的办法，可以提高物联网编码解析的高效性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种安全高效的物联网编码解析方法，其特征是，所述物联网编码解析方法包括如下步骤：

（a）、获取物品（1）上的EPC编码，并将所述EPC编码传输至本地ONS服务器（3）；

（b）、本地ONS服务器（3）查询本地缓存（5）内的记录，当所述EPC编码与本地缓存（5）内记录匹配时，本地ONS服务器（3）终止解析，否则执行步骤（c）；

（c）、本地ONS服务器（3）将EPC编码转换为EPCglobal定义的标准格式，并将转换后的标准格式编码传输至本地ONS解算器（6）；

（d）、本地ONS解算器（6）向DNS服务器（7）发起连接查询请求；

（e）、DNS服务器（7）启动安全代理，并与所述本地ONS解算器（6）进行基于隐私的双向身份认证；当DNS服务器（7）与本地ONS解算器（6）间的双向身份认证通过时，执行步骤（f），否则终止解析请求；

（f）、DNS服务器（7）查询远程缓存（8）内的记录，当远程缓存（8）内的记录能与本地ONS解算器（6）请求查询的标准格式编码匹配时，执行步骤（i），否则执行步骤（g）；

（g）、DNS服务器（7）对标准格式编码解析，并将查询到的一条或多条NAPTR记录送至安全代理；

（h）、DNS服务器（7）启动安全代理与本地ONS解算器（6）间的查询结果传输进程；

（i）、DNS服务器（7）的安全代理读取最终查询结果传输至本地ONS解算器（6），本地ONS解算器（6）将最终查询结果传输至本地ONS服务器（3）；

（j）、本地ONS服务器（3）根据最终查询结果访问EPCIS服务器（4），获取物品（1）的信息；

所述步骤（h）包括如下步骤：

（h1）、DNS服务器（7）对NAPTR记录中进行测试连接，当对NAPTR记录测试连接通过时，对所述NAPTR记录进行通过标注，并将进行通过标注的NAPTR记录存储在远程缓存（8）内，且将所述通过标注的NAPTR作为最终查询结果；

（h2）、当对NAPTR记录测试连接未通过时，对所述NAPTR记录进行未通过标注，并将所述未通过标注的NAPTR记录存储在远程缓存（8）内；

所述步骤（i）中，本地ONS服务器（3）将接收的最终查询结果存储至本地缓存（5）内。

2.根据权利要求1所述的安全高效的物联网编码解析方法，其特征是，所述步骤（e）中，本地ONS解算器（6）与DNS服务器（7）间采用基于椭圆曲线密码的隐私保护身份认证方法。

3.根据权利要求1所述的安全高效的物联网编码解析方法，其特征是，所述步骤（a）中，通过读卡器（2）读取物品（1）上的RFID标签，以二进制格式获取物品（1）上的EPC编码。