CN106936591A - Rfid双向认证方法与系统 - Google Patents

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CN106936591A CN201710325977.4A CN201710325977A CN106936591A CN 106936591 A CN106936591 A CN 106936591A CN 201710325977 A CN201710325977 A CN 201710325977A CN 106936591 A CN106936591 A CN 106936591A
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Abstract

本发明提供一种RFID双向认证方法与系统，读写器向标签发送认证请求命令，标签向读写器发送标签假名，读写器验证标签的是否合法，发送第一读写器验证数据至标签，标签验证读写器的是否合法，发送标签验证数据至读写器，读写器二次验证标签是否合法，再发送生成的第二读写器验证数据值标签，标签二次验证读写器的是否合法，再根据接收到的消息更新密钥。整个过程中，基于标签假名作为启示，在读写器与标签之间进行首次和二次验证，能够高效且安全实现读写器与标签之间RFID双向认证。

Description

RFID双向认证方法与系统
技术领域
本发明涉及射频识别技术领域，特别是涉及超轻量级RFID(Radio FrequencyIdentification，射频识别)双向认证方法与系统。
背景技术
目前，无处不在的信息和通信技术已经越来越被人们广泛的接收和喜爱，RFID就是无处不在的信息载体的典型代表。RFID技术是20世纪90年代末兴起的一种非接触式自动识别技术，凭借其特有的优势，已在供应链管理、身份识别、交通运输、军事物流等诸多领域中得到广泛应用。在RFID实现过程中主要包括读写器和标签，读写器读取标签上携带的信息进行识别。
RFID技术在广泛应用的同时，因其安全问题的因素，致使应用前景有一定程度的受限。由于RFID系统中，标签的获取能力、存储空间、电源供给等诸多因素的限制，如何提供一种安全且高效的RFID认证方案已经成为难题。
发明内容
基于此，有必要针对目前尚无一种安全且高效的RFID认证方案的问题，提供一种安全且高效的RFID双向认证方法与系统。
一种RFID双向认证方法，应用于读写器，包括步骤：
发送认证请求至标签；
接收所述标签返回的标签假名；
根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法，若首次验证所述标签合法，则根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据，并发送所述第一读写器验证数据至所述标签，由所述标签根据所述第一读写器验证数据进行所述读写器首次验证；
接收所述标签根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式返回的标签验证数据；
根据所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据，并根据重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，二次验证所述标签是否合法；
若二次验证所述标签合法，则根据预设第三加密方式，生成第二读写器验证数据；
发送所述第二读写器验证数据至所述标签，由所述标签进行读写器二次验证。
一种RFID双向认证方法，应用于标签，包括步骤：
接收读写器发送的认证请求；
发送标签假名至所述读写器，由所述读写器根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法；
接收所述读写器根据预设第一加密方式，返回的第一读写器验证数据；
根据所述预设第一加密方式以及返回的所述第一读写器验证数据首次验证所述读写器，若首次验证所述读写器合法，则根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式，生成标签验证数据；
发送所述标签验证数据至所述读写器，由所述读写器根据所述标签验证数据二次验证所述标签是否合法；
接收所述读写器根据预设第三加密方式，返回的第二读写器验证数据；
根据所述预设第三加密方式以及所述返回的第二读写器验证数据二次验证所述读写器是否合法，若二次验证所述读写器合法，则判定本轮与所述读写器之间双向认证成功。
一种RFID双向认证系统，应用于读写器，包括：
请求发送模块，用于发送认证请求至标签；
标签假名接收模块，用于接收所述标签返回的标签假名；
标签首次验证模块，用于根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法，若首次验证所述标签合法，则根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据，并发送所述第一读写器验证数据至所述标签，由所述标签根据所述第一读写器验证数据进行所述读写器首次验证；
标签返回数据接收模块，用于接收所述标签根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式返回的标签验证数据；
标签二次验证模块，用于根据所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据，并根据重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，二次验证所述标签是否合法；
第二读写器验证数据生成模块，用于当二次验证所述标签合法时，根据预设第三加密方式，生成第二读写器验证数据；
第二读写器验证数据发送模块，用于发送所述第二读写器验证数据至所述标签，由所述标签进行读写器二次验证。
一种RFID双向认证系统，应用于标签，包括：
认证接收模块，用于接收读写器发送的认证请求；
标签发送模块，用于发送标签假名至所述读写器，由所述读写器根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法；
第一读写器返回接收模块，用于接收所述读写器根据预设第一加密方式，返回的第一读写器验证数据；
读写器首次验证模块，用于根据所述预设第一加密方式以及返回的所述第一读写器验证数据首次验证所述读写器，若首次验证所述读写器合法，则根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式，生成标签验证数据；
标签数据发送模块，用于发送所述标签验证数据至所述读写器，由所述读写器根据所述标签验证数据二次验证所述标签是否合法；
第二读写器返回接收模块，用于接收所述读写器根据预设第三加密方式，返回的第二读写器验证数据；
读写器二次验证模块，用于根据所述预设第三加密方式以及所述返回的第二读写器验证数据二次验证所述读写器是否合法，若二次验证所述读写器合法，则判定本轮与所述读写器之间双向认证成功。
本发明RFID双向认证方法与系统，读写器向标签发送认证请求命令，标签向读写器发送标签假名，读写器验证标签的是否合法，发送第一读写器验证数据至标签，标签验证读写器的是否合法，发送标签验证数据至读写器，读写器二次验证标签是否合法，再发送生成的第二读写器验证数据值标签，标签二次验证读写器的是否合法，再根据接收到的消息更新密钥。整个过程中，基于标签假名作为启示，在读写器与标签之间进行首次和二次验证，能够高效且安全实现读写器与标签之间RFID双向认证。
附图说明
图1为本发明RFID双向认证方法其中一个实施例的时序示意图；
图2为本发明RFID双向认证方法应用于读写器的流程示意图；
图3为本发明RFID双向认证方法应用于标签的流程示意图；
图4为交叉位运算计算过程示意图；
图5为字合成运算计算过程示意图；
图6为本发明RFID双向认证方法其中一个应用实例的时序示意图；
图7为本发明RFID双向认证系统应用于读写器的结构示意图；
图8为本发明RFID双向认证系统应用于标签的结构示意图。
具体实施方式
为进一步详细解释本发明RFID双向认证方法的技术方案，下面将结合如图1所示的时序图，说明在读写器与标签双向认证的过程。
如图1所示，为本申请一个实施例所提供的整个RFID双向认证方法包括步骤：
1、读写器发送认证请求至标签；
2、标签接收到读写器发送的认证请求，返回标签假名至读写器；
3、读写器接收标签假名，并根据标签假名首次验证标签是否合法，当首次验证标签为合法时，根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据，发送第一读写器验证数据至标签；
4、标签接收第一读写器验证数据，根据预设第一加密方式重新计算第一读写器验证数据，将两者对比首次验证读写器是否合法；
5、当读写器合法时，根据预设第一加密方式、第一读写器验证数据以及预设第二加密方式生成标签验证数据；
6、发送标签验证数据至读写器；
7、读写器接收标签验证数据，并根据预设第二加密方式重新标签验证数据，比对接收到的标签验证数据和重新计算得到的标签验证数据，二次验证标签是否合法；
8、当二次验证标签合法时，根据预设第三加密方式，生成第二读写器验证数据；
9、发送第二读写器验证数据至标签；
10、标签接收第二读写器验证数据，根据第二读写器验证数据以及预设第三加密方式，二次验证所述读写器是否合法，若二次验证所述读写器合法，则判定本次双向认证成功。
如图2所示，一种RFID双向认证方法，应用于读写器，包括步骤：
S210：发送认证请求至标签。
读写器发送向标签发送认证请求，启动读写器与标签之间RFID双向认证。具体来说，读写器向标签发送认证请求Query命令。
S220：接收所述标签返回的标签假名。
读写器接收标签返回回的标签假名IDS，标签假名可以理解为标签的初始标签名。
S230：根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法，若首次验证所述标签合法，则根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据，并发送所述第一读写器验证数据至所述标签，由所述标签根据所述第一读写器验证数据进行所述读写器首次验证。
读写器根据标签假名首次验证标签是否合法。具体来说，读写器在内置数据库获取本轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名，判断所述标签假名是否为本轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名，若是，则判定首次验证标签合法。当首次验证标签合法时，根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据。具体来说，预设第一加密方式为一种预设的逻辑运算方式，具体包括与逻辑运算和异或逻辑运算，在进行加密过程中还需要抽取部分已知的参数，例如可以包括读写器与标签之间共享密钥、标签的标识符等，基于这些标签与读写器中固定且已知的数据，采用预设第一加密方式获得第一读写器验证数据。需要指出的是，第一读写器验证可以包括多个数据，例如可以包括数据A、数据B以及数据C，其并不局限于单个数据。读写器在生成第一读写器验证数据之后发送第一读写器验证数据至标签，由标签根据第一读写器验证数据进行读写器首次验证。具体来说，标签在接收到第一读写器验证数据之后，基于预设第一加密方式进行反向解密操作，抽取第一读写器验证数据中携带的基础数据，再基于基础数据以及自身数据(例如标签的标识符)重新计算第一读写器验证数据，将计算的第一读写器验证数据与接收到的第一读写器验证数据比较，当两者相同时，判定首次验证读写器合法，当两者不相同时，判定读写器非法(伪造)，终止本轮RFID双向认证。
S240：接收所述标签根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式返回的标签验证数据。
标签在接收到第一读写器验证数据之后，可以采用上述方式首次验证读写器是否合法，当首次验证读写器合法时，标签根据第一读写器验证数据、以及第一加密方式进行加密的逆过程(基于第一加密方式的解密)，抽取进行第一加密过程的一些基础数据(例如共享密钥、标签标识符以及读写器发送过来的一些随机数据)，再根据该基础数据以及预设第二加密方式计算标签验证数据，标签在计算得到标签验证数据之后将标签验证数据返回至读写器。
S250：根据所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据，并根据重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，二次验证所述标签是否合法。
读写器接收标签返回的标签验证数据，同时读写器根据预设第二加密方式自身重新计算标签验证数据，比较重新计算的标签验证数据和接收到标签返回的标签验证数据，二次验证标签是否合法。在重新计算标签验证数据过程中，是基于上述相同的基础数据，采用预设第二加密方式进行计算的。
S260：若二次验证所述标签合法，则根据预设第三加密方式，生成第二读写器验证数据。
当重新计算的标签验证数据和接收到标签返回的标签验证数据相同时，判定二次验证标签合法，读写器根据预设第三加密方式，基于上述基础数据，生成第二读写器验证数据。
S270：发送所述第二读写器验证数据至所述标签，由所述标签进行读写器二次验证。
读写器将第二读写器验证数据发送至标签，由标签进行读写器二次验证。具体来说，标签接收到第二读写器验证数据后，会自身基于基础数据以及预设第三加密方式重新计算第二读写器验证数据，再比较接收到的和重新就按的第二读写器验证数据，当两者相同时，判定读写器二次验证合法，即本轮RFID双向认证成功。
如图3所示，本发明还提供一种应用于读写器的RFID双向认证方法，包括步骤：
S310：接收读写器发送的认证请求。
标签接收读写器的认证请求，开始本轮RFID双向认证。
S320：发送标签假名至所述读写器，由所述读写器根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法。
标签抽取自身标签假名，发送标签假名至读写器。读写器在接收到标签假名时，将接收到的标签假名与内置数据库比较，判断在内置数据库是否查找到该标签假名，当查找到该标签假名时，读写器判定首次验证标签合法。
S330：接收所述读写器根据预设第一加密方式，返回的第一读写器验证数据。
当读写器首次验证标签合法时，读写器根据预设第一加密方式、读写器与标签之间公共数据以及一些固定已知的基础数据，计算第一读写器验证数据，并将该第一读写器验证数据返回至标签。具体来说，上述读写器与标签之间公共数据以及一些固定已知的基础数据包括读写器与标签之间共享密钥，标签的标识符、以及读写器随机生成的数据等。
S340：根据所述预设第一加密方式以及返回的所述第一读写器验证数据首次验证所述读写器，若首次验证所述读写器合法，则根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式，生成标签验证数据。
标签接收到读写器返回的第一读写器验证数据之后，根据第一读写器验证数据以及预设第一加密方式进行加密的逆过程(基于预设第一加密方式的解密)，抽取进行第一加密过程的一些基础数据(例如共享密钥、标签标识符以及读写器发送过来的一些随机数据)，再基于抽取到的数据以及预设第二加密方式，计算生成标签验证数据。
S350：发送所述标签验证数据至所述读写器，由所述读写器根据所述标签验证数据二次验证所述标签是否合法。
标签发送标签验证数据至读写器，读写器在接收到标签验证时，基于自身已存的上述基础数据以及预设第二加密方式重新计算标签验证，比较接收到的标签验证数据和重新计算的标签验证数据，以二次验证标签是否合法，当两者相同时，判定二次验证标签合法。
S360：接收所述读写器根据预设第三加密方式，返回的第二读写器验证数据。
读写器二次验证标签合法时，读写器根据预设第三加密方式以及自身内存的上述基础数据，计算生成第二读写器验证数据，发送第二读写器验证数据至标签，标签接收读写器返回的第二读写器验证数据。
S370：根据所述预设第三加密方式以及所述返回的第二读写器验证数据二次验证所述读写器是否合法，若二次验证所述读写器合法，则判定本轮与所述读写器之间双向认证成功。
标签根据预设第三加密方式以及自身已存的基础数据，计算第二读写器验证数据，比较返回的第二读写器验证数据和计算生成的第二读写器验证数据，以二次验证读写器合法，当返回的第二读写器验证数据和计算生成的第二读写器验证数据时，判定二次验证读写器合法，即判定本轮与所述读写器之间双向认证成功。
本发明RFID双向认证方法，读写器向标签发送认证请求命令，标签向读写器发送标签假名，读写器验证标签的是否合法，发送第一读写器验证数据至标签，标签验证读写器的是否合法，发送标签验证数据至读写器，读写器二次验证标签是否合法，再发送生成的第二读写器验证数据值标签，标签二次验证读写器的是否合法，再根据接收到的消息更新密钥。整个过程中，基于标签假名作为启示，在读写器与标签之间进行首次和二次验证，能够高效且安全实现读写器与标签之间RFID双向认证。
在其中一个实施例中，所述根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法，若首次验证所述标签合法，则根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据的步骤包括：
步骤一：根据所述标签假名首次验证标签是否合法，若首次验证标签合法，随机产生第一随机数据和第二随机数据。
读写器接收标签返回的标签假名IDS，读写器遍历自身预设数据库，判断自身数据库内是否存储有该标签假名IDS，若存在，则首次验证标签合法。当首次验证标签合法时，读写器随机生成第一随机数据r1和第二随机数据r2。更具体来说，根据所述标签假名首次验证标签是否合法具体包括步骤：
a、遍历内置数据库，获取本轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名，判断所述标签假名是否为本轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名。
b、若是，则判定首次验证所述标签合法；
c、若否，从所述内置数据库中获取上轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名；
d、判断所述标签假名是否为所述上轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名；
e、若是，则判定首次验证所述标签合法；
f、若否，则判定首次验证所述标签非法。
读写器遍历自身内置的数据库，获取本轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名IDSnew，判断标签假名IDS是否为本轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名IDSnew，若是(IDS＝IDSnew)，则判定标签首次验证合法；若否(IDS≠IDSnew)，则读写器从内置数据中获取上轮与标签双向认证的标签假名IDSold，判断接收到的标签假名IDS是否为上轮与标签双向认证的标签假名(即判断IDS是否等于IDSold)，若是(IDS＝IDSold)，则判定标签首次验证合法；若否(IDS≠IDSold)，则判定标签首次验证非法。
步骤二：获取与所述标签之间共享密钥以及所述标签的标识符，根据所述标签的标识符、所述共享密钥、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据。
读写器获取与标签之间共享密钥以及标签的标识符，这些数据可以是预先存储在读写器内或者读写器与标签进行初始“握手”之后获取的暂时数据，读写器根据标签的标识符ID、所述共享密钥K1与K2、所述第一随机数据r1、所述第二随机数据r2，采用预设第一加密方式，计算生成第一读写验证数据。
在上述实施例中，读写器随机生成第一随机数据r1和第二随机数据r2，抛弃标签端产生随机数的做法，选择由读写器端产生随机数，从而达到降低标签成本的效果。另外，充分利用标签和读写器之间共享的标签唯一的标识符ID的信息，减少信息的引入和存放，对传输的数据进行多次加密传输，作为双向认证的凭据，从而降低标签端的存储成本。
在其中一个实施例中，根据所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据，并根据重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，二次验证所述标签是否合法的步骤包括：
步骤一：根据所述标签的标识符、所述共享密钥、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据。
读写器根据标签的标识符ID、读写器与标签之间共享密钥K1与K2、第一随机数据r1和第二随机数据r2，采用预设第二加密方式，重新计算标签验证数据。
步骤二：比较重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，以二次验证所述标签是否合法。
读写器比较重新计算的所述标签验证数据和标签返回的标签验证数据，当两者相同，判定二次验证标签合法，当两者不相同时，判定二次验证标签非法。非必要的，在二次验证标签合法后，将读写器内共享密钥以及标签的标识符更新到最新的数据
在其中一个实施例中，所述第一读写器验证数据包括数据A、数据B以及数据C，所述标签验证数据包括D，所述第二读写器验证数据包括E；
所述预设第一加密方式的函数关系式为：
所述预设第二加密方式的函数关系式为：
所述预设第三加密方式的函数关系式为：
式中，ID_L为所述标签的标识符左半部分，所述ID_R为所述标签的标识符右半部分，所述r1为所述第一随机数据，所述r2为所述第二随机数据，所述K1和所述K2为所述共享密钥，K1*和K2*具体如下：
为异或运算，&为与运算，Syn(X，Y)为字合成运算，Cro(X，Y)为交叉位运算。
下面将结合附图详细说明交叉位运算Cro(X，Y)和字合成运算Syn(X，Y)的具体计算方式。
交叉位运算Cro(X，Y)
设X、Y是两个具有偶数位L位的二进制数，X＝x1，x2，x3，...，xL，Y＝y1，y2，y3，...，yL，其中，xi，yi取值范围为{0，1}，i＝1，2，..，L；交叉位运算Cro(X，Y)是指由X的奇数位和Y的偶数位相互交叉形成新的L位数组。交叉位运算可在标签中有效实现，定义两个指针p1和p2分别指向X和Y，当p1指向X的奇数位时，把此位置上的值赋予运算结果的偶数位；当p2指向Y的偶数位时，则把此位置上的指赋予运算结果的奇数位。例如，取长度L＝12，设X＝101101100011，Y＝110011110110，则Cro(X，Y)＝110110111001，具体如图4所示。
字合成运算Syn(X，Y)
设X、Y是两个具有L位的二进制数，X＝x1，x2，x3，...，xL，Y＝y1，y2，y3，...，yL，其中，xi，yi取值范围为{0，1}，i＝1，2，..L，Syn(X，Y)＝YL-M+1YL-M+2···YLX1X2···XL-M；字合成运算Syn(X，Y)是指由X的前L-M位与Y的后M位组合而形成新的L位数组，其中M的设定为：M＝Hw(Y)，也可以为M＝L-Hw(Y)；或者是M＝Hw(X)，也可以为M＝L-Hw(X)；或者是M＝Hd(X,Y)，也可以为M＝L-Hd(X,Y)；Hw(X)表示为X的汉明重量，Hw(Y)表示为Y的汉明重量，Hd(X,Y)表示为X与Y的汉明距离。例如，取长度L＝12，设X＝101000100110，Y＝100111010101，设定M＝Hw(Y)＝7，则根据上述字合成运算的定义可以得到Syn(X，Y)＝101010110100，具体运算过程如图5所示。该运算只需要移位以及按位或运算既可以实现，从而可以有效的降低标签的计算量和存储空间，最终达到降低标签成本的目标，可以实现标签所有权的超轻量级转移。上例中M可以根据需要设定其他不同的数值，在这里不再一一的列出其实现的过程，并且在运用过程中M的值要保密，以防攻击者恶意攻击，M的值保密，使得攻击者没有办法简单的进行攻击，从而增加了攻击者的攻击难度，可以提高协议的安全性。
在上述实施例中，抛弃传统的Hash运算加密传输的方法，采用字合成运算及交叉位运算方法对传输信息进行加密，从而减少标签端及读写器端的运算量，使RFID双向认证过程中处理的数据量可以达到超轻量级的级别。
在其中一个实施例中，所述根据所述预设第一加密方式以及返回的所述第一读写器验证数据首次验证所述读写器，若首次验证所述读写器合法，则根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式，生成标签验证数据的步骤包括：
步骤一：根据所述预设第一加密方式以及所述第一读写器验证数据，获取所述读写器随机生成的第一随机数据和第二随机数据。
标签接收读写器发送的第一读写器验证数据，基于预设第一加密方式，反推进行解密，抽取读写器随机生成的第一随机数据r1和第二随机数据r2。
步骤二：读取自身的标识符，并获取与所述读写器之间的共享密钥。
读取标签自身的标识符ID，获取标签与读写器之间的共享密钥K1与K2。
步骤三：根据所述共享密钥、所述自身的标识符、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及所述预设第一加密方式，重新计算所述第一读写器验证数据。
标签根据共享密钥K1与K2、自身的标识符ID、第一随机数据r1和第二随机数据r2，采用相同的预设第一加密方式，重新计算第一读写器验证数据。
步骤四：比较所述返回的所述第一读写器验证数据与所述重新计算的所述第一读写器验证数据。
标签比较读写器返回的第一读写器验证数据和重新计算的第一读写器验证数据。
步骤五：若相同，则判定首次验证所述读写器合法。
当返回的第一读写器验证数据和重新计算的第一读写器验证数据相同时，判定首次验证读写器合法。
步骤六：根据所述共享密钥、所述自身的标识符、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及所述预设第二加密方式，生成标签验证数据。
当读写器合法时，标签根据共享密钥K1与K2、自身的标识符ID、第一随机数据r1和第二随机数据r2，采用预设第二加密方式，生成标签验证数据，发送标签验证数据至读写器。
在其中一个实施例中，所述根据所述预设第三加密方式以及所述返回的第二读写器验证数据二次验证所述读写器是否合法，若二次验证所述读写器合法，则所述读写器认证成功的步骤包括：
步骤一：根据所述共享密钥、所述自身的标识符、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及所述预设第三加密方式，重新计算所述第二读写器验证数据。
标签根据共享密钥K1与K2、自身的标识符ID、第一随机数据r1和第二随机数据r2，采用预设第三加密方式，重新计算第二读写器验证数据。
步骤二：比较所述返回的所述第二读写器验证数据与所述重新计算的所述第二读写器验证数据。
标签比较读写器返回的第二读写器验证数据和重新计算的第二读写器验证数据。
步骤三：若相同，则判定二次验证所述读写器合法，并更新所述共享密钥与所述标签假名。
当读写器返回的第二读写器验证数据和重新计算的第二读写器验证数据相同时，则判定二次验证读写器合法，更新共享密钥K1、K2和本轮双向验证标签假名IDSnew。非必要的，密钥与标签假名的更新具体是指，基于已有数据采用预设加密方式获得加密后的共享密钥和标签假名，将共享密钥和标签假名更新为加密后的数据。具体的更新过程与加密方式将在下述应用实例中，更进一步说明。
为更进一步详细解释本发明RFID双向认证方法的技术方案及其带来的效果下面将采用具体应用实例，并结合附图进行说明。
如图6所示，在具体应用实例中，本发明RFID双向认证具体包括步骤：
1、读写器向标签发送认证请求Query命令。
2、标签在接收到读写器发送来的信息后，标签返回IDS给读写器，作为相应消息。
3、读写器在接收到标签发送来的信息后，在数据库中查找是否存在IDS＝IDSnew。若存在，读写器产生两个随机数r1、r2，并用K1、K2来计算A、B、K1*、K2*、C的值，最后将A、B、C的值传给标签，即第一读写器验证数据包括A、B以及C。若不存在，再在数据库中查找是否存在IDS＝IDSold。如果找到，读写器仍然产生两个随机数r1、r2，并用K1old，K2old代替K1、K2来计算A、B、K1*、K2*、C的值，最后将A、B、C的值传给标签；如果没有找到，说明标签是伪造(非法)的，双向认证立刻终止。上述计算过程是采用预设第一加密方式计算的，其具体为：
4、标签在接收到第一读写器验证数据A、B、C之后基于 进行解密，抽取获得读写器随机生成第一随机数据r1和第二随机数据r2。标签基于自身的标签标识ID，重新计算K1*、K2*的值，再进一步根据重新计算C值，比较接收到C值和重新计算的C值，验证C值的正确性，即首次验证读写器是否合法，当接收到C值和重新计算的C值相同时，表明首次验证读写器合法，继续进行下一步骤；当接收到C值和重新计算的C值不相同时，表明首次验证读写器非法，双向认证立刻终止。
5、标签在验证C值正确(首次验证读写器合法)之后，接着标签用计算得到的K1*、K2*以及自身存放的K1、K2、ID_L、ID_R，采用预设第二加密方式来计算标签验证数据，即计算D值，其具体计算公式为：
6、标签将标签验证数据D值发送至读写器。
7、读写器接收标签验证数据D，读写器基于自身已存储的第一随机数据r1、第二随机数据r2、标签标识ID，重新采用上述预设第二加密方式来计算标签验证数据D。
8、读写器比较接收到标签返回的标签验证数据D和自身重新计算的标签验证数据D，以二次验证标签是否合法，当标签返回的标签验证数据D和自身重新计算的标签验证数据D相同时，表明二次验证标签合法；当标签返回的标签验证数据D和自身重新计算的标签验证数据D不相同时，表明二次验证标签非法，立刻终止双向认证。
9、读写器二次验证标签合法后，读写器更新信息：K1old＝K1，K2old＝K2，K1new＝K1*，K2new＝K2*，IDSold＝ID，
10、读写器更新信息之后，采用预设第三加密方式，基于自身更新后的数据计算第二读写器验证数据E，具体预设第三加密方式为：
11、读写器发送第二读写器验证数据E至标签。
12、标签基于自身已存储数据，同样采用预设第三加密方式计算第二读写器验证数据E。
13、标签比较读写器返回的第二读写器验证数据E和自身计算的第二读写器验证数据E，当两者相同时，判定二次验证读写器合法，当两者不相同时，二次验证读写器非法，立刻终止双向认证。
14、标签二次验证读写器合法后，标签开始更新信息：K1new＝K1*，K2new＝K2*，到此本轮读写器与标签之间的双向认证结束，上述数据分别保存在读写器和标签内，等待下一轮读写器与标签之间的双向认证。
如图7所示，本发明还提供一种应用于读写器的RFID双向认证系统，包括：
请求发送模块710，用于发送认证请求至标签。
标签假名接收模块720，用于接收所述标签返回的标签假名。
标签首次验证模块730，用于根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法，若首次验证所述标签合法，则根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据，并发送所述第一读写器验证数据至所述标签，由所述标签根据所述第一读写器验证数据进行所述读写器首次验证。
标签返回数据接收模块740，用于接收所述标签根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式返回的标签验证数据。
标签二次验证模块750，用于根据所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据，并根据重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，二次验证所述标签是否合法。
第二读写器验证数据生成模块760，用于当二次验证所述标签合法时，根据预设第三加密方式，生成第二读写器验证数据。
第二读写器验证数据发送模块770，用于发送所述第二读写器验证数据至所述标签，由所述标签进行读写器二次验证。
如图8所示，本发明还提供一种应用于标签的RFID双向认证系统，包括：
认证接收模块810，用于接收读写器发送的认证请求。
标签发送模块820，用于发送标签假名至所述读写器，由所述读写器根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法。
第一读写器返回接收模块830，用于接收所述读写器根据预设第一加密方式，返回的第一读写器验证数据。
读写器首次验证模块840，用于根据所述预设第一加密方式以及返回的所述第一读写器验证数据首次验证所述读写器，若首次验证所述读写器合法，则根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式，生成标签验证数据。
标签数据发送模块850，用于发送所述标签验证数据至所述读写器，由所述读写器根据所述标签验证数据二次验证所述标签是否合法。
第二读写器返回接收模块860，用于接收所述读写器根据预设第三加密方式，返回的第二读写器验证数据。
读写器二次验证模块870，用于根据所述预设第三加密方式以及所述返回的第二读写器验证数据二次验证所述读写器是否合法，若二次验证所述读写器合法，则判定本轮与所述读写器之间双向认证成功。
本发明RFID双向认证系统，读写器向标签发送认证请求命令，标签向读写器发送标签假名，读写器验证标签的是否合法，发送第一读写器验证数据至标签，标签验证读写器的是否合法，发送标签验证数据至读写器，读写器二次验证标签是否合法，再发送生成的第二读写器验证数据值标签，标签二次验证读写器的是否合法，再根据接收到的消息更新密钥。整个过程中，基于标签假名作为启示，在读写器与标签之间进行首次和二次验证，能够高效且安全实现读写器与标签之间RFID双向认证。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种RFID双向认证方法，应用于读写器，其特征在于，包括步骤：
发送认证请求至标签；
接收所述标签返回的标签假名；
根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法，若首次验证所述标签合法，则根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据，并发送所述第一读写器验证数据至所述标签，由所述标签根据所述第一读写器验证数据进行所述读写器首次验证；
接收所述标签根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式返回的标签验证数据；
根据所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据，并根据重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，二次验证所述标签是否合法；
若二次验证所述标签合法，则根据预设第三加密方式，生成第二读写器验证数据；
发送所述第二读写器验证数据至所述标签，由所述标签进行读写器二次验证。
2.根据权利要求1所述的RFID双向认证方法，其特征在于，所述根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法，若首次验证所述标签合法，则根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据的步骤包括：
根据所述标签假名首次验证标签是否合法，若首次验证标签合法，随机产生第一随机数据和第二随机数据；
获取与所述标签之间共享密钥以及所述标签的标识符，根据所述标签的标识符、所述共享密钥、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据。
3.根据权利要求2所述的RFID双向认证方法，其特征在于，所述根据所述标签假名首次验证标签是否合法的步骤包括：
遍历内置数据库，获取本轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名，判断所述标签假名是否为本轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名；
若是，则判定首次验证所述标签合法；
若否，从所述内置数据库中获取上轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名；
判断所述标签假名是否为所述上轮所述读写器与所述标签双向认证的标签假名；
若是，则判定首次验证所述标签合法；
若否，则判定首次验证所述标签非法。
4.根据权利要求2所述的RFID双向认证方法，其特征在于，所述根据所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据，并根据重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，二次验证所述标签是否合法的步骤包括：
根据所述标签的标识符、所述共享密钥、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据；
比较重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，以二次验证所述标签是否合法。
5.根据权利要求2所述的RFID双向认证方法，其特征在于，所述第一读写器验证数据包括数据A、数据B以及数据C，所述标签验证数据包括D，所述第二读写器验证数据包括E；
所述预设第一加密方式的函数关系式为：
所述预设第二加密方式的函数关系式为：
所述预设第三加密方式的函数关系式为：
式中，ID_L为所述标签的标识符左半部分，所述ID_R为所述标签的标识符右半部分，所述r1为所述第一随机数据，所述r2为所述第二随机数据，所述K1和所述K2为所述共享密钥，K1*和K2*具体如下：
为异或运算，&为与运算，Syn(X，Y)为字合成运算，Cro(X，Y)为交叉位运算。
6.一种RFID双向认证方法，应用于标签，其特征在于，包括步骤：
接收读写器发送的认证请求；
发送标签假名至所述读写器，由所述读写器根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法；
接收所述读写器根据预设第一加密方式，返回的第一读写器验证数据；
根据所述预设第一加密方式以及返回的所述第一读写器验证数据首次验证所述读写器，若首次验证所述读写器合法，则根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式，生成标签验证数据；
发送所述标签验证数据至所述读写器，由所述读写器根据所述标签验证数据二次验证所述标签是否合法；
接收所述读写器根据预设第三加密方式，返回的第二读写器验证数据；
根据所述预设第三加密方式以及所述返回的第二读写器验证数据二次验证所述读写器是否合法，若二次验证所述读写器合法，则判定本轮与所述读写器之间双向认证成功。
7.根据权利要求6所述的RFID双向认证方法，其特征在于，所述根据所述预设第一加密方式以及返回的所述第一读写器验证数据首次验证所述读写器，若首次验证所述读写器合法，则根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式，生成标签验证数据的步骤包括：
根据所述预设第一加密方式以及所述第一读写器验证数据，获取所述读写器随机生成的第一随机数据和第二随机数据；
读取自身的标识符，并获取与所述读写器之间的共享密钥；
根据所述共享密钥、所述自身的标识符、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及所述预设第一加密方式，重新计算所述第一读写器验证数据；
比较所述返回的所述第一读写器验证数据与所述重新计算的所述第一读写器验证数据；
若相同，则判定首次验证所述读写器合法；
根据所述共享密钥、所述自身的标识符、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及所述预设第二加密方式，生成标签验证数据。
8.根据权利要求7所述的RFID双向认证方法，其特征在于，所述根据所述预设第三加密方式以及所述返回的第二读写器验证数据二次验证所述读写器是否合法，若二次验证所述读写器合法，则所述读写器认证成功的步骤包括：
根据所述共享密钥、所述自身的标识符、所述第一随机数据、所述第二随机数据以及所述预设第三加密方式，重新计算所述第二读写器验证数据；
比较所述返回的所述第二读写器验证数据与所述重新计算的所述第二读写器验证数据；
若相同，则判定二次验证所述读写器合法，并更新所述共享密钥与所述标签假名。
9.一种RFID双向认证系统，应用于读写器，其特征在于，包括：
请求发送模块，用于发送认证请求至标签；
标签假名接收模块，用于接收所述标签返回的标签假名；
标签首次验证模块，用于根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法，若首次验证所述标签合法，则根据预设第一加密方式，生成第一读写器验证数据，并发送所述第一读写器验证数据至所述标签，由所述标签根据所述第一读写器验证数据进行所述读写器首次验证；
标签返回数据接收模块，用于接收所述标签根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式返回的标签验证数据；
标签二次验证模块，用于根据所述预设第二加密方式，重新计算标签验证数据，并根据重新计算的所述标签验证数据与所述返回的标签验证数据，二次验证所述标签是否合法；
第二读写器验证数据生成模块，用于当二次验证所述标签合法时，根据预设第三加密方式，生成第二读写器验证数据；
第二读写器验证数据发送模块，用于发送所述第二读写器验证数据至所述标签，由所述标签进行读写器二次验证。
10.一种RFID双向认证系统，应用于标签，其特征在于，包括：
认证接收模块，用于接收读写器发送的认证请求；
标签发送模块，用于发送标签假名至所述读写器，由所述读写器根据所述标签假名首次验证所述标签是否合法；
第一读写器返回接收模块，用于接收所述读写器根据预设第一加密方式，返回的第一读写器验证数据；
读写器首次验证模块，用于根据所述预设第一加密方式以及返回的所述第一读写器验证数据首次验证所述读写器，若首次验证所述读写器合法，则根据所述第一读写器验证数据、所述预设第一加密方式以及预设第二加密方式，生成标签验证数据；
标签数据发送模块，用于发送所述标签验证数据至所述读写器，由所述读写器根据所述标签验证数据二次验证所述标签是否合法；
第二读写器返回接收模块，用于接收所述读写器根据预设第三加密方式，返回的第二读写器验证数据；
读写器二次验证模块，用于根据所述预设第三加密方式以及所述返回的第二读写器验证数据二次验证所述读写器是否合法，若二次验证所述读写器合法，则判定本轮与所述读写器之间双向认证成功。
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