CN109035788A - 对超高频电子标签存储区域实现分区管理的安全控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对超高频电子标签存储区域实现分区管理的控制装置，其包括控制处理器，用于实现电子标签身份认证和对电子标签信息进行加密、解密和读写控制；空口协议处理芯片，用于存储和管理电子标签与电子标签阅读器之间的空口协议指令集；加解密安全芯片，对控制处理器传输的数据进行加密或解密后，将解密或加密后的数据返回至控制处理器内；存储芯片，用于存储PSAM卡的电子标签访问权限数据；PSAM卡，用于存储能获取电子标签序列编号区、公用信息区或其它存储区域数据的读、写功能控制权限。本发明能实现对汽车电子标签的分区管理和识读要求，方便各行业应用部门共享使用同一个超高频电子标签完成不同行业对汽车运营监管的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全控制装置，尤其是一种对超高频电子标签存储区域实现分区管理的安全控制装置，属于信息安全以及交通管理的技术领域。
背景技术
目前我国正加速进入汽车社会阶段，越来越多的城市交通拥堵严重，公路交通事故频发，许多城市在强化交通违法行为查处和推行智能化交通管理的同时，采取了汽车限购、限行限号和限制尾气排放等行政措施，以确保道路安全和畅通并减少污染。但是我国社会公众的汽车文明驾驶行为和社会责任意识，与国外发达国家相比还有较大的差距，同时涉车治安案件、涉及恐怖案件的增长，各地政府不同部门迫切需实时获取城市道路和高速公路上车辆行驶轨迹信息和驾驶行为信息，强化车辆和路面的管控，提升社会管控能力。
为强化黄标汽车管理，北京环保局于2007年在汽车上安装了RFID环保电子标签，在四环以内道路上安装了近千个RFID采集点；厦门市公路管理部门于2010年在汽车上安装的RFID路桥收费电子标签，在城市道路上设置数百个阅读器采集点，用于城市路桥年费的稽查管理。由于这些电子标签和阅读设备均无法实现跨行业共享应用，造成现实生活中在用汽车玻璃上贴众多纸质的标签或电子标签，影响美观和驾驶员视线。
超高频无线射频识别技术(UHF RFID)是一种利用射频通信方式实现的非接触式自动识别技术。安装于汽车前挡风玻璃上的汽车电子标签(基于UHF RFID技术)因其可快速、准确识读移动物体身份、成本较低、适应全天候24小时室内外不同环境等特点，逐步在公共安全、交通管理、物流管理和生产制造等领域推广应用，是未来城市交通信息化建设的一个重要方向。
我国在2000年实施的基于高频芯片的二代身份证识读设备应用中，利用安全控制模块，实现了不同行业对二代身份证芯片数据的授权安全访问。但该技术和控制模块只适应用于短距离(10cm)室内环境，不适用于远距离、高速运行环境下运动物体的安全识读要求。
随着我国基于800/900MHz空口协议国家标准的实施，无源超高频RFID电子标签因其成本低、运营维护方便，加速推动了超高频技术在我国交通管理行业的应用。如巴西、新加坡、墨西哥等国家以及我国重庆、南京等城市已逐步在车辆通行监管和环保管理方面普及应用。但同时，国内城市普遍使用了基于ISO18000-6B/6C空口协议的国外无源超高频RFID电子标签和RFID读写设备，这些产品没有充分考虑芯片的访问安全需求，只要拥有芯片访问密钥(ACCESS PASSWORD)就可以实现对超高频RFID电子标签的全面控制，其安全性能低，不能满足我国信息安全管理要求。因此，国内外现有的无源超高频芯片和RFID读写设备难于在车辆管理和智能交通管理中广泛应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种对超高频电子标签存储区域实现分区管理的安全控制装置，其能实现对汽车电子标签的分区管理和识读，方便各行业应用部门共享使用同一个超高频汽车电子标签完成不同行业对汽车运营管理的需求，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述对超高频电子标签存储区域实现分区管理的安全控制装置，包括：
控制处理器，与空口协议处理芯片、加解密安全芯片、存储芯片以及PSAM卡连接，用于实现电子标签身份认证和对电子标签信息进行加密、解密和读写控制，并能与电子标签阅读器内的主控处理器和射频模块进行数据和指令交互；
空口协议处理芯片，用于存储和管理电子标签与电子标签阅读器之间的空口协议指令集；
加解密安全芯片，用于存储和管理所需的加解密算法以及密钥，并对控制处理器传输的数据进行加密或解密后，将解密或加密后的数据返回至控制处理器内；
存储芯片，用于存储PSAM卡的电子标签访问权限数据，并能临时存储电子标签阅读器成功获取的每一张电子标签记录；
PSAM卡，用于存储能获取电子标签的序列编号区、公用信息区或所需的存储区域数据的读功能控制权限和写功能控制权限。
所述空口协议处理芯片采用FPGA芯片；所述存储芯片采用FLASH存储器。
所述电子标签阅读器内还包括主控处理器、射频模块以及天线，所述主控处理器、射频模块均与安全控制装置内的控制处理器连接，射频模块与天线连接。
与现行技术相比，本发明在涉车应用领域的技术特点和优势在于：
一、同一个汽车电子标签可供多个行业部门共享，即通过电子标签数据分区存储和分区访问控制，满足不同行业的应用发展要求，解决目前各城市使用的汽车电子标签不能互读、阅读器不能互用、无法跨行业应用以及汽车前挡风玻璃上贴多个标签影响驾驶视线等问题。
二、安全控制装置支持国密安全算法，实现与汽车电子标识的安全识读和认证，解决目前无源超高频电子标签的读写安全性能较差等问题，有效保护车主个人隐私。
三、内嵌安全控制装置的电子标签阅读器，可实现不同行业对电子标签阅读器的分别授权控制和管理。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明在电子标签阅读器内的配合示意图。
图3为本发明在具体实施时的一种流程图。
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和图2所示：为了能实现对汽车电子标签的分区管理和识读，方便各行业应用部门共享使用同一个超高频汽车电子标签完成不同行业对汽车运营监管的需求，本发明包括：
控制处理器，与空口协议处理芯片、加解密安全芯片、存储芯片以及PSAM卡连接，用于实现电子标签身份认证和对电子标签信息进行加密、解密和读写控制，并能与电子标签阅读器内的主控处理器进行数据和指令交互；
空口协议处理芯片，用于存储和管理电子标签与电子标签阅读器之间的空口协议指令集；
加解密安全芯片，用于存储和管理所需的加解密算法以及密钥，并对控制处理器传输的数据进行加密或解密后，将解密或加密后的数据返回至控制处理器内；
存储芯片，用于存储PSAM卡的电子标签访问权限数据，并能临时存储电子标签阅读器成功获取的每一张电子标签记录；
PSAM卡，用于存储能获取电子标签的序列编号区、公用信息区或所需的存储区域数据的读功能控制权限和写功能控制权限。
具体地，控制处理器可以采用现有常用的微处理芯片，如单片机等，控制处理器是所述安全控制装置的核心，能够与空口协议处理芯片通信，实现执行所需的空口协议指令，从而通过所述电子标签阅读器内的射频模块实现与电子标签之间的数据通讯和传输。加解密安全芯片可以在常用的微处理芯片内存储和管理多个加密/解密算法以及密钥，从而通过所述电子标签阅读器内的射频模块能够实现与电子标签之间数据的加密、解密操作，其中，与电子标签之间数据的加密、解密操作可以根据需要采用预先约定的加密、解密方式，具体的加密、解密可以根据需要进行设置，此处不再赘述。
所述空口协议处理芯片采用FPGA芯片，当然在具体实施时，空口协议处理芯片还可以采用现有常用的处理芯片，空口协议处理芯片与控制处理器之间的数据通信过程为本技术人员所熟知，此处不再赘述。
图1中示出了，控制处理器与两个PSAM卡连接，两个PSAM卡分别为第一PSAM卡以及第二PSAM卡；其中，第一PSAM卡，用于存储能获取电子标签序列编号区和公用信息区中数据的读控制权限和写功能控制权限信息，也可用于存储能获取电子标签行业用户区中数据的读功能控制权限和写功能控制权限信息，一般由负责写入电子标签公用信息区信息的行业管理部门授权并核发；第二PSAM卡，用于存储能获取电子标签的设定存储区域中数据的读控制功能权限和写功能控制权限信息，一般由各行业管理部门授权并核发。
本发明实施例中，通过存储芯片与PSAM卡的配合，能够对电子标签存储区域进行读控制权限、写控制权限的设置，从而实现对同一电子标签不同存储区域进行分区管理以及控制。
如图2所示，在具体实施时，所述电子标签阅读器内还包括主控处理器、射频模块以及天线，所述主控处理器、射频模块均与安全控制装置内的控制处理器连接，射频模块与天线连接。
本发明实施例中，在电子标签系统中，所述安全控制装置只存在于电子标签阅读器内，不涉及超高频电子标签内部结构。所述安全控制装置的控制处理器接收电子标签阅读器内主控处理器发出的电子标签读指令或写指令，并反馈处理结果；安全控制装置的控制处理器通过电子标签阅读器内的射频模块，实现与电子标签双向认证，并获取电子标签各存储区域中的密文信息并解码，或将明文信息加密后写入电子标签指定区域。
如图3所示，以电子标签阅读器内设置安全控制装置为例，对电子标签系统进行数据交互进行说明，具体步骤如下：
步骤201：电子标签阅读器上电时，读取第一PSAM卡和第二PSAM卡中设定的电子标签各存储区域的访问权限，或上电后可从数据存储芯片中获取所述电子标签阅读器具有的电子标签存储区域访问权限，确定该应用需要访问的电子标签存储区域；
步骤202：电子标签阅读器按照约定的空口协议，向电子标签发出认证请求信号(包括加密后的编码区访问权限)；电子标签与电子标签阅读器间进行通讯后，由电子标签确认编码区访问权限信息。核对不成功的，电子标签则拒绝响应；核对成功的，电子标签向电子标签阅读器发送标签序列号、版本号等信息。
步骤203：安全控制装置利用加解密安全芯片内的加密算法将授权访问的存储区域权限信息(或公用信息区)与刚收到的电子标签序列号等信息合并加密后，向电子标签发送访问某个存储区域请求信息；电子标签验证收到的访问权限和口令请求，验证通过的，则进行下一步读操作(步骤204)或写操作(步骤205)，否则拒绝响应，通讯自然终止。
步骤204：电子标签将数据区域存储的数据信息(密文方式)和标签序列号打包，并发送给指定电子标签阅读器。
步骤205：电子标签阅读器收到数据包后，由安全控制装置通过加解密安全芯片内的解密算法，将接收到的密文方式数据转换成明文数据，存入指定的数据存储芯片。
步骤206：电子标签阅读器内的安全控制装置通过加解密安全芯片内的加密算法，将需写的数据转换成密文数据后发送给指定的电子标签。
步骤207：电子标签接入到写操作数据包后，将密文数据直接写入指定区域，并向电子标签阅读器反馈写操作成功信息。
本发明采用加解密安全芯片和PSAM卡，安全控制装置嵌入电子标签阅读器内，实现对基于超高频技术的汽车电子标签不同存储区域的读写分级控制、标签存储数据的加解密管理。通过密码访问与权限控制的分离，可灵活实现不同应用行业对汽车电子标签中不同存储区域的自主管理和控制的效果。
与现行技术相比，本发明在涉车应用领域的技术特点和优势在于：
一、同一个汽车电子标签可供多个行业部门共享，即通过电子标签数据分区存储和分区访问控制，满足不同行业的应用要求，解决目前各城市使用的汽车电子标签不能互读、阅读器不能互用、无法跨行业应用以及汽车前挡风玻璃上贴多个标签影响驾驶员视线等问题。
二、安全控制装置支持国密安全算法，实现与汽车电子标识的安全识读和认证，解决目前无源超高频电子标签的读写安全性能较差等问题，有效保护车主个人隐私。
三、内嵌有安全控制装置的电子标签阅读器，可实现不同行业对电子标签阅读器的分别授权控制和管理。
需说明的是，以上所述仅是本发明的实施方式，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明原理的前提下，可进行若干改进或等效替换，但这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种对超高频电子标签存储区域实现分区管理的安全控制装置，其特征是，包括：
控制处理器，与空口协议处理芯片、加解密安全芯片、存储芯片以及PSAM卡连接，用于实现电子标签身份认证和对电子标签信息进行加密、解密和读写控制，并能与电子标签阅读器内的主控处理器和射频模块进行数据和指令交互；
空口协议处理芯片，用于存储和管理电子标签与电子标签阅读器之间通讯的空口协议指令集；
加解密安全芯片，用于存储和管理所需的加解密算法以及密钥，对控制处理器传输的数据进行加密或解密后，将解密或加密后的数据返回至控制处理器内；
存储芯片，用于存储PSAM卡的电子标签访问权限数据，并能临时存储电子标签阅读器成功获取的每一张电子标签记录；
PSAM卡，用于存储能获取电子标签序列编号区、公用信息区或其它存储区域数据的读功能控制权限和写功能控制权限；
所述安全控制装置内嵌于电子标签阅读器；所述电子标签阅读器内还包括主控处理器、射频模块以及天线，所述主控处理器、射频模块均与所述安全控制装置内的控制处理器连接，射频模块与天线连接。
2.根据权利要求1所述的对超高频电子标签存储区域实现分区管理的安全控制装置，其特征是：所述空口协议处理芯片采用FPGA芯片。
3.根据权利要求1所述的对超高频电子标签存储区域实现分区管理的安全控制装置，其特征是：所述存储芯片采用FLASH存储器，存储芯片能临时存储电子标签阅读器成功获取的每一张电子标签记录。
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