CN112737780B - 一种电子标签所有权转移方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及一种电子标签所有权转移方法。该方法包括：标签和原所有者的身份信息验证通过后，原所有者反馈携带有第一共享密钥、第一随机数和身份信息的第一认证信息；标签对第一认证信息验证通过后，根据第一随机数、第二随机数和第一共享密钥生成中间信息和转移密钥，根据第一随机数、第二随机数和转移密钥得到认证信息；将认证信息和中间信息发送给原所有者，原所有者获取疑似认证信息，在疑似认证信息验证通过后，将第一随机数、第二随机数和转移密钥转移给新所有者；并用标签与新所有者之间的第二共享密钥代替第一共享密钥。该方法将共享密钥和转移密钥分离，解决了现有技术中的窗口问题和去同步问题。

Description

一种电子标签所有权转移方法

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，具体涉及一种电子标签所有权转移方法。

背景技术

目前，电子标签技术已经广泛应用于物流、交通、防伪、图书管理等各个领域。相对于传统条形码，电子标签可以实现更远距离的非视距接触的识别。电子标签系统一般包含后台服务器、阅读器、电子标签，前两者由于计算不受限制，可以采用复杂的加密算法，因此之间的数据传输默认安全，但阅读器与标签之间基于无线开放信道容易受到各种各样的攻击。一般情况下，标签与阅读器通信必须经过认证，我们需要为其设计安全的协议使其可以在认证过程中抵抗诸如：假冒攻击、跟踪攻击、重放攻击、中间人攻击、去同步攻击等攻击。供应链环境下，随着物品的转移，附着在物品上的标签的所有权也要跟着转移，所有权转移基于认证又提出了一些新的要求，转移前后不仅要保护新所有者的隐私，也要保证原所有者的隐私，还要避免出现窗口问题。

现有技术提出了一种两阶段的标签所有权转移方案。第一阶段原所有者与标签认证，并协商出一个临时密钥用于所有权转移，原所有者通过安全信道将临时密钥发送给新所有者；第二阶段新所有者利用从原所有者收到的临时密钥与标签认证并更新一个新的密钥代替原来的密钥。该技术方案存在的技术问题有：第二阶段的新所有者更新阶段中的随机数以明文发送，攻击者篡改该随机数发给标签会使得标签更新为与新所有者不同的密钥，从而造成去同步问题；第一阶段与第二阶段相互独立，如果第二阶段失败，由于原所有者与标签中同时都还存有原始的密钥，因此会出现新所有者与原所有者都可以认证标签的情况，即窗口问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种电子标签所有权转移方法，所采用的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种电子标签所有权转移方法，该方法包括以下步骤：

标签接收原所有者发起的所有权转移请求；

向所述原所有者发送身份信息，所述身份信息用于触发原所有者在根据所述身份信息验证通过后，反馈携带有第一共享密钥、第一随机数和所述身份信息的第一认证信息；

接收所述第一认证信息，在所述第一认证信息验证通过后，生成第二随机数；根据所述第一随机数、所述第二随机数和所述第一共享密钥分别生成中间信息和转移密钥，根据所述第一随机数、所述第二随机数和所述转移密钥得到第五认证信息；

将所述第五认证信息和所述中间信息发送给所述原所有者，所述中间信息用于触发所述原所有者提取第二疑似随机数，并结合所述第一随机数和所述第一共享密钥得到疑似认证信息，根据所述第五认证信息验证所述疑似认证信息是否通过；在验证通过后，所述原所有者将所述第一随机数、所述第二随机数和所述转移密钥通过安全信道转移给新所有者，以将所述标签的所有权从所述原所有者转移至所述新所有者；

在与所述新所有者之间建立第二共享密钥后，用所述第二共享密钥代替所述第一共享密钥。

进一步地，所述用所述第二共享密钥代替所述第一共享密钥的步骤如下：

标签接收所述新所有者反馈的携带有所述转移密钥、所述第一随机数、第三随机数和所述身份信息的第二认证信息，并在所述第二认证信息验证通过后，生成第四随机数，根据所述第二随机数、所述第四随机数、所述身份信息和所述转移密钥生成第三认证信息；

将所述第三认证信息发送给所述新所有者，所述第三认证信息用于触发所述新所有者在所述第三认证信息验证通过后，根据所述身份信息、所述第三随机数和所述第四随机数生成新身份信息，根据所述新身份信息生成第二共享密钥，并反馈携带有所述第三随机数、所述第四随机数和所述第二共享密钥的第四认证信息；

在第四认证信息验证通过后，用所述第二共享密钥代替所述第一共享密钥。

进一步地，所述第一认证信息包括第一编码信息M₁和第一识别信息M₂；所述第一编码信息M₁和所述第一识别信息M₂的计算公式如下：

其中，Rot为循环右移操作，

为异或操作，n₁为所述第一随机数，IDS₁为所述身份信息， K₁为所述第一共享密钥。

进一步地，所述中间信息、所述转移密钥和所述第五认证信息的获取方法包括：

其中，n₂为所述第二随机数，M₃为所述中间信息、K₀为所述转移密钥，M₄为所述第五认证信息。

进一步地，所述第二认证信息包括第二编码信息M₅和第二识别信息M₆；所述第二编码信息M₅和所述第二识别信息M₆的计算公式如下：

其中，n₃为所述第三随机数。

进一步地，所述第三认证信息包括第三编码信息M₇和第三识别信息M₈；所述第三编码信息M₇和所述第三识别信息M₈的计算公式如下：

其中，n₄为所述第四随机数。

进一步地，所述根据所述新身份信息IDS₂生成第二共享密钥K₂的步骤如下：

生成所述新身份信息IDS₂：

生成所述第二共享密钥K₂：

进一步地，所述第四认证信息M₉的计算公式如下：

本发明实施例至少具有如下有益效果：

(1)本发明实施例通过在标签和原所有者之间的身份信息验证通过后，标签生成中间信息、转移密钥和第五认证信息；并将中间信息和第五认证信息发送给原所有者；原所有者从中间信息中提取第二疑似随机数，并获取疑似认证信息，在疑似认证信息验证通过后，将第一随机数、第二随机数和转移密钥通过安全信道转移给新所有者；在标签与所述新所有者之间建立第二共享密钥后，用所述第二共享密钥代替所述第一共享密钥。该方法将第一共享密钥、第二共享密钥和转移密钥分离，转移密钥只能用于标签所有权转移，新所有者访问标签并从标签读取和写入数据，需要与标签之间建立第二共享密钥，解决了现有技术中的窗口问题和去同步问题。

(2)本发明实施例中的标签与原所有者和新所有者之间传输的数据采用Rot操作与异或操作相结合的方式，避免了采用Hash运算造成较大的资源占用，同时避免了单纯使用T函数进行数据传输容易遭受差分密码攻击“Tango”的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图；

图1为本发明一个实施例所提供的一种电子标签所有权转移方法的流程图；

图2为本发明一个实施例所提供的一种电子标签所有权转移方法的流程示意图；

图3为本发明一个实施例所提供的一种电子标签所有权转移方法的实现过程示意图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种电子标签所有权转移方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种电子标签所有权转移方法及系统的具体方案。

请参阅图1、图2和图3，图1示出了本发明一个实施例提供的一种电子标签所有权转移方法流程图；图2示出了本发明一个实施例提供的一种电子标签所有权转移方法的流程示意图；

图3示出了本发明一个实施例提供的一种电子标签所有权转移方法的实现过程示意图；该方法包括如下步骤：

S1：标签接收原所有者发起的所有权转移请求。

S2：向原所有者发送身份信息，身份信息用于触发原所有者在根据身份信息验证通过后，反馈携带有第一共享密钥、第一随机数和身份信息的第一认证信息。

S3：接收第一认证信息，在第一认证信息验证通过后，生成第二随机数；根据第一随机数、第二随机数和第一共享密钥分别生成中间信息和转移密钥，根据第一随机数、第二随机数和转移密钥得到第五认证信息。

S4：将第五认证信息和中间信息发送给原所有者，中间信息用于触发原所有者提取第二疑似随机数，并结合第一随机数和第一共享密钥得到疑似认证信息，根据第五认证信息验证疑似认证信息是否通过；在验证通过后，原所有者将第一随机数、第二随机数和转移密钥通过安全信道转移给新所有者，以将标签的所有权从原所有者转移至新所有者。

S5：在与新所有者之间建立第二共享密钥后，用第二共享密钥代替所述第一共享密钥。

综上所述，本发明实施例通过在标签和原所有者之间的身份信息验证通过后，标签生成中间信息、转移密钥和第五认证信息；并将中间信息和第五认证信息发送给原所有者；原所有者从中间信息中提取第二疑似随机数，并获取疑似认证信息，在疑似认证信息验证通过后，将第一随机数、第二随机数和转移密钥通过安全信道转移给新所有者；在与新所有者之间建立第二共享密钥后，用第二共享密钥代替所述第一共享密钥。该方法将第一共享密钥、第二共享密钥和转移密钥分离，有效地解决了现有技术中的窗口问题和去同步攻击。

优选的，本实施例中步骤S2的具体步骤如下：

S201：身份信息IDS₁触发原所有者在本地数据库中查询是否存在匹配的身份信息，若不存在匹配的身份信息，则终止所有权转移协议；若存在匹配的身份信息，则获取第一共享密钥K₁。

本地数据库中的身份信息有以下两种：

(1)当IDS₁＝IDS_1new时，第一共享密钥K₁＝K_1new；

(2)当IDS₁＝IDS_1old时，第一共享密钥K₁＝K_1old。

S202：在身份信息验证通过后，原所有者生成第一随机数n₁，并向标签反馈第一认证信息。第一认证信息包括第一编码信息M₁和第一识别信息M₂。M₁和M₂的计算方法下：

其中，Rot为循环右移操作，

为异或操作。

优选的，本实施例中步骤S3的具体步骤如下：

S301：标签接收到原所有者反馈的第一认证信息后，对第一认证信息进行验证，验证过程如下：标签从接收到的M₁中提取n₁′，并根据n₁′计算M₂′,若M₂′≠M₂，则说明第一认证信息被篡改，直接终止所有权转移协议；若M₂′＝M₂，则说明验证通过。

S302：验证通过后，标签生成第二随机数n₂，并生成中间信息M₃、转移密钥K₀和第五认证信息M₄。M₃、K₀、M₄的计算方法如下：

优选的，本实施例中的步骤S4中的根据第五认证信息M₄验证疑似认证信息M₄′的方法为：若M₄′≠M₄，则说明中间信息被篡改或者转移密钥协商失败，直接终止所有权转移协议；若 M′₄＝M₄，则说明验证通过，转移密钥协商成功。

优选的，本实施例中步骤S5的具体步骤如下：

S501：标签所有权转移至新所有者后，新所有者生成第三随机数n₃，并向标签反馈携带有转移密钥K₀、第一随机数n₁、第三随机数n₃和身份信息IDS₁的第二认证信息，并在第二认证信息验证通过后，生成第四随机数n₄，根据第二随机数n₂、第四随机数n₄、身份信息IDS₁和转移密钥K₀生成第三认证信息。

上述第二认证信息包括第二编码信息M₅和第二识别信息M₆，M₅和M₆的计算方法下：

上述对第二认证信息验证的过程为：标签从接收到的M₅中提取n₃′，并根据n₃′计算M₆′, 若M₆′≠M₆，则说明第二认证信息被篡改，直接终止所有权转移协议；若M₆′＝M₆，则说明验证通过。

上述第三认证信息包括第三编码信息M₇和第三识别信息M₈，M₇和M₈的计算方法如下：

S502：标签将第三认证信息发送给新所有者，第三认证信息触发新所有者在第三认证信息验证通过后，根据身份信息IDS₁、第三随机数n₃和第四随机数n₄生成新身份信息IDS₂，根据新身份信息IDS₂生成第二共享密钥K₂，并反馈携带有第三随机数n₃、第四随机数n₄和第二共享密钥K₂的第四认证信息M₉。

新所有者对第三认证信息进行验证的过程为：新所有者从接收到的M₇中提取n₄′，并根据 n₄′计算M₈′,若M₈′≠M₈，则说明第三认证信息被篡改，直接终止所有权转移协议；若M₈′＝M₈，则说明验证通过。验证通过后，新所有者将身份信息IDS₁存储为旧身份信息，并获取新身份信息IDS₂。

新身份信息IDS₂为：

第二共享密钥K₂为：

第四认证信息M₉为：

S503：在第四认证信息验证通过后，用第二共享密钥代替第一共享密钥。

对第四认证信息的验证过程为：标签采用与步骤S5 02相同的计算方法计算IDS₂′、K₂′、和M₉′,并将M₉′与标签接收到的第四认证信息M₉进行验证，若M₉′＝M₉，则说明验证通过，标签用第二共享密钥K₂代替第一共享密钥K₁。

综上所述，本发明实施例的标签与原所有者和新所有者之间传输的数据采用Rot操作与异或操作相结合的方式，避免了采用Hash运算造成较大的资源占用，同时避免了单纯使用T函数进行数据传输容易遭受差分密码攻击“Tango”的问题。

本发明实施例中的所有权转移协议在某个步骤失败后，直接终止协议，而不是从某个节点继续进行，可以有效地抵抗去同步攻击，重放攻击，中间人攻击，秘密揭露攻击。

本发明实施例中原所有者、新所有者与标签之间的随机数以密文的方式传输，有效地抵抗了去同步攻击。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种电子标签所有权转移方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

标签接收原所有者发起的所有权转移请求；

向所述原所有者发送身份信息，所述身份信息用于触发所述原所有者在根据所述身份信息验证通过后，反馈携带有第一共享密钥、第一随机数和所述身份信息的第一认证信息；

接收所述第一认证信息，在所述第一认证信息验证通过后，生成第二随机数；根据所述第一随机数、所述第二随机数和所述第一共享密钥分别生成中间信息和转移密钥，根据所述第一随机数、所述第二随机数和所述转移密钥得到第五认证信息；

将所述第五认证信息和所述中间信息发送给所述原所有者，所述中间信息用于触发所述原所有者提取第二疑似随机数，并结合所述第一随机数和所述第一共享密钥得到疑似认证信息，根据所述第五认证信息验证所述疑似认证信息是否通过；在验证通过后，所述原所有者将所述第一随机数、所述第二随机数、所述转移密钥和所述身份信息通过安全信道转移给新所有者，以将所述标签的所有权从所述原所有者转移至所述新所有者；

在与所述新所有者之间建立第二共享密钥后，用所述第二共享密钥代替所述第一共享密钥；

所述用所述第二共享密钥代替所述第一共享密钥的步骤如下：

标签接收所述新所有者反馈的携带有所述转移密钥、所述第一随机数、第三随机数和所述身份信息的第二认证信息，并在所述第二认证信息验证通过后，生成第四随机数，根据所述第二随机数、所述第四随机数、所述身份信息和所述转移密钥生成第三认证信息；

将所述第三认证信息发送给所述新所有者，所述第三认证信息用于触发所述新所有者在所述第三认证信息验证通过后，根据所述身份信息、所述第三随机数和所述第四随机数生成新身份信息，根据所述新身份信息生成第二共享密钥，并反馈携带有所述第三随机数、所述第四随机数和所述第二共享密钥的第四认证信息；

在第四认证信息验证通过后，用所述第二共享密钥代替所述第一共享密钥。

2.根据权利要求1所述的一种电子标签所有权转移方法，其特征在于，所述第一认证信息包括第一编码信息

和第一识别信息

；所述第一编码信息

和所述第一识别信息

的计算公式如下：

其中，

为循环右移操作，

为异或操作，

为所述第一随机数，

为所述身份信息，

为所述第一共享密钥。

3.根据权利要求2所述的一种电子标签所有权转移方法，其特征在于，所述中间信息、所述转移密钥和所述第五认证信息的获取方法包括：

其中，

为所述第二随机数，

为所述中间信息、

为所述转移密钥，

为所述第五认证信息。

4.根据权利要求3所述的一种电子标签所有权转移方法，其特征在于，所述第二认证信息包括第二编码信息

和第二识别信息

；所述第二编码信息

和所述第二识别信息

的计算公式如下：

其中，

为所述第三随机数。

5.根据权利要求4所述的一种电子标签所有权转移方法，其特征在于，所述第三认证信息包括第三编码信息

和第三识别信息

；所述第三编码信息

和所述第三识别信息

的计算公式如下：

其中，

为所述第四随机数。

6.根据权利要求5所述的一种电子标签所有权转移方法，其特征在于，所述根据所述新身份信息

生成第二共享密钥

的步骤如下：

生成所述新身份信息

：

；

生成所述第二共享密钥

：

。

7.根据权利要求6所述的一种电子标签所有权转移方法，其特征在于，所述第四认证信息

的计算公式如下：

。

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