CN211827307U

CN211827307U - 一种双加密电子标签

Info

Publication number: CN211827307U
Application number: CN202020290306.6U
Authority: CN
Inventors: 杨铮宇; 余恒洁; 代盛国; 王轶; 赵毅涛; 刘斌; 王昕�; 赵艳峰; 漆辉霞; 卢云菲
Original assignee: Yunnan Power Grid Co Ltd
Current assignee: Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority date: 2020-03-11
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2030-03-11

Abstract

本实用新型公开了一种双加密电子标签，其包括基底、SM7算法IP核、存储模块、信号发射接收模块Ⅰ，SM7算法IP核通过存储模块与信号发射接收模块Ⅰ连接；所述存储模块分为TID区、EPC区、用户区、保留区、SM4密钥区；本双加密电子标签与读写器之间采用SM7算法IP核产生128bits密钥，通过核对双加密电子标签与读写器产生的密钥一致性，进行双向身份认证；SM4密钥区用于存储SM4密钥，对用户区的访问权限进行管理；采用SM4加密芯片对敏感信息进行加密，实现电子标签的信息传输保护和信息存储保护，防止不法分子进行非授权访问、对标签数据进行修改、仿制标签，从而更换计量用电力设备，进行窃电或窃取电力设备。

Description

一种双加密电子标签

技术领域

本实用新型涉及一种双加密电子标签，属于电力设备管理技术领域。

背景技术

电网的计量用电力设备（例如：电能表、采集终端、电能表外置断路器等仪器仪表、电能计量器具、互感器等）作为电力系统的重要资产，每年新增量达到上千万台，资产管理工作耗时耗力，人工管理容易出错，用于管理的电子标签未加密防伪，标签数据容易被不法分子改写，电力设备容易被不法分子仿制更换，达到窃电或窃取电力设备的目的，造成电网财产损失。

目前，电力设备电子标签在使用过程中存在以下缺点：电子标签与读写器没有进行双向身份认证，不法分子可以进行非授权访问；数据传输过程未加密，传输的数据容易被不法分子窃取；电子标签内的敏感信息没有采用加密算法进行加密存储，不法分子可以对标签数据（例如：资产编号、设备参数等）进行修改，或对标签仿制，从而更换计量用电力设备，进行窃电或窃取电力设备。

针对不法分子改写标签数据、仿制更换电力设备进行窃电或窃取电力设备的问题，目前采取的管理方式主要是：在计量用电力设备上安装电子标签，进行设备的全生命周期管理（仓储管理、运输管理、定位管理、数据管理等）；将计量用电力设备与资产编号绑定，建立设备台账，利用后台系统管理设备参数。

但上述改进方法尚存在一些不足：电子标签与读写器没有进行双向身份认证，不法分子可以进行非授权访问；数据传输过程未加密，传输的数据容易被不法分子窃取；电子标签内的敏感信息没有采用加密算法进行加密存储，不法分子可以对标签数据（例如：资产编号、设备参数等）进行修改，或对标签仿制，从而更换计量用电力设备，进行窃电或窃取电力设备。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种双加密电子标签，该双加密电子标签包括基底、SM7算法IP核、存储模块、信号发射接收模块Ⅰ，SM7算法IP核通过存储模块与信号发射接收模块Ⅰ连接；所述存储模块分为TID区、EPC区、用户区、保留区、SM4秘钥区，SM7算法IP核用于产生128bits的SM7密钥。

本实用新型还包括读写器，读写器包括SM7加密模块、信号发射接收模块Ⅱ、SM4加密芯片、电源模块、处理芯片，处理芯片分别与SM7加密模块、SM4加密芯片连接，处理芯片通过信号发射接收模块Ⅱ与信号发射接收模块Ⅰ无线连接，电源模块分别与处理芯片、M7加密模块、SM4加密芯片连接，用于供电。

所述存储模块中的用户区用于存储经过SM4加密芯片加密的用户数据；TID区用于存储标签识别号码和厂商数据；EPC区用于存储设备的资产编码；保留区用于存储用户区的访问密码和终止密码，在SM4密钥区为空时对用户区的访问进行管理；SM4密钥区用于存储SM4密钥（128bits），对用户区的访问权限进行管理。

电子标签存储模块中用户区存储容量为2048bit，读写器调用SM4加密算法对用户区的数据进行加解密，每次加密128bit数据，2048bit数据需要调用SM4加密算法16次，对用户区的敏感信息进行加解密，实现电子标签的信息传输保护和信息存储保护，防止不法分子对标签数据（例如：资产编号、设备参数等）进行修改、仿制标签，从而更换计量用电力设备，进行窃电或窃取电力设备。

本实用新型实现以下功能：

1、身份认证：电子标签与读写器之间采用SM7密钥进行双向身份认证，以实现身份认证的安全可靠；

2、信息防篡改：采用本标签内置SM7算法IP核，对EPC区的数据读取权限进行管理；采用SM4密钥区实现对用户区的访问权限进行管理，保障电子标签信息的原始性；

3、信息传输保护：采用SM4密码算法对敏感信息进行加密，读取电子标签数据时建立安全的信息数据传输通道，防止对信息的非法获取；

4、信息存储保护：电子标签内敏感信息采用SM4加密芯片进行加密存储，辅以校验措施来保证数据存储的机密性和完整性,防止数据的非授权访问和修改。

本实用新型双加密电子标签与读写器之间采用SM7密钥进行双向身份认证，实现访问控制；采用SM4加密芯片对敏感信息进行加密，实现电子标签的信息传输保护和信息存储保护，防止不法分子进行非授权访问、对标签数据（例如：资产编号、设备参数等）进行修改、仿制标签，从而更换计量用电力设备，进行窃电或窃取电力设备。

本实用新型电子标签内置SM7算法IP核，电子标签与读写器通过SM7密钥实现双向身份认证，认证过程如图3；首先，读写器在未通过标签认证时，只能读到标签的TID（标签识别号码），读写器通过处理芯片将电子标签的128bitTID和128bit根密钥输入到读写器里内置的SM7加密模块中，SM7加密模块输出128bit认证密钥返回给处理芯片，处理芯片将128bit认证密钥通过信号发射接收模块Ⅱ发送给电子标签，进行身份认证；如果认证通过，标签释放EPC区的数据读取权限；如果认证不通过，读写器无法获取标签的EPC区的数据读取权限，只能读取标签的TID。与此同时，读写器基于SM4算法输出128bit密码，写入标签的SM4密钥区，对标签用户区的访问权限进行管理，实现一签一密，使设备参数不可改写，标签不可复制，保障电子标签信息的原始性，具备管理安全性。

本实用新型的优点和技术效果：

本实用新型双加密电子标签，内置SM7算法IP核，双加密电子标签与读写器之间采用SM7算法IP核产生128bits密钥，通过核对双加密电子标签与读写器产生的密钥一致性，进行双向身份认证；SM4密钥区用于存储SM4密钥（128bits），对用户区的访问权限进行管理；采用SM4加密芯片中的SM4密码算法对敏感信息进行加密，实现电子标签的信息传输保护和信息存储保护，防止不法分子进行非授权访问、对标签数据（例如：资产编号、设备参数等）进行修改、仿制标签，从而更换计量用电力设备，进行窃电或窃取电力设备。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本实用新型电子标签结构示意图；

图2为本实用新型电子标签双向身份认证流程图；

图3为本实用新型读写器的内部结构示意图；

图4为电子标签存储模块的分区图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于所述内容。

实施例1：如图1所示，本双加密电子标签，包括基底、SM7算法IP核（复旦FM11S08）、存储模块、信号发射接收模块Ⅰ，SM7算法IP核、存储模块、信号发射接收模块Ⅰ均设置在基底上，SM7算法IP核通过存储模块与信号发射接收模块Ⅰ连接；所述存储模块分为TID区、EPC区、用户区、保留区、SM4密钥区；用户区（USER）存储大小为2048bit，用于存储设备参数、设备运行等数据；TID区存储大小为256bit，用于存储UID和厂商数据，为电子标签的生产编码；EPC区存储大小为528bit，用于存储设备的资产编码；保留区（RESERVED）存储大小为64bit，用于存储用户区（USER）的访问密码和终止密码；SM4密钥区大小为128bit，用于存储SM4密钥，对用户区的访问权限进行管理。

本装置还包括读写器，读写器包括SM7加密模块（ESAM模块）、信号发射接收模块Ⅱ、SM4加密芯片（IES-500 Key）、电源模块、处理芯片（MTK MT6755M），处理芯片分别与SM7加密模块、SM4加密芯片连接，处理芯片通过信号发射接收模块Ⅱ与信号发射接收模块Ⅰ无线连接，电源模块分别与处理芯片、SM7加密模块、SM4加密芯片连接。

首先，读写器在未通过标签认证时，只能读到标签的TID，读写器将标签的128bitTID和128bit根密钥输入到读写器里内置的SM7加密模块，SM7加密模块输出128bit认证密钥返回给处理芯片，处理芯片将128bit认证密钥通过信号发射接收模块Ⅱ发送给标签，进行身份认证。如果认证通过，标签释放EPC区的数据读取权限；如果认证不通过，读写器无法获取标签的EPC区的数据读取权限，只能读取标签的TID。与此同时，基于读写器的SM4加密芯片，输出128bit密码，写入标签的SM4密钥区，对标签用户区的访问权限进行管理，实现一签一密，使设备参数不可改写，标签不可复制，保障电子标签信息的原始性，具备管理安全性。

读写器调用SM4加密芯片中的SM4加密算法对用户区的数据进行加解密，每次加密128bit数据，2048bit数据需要调用SM4加密算法16次，对标签用户区的敏感信息进行加解密，实现电子标签的信息传输保护和信息存储保护，防止不法分子对标签数据（例如：资产编号、设备参数等）进行修改、仿制标签，从而更换计量用电力设备，进行窃电或窃取电力设备。

不失一般性，以双加密电子标签对所嵌入的电力设备进行双向身份认证、信息传输保护和信息存储保护为例对本发明的内容作进一步的说明。

当用电检查人员巡检管理电力设备时，需要完成以下步骤：

首先，通过读写器近距离无线读取电力设备的双加密电子标签的TID区数据，调用SM7算法IP核中的SM7加密算法，解析出认证密钥，获得EPC区的数据读取权限，解析电力设备的资产编码，对比管理后台的资产编码，核实电力设备的身份；

第二，通过读写器调用SM4加密算法，算出标签SM4密钥区的128bit访问密码，获得用户区的数据读写权限；

第三，通过读写器调用SM4加密芯片中的SM4加密算法对用户区的数据进行加解密，每次加密128bit数据，2048bit数据需要调用SM4加密算法16次。先调用SM4加密算法16次对用户区的数据进行解密，获取电力设备的设备参数、设备运行等数据，对比管理后台的设备数据，防止不法分子对标签数据（例如：资产编号、设备参数等）进行修改、仿制标签，从而更换计量用电力设备，进行窃电或窃取电力设备。再将设备巡检情况调用SM4加密算法16次进行加密，写入电子标签的用户区，实现电子标签的信息传输保护和信息存储保护。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种双加密电子标签，包括基底，其特征在于：还包括SM7算法IP核、存储模块、信号发射接收模块Ⅰ，SM7算法IP核通过存储模块与信号发射接收模块Ⅰ连接；所述存储模块分为TID区、EPC区、用户区、保留区、SM4密钥区；SM7算法IP核用于产生128bits的SM7密钥。

2.根据权利要求1所述的双加密电子标签，其特征在于：还包括读写器，读写器包括SM7加密模块、信号发射接收模块Ⅱ、SM4加密芯片、电源模块、处理芯片，处理芯片分别与SM7加密模块、SM4加密芯片连接，处理芯片通过信号发射接收模块Ⅱ与信号发射接收模块Ⅰ无线连接，电源模块分别与处理芯片、M7加密模块、SM4加密芯片连接。