WO2012075797A1

WO2012075797A1 - 读写器与电子标签安全通信的方法、读写器及电子标签

Info

Publication number: WO2012075797A1
Application number: PCT/CN2011/075915
Authority: WO
Inventors: 杜志强; 曹军; 铁满霞; 张国强
Original assignee: 西安西电捷通无线网络通信股份有限公司
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2012-06-14
Also published as: CN102143488B; CN102143488A

Description

读写器与电子标签安全通信的方法、读写器及电子标签本申请要求在 2010年 12月 6日提交中国专利局、申请号为 201010575476.X、发明名称为"一种读写器与电子标签安全通信的方法、读写器及电子标签"的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及网络安全领域，特别涉及一种射频识别系统中读写器与电子标签进行安全通信的方法及实现该方法的读写器和电子标签。背景技术

射频识别即 RFID ( Radio Frequency IDentification )技术 ,又称电子标签技术 , 可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频识别技术利用射频信号通过空间耦合 (交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

RFID技术由于其通信过程中的无线及广播特性，易遭受消息被窃听、窜改、伪造，以及实体被捕获、复制等攻击，需要在通信过程中引入安全机制来确保通信的安全性。发明内容

本发明实施例提供了一种安全性更高的读写器与电子标签安全通信的方法及实现该方法的读写器和电子标签，用以解决 RFID技术安全性比较低的问题。

本发明实施例提供的一种与读写器通信的方法，包括：

电子标签与读写器建立物理连接之后，与读写器建立安全链路；

所述电子标签在建立安全链路之后，与所述读写器进行数据传输。

本发明实施例提供的一种与电子标签安全的方法，包括：读写器与电子标签建立物理连接之后，与电子标签建立安全链路；所述读写器在建立安全链路之后，与所述电子标签进行数据传输。

本发明实施例提供的一种与读写器通信的电子标签，包括：

第一建立模块，用于与读写器建立物理连接之后，与读写器建立安全链路；第一传输模块，用于在建立安全链路之后，与所述读写器进行数据传输。本发明实施例提供的一种与电子标签安全通信的读写器，包括：

第二建立模块，用于与电子标签建立物理连接之后，与电子标签建立安全链路；

第二传输模块，用于在建立安全链路之后，与所述电子标签进行数据传输。本发明具有以下优点：

通过读写器和电子标签之间的安全链路建立过程确保通信对方身份的合法性，并在需要时为读写器和电子标签协商出会话密钥，从而建立起读写器和电子标签间的安全通信链路。此外，本发明还具有如下优点： 1 )降低系统实现代价，本发明提供的安全链路建立方法不需要后台数据库支持，系统实现代价更低； 2 ) 提高建立安全链路的效率 ,本发明提供的安全链路建立方法在建立链路的过程中无须查询数据库，鉴别效率更高。

.附图说明

图 1是本发明实施例所提供的读写器与电子标签安全通信方法的流程示意图；

图 2是本发明实施例读写器与电子标签之间的安全链路建立过程第一实施例示意图；

图 3是本发明实施例读写器与电子标签之间的安全链路建立过程第二实施例示意图；

图 4是本发明实施例提供的读写器对电子标签的安全访问过程示意图；图 5为本发明实施例的电子标签的结构示意图；

图 6为本发明实施例读写器的结构示意图。具体实施方式

本发明实施例由于通过读写器和电子标签之间的安全链路建立过程确保通信对方身份的合法性，并在需要时为读写器和电子标签协商出会话密钥，从而建立起读写器和电子标签间的安全通信链路。

在下面的说明过程中，先从电子标签侧和读写器侧的配合实施进行说明，但这并不意味着二者必须配合实施，实际上，当电子标签侧与读写器侧分开实施时，也解决了分别在电子标签侧、读写器侧所存在的问题，只是二者结合使用时，会获得更好的技术效果。

读写器和电子标签通信之前，读写器拥有主密钥 MK, 电子标签拥有共享密钥 PSK, 共享密钥 PSK由主密钥和电子标签的标识 TID通过计算导出。

参见图 1，本发明实施例的具体过程包括：

1. 电子标签与读写器之间的物理连接的建立过程：

读写器（电子标签）发起握手过程建立与电子标签（读写器）的物理连接。

2. 电子标签与读写器之间的安全链路的建立过程。

3. 在建立安全链路之后，电子标签与读写器之间进行数据传输，具体可以参见图 4。

其中，电子标签与读写器之间的安全链路的建立过程有多种情况，具体可以参见图 2和图 3。

参见图 2，安全链路的建立过程包括以下步骤：

( 1 )读写器向电子标签发送安全参数获取消息 , 安全参数获取消息用于启动读写器与电子标签的安全链路建立过程。

( 2 )收到读写器的安全参数获取消息后，电子标签构造安全参数响应消息发送给读写器，该安全参数响应消息中包括电子标签支持的安全算法类型（用于读写器确认电子标签所能支持的安全算法，以便后续双方能够进行基于所述安全算法的鉴别和安全通信）。

( 3 )读写器向电子标签发送鉴别请求消息，开始读写器对电子标签的鉴别过程，该消息包括字段，是读写器生成的随机数。

需要说明的是，随机数 N_r也可以采用其他消息传输或直接传输随机数 N_r。

( 4 ) 电子标签收到读写器的鉴别请求消息后，若需要对读写器进行鉴别，电子标签生成随机数 N_t, 并利用预共享密钥 PSK对 N N_t计算完整性校验码 Mid

( ||表示其前后两个数据项串联） , 电子标签返回鉴别请求响应消息给读写器，该鉴别请求响应消息中包括 N_r, N_t和 Mid , 其中 N_r为可选字段；若电子标签不需要对读写器进行鉴别 , 电子标签利用预共享密钥 PSK对 N_r计算完整性校验码 MICi , 并返回鉴别请求响应消息给读写器 , 该鉴别请求响应消息包括， MICi , 其中 N_r为可选字段。

需要说明的是，完整性校验码等信息也可以采用其他消息传输或直接传输。

在本步骤中，可选地，若读写器需对电子标签进行鉴别且电子标签对读写器也需要进行鉴别，电子标签可利用 N_r, N_t以及 PSK导出与读写器的会话密钥；若仅需读写器对电子标签做单向鉴别，即电子标签不需要对读写器进行鉴别时，电子标签可利用 N^PSK导出与读写器的会话密钥。

( 5 )读写器收到电子标签返回的鉴别请求响应消息后，如果消息中包括且此 N_r和读写器在步骤（3 ) 中生成的随机数 N_r不相等，则读写器丢弃该鉴别请求响应消息；如果鉴别请求响应消息中包括 N_r且此 N_r与读写器在步骤（3 ) 中生成的随机数 N_r相等或鉴别请求响应消息不包括 N_r, 则读写器利用主密钥 MK和电子标签的标识符 TID, 通过对 MK||TID进行计算导出 PSK。在电子标签需要鉴别读写器时，读写器通过 PSK对 ||N_t重新计算完整性校验码 MICV, 并将 MIC 与收到的鉴别请求响应消息中的比较，如果二者不相等，读写器丢弃该鉴别请求响应消息；如果二者相等，读写器认为电子标签合法，读写器利用 PSK对 N_t 计算生成 MIC₂, 并向电子标签发送鉴别响应确认消息，该消息中包括 N_t, MIC₂, 其中 N_t为可选字段。

在电子标签不需要鉴别读写器时，读写器通过 PSK对 N_r重新计算完整性校验码 MIC , 并将 MIC 与收到的鉴别请求响应消息中的比较，如果二者不相等，读写器丢弃该鉴别请求响应消息；如果二者相等，读写器认为电子标签合法。如果电子标签不需要鉴别读写器，读写器认为电子标签合法后不需要返回完整性校验码 MIC₂等信息。

需要说明的是，完整性校验码 MIC₂等信息也可以采用其他消息传输或直接传输。

在本步骤中，可选地，若读写器对电子标签进行鉴别且电子标签也需要对读写器也进行鉴别时，读写器可利用 N_t以及 PSK导出与电子标签的会话密钥；若仅需读写器对电子标签做单向鉴别，即电子标签不需要对读写器进行鉴别时，读写器可利用和 PSK导出与电子标签的会话密钥。

( 6 ) 电子标签收到读写器的鉴别响应确认消息后，如果消息中包括 N_t且该 N_t和电子标签在步骤（4 ) 中生成的随机数 N_t不相等，电子标签认为读写器不合法并丢弃该鉴别响应确认消息；如果鉴别响应确认消息中包括 N_t且该 N_t与电子标签在步骤（4 ) 中生成的随机数 N_t相等或鉴别响应确认消息不包括 N_t, 则电子标签利用 PSK对 N_t重新计算完整性校验码 MIC₂， ,将 MIC₂'与收到的鉴别响应确认消息中的 MIC₂比较，如果不相等，电子标签认为读写器不合法并丢弃该鉴别响应确认消息；如果相等，电子标签认为读写器合法。

较佳地，在需要双向鉴别时，即读写器需对电子标签进行鉴别且电子标签也需对读写器进行鉴别时，电子标签可向读写器发送鉴别结果消息，如果电子标签认为读写器合法，则该消息中包括鉴别成功消息，如果电子标签认为读写器不合法，则该消息中包括鉴别失败消息。其中，鉴别结果消息为可选的。

需要说明的是，鉴别成功消息或鉴别失败消息也可以采用其他消息传输或直接传输。

参见图 3 , 安全链路建立过程的另一实施方法包括以下步骤：

( 1 )读写器向电子标签发送安全参数获取消息 , 安全参数获取消息用于启动与电子标签的安全链路建立过程。

( 2 )收到读写器的安全参数获取消息后，电子标签构造安全参数响应消息发送给读写器，该安全参数响应消息中包括电子标签支持的安全算法类型。 ( 3 )读写器向电子标签发送鉴别激活消息，鉴别激活消息用于启动电子标签对读写器的鉴别过程。

( 4 ) 电子标签收到的读写器发送的鉴别激活消息后，生成随机数 N_t, 并构造鉴别请求消息发送给读写器，该消息中包含 N_t。

需要说明的是，随机数 N_t也可以采用其他消息传输或直接传输。

( 5 )读写器收到的是电子标签返回的鉴别请求消息后，读写器首先利用主密钥 MK和电子标签的标识符 TID, 通过对 MK||TID进行计算导出 PSK, 再利用 PSK对 N_t计算完整性校验码 MIC₂,读写器向电子标签发送鉴别请求响应消息，该消息中包括 N_t, MIC₂, 其中 N_t为可选字段。

可选地，读写器可利用 N_t和 PSK导出与电子标签的会话密钥。

( 6 ) 电子标签收到的是读写器返回的鉴别请求响应消息后，如果消息中包括 N_t且该 N_t和电子标签在步骤（4 ) 中生成的随机数 N_t不相等，则电子标签认为读写器不合法并丢弃该鉴别请求响应消息；如果鉴别请求响应消息中包括 N_t且与电子标签在步骤（4 ) 中生成的随机数 N_t相等或鉴别请求响应消息种不包括 N_t, 则电子标签利用 PSK对 N_t计算完整性校验码 MIC₂'，并将 MIC₂'与收到的鉴别请求响应消息中的 MIC₂比较，如果不相等，则电子标签认为读写器不合法并丢弃该鉴别请求响应消息；如果相等，电子标签认为读写器合法。

较佳地，电子标签可向读写器发送鉴别结果消息，如果电子标签认为读写器合法，则该消息中包括鉴别成功消息，如果电子标签认为读写器不合法，则该消息中包括鉴别失败消息。其中，鉴别结果消息是可选的。另外，在本步骤中，可选地，电子标签可利用 N_t和 PSK导出与读写器的会话密钥。

本发明具有以下优点：通过读写器和电子标签之间的安全链路建立过程确保通信对方身份的合法性，并在需要时为读写器和电子标签协商出会话密钥，从而建立起读写器和电子标签间的安全通信链路。此外，本发明还具有如下优点： 1 ) 降低系统实现代价，本发明提供的安全链路建立方法不需要后台数据库支持，系统实现代价更低； 2 )提高建立安全链路的效率，本发明提供的安全链路建立方法在建立链路的过程中无须查询数据库，鉴别效率更高。

参见图 4 , 为了实现读写器和电子标签之间通信的保密性，本发明还包括如下的读写器对电子标签的安全访问过程。

较佳地，本发明实施例在安全链路建立之后，还可以包括安全访问过程。具体的，安全链路建立成功后，读写器可访问电子标签数据，在读写器和电子标签需要保密通信时，若读写器和电子标签导出了共享的会话密钥，则读写器和电子标签可利用共享的会话密钥对会话消息进行加密传输，参见图 4 , 具体过程如下：

( 1 )读写器构造对电子标签的操作命令，读写器对电子标签的操作命令可以为读命令、写命令等。利用会话密钥以及加密算法将读写器对电子标签的操作命令进行加密形成密文数据 ER，读写器将 ER作为安全访问消息的负载，构造安全访问消息发送给电子标签；

( 2 ) 电子标签收到读写器的安全访问消息后，首先解析该消息并获得其负载，将负载解密后获得读写器对电子标签的操作命令，电子标签根据该操作命令构造响应数据 ,并将该响应数据加密后作为安全访问响应消息的负载发送给读写器；

( 3 )读写器收到电子标签发送的安全访问响应消息后，对该响应消息进行解析并对其负载进行解密获得电子标签对读写器操作命令的响应数据。

需要说明的是，操作命令和响应数据也可以采用其他消息传输或直接传输。本发明的安全访问过程利用安全链路建立过程中协商出的会话密钥将读写器对电子标签的操作命令进行加密后作为安全访问消息的负载的形式，实现了读写器访问电子标签过程中通信数据的保密性 ,从而进一步保证了读写器与电子标签之间通信的安全性。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种读写器和电子标签，由于这些设备解决问题的原理与发明实施例读写器与电子标签安全通信方法相似，因此这些设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。本发明实施例还提供一种读写器，读写器具有与电子标签建立物理连接的功能；以及与电子标签建立安全链路的功能。该读写器有两种形式，一种是：读写器拥有主密钥 MK; 读写器能够向电子标签发送安全参数获取消息；读写器收到电子标签的安全参数响应消息后能够向电子标签发送鉴别请求消息，鉴别请求消息包括 N 段，是读写器生成的随机数；读写器收到电子标签的鉴别请求响应消息后能够判断鉴别请求响应消息中的是否包括 N_r及该 N_r是否与读写器生成的 N_r相等，如果鉴别请求响应消息中包括 N_r且该 N_r和与读写器生成的 N_r不相等，则读写器丢弃该鉴别请求响应消息；如果鉴别请求响应消息中包括且该与读写器生成的 N湘等或鉴别请求响应消息不包括 N_r, 则读写器利用主密钥 MK和电子标签的标识符 TID, 通过对 MK||TID进行计算导出 PSK; 当电子标签需要鉴别读写器时，读写器能够通过 PSK对 N_r||N_t重新计算完整性校验码 MICV, 并将 MICV 与鉴别请求响应消息中的比较，如果二者不相等，读写器丢弃该鉴别请求响应消息；如果二者相等，则读写器认为电子标签合法，读写器利用 PSK对 N_t 计算生成 MIC₂, 并向电子标签发送鉴别响应确认消息，鉴别响应确认消息中包括 N_t, MIC₂, 其中 Nt为可选字段；当电子标签不需要鉴别读写器时，读写器通过 PSK对 N_r重新计算完整性校验码 MIC ,并将 MIC 与鉴别请求响应消息中的 Mid 比较，如果二者不相等，则读写器丢弃该鉴别请求响应消息；如果二者相等，则读写器认为电子标签合法。另一种是：读写器拥有主密钥 MK; 读写器能够向电子标签发送安全参数获取消息 ,安全参数获取消息用于启动与电子标签的安全链路建立过程；读写器收到电子标签的安全参数响应消息后能够向电子标签发送鉴别激活消息，鉴别激活消息用于启动电子标签对读写器的鉴别过程；读写器收到电子标签的鉴别请求消息后，能够利用主密钥 MK和电子标签的标识符 TID, 通过对 MK||TID进行计算导出 PSK, 再利用 PSK对 N_t计算完整性校验码 MIC₂, 并向电子标签发送鉴别请求响应消息，鉴别请求响应消息中包括 N_t, MIC₂, 其中 N_t 为可选字段。

本发明实施例还提供一种电子标签，电子标签具有与读写器建立物理连接的功能；以及与读写器建立安全链路的功能。该电子标签对应读写器也有两种形式，一种是：电子标签拥有预共享密钥 PSK; 电子标签收到读写器的安全参数获取消息后 , 能够构造安全参数响应消息发送给读写器 ,安全参数响应消息中包括电子标签支持的安全算法类型；电子标签收到读写器的鉴别请求消息后，若需要对读写器进行鉴别，则电子标签能够生成随机数 N_t, 并利用预共享密钥 PSK对 N_r||N_t 计算完整性校验码 Mid , 电子标签返回鉴别请求响应消息给读写器，鉴别请求响应消息中包括 N_r、 N_t和 Mid ,其中， N_r是读写器生成的随机数， N_r为可选字段；若电子标签不需要对读写器进行鉴别，则电子标签能够利用预共享密钥 PSK对 N_r 计算完整性校验码 Mid , 并返回鉴别请求响应消息给读写器，鉴别请求响应消息包括 Mid , 其中 N_r为可选字段；电子标签收到读写器的鉴别响应确认消息后能够判断鉴别响应确认消息中是否包括 N_t及该 N_t与电子标签生成的随机数 Nt 是否相等，如果鉴别响应确认消息中包括 N_t且该 N_t与电子标签生成的随机数 N_t 不相等，则电子标签认为读写器不合法并丢弃该鉴别响应确认消息；如果鉴别响应确认消息中包括 N_t且该 N_t与电子标签生成的随机数 N_t相等或鉴别响应确认消息不包括 N_t, 则电子标签利用 PSK对 N_t重新计算完整性校验码 MIC₂'，将 MIC₂'与收到的鉴别响应确认消息中的 MIC₂比较；电子标签能够将 MIC₂，与鉴别响应确认消息中的 MIC₂比较，如果不相等，则电子标签认为读写器不合法并丢弃该鉴别响应确认消息；如果相等，则电子标签认为读写器合法。另一种是：电子标签拥有预共享密钥 PSK; 电子标签收到读写器的安全参数获取消息后，能够构造安全参数响应消息发送给读写器，安全参数响应消息中包括电子标签支持的安全算法类；电子标签收到读写器发送的鉴别激活消息后，能够生成随机数 N_t, 并构造鉴别请求消息发送给读写器，鉴别请求消息中包含 N_t; 电子标签收到读写器的鉴别请求响应消息后能够判断鉴别请求响应中是否包括 Nt及该 N_t与电子标签生成的随机数 N_t是否相等，如果鉴别请求响应中包括 N_t且该 Nt和电子标签在成的随机数 N_t不相等，则电子标签认为读写器不合法并丢弃该鉴别请求响应消息；如果鉴别请求响应消息中包括 Nt且与电子标签生成的随机数 Nt相等或鉴别请求响应消息种不包括 N_t, 则电子标签利用 PSK对 N_t计算完整性校验码 MIC₂'，并将 MIC₂'与收到的鉴别请求响应消息中的 MIC₂比较，如果不相等，则电子标签认为读写器不合法并丢弃该鉴别请求响应消息，如果相等，则电子标签认为读写器合法。

如图 5所示，本发明实施例的电子标签包括：第一建立模块 50和第一传输模块 51。

第一建立模块 50,用于与读写器建立物理连接之后，与读写器建立安全链路；第一传输模块 51 , 用于在建立安全链路之后，与读写器进行数据传输。

较佳地，第一建立模块 50在收到的来自读写器的完整性校验码 MIC₂之后，判断收到的完整性校验码 MIC₂与电子标签生成的完整性校验码 MIC₂'是否相同；并在相同时，确定读写器合法。

较佳地，第一建立模块 50收到完整性校验码 MIC₂之前，在需要对读写器进行鉴别时，根据预共享密钥 PSK、收到的来自读写器的随机数 N_r和电子标签生成的随机数 N_t, 生成完整性校验码 Mid，并将随机数 N_t和完整性校验码返回给读写器，或将随机数 N_t、收到的来自读写器的随机数和完整性校验码 Mid 返回给读写器；收到完整性校验码 MIC₂之前，在不需要对读写器进行鉴别时，根据预共享密钥 PSK和收到的来自读写器的随机数生成完整性校验码 Mid , 并将电子标签生成的完整性校验码返回给读写器 , 或将收到的来自读写器的随机数 N_r和电子标签生成的完整性校验码 MIC₁返回给读写器。

较佳地，第一建立模块 50若需要对读写器进行鉴别，收到完整性校验码 MIC₂ 之后，判断收到的完整性校验码 MIC₂与完整性校验码 MIC₂，是否相同之前，在确定读写器未将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂—起发送之后 , 或在确定读写器将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂—起发送，且读写器发送的随机数 N_t与电子标签生成的随机数 N_t相同之后，根据预共享密钥 PSK和随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂'。

较佳地，若读写器需要对电子标签进行鉴别，且电子标签需要对读写器进行鉴别，第一传输模块 51根据预共享密钥 PSK、随机数 N_r和随机数 N_t, 确定与读写器进行数据传输过程中使用的会话密钥；

若读写器需要对电子标签进行鉴别，且电子标签不需要对读写器进行鉴别，第一传输模块 51根据预共享密钥 PSK和随机数确定与读写器进行数据传输过程中使用的会话密钥。

较佳地，第一建立模块 50收到完整性校验码 MIC₂之前，向读写器发送电子标签生成的随机数 N_t; 收到完整性校验码 MIC₂之后，判断收到的完整性校验码 MIC₂与完整性校验码 MIC₂，是否相同之前 , 在确定读写器未将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂—起发送之后，或在确定读写器将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂—起发送，且读写器发送的随机数 N_t与电子标签生成的随机数 N_t相同之后，根据预共享密钥 PSK和随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂'。

较佳地，第一传输模块 51根据预共享密钥 PSK和随机数 N_t, 确定与读写器进行数据传输过程中使用的会话密钥。

较佳地，第一传输模块 51根据会话密钥对收到的来自读写器的操作命令进行解密，并根据加密后的操作命令构造响应数据；根据会话密钥对响应数据进行加密，并将加密后的响应数据发送给读写器。

如图 6所示，本发明实施例的读写器包括：第二建立模块 60和第二传输模块

61。

第二建立模块 60, 用于与电子标签建立物理连接之后，与电子标签建立安全链路；

第二传输模块 61 , 用于在建立安全链路之后，与电子标签进行数据传输。较佳地，第二建立模块 60向电子标签发送随机数在收到的来自电子标签的完整性校验码之后，判断收到的完整性校验码与读写器生成的完整性校验码 Mid '是否相同，并在相同时，确定电子标签合法。

较佳地，第二建立模块 60在收到完整性校验码之后，判断收到的完整性校验码 MIC 与读写器生成的完整性校验码是否相同之前，确定电子标签未将电子标签收到的随机数和完整性校验码 Mid—起发送之后，或确定电子标签将电子标签收到的随机数 N_r和完整性校验码 Mid—起发送 , 且电子标签发送的随机数与读写器生成的随机数相同；在电子标签需要对读写器进行鉴别时 , 根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK、随机数 N_r和收到的电子标签生成的随机数 N_t, 生成完整性校验码 MICV; 在电子标签不需要对读写器进行鉴别时，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与随机数 , 生成完整性校验码 Mid '。

较佳地，第二建立模块 60若电子标签需要对读写器进行鉴别，在确定电子标签合法之后，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与收到的电子标签生成的随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂ , 并将完整性校验码 MIC₂返回给电子标签，或将完整性校验码 MIC₂和收到的随机数 N_t返回给电子标签。

较佳地，若读写器需要对电子标签进行鉴别，且电子标签需要对读写器进行鉴别，在与电子标签进行数据传输之前，第二传输模块 61根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK、随机数 N_r和随机数 N_t, 确定与电子标签进行数据传输过程中使用的会话密钥；

若读写器需要对电子标签进行鉴别，且电子标签不需要对读写器进行鉴别；在与电子标签进行数据传输之前，第二传输模块 61根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与随机数确定与电子标签进行数据传输过程中使用的会话密钥。

较佳地，第二建立模块 60在收到来自电子标签的随机数 N_t后，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与收到的来自电子标签的随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂; 将完整性校验码 MIC₂返回给电子标签，或将完整性校验码 MIC₂和收到的随机数 N_t给电子标签。

较佳地，第二传输模块 61与电子标签进行数据传输之前，根据由主密钥 MK 和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与随机数 N_t, 确定与电子标签进行数据传输过程中使用的会话密钥。

较佳地，第二传输模块 61根据会话密钥对操作命令进行加密，并将加密后的操作命令发送给电子标签；根据会话密钥对收到的来自电子标签的相应数据进行解密。

尽管已描述了本发明的优选实施例 ,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。通过读写器和电子标签之间的安全链路建立过程确保通信对方身份的合法性，并在需要时为读写器和电子标签协商出会话密钥，从而建立起读写器和电子标签间的安全通信链路。此外，本发明还具有如下优点： 1 )降低系统实现代价，本发明提供的安全链路建立方法不需要后台数据库支持，系统实现代价更低； 2 ) 提高建立安全链路的效率 ,本发明提供的安全链路建立方法在建立链路的过程中无须查询数据库，鉴别效率更高。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

权利要求

1、一种电子标签与读写器安全通信的方法，其特征在于，该方法包括：电子标签与读写器之间建立物理连接之后，建立安全链路；

所述电子标签与读写器之间建立安全链路之后 , 进行数据传输。

2、根据权利要求 1所述的方法，其特征在于，所述电子标签与读写器建立安全链路包括：

所述电子标签在收到的来自读写器的完整性校验码 MIC₂之后，判断收到的完整性校验码 MIC₂与所述电子标签生成的完整性校验码 MIC₂'是否相同；

并在相同时，确定所述读写器合法。

3、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述电子标签收到完整性校验码 MIC₂之前还包括：

所述读写器向所述电子标签发送随机数；

所述电子标签在需要对读写器进行鉴别时， 4艮据预共享密钥 PSK、收到的来自读写器的随机数和所述电子标签生成的随机数 N_t, 生成完整性校验码 MId，并将随机数 N_t和完整性校验码返回给所述读写器，或将随机数 N_t、收到的来自读写器的随机数 N_r和完整性校验码返回给所述读写器，在不需要对读写器进行鉴别时，根据预共享密钥 PSK和收到的来自读写器的随机数 N_r, 生成完整性校验码 Mid ,并将所述电子标签生成的完整性校验码返回给所述读写器，或将收到的来自读写器的随机数和所述电子标签生成的完整性校验码 MIC₁返回给所述读写器；

所述读写器在收到的来自电子标签的完整性校验码之后，判断收到的完整性校验码 MIC^所述读写器生成的完整性校验码 MIC 是否相同。并在相同时，确定所述电子标签合法。

4、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述读写器在收到完整性校验码之后，判断收到的完整性校验码 MIC 与所述读写器生成的完整性校验码是否相同之前还包括：所述读写器确定所述电子标签未将所述电子标签收到的随机数和完整性校验码 Mid—起发送之后 , 或确定所述电子标签将所述电子标签收到的随机数和完整性校验码 Mid—起发送，且所述电子标签发送的随机数与所述读写器生成的随机数目同；

所述读写器在所述电子标签需要对读写器进行鉴别时 , 根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK、随机数 N_r和收到的所述电子标签生成的随机数 N_t, 生成完整性校验码 MICV，在所述电子标签不需要对读写器进行鉴别时，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与随机 N_r , 生成完整性校验码 Mid，。

5、根据权利要求 3所述的方法，其特征在于，所述电子标签需要对读写器进行鉴别；

所述读写器在确定所述电子标签合法之后还包括：

所述读写器根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK 与收到的所述电子标签生成的随机数 N_t, 生成完整性校 ¾ ^码 MIC₂, 并将所述完整性校验码 MIC₂返回给所述电子标签 , 或将所述完整性校验码 MIC₂和收到的随机数 N_t返回给所述电子标签。

所述电子标签收到完整性校验码 MIC₂之后，判断收到的完整性校验码 MIC₂ 与完整性校验码 MIC₂，是否相同之前还包括：

所述电子标签在确定所述读写器未将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂ 一起发送之后 , 或在确定所述读写器将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂— 起发送，且所述读写器发送的随机数 N_t与所述电子标签生成的随机数 N_t相同之后，根据预共享密钥 PSK和随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂'。

6、根据权利要求 5所述的方法，其特征在于，所述读写器需要对电子标签进行鉴别，且所述电子标签需要对读写器进行鉴别；所述电子标签与所述读写器进行数据传输之前还用于：

所述电子标签根据预共享密钥 PSK、随机数 N_r和随机数 N_t, 确定与所述读写器进行数据传输过程中使用的会话密钥；所述读写器根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK、随机数和随机数 N_t, 确定与所述电子标签进行数据传输过程中使用的会话密钥；

所述读写器需要对电子标签进行鉴别，且所述电子标签不需要对读写器进行鉴别；所述电子标签与所述读写器进行数据传输之前还用于：

所述电子标签根据预共享密钥 PSK和随机数 N_r, 确定与所述读写器进行数据传输过程中使用的会话密钥；

所述读写器根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK 与随机数确定与所述电子标签进行数据传输过程中使用的会话密钥。

7、根据权利要求 3 ~ 5任一所述的方法，其特征在于，所述读写器收到完整性校验码之后 , 还包括：

所述读写器确定所述电子标签将所述电子标签收到的随机数 ^和完整性校验码 Mid—起发送，且所述电子标签发送的随机数与所述读写器生成的随机数不相同，确定电子标签不合法。

8、根据权利要求 2所述的方法，其特征在于，所述电子标签收到完整性校验码 MIC₂之前还包括：

所述电子标签向所述读写器发送所述电子标签生成的随机数 N_t;

所述读写器在收到来自所述电子标签的随机数 N_t后 , 根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与收到的来自所述电子标签的随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂, 将完整性校验码 MIC₂返回给电子标签，或将完整性校验码 MIC₂和收到的随机数 N_t返回给电子标签；

9、根据权利要求 8所述的方法，其特征在于，所述电子标签与所述读写器进行数据传输之前还用于：

所述电子标签根据预共享密钥 PSK和随机数 N_t, 确定与所述读写器进行数据传输过程中使用的会话密钥；

所述读写器根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK 与随机数 N_t, 确定与所述电子标签进行数据传输过程中使用的会话密钥。

10、根据权利要求 2 ~ 5、 8和 9任一所述的方法，其特征在于，所述电子标签收到完整性校验码之后，还包括：

所述电子标签在确定所述读写器将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂— 起发送，且所述读写器发送的随机数 N_t与所述电子标签生成的随机数 N_t不相同，确定读写器不合法。

11、根据权利要求 6或 9所述的方法，其特征在于，所述电子标签与所述读写器进行数据传输包括：

所述读写器根据会话密钥对操作命令进行加密，并将加密后的操作命令发送给所述电子标签；

所述电子标签根据会话密钥对收到的来自所述读写器的操作命令进行解密，并根据加密后的操作命令构造响应数据，根据会话密钥对响应数据进行加密，并将加密后的响应数据发送给所述读写器；

所述读写器根据会话密钥对收到的来自所述电子标签的相应数据进行解密。

12、一种与读写器通信的电子标签，其特征在于，该电子标签包括：第一建立模块，用于与读写器建立物理连接之后，与读写器建立安全链路；第一传输模块，用于在建立安全链路之后，与所述读写器进行数据传输。

13、根据权利要求 12所述的电子标签，其特征在于，所述第一传输模块具体用于：

在收到的来自读写器的完整性校验码 MIC₂之后，判断收到的完整性校验码 MIC₂与所述电子标签生成的完整性校验码 MIC₂'是否相同；并在相同时，确定所述读写器合法。

14、根据权利要求 13所述的电子标签，其特征在于，所述第一建立模块还用于：

收到完整性校验码 MIC₂之前，在需要对读写器进行鉴别时，根据预共享密钥 PSK、收到的来自读写器的随机数和所述电子标签生成的随机数 N_t, 生成完整性校验码 Mid , 并将随机数 N_t和完整性校验码返回给所述读写器，或将随机数 N_t、收到的来自读写器的随机数 N_r和完整性校验码 MIC₁返回给所述读写器；

收到完整性校验码 MIC₂之前，在不需要对读写器进行鉴别时，根据预共享密钥 PSK和收到的来自读写器的随机数生成完整性校验码 Mid , 并将所述电子标签生成的完整性校验码返回给所述读写器 , 或将收到的来自读写器的随机数 N_r和所述电子标签生成的完整性校验码返回给所述读写器；以及若需要对读写器进行鉴别 , 收到完整性校验码 MIC₂之后 , 判断收到的完整性校验码 MIC₂与完整性校验码 MIC₂，是否相同之前 , 在确定所述读写器未将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂—起发送之后 , 或在确定所述读写器将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂—起发送，且所述读写器发送的随机数 N_t与所述电子标签生成的随机数 N_t相同之后，根据预共享密钥 PSK和随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂，；以及

若所述读写器需要对电子标签进行鉴别，且所述电子标签需要对读写器进行鉴别，根据预共享密钥 PSK、随机数 N_r和随机数 N_t, 确定与所述读写器进行数据传输过程中使用的会话密钥；若所述读写器需要对电子标签进行鉴别，且所述电子标签不需要对读写器进行鉴别，根据预共享密钥 PSK和随机数 N_r, 确定与所述读写器进行数据传输过程中使用的会话密钥。

15、根据权利要求 13所述的电子标签，其特征在于，所述第一建立模块还用于：

收到完整性校验码 MIC₂之前，向所述读写器发送所述电子标签生成的随机数 N_t;

收到完整性校验码 MIC₂之后，判断收到的完整性校验码 MIC₂与完整性校验码 MIC₂，是否相同之前，在确定所述读写器未将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂—起发送之后 , 或在确定所述读写器将收到的随机数 N_t和完整性校验码 MIC₂—起发送，且所述读写器发送的随机数 N_t与所述电子标签生成的随机数 N_t 相同之后，根据预共享密钥 PSK和随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂，；以及根据预共享密钥 PSK和随机数 N_t, 确定与所述读写器进行数据传输过程中使用的会话密钥。

16、根据权利要求 14或 15所述的电子标签，其特征在于，所述第一传输模块具体用于：

根据会话密钥对收到的来自所述读写器的操作命令进行解密，并根据加密后的操作命令构造响应数据；根据会话密钥对响应数据进行加密，并将加密后的响应数据发送给所述读写器。

17、一种与电子标签安全通信的读写器，其特征在于，该读写器包括：第二建立模块，用于与电子标签建立物理连接之后，与电子标签建立安全链路；

第二传输模块，用于在建立安全链路之后，与所述电子标签进行数据传输。

18、根据权利要求 17所述的读写器，其特征在于，所述第二建立模块具体用于：

向所述电子标签发送随机数在收到的来自电子标签的完整性校验码之后，判断收到的完整性校验码 Mid与所述读写器生成的完整性校验码 Mid，是否相同，并在相同时，确定所述电子标签合法；以及

在收到完整性校验码之后，判断收到的完整性校验码 Mid '与所述读写器生成的完整性校验码是否相同之前，确定所述电子标签未将所述电子标签收到的随机数和完整性校验码 Mid—起发送之后，或确定所述电子标签将所述电子标签收到的随机数 N_r和完整性校验码 Mid—起发送，且所述电子标签发送的随机数与所述读写器生成的随机数 N 同；在所述电子标签需要对读写器进行鉴别时，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK、随机数和收到的所述电子标签生成的随机数 N_t, 生成完整性校验码 MICV; 在所述电子标签不需要对读写器进行鉴别时，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID 生成的预共享密钥 PSK与随机数 N_r, 生成完整性校验码 Mid，；以及

若所述电子标签需要对读写器进行鉴别，在确定所述电子标签合法之后，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与收到的所述电子标签生成的随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂ , 并将所述完整性校验码 MIC₂返回给所述电子标签，或将所述完整性校验码 MIC₂和收到的随机数 N_t返回给所述电子标签；以及

若所述读写器需要对电子标签进行鉴别，且所述电子标签需要对读写器进行鉴别，在与所述电子标签进行数据传输之前，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK、随机数 N_r和随机数 N_t, 确定与所述电子标签进行数据传输过程中使用的会话密钥；若所述读写器需要对电子标签进行鉴别，且所述电子标签不需要对读写器进行鉴别；在与所述电子标签进行数据传输之前，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与随机数 N_r，确定与所述电子标签进行数据传输过程中使用的会话密钥。

19、根据权利要求 17所述的读写器，其特征在于，所述第二建立模块具体用于：

在收到来自所述电子标签的随机数 N_t后 , 根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与收到的来自所述电子标签的随机数 N_t, 生成完整性校验码 MIC₂; 将完整性校验码 MIC₂返回给电子标签，或将完整性校验码 MIC₂ 和收到的随机数 N_t返回给电子标签；以及

与所述电子标签进行数据传输之前，根据由主密钥 MK和电子标签的标识 TID生成的预共享密钥 PSK与随机数 N_t, 确定与所述电子标签进行数据传输过程中使用的会话密钥。

20、根据权利要求 18或 19所述的读写器，其特征在于，所述第二传输模块具体用于：

根据会话密钥对操作命令进行加密，并将加密后的操作命令发送给所述电子标签；根据会话密钥对收到的来自所述电子标签的相应数据进行解密。