[发明专利]基于比特串的RFID系统中标签与后端数据库的认证协议

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于比特串的RFID系统中标签与后端数据库的认证协议。

背景技术

如图1所示，现有的读写器通信协议流程为：

1)读写器发送一个随机数R和查询请求给标签。

2)收到请求后，标签选择PID_1L和PID_2R，PID_1L是指从SID最左边的位开始，长度为n₁比特的比特串；PID_2R是指从SID最右边的位开始，长度为n₂比特的比特串；其中，n₁，n₂为由标签生成的随机正整数，且满足2L≥Len(n₁)+Len(n₂)≥L/2；L为标签安全标识符SID的长度，单位为比特；Len(n₁)和Len(n₂)分别表示n₁和n₂的长度，单位为比特；SID为标签的安全标识符，它是一个随机设定的保密的比特串，只有标签和后端数据库知道。然后，标签计算发送R’||n₁||n₂给读写器，其中为异或运算符，“||”为变量串联运算符。

3)读写器将收到的R’||n₁||n₂转发给后端数据库。

4)根据收到的消息，后端数据库计算以得到然后在自己的数据库中搜索是否存在合适的标签安全标识符SID，其PID_1L与PID_2R的异或计算结果等于上面计算出的若存在这样的SID，则认为该标签是有效标签，标签通过了后端数据库的认证，发送PID”给读写器，PID”为PID_1L和PID_2R之间的比特串；若不存在这样的SID，则认为该标签是无效标签，企图假冒有效标签，不通过认证；其中，PID_1L、PID_2R和PID”之间的关系如图2所示。

5)读写器转发PID”给标签。

6)标签用自身存储的SID判断收到的PID”是否正确。若正确，就认为该后端数据库是可信的，并发送OK消息给读写器，表示通过对后端数据库的认证；若错误，则认为该后端数据库是无效的，发送NO消息给读写器。

7)若后端数据库收到OK消息，则发送标签的SID给读写器，以便读写器与标签的后续通信；若收到No消息，则停止该协议。

在现有的技术方案中，PID”以明文的形式在读写器与标签之间的不安全的无线信道上进行传输，攻击者可以通过监听无线通信来获取PID”，造成机密信息SID的部分泄露。而且，SID在标签的使用过程中一直保持不变，攻击者可以通过多次发送查询请求的方法逐步获取SID的一部分，直至获取全部的SID。

若攻击者一直监听标签和读写器之间的无线通信，假设该攻击者在时间t₁监听到了标签发送出的n₁和n₂，并在接下来的时间t₂监听到了后端数据库发送PID”给标签。这样，攻击者就获取了SID中从位置n₁到位置n₂之间的内容。接下来，若攻击者在时间t₃监听到了n_1a和n_2a，并且L/2＞n_1a＞n₁，L/2＞n_2a＞n₂，其位置如图3所示，则攻击者可以直接发送SID在n_1a和n_2a之间部分的内容给标签，并可以顺利通过标签对攻击者的认证，以此达到伪装成具有访问权限的数据库的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种安全性高、计算量小、简化通信步骤的基于比特串的RFID系统中标签与后端数据库的认证协议。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，它包括以下步骤：

1)读写器发送一个随机比特串R和查询请求Query给标签；

2)收到请求后，标签生成随机正整数n₁和n₂，由此产生第一比特串PID_1L和第二比特串PID_2R，并计算标签安全标识符的临时值SID_temp为