[发明专利]可植入医疗设备的轻量级RFID无线认证方法及其系统

权利要求书

1.可植入医疗设备的轻量级RFID无线认证方法，其特征在于，包括紧急模式下的互认证方法，紧急模式下的互认证方法包括如下步骤：

第一步，读卡器向WISP发送同步请求，紧急模式启动；同步请求中包含读卡器生成的随机数N_R，读卡器的标识ID_R，以及设置为1的一位标志flag；flag是1-bit，设置为1表示使用紧急模式完成本方法认证；计算A＝N_R⊕ID_R；读卡器发送第一次响应消息M₁＝N_R,A,flag给WISP；

其中，A代表使用N_R加密ID_R的信息；

第二步，WISP在接收到读卡器发来的响应消息后，比较ID_R，如果ID_R≠A⊕N_R，那么终止进程；否则创建库V＝RandPermute(F_W∪F′_W)；WISP将库V中的信息M₂发送给读卡器；

其中，F_W代表WISP端记录的特征向量，WISP获得特征向量F_W后，生成一组随机点，表示为F′_W，F'_W与F_W的范围相同；库V将生成的随机点F'_W与计算得到的特征向量F_W随机转置，这样F'_W与F_W就无法区分；

第三步，读卡器接收到库V时，用读卡器所计算得到的特征向量F_R与库V中的每一个点进行比较，如果存在库V中的点满足条件则认为读卡器和标签相互匹配；使用匹配特征集Q和索引集I进行匹配；读卡器端计算生物识别密钥K_bio,K_bio＝H(Q||N_R)，读卡器将单项散列函数HMAC应用于匹配特征集Q和索引集I；并将以下消息发送回WISP：M₃＝I,HMAC(K_bio,I|Q|ID_R)；

其中，代表读卡器记录的特征向量F_R的第i个值；HMAC(.)代表基于哈希的消息认证码；

第四步，WISP接收到读卡器在第三步发来的消息后，计算WISP端生物识别密钥K′_bio；WISP首先根据I中的一组索引来识别一组匹配特征集Q；如果该匹配特征集中的匹配特征的数量超过预定义的阈值Th_CF，则WISP计算K′_bio＝H(Q||N_R)；之后，WISP验证WISP计算出的生物特征密钥K′_bio是否与读卡器计算的生物特征密钥K_bio相同，即是否K′_bio＝K_bio；并在I|Q|ID_R上应用基于哈希的消息认证码HMAC(.)函数，验证所获得的值是否等于第三步中所接收消息的第二部分，即是否HMAC(K′_bio,I|Q|ID_R)＝HMAC(K_bio,I|Q|ID_R)；如果验证成功，则生成随机数N_W，并计算主密钥K，K＝H(K_bio|N_W)；还将第一个会话密钥K’设置成K’＝H(K|N_W)；之后，WISP发送响应消息M₄给读卡器，M₄发送的响应消息内容记做S1，S1＝HMAC(K_bio,N_R|N_W|ID_W)；

M₄＝{N_W,(B＝N_W⊕ID_W)}_Kbio,HMAC(K_bio,N_R|N_W|ID_W)；

其中K具有对称密码函数功能；ID_W代表标签的标识；预定义的阈值Th_CF为F_R设定的特征值；

第五步，读卡器接收到WISP发送回的M₄后，比较读卡器端的生物识别密钥K_bio和标签端的生物识别密钥K_bio，如果K_bio读卡器＝K_bio标签，那么获取N_W和ID_W的值，并计算S2＝HMAC(K_bio,N_R|N_W|ID_W)；

如果S2＝S1，那么计算主密钥K和会话密钥K’，其中K＝H(K_bio|N_W)，K’＝H(K|N_W)；并发送响应消息M₅给WISP，M₅＝Seq₁,HMAC(K’,N_W|Seq₁)；

其中，Seq₁代表第一个序列号；

第六步，基于接收到的HMAC，WISP验证两侧，如果两侧计算的会话密钥K’是相等，WISP在双端口存储器记录一个请求K’，Seq₁来唤醒IMD天线；

当IMD检测到请求时，开始收集会话密钥K’，第一个序列号Seq₁，并使用它们启动与程序员的安全数据交换。