[发明专利]一种超轻量级的RFID认证方法

说明书

本发明公开了一种超轻量级的RFID认证方法，包括：步骤S1，读写器端通过物理不可克隆函数生成多个随机数，将其作为模糊提取器的输入，提取随机数r与帮助字符串hd₁，计算第一验证随机数v₁；步骤S2，标签端通过物理不可克隆函数生成多个随机数，并进行恢复随机数，得到恢复随机数r'，根据恢复随机数r'获得验证随机数v'₁，并将其与从读写器端获得的第一验证随机数v₁进行验证，生成新的共享密钥x'，根据共享密钥x'获得第二验证随机数v₂，并利用恢复随机数r'与共享密钥x'进行加密，并发送至读写器端；步骤S3，读写器端根据随机数r对加密结果进行解密，获得新的共享密钥x'，并获得验证随机数v'₂，将其与第二验证随机数v₂进行验证，根据验证结果完成认证过程。

技术领域

本发明涉及RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)技术领域，特别是涉及一种基于物理不可克隆函数(Physical Unclonable Functions,PUF)的超轻量级的RFID认证方法。

背景技术

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术，是利用无线射频方式进行的非接触式双向通信，可以有效地实现无接触自动识别与动态管理，且识别工作无须人工干预。与条形码比较，RFID防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大、标签数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。广泛应用于物流、零售业、制造业等领域。但是由于无线信道的不安全，以及RFID系统中标签的计算和存储能力有限，如何设计高效、安全的RFID认证协议仍然是一个挑战。

RFID系统中读写器和标签之间的无线信道所面临的安全问题主要包括信道上传输数据的被敌手窃听、篡改，通信实体的身份假冒、伪造等。为了满足系统传输的机密性、完整性以及可用性的需要，国内外专家提出了多种安全解决方案，实现这些方案的机制主要包括物理机制、密码机制以及前面两种相结合的机制。在这些方案中，通过芯片的物理结构来实现RFID的唯一身份和安全认证，成为一个研究热点。物理不可克隆函数就是这样的一种机制，是目前RFID安全协议中用来保护标签和读写器身份的主要技术之一。

PUF是一组微型延迟电路，其利用提取芯片制造过程中不可避免产生的差异，生成无限多个唯一的、不可预测的随机数。由于芯片制造过程中产生差异所具有的不可模仿和不可复制的特性，即使芯片制造商也不可能从其他芯片上复制出一套完全相同的随机序列，因此，PUF技术使芯片具有反仿制的能力。

现有的技术方案中，一般认为PUF的输出是确定性的，即在输入相等的情况下，输出一定相等。但实际上PUF有一个缺点就是在运行过程中会带来噪声，PUF的输出由于噪声的影响，即使在输入相等的情况下，其输的结果有一定的差异，因此不能通过比较两次输出是否相等来进认证，由于该问题的存在，导致了现有技术这些方案的实用性不高甚至于不能正常使用。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种超轻量级的RFID认证方法，通过引入模糊提取器(Fuzzy Extractor)解决了PUF由于噪声影响所带来的输出不稳定的问题，同时通过选择对称加密和伪随机函数作为保护传输数据隐私的手段，保证了协议的执行效率。

为达上述目的，本发明提出一种超轻量级的RFID认证方法，包括如下步骤：

步骤S1，读写器端通过物理不可克隆函数生成随机数，并将所述物理不可克隆函数的输出作为模糊提取器的输入，提取随机数r与帮助字符串hd₁，计算第一验证随机数v₁，并发送至标签端；