[发明专利]基于轻量级函数集的RFID标签与后端数据库的认证方法

权利要求书

1.一种基于轻量级函数集的RFID标签与后端数据库的认证方法，其特征在于：标签和后端数据库拥有同一个轻量级函数集F={f₁，f₂，……，f_i，……，f_n}，其步骤如下：

1）后端数据库向读写器发送{r_DB，query}；其中，r_DB为后端数据库生成的随机数，query为后端数据库生成的查询请求；

2）读写器将收到的后端数据库发送的消息转发给标签；

3）标签收到查询请求后，生成随机数r_T，将r_DB⊕r_T⊕k_T-new⊕k_FS的计算结果作为input1，并根据input1的值从轻量级函数集F中选取函数，设为f_a；标签计算f_a(r_DB，r_T，k_T-new)，发送{r_DB，r_T，f_a(r_DB，r_T，k_T-new)}给读写器；其中，r_T为标签生成的随机数，k_T-new表示进行此次认证而设置的新密钥，k_FS为标签与后端数据库共享的函数选取密钥；

4）读写器将标签发送的消息转发给后端数据库；

5）若后端数据库长时间没有收到读写器转发的标签的响应，则重新执行协议； 若后端数据库收到读写器发来的消息，搜索是否存在二元组(k_DB-old，k_FS)或(k_DB-new，k_FS)满足：用k_DB-old或k_DB-new代替k_T-new，计算input1’=r_DB⊕r_T⊕k_DB-old⊕k_FS或input1’=r_DB⊕r_T⊕k_DB-new⊕k_FS，根据input1’的值从轻量级函数集F中选取出函数f_a’，计算出f_a’(r_DB，r_T，k_T-new)的值，与收到的f_a(r_DB，r_T，k_T-new)相同；若存在二元组(k_DB-old，k_FS)，保持k_DB-old不变，协议继续进行；若不存在二元组(k_DB-old，k_FS)，但存在二元组(k_DB-new，k_FS)，将k_DB-new的值赋值给k_DB-old，协议继续进行；若不存在二元组(k_DB-old，k_FS)和(k_DB-new，k_FS)，则协议终止；将input1’的值向左循环移位作为input2，将input2的值向左循环移位作为input3，后端数据库根据input2和input3的值从轻量级函数集F中选择函数f_b和f_c，并生成新的认证密钥k_DB-new；计算f_b(r_DB，r_T，k_DB-old)⊕k_DB-new和f_c(r_DB，r_T，k_DB-old，k_DB-new)，发送{r_DB，r_T，f_b(r_DB，r_T，k_DB-old)⊕k_DB-new，f_c(r_DB，r_T，k_DB-old，k_DB-new)}给读写器；其中，k_DB-old为表示后端数据库上一次与标签进行成功认证时所用的密钥，k_DB-new为表示后端数据库为下一次进行认证而设置的新密钥；

6）读写器转发后端数据库的消息给标签；

7）标签收到后端数据库发来的消息后，用自己存储的密钥k_T-new代替k_DB-old，将input1的值向左循环移位作为input2’，将input2’的值向左循环移位作为input3’，标签根据input2’和input3’的值从轻量级函数集F中选取函数f_b’和f_c’，计算出f_b’(r_DB，r_T，k_DB-old)和k’_DB-new，并分别用自己存储的密钥k_T-new和计算出的k’_DB-new代替k_DB-old和k_DB-new，计算f_c’(r_DB，r_T，k_DB-old，k_DB-new)，检查该计算结果与收到的f_c(r_DB，r_T，k_DB-old，k_DB-new)是否相等；若不相等，则协议终止；若相等，通过对后端数据库的认证，并将k_T-new的值赋值给k_T-old，将k_DB-new的值赋值给k_T-new；将input3’的值向左循环移位作为input4，标签根据input4的值从轻量级函数集F中选取函数f_d，计算f_d(r_DB，r_T，k_T-old，k_T-new)，发送{r_DB，r_T，f_d(r_DB，r_T，k_T-old，k_T-new)}给读写器；其中，k_T-old表示标签上一次与后端数据库进行成功认证时所用的密钥；

8）读写器转发标签的消息给后端数据库；

9）若后端数据库长时间没有收到标签的响应，则重新执行协议；若后端数据库收到标签发来的消息，则用k_DB-old和k_DB-new分别代替k_T-old和k_T-new；将input3的值向左循环移位作为input4’，标签根据input4’的值从轻量级函数集F中选取函数f_d’，检验f_d’(r_DB，r_T，k_T-old，k_T-new)与收到的f_d(r_DB，r_T，k_T-old，k_T-new)是否相等；若不相等，则协议终止；若相等，则标签已经确认了后端数据库的身份，获取了正确的k_DB-new，并且k_T-old=k_DB-old，k_T-new=k_DB-new，可以进行后续通信。