[发明专利]一种基于PUF的RFID轻量级双向认证方法

摘要

本发明公开了一种基于PUF的RFID轻量级双向认证方法，通过一个秘钥种子保密的线性反馈移位寄存器进行信息加密和生成伪随机数，可以抵抗假冒攻击，且不需要额外集成伪随机数发生器，减少了标签的复杂性和成本；在通信过程中有效地使用了全部的通信信息进行认证，能有效解决通过篡改等手段使得阅读器和标签之间信息不同步的去同步化攻击问题，更加安全。本发明可广泛应用于物联网与信息安全认证领域。

主权项

一种基于PUF的RFID轻量级双向认证方法，其特征在于：包括：A、阅读器向标签发送认证请求；B、标签接收到认证请求后，计算标签随机数rt＝R(LF(K||ID))，然后将标签随机数rt和标签索引Index一起发送给阅读器，同时更新K＇＝L(LF(K||ID))，其中，R(x)函数表示取字符串x的右半部分，LF函数为基于线性反馈移位寄存器的伪随机产生函数，K为线性反馈移位寄存器的秘钥种子,k＇为更新后的秘钥种子，||为逻辑连接符，ID为标签的唯一标识，L(x)函数表示取字符串x的左半部分；C、阅读器根据接收的标签索引Index寻找是否存储有与Index相对应的标签记录，若有，则生成阅读器随机数rr，然后计算并发送Gn⊕rr和Gn+1⊕R(LF((ID⊕rt)||rr))给标签；反之，则重新向标签发送认证请求，使标签采用前一次认证成功的标签索引PreIndex和由PUF生成的参数PreGn进行认证与更新，其中，Gn为由PUF生成的参数，Gn+1＝PF(Gn)，PF函数为物理不可克隆函数，⊕为异或运算符；D、标签将自身存储的Gn与接收的Gn⊕rr异或得到rr,再结合自身存储的ID和rt计算R(LF((ID⊕rt)||rr))，接着将计算的R(LF((ID⊕rt)||rr))与接收的Gn+1⊕R(LF((ID⊕rt)||rr))进行异或运算，并根据异或运算的结果判断标签对阅读器的认证是否成功，若认证成功，则执行步骤E；反之，则结束流程；E、标签计算并发送Gn+1⊕Gn+2⊕L(LF(rr||ID))和Gn+2⊕R(LF(rr||ID))给阅读器，同时更新PreIndex＝Index和PreGn＝Gn，接着更新Gn＇＝PF(Gn)＝Gn+1和Index＇＝L(LF((ID⊕rt)||rr))，其中，Gn＇为更新后的PUF生成参数，Index＇为更新后的标签索引，Gn+2＝PF(Gn+1)；F、阅读器采用自身存储的ID和rr计算R(LF(rr||ID))，然后将计算的R(LF(rr||ID))与接收的Gn+2⊕R(LF(rr||ID))异或得到Gn+2，接着根据得到的Gn+2对Gn+2⊕L(LF(rr||ID))与Gn+1⊕Gn+2⊕L(LF(rr||ID))进行异或运算，并根据异或运算的结果判断阅读器对标签的认证是否成功，若认证成功，则根据标签对阅读器的认证是否成功进行更新；反之，则结束流程；在所述步骤C中，重新向标签发送认证请求，使标签采用前一次认证成功的标签索引PreIndex和由PUF生成的参数PreGn进行认证与更新这一步骤，其包括：C11、阅读器重新向标签发送认证请求；C12、标签接收到认证请求后，计算标签随机数rt＝R(LF(K||ID))，然后将标签随机数rt和前一次认证成功的标签索引PreIndex一起发送给阅读器，同时更新K＇＝L(LF(K||ID))；C13、阅读器根据接收的索引PreIndex寻找是否存储有与PreIndex相对应的标签记录，若有，则生成阅读器随机数rr，然后计算并发送PreGn⊕rr和PreGn+1⊕R(LF((ID⊕rt)||rr))给标签；反之，则表示标签非法，结束流程,其中，PreGn+1＝PF(PreGn)。