具有多级保护的安全存储结构的射频标签及其方法技术

一种具有多级保护的安全存储结构的射频标签及其方法，该射频标签的数据存储结构包括密钥区、权限控制区和存储块，存储块分为公开数据区、私有数据区，该射频标签的系列号是唯一的，发散出来的根密钥也是唯一的，实现一个标签一个密钥，对标签内部的数据进行签名认证，实现数据的多级保护。本发明专利技术的优点是射频标签的系列号是唯一的，因此发散出来的根密钥也是唯一的，真正做到了一个标签一个密钥，大大增加了标签被攻破的难度，提高了标签的安全性能；对于不同的应用，只需要更换根密钥就可以对其兼容，大大简化管理密钥的难度而不牺牲标签的安全性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种射频标签的存储结构，特别涉及一种以无线电通 讯为传输媒介的带传输加密和访问权限控制的具有多级保护的安全 存储结构的射频标签及其方法。
技术介绍
高频电子标签是目前使用最广泛的射频标签产品，传统的射频标 签只是简单将通信过程中的数据进行加密，而没有对存储在标签内部 的数据加密或保护，这使的访问密钥的安全管理变得更加复杂和谨 慎， 一旦在某个环节上访问密钥的丢失，会对整个系统造成巨大的危害。
技术实现思路
本专利技术的技术问题是要提供一种对射频标签内部数据进行签名 认证，具有多级保护作用的安全存储结构的射频标签及其方法。为了解决以上的技术问题，本专利技术提供了--种具有多级保护的安 全存储结构的射频标签及其方法，该射频标签的数据存储结构包括密 钥区、权限控制区和存储块，存储块分为公开数据区、私有数据区， 该射频标签的系列号是唯一的，发散出来的根密钥也是唯一的，实现 一个标签一个密钥，对标签内部的数据进行签名认证，实现数据的多 级保护。所述的密钥区包括KeyO、 Keyl、 Key2和Key3，其中 Keyl是对公开数据区的只读权限控制； Key2是对私有数据区的读权限控制；Key3是对私有数据区的写权限控制； Key0是对私有数据区的修改权限控制。一种具有多级保护的安全存储结构的射频标签，其工作步骤如下 所示1) 搜寻射频标签；2) 使用密钥Keyl，通过mifarel算法，认证标签的读写权限？否， 转第8)步；3) 是，读取用户的公开信息和签名信息；4) 通过自定义的签名算法，认证数据签名是否通过？否，转第8) 步；5) 是，以标签信息和用户公开信息用根密钥发散获得控制私有数据 区的密钥Key2或Key3;6) 使用私有数据区的密钥Key2或Key3，通过mifarel算法，认证 标签的私有数据区的操作权限？否，转第8)步；7) 根据应用操作私有数据区的数据；8) 结束。其中，mifarel电子标签认证算法的流程是1) 读卡器通过寻卡命令获得电子标签的信息，包括电子标签ID号 2) 发送选卡命令，使随后的操作都指定为该电子标签；3) 通过取随机数命令，使电子标签返回4字节随机数；4) 读卡器通过mifarel算法计算出该4字节随机数的密文信息 (也是4字节)，同时自己产生一个4字节随机数，然后将该8字节密文发给电子标签，标签将比对密文信息来认证该读卡器；5) 标签继续将读卡器发来的4字节随机数，通过mifarel算法 计算4字节的密文信息，发还给读卡器，让读卡器认证电子标签的合 法性。以上完成了电子标签和读卡器之间的相互认证，在后续对电子标签的操作中，所有的数据都会通过mifarel算法进行数据加密。其中，自定义签名算法是多种非对称算法中的一种，如ISA算法、SCB2签名算法、椭圆算法，该算法的选择由系统运营商自己选择。 本专利技术的优越功效在于1) 本专利技术射频标签的系列号是唯一的，因此发散出来的根密钥也是 唯一的，真正做到了一个标签一个密钥，大大增加了标签被攻破的难 度，提高了标签的安全性能；2) 对于不同的应用，只需要更换根密钥就可以对其兼容，大大简化 管理密钥的难度而不牺牲标签的安全性能。附图说明图l为本专利技术的数据存储结构；图2为本专利技术的工作流程图； 图中标号说明1—密钥区； 2—权限控制区；3—存储块。具体实施例方式请参阅附图所示，对本专利技术作进一步的描述。本专利技术提供了一种具有多级保护的安全存储结构的射频标签及 其方法，该射频标签的数据存储结构包括密钥区1、权限控制区2和 存储块3，存储块3分为公开数据区、私有数据区，该射频标签的系 列号是唯一的，发散出来的根密钥也是唯一的，实现一个标签一个密 钥，对标签内部的数据进行签名认证，实现数据的多级保护。如图1所示的射频标签的存储结构，该标签的EEPROM存储器由 32块构成，每块包含16Bytes(128bit)。存储地址从0x00h—0x03h为密钥区l，分别存放key0-key3，认证key可获得一定的操作权限； 地址从0x04h—0x06h为权限控制区2，分别存放AO-A23,即地址 0x08-0xlf对应的24块存储块控制权限；地址0x07为制造商块，它 包含IC制造商信息和序列号；地址0x08-0xlf为存放用户数据的存 储块。所述的密钥区包括KeyO、 Keyl、 Key2和Key3，其中 Keyl是对公开数据区的只读权限控制； Key2是对私有数据区的读权限控制； Key3是对私有数据区的写权限控制； KeyO是对私有数据区的修改权限控制。将用户数据存储块3划分为公开数据区和私有数据区两部分，公 开数据区又分为用户公开信息区和生产厂方的数字签名区，用户公开 信息区用于存放用户的相关信息，生产厂方的数字签名区用于存放厂 方对用户公开信息和标签信息的数字签名，数字签名是标签信息和用 户信息完整性的保障，也是生产厂方不可抵赖的重要凭证，因此一旦 写入就不可以更改，但可以供任何机构或个人进行认证，因此要求数 据可以无条件读取，所以公开数据区具有只读属性，由于本标签的读 写属性必须有相关的密钥来保护，故用keyl来对公开数据区进行只 读保护。Keyl本身也是公开信息，通过认证后可以获得公开数据区 的读权限。私有数据区用于存放用户的私有数据，如应用数据等。私有数据 有读和写两种操作，因此用key2-key3进行权限控制，key2和key3 为秘密信息，拥有keyO权限后可进行修改。如图2所示，本专利技术提供了一种具有多级保护的安全存储结构的 射频标签，其工作步骤如下所示1) 搜寻射频标签；2) 使用密钥Keyl，通过mifarel算法，认证标签的读写权限？否，转第8)步;3) 是，读取用户的公开信息和签名信息；4) 通过自定义的签名算法，认证数据签名是否通过？否，转第8)止少；5) 是，以标签信息和用户公开信息用根密钥发散获得控制私有数据 区的密钥Key2或Key3;6) 使用私有数据区的密钥Key2或Key3，通过mifarel算法，认证 标签的私有数据区的操作权限？否，转第8)步；7) 根据应用操作私有数据区的数据；8) 结束。在食堂售饭系统中，在发卡过程中直接通过SCB2数字签名将该 标签的私有数据区访问密钥key写入电子标签中，而且每一张卡的密 钥都是密钥管理系统自动生成的，真正做到一卡一密，所有的饭卡访 问密钥都是不同的。每次消费前先使用公开密钥keyl通过mifarel算法认证该电子 标签的只读权限，读取电子标签中的签名信息，然后根据SCB2的签 名算法认证该电子标签是否合法，合法后以标签信息和用户公开信息 用根密钥发散获得控制私有数据区的密钥key，然后再用该key重新 通过mifarel算法认证该电子标签的私有数据区的写权限，接着对电 子标签中的私有数据区做减值操作，完成一次消费扣款操作。其中，签名算法可以根据应用的需要做各种更改，并不局限于 SCB2 —种算法。权利要求1、一种具有多级保护的安全存储结构的射频标签，其特征在于该射频标签的数据存储结构包括密钥区、权限控制区和存储块，存储块分为公开数据区、私有数据区，该射频标签的系列号是唯一的，发散出来的根密钥也是唯一的，实现一个标签一个密钥，对标签内部的数据进行签名认证，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有多级保护的安全存储结构的射频标签，其特征在于：　　　　该射频标签的数据存储结构包括密钥区、权限控制区和存储块，存储块分为公开数据区、私有数据区，该射频标签的系列号是唯一的，发散出来的根密钥也是唯一的，实现一个标签一个密钥，对标签内部的数据进行签名认证，实现数据的多级保护。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王洁民，陈坚，王伟，郭海岛，张贇莉，
申请(专利权)人：上海华申智能卡应用系统有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]