CN109558931A - 一种基于有限域上遍历矩阵的rfid标签特征码生成方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法和装置，该装置包括随机矩阵生成模块、密文序列计算模块、摘要矩阵生成模块、特征码生成模块以及复杂变换判断模块。本发明通过收集供应链***各运输阶段和仓储阶段中的RFID数据，建立学习样本，在针对学习样本构建RFID标签特征码时，采用在有限域上应用遍历矩阵的技术方案，增强标签特征码的鲁棒性和安全性，提升RFID标签特征码的不可篡改性。

Description

一种基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法和 装置
技术领域
本发明涉及RFID的应用领域，具体地涉及一种基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法和装置
背景技术
遍历矩阵是基于有限域的列向量集合。其定义为：设如果对 恰好遍历则称A为Fq上的“遍历矩阵”。遍历矩阵已被证明具有良好的发散性。
RFID(射频识别技术)作为一项易于操控、简单实用、灵活的应用技术，已被广泛应用于交通运输、装备管理、物流管理、食品溯源等领域。然而，随着RFID技术的推广应用和快速发展，其涉及的隐私性和安全性问题尤为突出。由于RFID标签特征码过于简单，复杂度不够，在无线传输和信号广播等条件下，使得标签面临跟踪、监听、篡改等安全隐私问题[6-7]，因此设计一种安全的RFID标签特征码就变得尤为重要。
RFID技术所涉及的问题分为安全性和隐私性，其中受到最多关注的是隐私问题，但是安全问题也不容忽视。研究人员提出了大量有关安全认证协议。根据所釆用安全机制的不同，大体可分为基于密码技术的认证协议和基于异或运算的认证协议。基于密码技术的RFID安全机制主要包括最小限度密码、Hash函数机制、重加密技术等。
现有的技术方案中，制造商为了降低RFID应用中标签码生成的成本，往往采用比较简单的异或运算，或是比较通用、常用的加密方案；然而这些加密机制或方案在面对当前具备强运算能力的攻击者时会显得不堪一击，变得毫无秘密可言。
此外，现有运行于EPC全球网络中的RFID***通常只是在RFID标签中存储ID号，把物品的详细信息存储在后台数据库中。但是制造商并不满足，为了存储更多的用户数据，比如制造商名字、制造商地址、保质期、装货日期等数据，他们增加了标签用户存储区的容量。但同时也为数据的安全带来了隐患，一旦标签被恶意攻击者攻破，很有可能导致商品重要信息的丢失和泄漏。
发明内容
本发明旨在提出一种基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法和装置，拟通过收集供应链***各运输阶段和仓储阶段中的RFID数据，建立学习样本，在针对学习样本构建RFID标签特征码时，采用在有限域上应用遍历矩阵的技术方案，增强标签特征码的安全性，提升RFID标签特征码的不可篡改性。
本发明提供一种基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，其包括以下步骤：
步骤一、定义一个n*n的有限域矩阵D，并将其初值设为DI0；
步骤二、选取RFID标签码中的某些位构成矩阵T，同时计算矩阵T的转置矩阵T-1；
步骤三、计算特征码
步骤四、从左上至右下依次取特征码T’主对角线上各元素，形成矩阵S1，同理从左下至右上依次取T’次对角线上各元素，形成矩阵S2；
步骤五、任意选中有限域上矩阵的n阶遍历矩阵Q1以及Q2；
步骤六、计算密文序列C1，公式如下：C1＝(Q1)S1T’(Q2)S2；
步骤七、计算新的摘要矩阵DI1，计算公式如下：
步骤八、基于步骤七中获取的摘要矩阵DI1和步骤二中矩阵T的转置矩阵T-1计算特征码T”，计算公式如下：
步骤九、判断步骤八中获取的特征码T”与步骤三中的特征码T’相比是否发生复杂变化，具体为从步骤三中的特征码T’变换至步骤八中的特征码T”的变换率是否达到预设的变换阈值；
步骤十、若步骤九中结果表明特征码T”的变换率达到预设的变换阈值，则直接输出变换率以及步骤八得到的特征码T”，特征码T”即为需要求解的标签特征码；若步骤九的结果表明特征码T”的变换率未达到预设的变换阈值，则重复步骤四～步骤九，直至步骤九中的特征码T”相比步骤三中的特征码T’的变换率达到预设的变换阈值，直接输出变换率以及步骤八得到的特征码T’。
优选地，步骤一中，矩阵D的初值生成方式采用随机生成方式。
优选地，步骤二中，选取RFID标签码中的某些位构成矩阵T，选取某些位的方法依赖通信双方的行为。
优选地，步骤五中，任意选中有限域上的n阶遍历矩阵所采用的选取方式为随机选取方式。
优选地，步骤九中，判断特征码T”的变换率是否达到预设的变换阈值时，采用的比较方法包括但不限于相似度函数计算。
优选地，预设的变换阈值为50％。
本发明还提供一种有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码的生成装置，其包括
随机矩阵生成模块：用于基于给定的数据信息生成随机矩阵；
密文序列计算模块：用于依据给定的遍历矩阵和对角矩阵计算相应的密文序列；
摘要矩阵生成模块：用于基于给定的密文序列和某矩阵D，生成对应的摘要矩阵信息；
特征码生成模块：用于基于给定的摘要矩阵信息和矩阵T的转置矩阵T-1计算、生成RFID标签特征码；
复杂变换判断模块：用于基于给定的两个标签特征码T’和T”，判断特征码从T’到T”的变换率是否达到预设的变换阈值。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提出一种基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，遍历矩阵具有的单向和发散性特征，使其能够用于制造散列单向函数，使得标签值在稍有变化的前提下，摘要发生类似雪崩效应的很大的变化，满足消息摘要算法检测数据是否被篡改的要求。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本发明提供一种基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，如图1所示，其包括以下步骤：
步骤一、定义一个n*n的有限域矩阵D，并将其初值设为DI0；其中n一般大于8。
步骤二、选取RFID标签码中的某些位构成矩阵T，同时计算矩阵T的转置矩阵T-1。
步骤三、计算特征码
步骤四、从左上至右下依次取特征码T’主对角线上各元素，形成矩阵S1，同理从左下至右上依次取T’次对角线上各元素，形成矩阵S2。
步骤五、任意选中有限域上矩阵的n阶遍历矩阵Q1以及Q2。
步骤六、计算密文序列C1，公式如下：C1＝(Q1)S1T’(Q2)S2。
步骤七、计算新的摘要矩阵DI1，计算公式如下：
步骤八、基于步骤七中获取的摘要矩阵DI1和步骤二中矩阵T的转置矩阵T-1计算特征码T”，计算公式如下：
步骤九、判断步骤八中获取的特征码T”与步骤三中的特征码T’相比是否发生复杂变化，具体为从步骤三中的特征码T’变换至步骤八中的特征码T”的变换率是否达到预设的变换阈值；
步骤十、若步骤九中结果表明特征码T”的变换率达到预设的变换阈值，则直接输出变换率以及步骤八得到的特征码T”，特征码T”即为需要求解的标签特征码；若步骤九的结果表明特征码T”的变换率未达到预设的变换阈值，则重复步骤四～步骤九，直至步骤九中的特征码T”相比步骤三中的特征码T’的变换率达到预设的变换阈值，直接输出变换率以及步骤八得到的特征码T’。
优选地，步骤一中，矩阵D的初值生成方式采用随机生成方式。
优选地，步骤二中，选取RFID标签码中的某些位构成矩阵T，选取某些位的方法依赖通信双方的行为。
优选地，步骤五中，任意选中有限域上的n阶遍历矩阵所采用的选取方式为随机选取方式。
优选地，步骤九中，判断特征码T’的变换率是否达到预设的变换阈值时，采用的比较方法包括但不限于相似度函数计算。
优选地，预设的变换阈值为50％。
优选地，本发明还提供一种有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码的生成装置，其包括
随机矩阵生成模块：用于基于给定的数据信息生成随机矩阵；
密文序列计算模块：用于依据给定的遍历矩阵和对角矩阵计算相应的密文序列；
摘要矩阵生成模块：用于基于给定的密文序列和某矩阵D，生成对应的摘要矩阵信息；
特征码生成模块：用于基于给定的摘要矩阵信息和矩阵T的转置矩阵T-1计算、生成RFID标签特征码；
复杂变换判断模块：用于基于给定的两个标签特征码T’和T”，判断特征码从T’到T”是否发生了复杂变换。
具体实施例
步骤一、定义9*9的F2遍历矩阵DI0
步骤二、取96位的RFID标签码中的后81位构成矩阵T，同时计算矩阵T的转置矩阵T-1分别有
步骤三、计算特征码T’＝T+DI0
步骤四、从左上至右下依次取特征码T’主对角线上各元素，形成矩阵S1，同理从左下至右上依次取T’次对角线上各元素，形成矩阵S2；
S1＝(101001011)2＝(331)10，S2＝(010001101)2＝(141)10；
步骤五、任意选中有限域上矩阵的n阶遍历矩阵Q1以及Q2；
本实施例中，
步骤六、计算密文序列C1，公式如下：C1＝(Q1)S1T’(Q2)S2；
本实施例中，
步骤七、计算新的摘要矩阵DI1，计算公式如下：DI1＝C1+DI0；
步骤八、基于步骤七中获取的摘要矩阵DI1和步骤二中矩阵T的转置矩阵T-1计算T”，计算公式为：T”＝T-1+DI1；
步骤九、经过计算，T”中的0-1占比各为40％和60％，T”与T’不同的数值个数达到53％，超过了设定的阈值，其发生了复杂变化，输出变换后的T”作为标签特征码。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提出一种基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，遍历矩阵具有的单向和发散性特征，使其能够用于制造散列单向函数，使得标签值在稍有变化的前提下，摘要发生类似雪崩效应的很大的变化，满足消息摘要算法检测数据是否被篡改的要求。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，其特征在于：其包括以下步骤：
步骤一、定义一个n*n的有限域矩阵D，并将其初值设为DI0；
步骤二、选取RFID标签码中的某些位构成矩阵T，同时计算矩阵T的转置矩阵T-1；
步骤三、通过位异或计算特征码
步骤四、从左上至右下依次取特征码T’主对角线上各元素，形成矩阵S1，同理从左下至右上依次取T’次对角线上各元素，形成矩阵S2；
步骤五、任意选中有限域上矩阵的n阶遍历矩阵Q1以及Q2；
步骤六、计算密文序列C1，公式如下：C1＝(Q1)S1T’(Q2)S2；
步骤七、计算新的摘要矩阵DI1，计算公式如下：
步骤八、基于步骤七中获取的摘要矩阵DI1和步骤二中矩阵T的转置矩阵T-1计算特征码T”，计算公式如下：
步骤九、判断步骤八中获取的特征码T”与步骤三中的特征码T’相比是否发生复杂变化，具体为从步骤三中的特征码T’变换至步骤八中的特征码T”的变换率是否达到预设的变换阈值；
步骤十、若步骤九中结果表明特征码T”的变换率达到预设的变换阈值，则直接输出变换率以及步骤八得到的特征码T”，特征码T”即为需要求解的标签特征码；若步骤九的结果表明特征码T”的变换率未达到预设的变换阈值，则重复步骤四～步骤九，直至步骤九中的特征码T”相比步骤三中的特征码T’的变换率达到预设的变换阈值，直接输出变换率以及步骤八得到的特征码T’。
2.根据权利要求1所述的基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，其特征在于：步骤一中，矩阵D的初值生成方式采用随机生成方式。
3.根据权利要求1所述的基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，其特征在于：步骤二中，选取RFID标签码中的某些位构成矩阵T，选取某些位的方法依赖通信双方的行为。
4.根据权利要求1所述的基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，其特征在于：步骤五中，任意选中有限域上的n阶遍历矩阵所采用的选取方式为随机选取方式。
5.根据权利要求1所述的基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，其特征在于：步骤九中，判断特征码T”的变换率是否达到预设的变换阈值时，采用的比较方法包括但不限于相似度函数计算。
6.根据权利要求1所述的基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法，其特征在于：预设的变换阈值为50％。
7.一种用于权利要求1所述的基于有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码生成方法的有限域上遍历矩阵的RFID标签特征码的生成装置，其特征在于：其包括
随机矩阵生成模块：用于基于给定的数据信息生成随机矩阵；
密文序列计算模块：用于依据给定的遍历矩阵和对角矩阵计算相应的密文序列；
摘要矩阵生成模块：用于基于给定的密文序列和某矩阵D，生成对应的摘要矩阵信息；
特征码生成模块：用于基于给定的摘要矩阵信息和矩阵T的转置矩阵T-1计算、生成RFID标签特征码；
复杂变换判断模块：用于基于给定的两个标签特征码T’和T”，判断特征码从T’到T”的变换率是否达到预设的变换阈值。
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