一种用于地下管道设备电子信息交互的智能轻量级加密方法

1.本发明涉及“物联网 信息安全”领域，具体适用于管道设备以及其他rfid等领域轻小型设备的智能轻量级加密算法。


背景技术：

[0002]“物联网 ”背景下，物联网技术应用随处可见。随着物联网技术的不断探索，rfid等轻小型设备得到了广泛应用。然而伴随着这些设备的广泛使用，其安全性也引起更多的关注。
[0003]
典型的地下燃气管道系统是属于物联网系统，包括有管道定位仪、pc端、数据库服务器。定位仪是由rfid系统构成，包括有电子标签、探测仪/读写器、数据库管理系统。在信号的传输过程中，为了获得良好的传输效果和信息安全，在信号的传输过程中，通常会将信息进行加密操作。
[0004]
随着地下燃气管道使用的大规模普及，地下燃气管道的信息读取安全需要引起高度重视，防止因破坏管道系统导致的大规模伤亡以及对地下管道信息的盗取。
[0005]
地下燃气管道系统埋于地下，通常使用无源电子标签，再由于存储空间相对较小的原因，因此需要使用资源消耗相对较小、实现效率相对较高的智能轻量级加密算法。
[0006]
针对上述提出的问题，本技术中提供了一种用于地下管道设备电子信息交互的智能轻量级加密算法，针对地下燃气管道设备，在尽可能消耗资源较小的前提下对信息读取进行身份认证加密和信息传输，提高系统的安全性。
[0007]
为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种用于地下管道设备电子信息交互的智能轻量级加密算法，具体包括如下过程：
[0008]
有关密钥的部分：在管道系统中，资源相对较少，且埋于地下，在rfid标签中记录管道信息，并在各个rfid电子标签中设定密钥。对于系统中使用的不同的rfid，存储不同的密钥，密钥不同，采用相同的加密过程进行加密。
[0009]
加密过程：将加密过程中明文信息和密钥进行一定的智能加密过程的处理，得到密文信息。
[0010]
解密过程：按照与加密过程相对应的方式进行解密过程，解密后的信息储存于数据库中进行管理。
[0011]
步骤1：读写器感应到电子标签，标签响应后，读写器进行身份认证操作，随后电子标签接收信息进行身份认证解密操作，进行身份认证；
[0012]
身份认证过程中，具体包括如下过程：
[0013]
约定，在读写器中存储有其特定的首次相应用于身份认证的信息，同样在rfid中也含有特定的用于身份验证的信息；
[0014]
在读写器感应到rfid标签后，首先读取rfid中的信息，然后和存储在读写器中的信息进行特定的身份认证加密操作；
[0015]
km＝(r)
×
(s)||r
[0016]
式中km是读写器中的运算结果，(r)为读写器中的数据构成的矩阵，(s)为rfid标签卡中的数据构成的矩阵；
[0017]
在智能执行身份验证期间，只有约定好的两方能够利用信息，约定首次通信传输的信息用于身份验证操作；
[0018]
在读写器完成身份验证加密操作后，将加密信息传递给rfid标签；
[0019]
rfid标签智能对信息进行身份认证验证解密操作；
[0020]
解密时，按照约定从km中筛选出(rs)和(r)；
[0021]
(s`)＝(rs)
×
(r-1
)
[0022]
通过对加密传输的信息进行解密得到(s`)，完成后与存储在rfid中的信息(s)进行智能对比；
[0023]
对比成功，保证管道读写器与rfid的一致性，rfid开始进行信息的智能传输。
[0024]
步骤2：在身份认证完成后，进行交互信息的智能加密传输，，以及对读写器的响应；
[0025]
在信息传递加密过程中，为消耗更少的资源，加密所采用的密钥与进行身份认证所采用的密钥相同；
[0026]
信息加密与身份认证加密所采用的算法不同；
[0027]
步骤3：读写器收到应答后，智能进行解密操作，并将信息发送到网络层进行存储。
[0028]
本技术采用以上方案和思想，能够取得如下的效果：本方法考虑了安全性的同时，更提高的实用性，主要对读写器和rfid标签进行加密操作，可为物联网的现场设备层、通信层和rfid卡等领域的小型设备提供智能加密功能。
附图说明
[0029]
图1是基于管道系统的网络系统。
[0030]
图2是管道系统rfid的系统工作原理图。
[0031]
图3是读写器和rfid标签的身份验证过程。
具体实施方式
[0032]
本发明所述综合加密方法是使用在如图1所示的管道系统中，涉及具体管道内的rfid系统如图2所示。
[0033]
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案进一步具体的说明。
[0034]
实施例：
[0035]
按照附图3系统中探测仪/读写器和rfid标签的身份验证过程叙述：
[0036]
步骤1：读写器感应到电子标签，标签响应后，读写器进行身份认证操作，随后电子标签接收信息进行身份认证解密操作，进行身份认证；
[0037]
身份认证过程中，具体包括如下过程：
[0038]
约定，在读写器中存储有其特定的首次相应用于身份认证的信息，同样在rfid中也含有特定的用于身份验证的信息；
[0039]
在读写器感应到rfid标签后，首先读取rfid中的信息，然后和存储在读写器中的信息进行特定的身份认证加密操作；
[0040]
km＝(r)
×
(s)||r
[0041]
式中km是读写器中的运算结果，(r)为读写器中的数据构成的矩阵，(s)为rfid标签卡中的数据构成的矩阵；
[0042]
在智能执行身份验证期间，只有约定好的两方能够利用信息，约定首次通信传输的信息用于身份验证操作；
[0043]
在读写器完成身份验证加密操作后，将加密信息传递给rfid标签；
[0044]
rfid标签智能对信息进行身份认证验证解密操作；
[0045]
解密时，按照约定从km中筛选出(rs)和(r)；
[0046]
(s`)＝(rs)
×
(r-1
)
[0047]
通过对加密传输的信息进行解密得到(s`)，完成后与存储在rfid中的信息(s)进行智能对比；
[0048]
对比成功，保证管道读写器与rfid的一致性，rfid开始进行信息的智能传输。
[0049]
步骤2：在身份认证完成后，进行交互信息的智能加密传输，，以及对读写器的响应；
[0050]
在信息传递加密过程中，为消耗更少的资源，加密所采用的密钥与进行身份认证所采用的密钥相同；
[0051]
信息加密与身份认证加密所采用的算法不同；
[0052]
步骤3：读写器收到应答后，智能进行解密操作，并将信息发送到网络层进行存储。