RFID产权证安全验证系统和验证方法

1.一种产权证安全验证系统，其特征在于系统包括房管局的计算中心、房管局内部的 验证终端、房管局内的触摸屏以及设置在远程验证机构的远程验证终端，此外还包括一个 房屋产权证；房管局内的触摸屏和验证终端，其功能和结构与远程验证终端基本一致；房 管局的计算机中心内包括授权中心、验证中心和数据中心以及网关，远程验证终端包括远 程验证机构的身份卡、专用读写器以及专用网关；其中：
产权证
具有一个符合ISO14443标准的RFID芯片，该芯片具有唯一且不可修改的8位字符 长度的ID；芯片除ID外其他的信息读写的时候都需要密码，这些密码统一存储在房管局 的数据中心，在产权证授权的时候随机生成；
芯片内存放产权证的身份信息和签名信息的密文，这些信息根据芯片本身的ID动态 生成的168位bit有效的三重DES密钥进行加密；芯片内的内容只有极少数权限高的人可 以修改，修改密码受到严格保护；
产权证芯片内身份信息和签名的明文(P)共128个字节，内容包括：产权证编号+ 业主的身份证编号+房屋座落+发放机构签名数字+流水号+补足位+效验位；
远程验证机构的远程验证终端身份卡
远程验证终端的身份卡和产权证的身份卡一样，具有符合ISO14443标准的RFID芯 片，该芯片具有唯一不可修改的8位字符长度的ID，读取和修改其它内容的时候都需要 密码，写密码存放在房管局的计算中心，读密码由远程验证机构负责人保管，芯片里面存 放远程验证机构的身份信息，身份信息的明文(P)共128个字节，内容包括：
远程验证机构唯一ID+验证机构负责人身份证号码+验证机构权限角色编码+ 发放机构签名数字+流水号+补足位+效验位；
远程验证机构的远程验证终端专用读写器
房管局的授权中心给每个合法的远程验证机构发放一个专用读写器，每个专用读写 器都有一个固定的ID，也是8位字符长，除了ID以外，还有一组表示他们身份的密文信 息，这些身份包括专用读写器对应的专用网关的ID、远程验证机构身份卡的ID、发放机 构、发放机构网关信息；专用读写器在工作的时候，必须和他对应的专用网关和身份卡一 起才能工作；
该专用读写器只有读的功能，没有写的功能，且读写每个产权证或者远程验证机构 的身份卡的密文内容时候都需要读取密码，但读取它们的唯一ID不需要密码；
远程验证机构的远程验证终端网关和房管局计算中心网关
远程验证机构的网关和房管局计算中心的网关是遥相呼应的，它们二个相互联系， 相互通讯，通过安全的方式把自己要发送的任何信息发送给对方，并安全地接受来自对方 的信息；
每个网关都有一个自己的身份，就是反映在软件里的唯一的8位字符长度的ID (gatewayID)和一个8位字符长度的识别数(identityNum)，网关发布的时候就确定下来， 使用者不能更改；计算中心保存着每个远程网关的识别数和ID；另外，某网关发布的时 候，授权中心就给他们授权一段身份数据的密文；该密文是一些随机的3组8位字符的序 列，该序列每次使用后都会按照特定的规律重新变化，这种变化规律是随机生成的，不同 的网关都不一样；每个网关的规律都是授权中心决定，并存在产权交易中心的数据中心；
远程验证机构在产权证进行验证的时候，其网关要与房管局计算中心的网关进行三 次短连接，以确保认证的安全性；
房管局计算中心的数据中心
该部分存储经过加密处理的所有重要的数据，采用oracle自带的加密包和加密工具 对重要的数据写入和读出进行加密和解密；存储的加密数据包括：所有的产权证身份信息、 加密密钥、各种变化规律以及相关交易记录，产权证芯片的读写密码、远程验证机构身份 卡的读写密码、内部信息、内部信息的加密密钥、加密方式、各个网关的ID、识别数、 身份密文变化规律以及各个网关的密码抽取方法；
房管局计算中心的授权中心
这里产生产权证身份的明文(P)和密文(C)，并将明文保存到数据中心，密文写入 到产权证中的芯片里；
远程验证机构的身份信息的明文和密文也在这里产生，并将明文保存在数据库，密 文写入到身份卡内；远程验证机构的专用读写器也在这里发放，发放的时候，每一个专用 读写器都会包含一个与其他不同的身份ID，这个身份数据和验证机构的身份卡信息相绑 定；
这里也给远程验证机构的专用网关进行授权，远程验证机构的ID以及另外一个识别 因子需要事先设定，并和专用读写器ID以及身份卡ID对应。
2.根据权利要求1所述的产权证安全验证系统，其特征在于所述的房管局计算中心 的授权中心的授权还包括对远程验证机构和房管局内部验证终端的添加信息的授权，这些 添加信息都必须照预先约定的规则添加，满足这些规则的信息会被编译成只有验证中心能 够识别的数据，所述添加信息的事件种类和相关参数如下：
  事件种类     其它参数   抵押     金额、期限、身份证号、产权证编号、他项权证号   出售     金额、日期、身份证号、产权证编号、他项权证号   赠与     赠与方身份证号、受赠方身份证号、产权证号，   继承     继承人身份证号、继承种类、原产权人身份证号、产权     证号，   公积金贷款     金额、期限、身份证号、产权证编号、他项权证号。                                                                                                   。
3.根据权利要求1所述的产权证安全验证系统，其特征在于所述产权证或远程验证终 端的身份卡的RFID芯片中的信息经过三重DES密钥进行加密，其加密后的密文(C)与明文 (P)的关系如下：
C＝E K3[D K2[E K1[P]]]
这里E为DES加密算法，D为DES解密算法，K1、k2、K3为密钥。每一个密钥的长 度为64bit，正好等于产权证内芯片的唯一ID(uID)的长度，利用该ID作为种子生成三个 随机数D1、D2和D3，每个随机数的长度都是64bit；它们三个的关系如下：
设：D1[8]＝uID；D2[8]＝random(D1)；D3[8]＝random(D2)
Dn[8]为8位字符数组，n＝1，2，3，K1、K2、K3三个密钥与三个随机数的关系为：
K1＝D2[2]+D1[1]+D2[8]+D3[7]+D3[4]+D2[3]+D1[7]+D3[1]；
K2＝D1[2]+D1[5]+D3[2]+D2[1]+D1[6]+D3[5]+D2[4]+D3[8]；
K3＝D2[6]+D3[3]+D1[4]+D1[8]+D2[7]+D1[3]+D3[6]+D2[5]；
Dn[n]为字符数组中任何一个元素，D1、D2、D3生成K1、K2、K3的组合是随机的。
4.一种利用如权利要求1所述产权证安全验证系统进行产权证验证的方法，其特征 在于具体步骤如下：
(1)授权中心将符合ISO14443标准的RFID芯片嵌入到证件纸张当中，或者贴在证件 封面里侧，或者制作成卡片；芯片内存放每个产权证的必要的身份信息和签名信息；这些 信息根据芯片本身的ID生成的序列动态分配的168位有效的三重DES密钥进行加密；
(2)所有的产权证内的芯片和身份卡内的芯片数据只有授权中心中极少数权限高的 人可以修改，其他人和机构只能读；读写器每次读取芯片时都需要读取密码；没有读取密 码的话，只能读芯片的ID，不能读取其它信息；这些读取密码信息都保存在房管局的数 据中心，必须通过其他的安全的方式获取；
(3)每个地区的房管局相关人员，通过计算中心的授权中心，向每张产权证内的芯片 里写入必要的身份信息的密文和签名信息的密文；这些信息读取时候，需要通过安全的方 式从房管局计算中心获取读取密码；读出的信息全部是多次加密的密文，没有任何意义， 只有在房管局的授权验证中心才有意义；
(4)授权中心给每个合法机构发放一个专用读写器、一个内含RFID芯片的身份卡以 及专用网关；三者都有自己的身份，任何一个身份不同，其他的都不能工作；身份卡的芯 片里有机构的身份信息密文和签名信息密文，每次通过专用读写器读取密文信息的时候， 必须输入密码，密码由远程验证机构的相关负责人保管；读出的密文信息只有在房管局的 授权验证中心内才有意义；
(5)远程验证机构验证某个产权证时，先要读取它内部芯片的密文信息；这时需要有 读取密码；为了获取某个具体的产权证芯片的读取密码，远程验证机构必须向计算中心表 明自己的身份，并说明要读取那个产权证；自己身份合法时，计算中心才会将所需要的读 取权限传送过来；
(6)验证自己身份时，利用自己的专用读写器读出身份卡内自己的身份；然后将自己 的身份信息(CardInfo)、专用读写器身份信息(ReaderInfo)、专用网关(GatewayInfo) 的身份信息和要验证的产权证ID(uID)结合起来计算；计算的结果(ResultData)通过 远程验证机构的网关发送到计算中心的网关；即
ResultData＝Recode(ReCode(CardInfo)+ReCode(ReaderInfo)+ReCode (GatewayInfo)+ReCode(uID))
ReCode是自己编写的一个函数，这个函数是将一段明文信息分组加密转变成另外一 组密文；
(7)远程验证机构的网关将ResultData经过三次短连接和三重DES加密后，发送到 计算中心的网关；计算中心网关解密后，将结果传给计算中心的验证中心；
(8)验证中心确认远程验证机构的身份、专用读写器的身份、网关的身份以及要认证 的产权证的身份；确认时，对上述的各种分组加密信息进行解密，和数据中心的机构身份 信息相比较；确认无误后，将生成一个新的返回结果(NewResult)；新结果内包含 ResultData的全部内容，并加上计算中心网关的身份信息(CenterGatewayInfo)和需要 验证的产权证的读取密码(Key)；这些信息都经过了新的分组加密：
NewResult＝Recode(ReCode(CardInfo)+ReCode(ReaderInfo)+ReCode (GatewayInfo)+ReCode(CenterGatewayInfo)+ReCode(Key))；
验证中心在确认远程验证机构和要读取产权证的ID的过程中有任何不合法的信息， 都将给出警告；如果三次不合法，计算中心网关将不再接受来自这个网关的连接；一切正 常时，计算中心网关将经过三次短连接后将结果安全发送给远程验证机构网关；
(9)远程验证机构网关得到返回结果后，匹配自己的网关、专用读写器和身份卡信息， 任何一个不匹配，后面的结果都将无效；一切正常时，得到要验证产权证的读取权限；然 后，读取产权证中芯片的内容，该内容是只有房管局的计算中心能识别的密文 (EncryptedInfo)；将得到该密文和远程验证机构的权限、读写器身份、网关身份结合计 算出一个结果(DetailResult)；该结果是分组编码由以下一些内容来获得的；即：
DetailResult＝Recode(ReCode(CardInfo)+ReCode(ReaderInfo)+ReCode (GatewayInfo)+ReCode(CenterGatewayInfo)+ReCode(EncryptedInfo))；
这些内容通过专用网关传送到计算中心网关；计算中心网关解密并简单验证他们的 合法性后，将结果交给验证中心；
(10)验证中心首先对分组加密的信息解密，得到正确的身份信息和产权证内的密文 信息；验证这些身份信息无误以后，将产权证内的密文信息解密；与前面请求验证的产权 证信息一致并与当初授权的信息一致则证明产权证是真的，否则则假；真则得到产权证的 产权人、编号、座落、其它机构增加的信息(TrueInfo)；假则得到一段警告信息 (FalseInfo)；返回信息(TrueFalseReturn)是得到的信息和其他信息的组合；即：
TrueFalseReturn＝Recode(ReCode(CardInfo)+ReCode(ReaderInfo)+ReCode (GatewayInfo)+ReCode(CenterGatewayInfo)+ReCode(TrueInfo/FalseInfo))；
(11)计算中心网关将所需结果返回给远程验证机构网关；该网关对结果解密并与自 己的身份卡、专用读写器以及网关身份相匹配；正确则能得到正确的返回结果。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的三次短连接的具体步骤如下：
第一次短连接
远程验证机构网关首先和对方建立一次连接，连接建立时发送一个16位随机数并将 自己ID和身份数据密文第一段放在末尾，该随机数根据网关ID生成，即：random (gatewayID1)；发送的整个数据(Data1[24])是：
Data11[24]＝random(gatewayID1)[16]+gatewayID1[8]+MA[1][8]
计算中心网关收到该随机数后，利用自己的ID生成一个随机数，并在这个随机数上 加上自己的ID和变化后的身份数据密文第一段，并将结果(Data2[24])返回；随后，连 接中断；返回的数据(Data2[24])：
Data12[24]＝random(gatewayID2)[16]+gatewayID2[8]+SA[1][8]；
第二次短连接
紧接着，计算中心网关向远程验证机构请求一次连接；连接的同时发送一个随机数 据，数据内容是利用自己的ID生成一个随机数，并在这个随机数上加上自己的ID和变化 后的身份数据密文第二段；即：
Data21[24]＝Random(gatewayID2)[16]+gatewayID2[8]+SA[2][8]；
远程验证终端网关取得数据以后，利用自己的identityNum生成一个随机数，并在 这个随机数上加上自己的identityNum和身份数据密文第二段，并将结果返回；随后，连 接中断；即：
Data22[24]＝Random(identityNum)[16]+identityNum[8]+MA[2][8]；
第三次短连接
远程验证机构网关向计算中心网关请求再一次连接；连接同时发送一个随机数据， 数据内容是利用自己的识别数(identityNum)生成一个随机数，并在这个随机数上加上 自己的ID和身份数据密文第三段，即：
Data31[24]＝Random(identityNum)[16]+identityNum[8]+MA[3][8]；
远程验证终端网关取得数据以后，利用自己的identityNum生成一个随机数，并在 这个随机数上加上自己的identityNum和变化后的身份数据密文第三段，并将结果返回； 随后，连接中断；即：
Data32[24]＝Random(gatewayID1)[16]+gatewayID1[8]+SA[3][8]。

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