低成本RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議設(shè)計(jì)與安全分析.pdf

1、隨著RFID(Radio Frequency Identification)的大規(guī)模應(yīng)用，其安全與隱私問題日益嚴(yán)重，為解決這些問題的安全認(rèn)證協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。然而出于低成本RFID標(biāo)簽的計(jì)算、存儲、通信等資源的有限性，傳統(tǒng)的加密技術(shù)及認(rèn)證識別協(xié)議無法直接移植到低成本的RFID系統(tǒng)中，因此如何針對低成本RFID資源受限的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)安全、低開銷的安全認(rèn)證協(xié)議是RFID應(yīng)用中面臨的難點(diǎn)。同時(shí)RFID標(biāo)簽的所有權(quán)在其生命周期內(nèi)會發(fā)生多次轉(zhuǎn)移，

2、這使本已復(fù)雜的RFID安全隱私問題變得更加棘手。為此，如何設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)安全的權(quán)屬轉(zhuǎn)移以及保護(hù)新舊標(biāo)簽所有者的隱私的所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議是RFID應(yīng)用中另一難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。
　　 安全認(rèn)證協(xié)議是安全通信的前提和基礎(chǔ)，因此，RFID系統(tǒng)會頻繁地運(yùn)行安全認(rèn)證協(xié)議以實(shí)現(xiàn)各通信實(shí)體之間安全的通信。然而，當(dāng)RFID標(biāo)簽的所有權(quán)需要發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議就顯得尤為重要。所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議的實(shí)現(xiàn)是以安全認(rèn)證為基礎(chǔ)，只是側(cè)重點(diǎn)不同，它更關(guān)注的是如何實(shí)現(xiàn)

3、標(biāo)簽所有權(quán)在不同的標(biāo)簽所有者之間安全的轉(zhuǎn)移以確保標(biāo)簽所有者在所有權(quán)轉(zhuǎn)移后不會相互侵犯對方的隱私安全。因此，對于RFID系統(tǒng)而言，當(dāng)標(biāo)簽所有權(quán)發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)才會運(yùn)行所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議，否則，系統(tǒng)僅需運(yùn)行安全認(rèn)證協(xié)議既可。
　　 目前RFID的研究主要集中在安全認(rèn)證協(xié)議上，對標(biāo)簽的所有權(quán)轉(zhuǎn)移的研究還比較少。從現(xiàn)存的標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議來看，主要存在以下幾方面的問題:缺乏對移動讀寫器的支持、安全度高的協(xié)議需要TTP(Trusted Third

4、Party)參與、所有權(quán)“共享”而非轉(zhuǎn)移、存在時(shí)間窗口問題，即由于協(xié)議設(shè)計(jì)不合理，標(biāo)簽的所有權(quán)轉(zhuǎn)移后，會存在某段時(shí)間，標(biāo)簽的所有權(quán)在這段時(shí)間里面具有兩個(gè)歸屬、以及所有權(quán)轉(zhuǎn)移過程中的其它方面的安全問題。
　　 為此，本文設(shè)計(jì)出兩個(gè)新的標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議:一種可支持標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移的安全認(rèn)證協(xié)議APEOT、一種可防范時(shí)間窗口問題的標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議PAWP。APEOT協(xié)議無需TTP參與并能夠?qū)崿F(xiàn)對移動讀寫器支持。PAWP在APEOT協(xié)

5、議功能上增加了對時(shí)間窗口問題的處理。
　　 最后，本文分別采用BAN邏輯形式化分析和攻擊分析兩種不同的方式對APEOT協(xié)議和PAWP協(xié)議進(jìn)行安全性能分析。結(jié)果表明:這兩個(gè)協(xié)議不僅能實(shí)現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與標(biāo)簽之間的雙向認(rèn)證，以及實(shí)現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)庫對讀寫器的認(rèn)證，并很好的保護(hù)新舊標(biāo)簽所有者的隱私及抵御跟蹤攻擊、重放攻擊、DoS攻擊等常見安全攻擊。
　　 本文的貢獻(xiàn)與創(chuàng)新主要包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)設(shè)計(jì)出一種可支持

6、標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移的安全認(rèn)證協(xié)議APEOT。該協(xié)議采用詢問，應(yīng)答的方式，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽與數(shù)據(jù)庫之間的雙向認(rèn)證及提供讀寫器的認(rèn)證以抵御RFID系統(tǒng)易遭受的各種常見攻擊，且該協(xié)議僅需五輪消息既可完成RFID標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移的相關(guān)處理，因此很好的兼顧了協(xié)議的安全及運(yùn)行效率。
　　 (2)設(shè)計(jì)出一種采用臨時(shí)密鑰機(jī)制來防范時(shí)間窗口問題的標(biāo)簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議PAWP?，F(xiàn)有所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議存在時(shí)間窗口問題，其原因出在密鑰的處理上，沒有及時(shí)的更換標(biāo)簽的密鑰值