基于中國國家標(biāo)準(zhǔn)的RFID系統(tǒng)安全方案的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，是一項(xiàng)通過發(fā)射無線射頻信號識別目標(biāo)并進(jìn)行信息讀取和寫入的技術(shù)。2013年11月我國發(fā)布了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國家標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)射頻識別800/900MHz空中接口協(xié)議》，在 RFID領(lǐng)域激烈的標(biāo)準(zhǔn)之爭中占據(jù)了一席之地。
　　國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中帶有安全鑒別協(xié)議，但是該協(xié)議對系統(tǒng)的保護(hù)能力沒有經(jīng)過詳細(xì)的驗(yàn)證，對電路資源的消耗也沒有經(jīng)過仿真測試。正因?yàn)槿狈σ粋€(gè)輕量級

2、、安全性高的安全協(xié)議，導(dǎo)致基于國家標(biāo)準(zhǔn)的RFID系統(tǒng)存在很多安全威脅，比如竊聽、跟蹤、偽造、非法訪問、重放攻擊、數(shù)據(jù)演繹等攻擊手段，而國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中存在的一些漏洞和標(biāo)簽低成本、低功耗、通信距離遠(yuǎn)等限制性因素使得設(shè)計(jì)一個(gè)適合國家標(biāo)準(zhǔn)的安全方案充滿了挑戰(zhàn)。
　　本文對中國國家標(biāo)準(zhǔn)的安全性進(jìn)行研究，首先結(jié)合實(shí)際應(yīng)用分析國標(biāo)RFID系統(tǒng)需要應(yīng)對的攻擊，在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的安全方案。該方案由兩部分組成，分別是安全鑒別方案和通信鏈路的數(shù)據(jù)加密

3、方案。前者可以防止非法訪問、偽造和數(shù)據(jù)演繹等攻擊手段，后者可以防止竊聽、跟蹤和重放攻擊等攻擊手段，二者結(jié)合可基本滿足國標(biāo)RFID系統(tǒng)的安全需求。每一種方案中各提出了三種不同實(shí)現(xiàn)形式，通過比較其安全性和性能后，三種鑒別方案均作為備選并根據(jù)不同場景進(jìn)行應(yīng)用，在通信鏈路中則是選擇了基于異或的完整數(shù)據(jù)加密方案。為了在實(shí)際電路中應(yīng)用該安全方案，標(biāo)簽增加了對新命令集的支持。
　　對加入了安全方案的RFID系統(tǒng)的標(biāo)簽基帶進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹

4、了基帶架構(gòu)設(shè)計(jì)和具體安全模塊的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程中使用模塊復(fù)用、時(shí)鐘關(guān)斷等技術(shù)降低電路面積和功耗。之后完成了標(biāo)簽基帶的后端物理設(shè)計(jì)，采用的是中芯國際（SMIC）0.18μm工藝庫，實(shí)現(xiàn)結(jié)果表明安全電路的加入使標(biāo)簽基帶面積增加34.27％，功耗增加20%左右。
　　基于FPGA搭建了安全標(biāo)簽的板級驗(yàn)證平臺，硬件設(shè)備有Xilinx的Spartan-3E FPGA開發(fā)板，ST24C02 EEPROM，stm8s003單片機(jī)，stlink，設(shè)