基于中國(guó)國(guó)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(guò)發(fā)射無(wú)線射頻信號(hào)識(shí)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(guó)發(fā)布了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)射頻識(shí)別800/900MHz空中接口協(xié)議》，在 RFID領(lǐng)域激烈的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)中占據(jù)了一席之地。
　　國(guó)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(duì)系統(tǒng)的保護(hù)能力沒(méi)有經(jīng)過(guò)詳細(xì)的驗(yàn)證，對(duì)電路資源的消耗也沒(méi)有經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試。正因?yàn)槿狈σ粋€(gè)輕量級(jí)

2、、安全性高的安全協(xié)議，導(dǎo)致基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的RFID系統(tǒng)存在很多安全威脅，比如竊聽(tīng)、跟蹤、偽造、非法訪問(wèn)、重放攻擊、數(shù)據(jù)演繹等攻擊手段，而國(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的安全方案充滿了挑戰(zhàn)。
　　本文對(duì)中國(guó)國(guó)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(guó)標(biāo)RFID系統(tǒng)需要應(yīng)對(duì)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(wèn)、偽造和數(shù)據(jù)演繹等攻擊手段，后者可以防止竊聽(tīng)、跟蹤和重放攻擊等攻擊手段，二者結(jié)合可基本滿足國(guó)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(guò)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(chǎng)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(duì)新命令集的支持。
　　對(duì)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(guò)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(guó)際（SMIC）0.18μm工藝庫(kù)，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(jí)驗(yàn)證平臺(tái)，硬件設(shè)備有Xilinx的Spartan-3E FPGA開(kāi)發(fā)板，ST24C02 EEPROM，stm8s003單片機(jī)，stlink，設(shè)