世博信息服務(wù)中RFID安全機(jī)制與垂直切換研究.pdf

1、本文研究的課題以2010年上海世博會(huì)中RFID系統(tǒng)及其應(yīng)用平臺(tái)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)探討了RFID系統(tǒng)在世博會(huì)各種場(chǎng)景中的應(yīng)用及對(duì)其安全性能的改善問題，同時(shí)針對(duì)世博會(huì)中大型異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境，探討了RFID移動(dòng)終端在不同網(wǎng)絡(luò)之間的垂直切換問題，并提出了改進(jìn)的切換算法。 本文首先通過研究現(xiàn)有項(xiàng)目成果，討論了RFID系統(tǒng)及其世博會(huì)應(yīng)用平臺(tái)和各種應(yīng)用場(chǎng)景。RFID技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、軍事、物流運(yùn)輸?shù)雀黝I(lǐng)域，為人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便

2、利。但是RFID采用無線傳輸技術(shù)，這也對(duì)RFID系統(tǒng)的隱私和安全性帶來了極大的挑戰(zhàn)。本文首先分析現(xiàn)有的RFID安全機(jī)制，特別是密碼類安全機(jī)制，指出了現(xiàn)有安全機(jī)制的漏洞和缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，我們提出了基于帶別名的雙向認(rèn)證RFID安全機(jī)制，分析了該算法的復(fù)雜度以及安全性能。該算法在系統(tǒng)復(fù)雜性和資源占用保持在能夠接受的范圍內(nèi)，可以有效解決隱私保護(hù)和認(rèn)證鑒權(quán)兩方面的安全問題。該算法能夠有效保證RFID系統(tǒng)的前向、后向安全性，既保護(hù)用戶隱私不被獲取

3、、跟蹤，又防止非法標(biāo)簽或閱讀器介入系統(tǒng)。 另一方面，針對(duì)RFID移動(dòng)終端在世博會(huì)環(huán)境大型異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中面臨的垂直切換問題，我們首先確定了研究對(duì)象的網(wǎng)絡(luò)模型，通過參考相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中垂直切換問題建立了性能分析的三種場(chǎng)景模型，并在此基礎(chǔ)上建立了相應(yīng)的仿真平臺(tái)，同時(shí)確定了在世博會(huì)應(yīng)用場(chǎng)景中我們所關(guān)心的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。 在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中垂直切換的現(xiàn)有算法：遲滯電平算法和駐留時(shí)間算法進(jìn)行了研究，通過仿真實(shí)驗(yàn)

4、獲得了相關(guān)算法在不同場(chǎng)景條件下的性能參數(shù)，并分析了現(xiàn)有算法的優(yōu)缺點(diǎn)。在現(xiàn)有算法基礎(chǔ)上提出了基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)歷史的動(dòng)態(tài)DT算法，確定了對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)相對(duì)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)趨勢(shì)判決條件，并引入了乒乓規(guī)避期的概念。在相同的仿真場(chǎng)景中，我們對(duì)該算法進(jìn)行了仿真，并與目前其他算法進(jìn)行對(duì)比，仿真結(jié)果得到相當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，但在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)做高速運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景中改進(jìn)較不明顯。通過對(duì)該算法仿真結(jié)果的研究，我們找出了限制性能進(jìn)一步提高的因素。從本質(zhì)上講，提高切換算法的命中率與乒乓率是

5、互相矛盾的，采用單一指標(biāo)對(duì)切換門限進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整無法達(dá)到最優(yōu)效果。 因此，在基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)歷史的動(dòng)態(tài)DT算法基礎(chǔ)上，我們引入了雙重判決機(jī)制。根據(jù)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)是否在乒乓規(guī)避期采用兩種不同的判決標(biāo)準(zhǔn)，不但判決移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，而且對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)接收到的不同網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度差值在單位時(shí)間內(nèi)的變換量進(jìn)行分析，據(jù)此對(duì)切換門限進(jìn)行不同調(diào)整。通過對(duì)采用雙重判決機(jī)制的動(dòng)態(tài)DT改進(jìn)算法進(jìn)行仿真，我們證明該算法在性能上比之前各種算法都有顯著提高，特別是在移動(dòng)