符合第二代標(biāo)準(zhǔn)的無線射頻識(shí)別安全協(xié)議研究.pdf

1、無線射頻識(shí)別(簡稱RFID)技術(shù)是從上世紀(jì)六七十年代興起的一項(xiàng)非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。現(xiàn)已進(jìn)入實(shí)用化的節(jié)段,并廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)方面。該技術(shù)的應(yīng)用提高了生產(chǎn)管理效率,但是,其應(yīng)用中還存在很多問題:標(biāo)簽成本過高,安全機(jī)制強(qiáng)度不夠,標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。針對(duì)這一系列的問題,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織EPCglobal推出了第二代RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)物流應(yīng)用中的低級(jí)標(biāo)簽。鑒于其優(yōu)越性基于第二代RFID標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)應(yīng)用正一步步取代第一代,但

2、就這方面的安全問題的研究還十分稀少。為了大規(guī)模的應(yīng)用RFID技術(shù),盡早的實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”,開發(fā)安全、高效、低成本且符合第二代標(biāo)準(zhǔn)的安全協(xié)議有著十分重要的意義。
　　本文首先介紹了RFID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、EPC與物聯(lián)網(wǎng)及RFID的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),研究了RFID系統(tǒng)可能存在的安全和隱私問題,并指出了RFID系統(tǒng)應(yīng)該遵循的安全原則。然后對(duì)目前比較典型的安全機(jī)制進(jìn)行了分析,特別是對(duì)基于密碼協(xié)議的安全機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)的分析和評(píng)估,指出這些安全協(xié)議存在的優(yōu)

3、點(diǎn)和不足之處。
　　在現(xiàn)有RFID安全協(xié)議的基礎(chǔ)上,特別是在Duc等人提出的符合第二代標(biāo)準(zhǔn)的安全協(xié)議的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了一種Duc協(xié)議的改進(jìn)協(xié)議——基于密鑰同步更新的符合EPC C1G2標(biāo)準(zhǔn)的RFID安全協(xié)議。該協(xié)議中提出了一種解決Duc等人的方案中密鑰更新不同步的問題的方法,這也是很多協(xié)議想動(dòng)態(tài)改變密鑰卻一直沒有實(shí)現(xiàn)的問題。密鑰同步更新問題的解決從而解決了由此而引發(fā)的一系列安全問題:非授權(quán)訪問、重放攻擊、Dos攻擊等。另外,本協(xié)

4、議提出了使用雙隨機(jī)數(shù)來保證消息的新鮮性;同時(shí)還對(duì)發(fā)往標(biāo)簽和數(shù)據(jù)庫的消息采用了上下行密鑰加密的方法。該兩種加密方法的結(jié)合使用進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的安全性。
　　最后,本文利用數(shù)值實(shí)驗(yàn)分析了通信過程受到攻擊后雙方密鑰的變化情況,驗(yàn)證了密鑰同步更新能夠得以實(shí)現(xiàn)。并分析了改進(jìn)后的協(xié)議的抗攻擊能力和實(shí)施成本上的可行性。重點(diǎn)用BAN邏輯對(duì)協(xié)議的安全性進(jìn)行了形式化的分析。通過跟蹤通信過程,利用邏輯規(guī)則從初化條件能夠推導(dǎo)到最終的安全目標(biāo),表明了該協(xié)議