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基于讀寫器參與計(jì)算的RFID認(rèn)證協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析淺析

射頻識別(RFID)技術(shù)是一種利用電磁發(fā)射或電磁耦合實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞，進(jìn)而自動識別和獲取目標(biāo)對象信息數(shù)據(jù)的技術(shù)。作為一種穩(wěn)定、可靠、快速采集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工的新興技術(shù)，RFID得到了廣泛應(yīng)用并突顯其強(qiáng)大的實(shí)用價(jià)值。但RFID技術(shù)在安全隱私問題上面臨著諸多挑戰(zhàn)。為此，本文在已有的RFID協(xié)議基礎(chǔ)上，通過分析其執(zhí)行過程及優(yōu)缺點(diǎn),提出一種新的基于Hash的RFID雙向認(rèn)證協(xié)議，并進(jìn)行了安全性分析和比較。

當(dāng)前的射頻識別（RFID）系統(tǒng)只是簡單地將防碰撞算法和安全機(jī)制粗糙地融合在一起。在分析經(jīng)典自適應(yīng)動態(tài)防碰撞算法的基礎(chǔ)上，提出了一種內(nèi)嵌安全機(jī)制的防碰撞策略。該策略將先序遍歷機(jī)制、布爾運(yùn)算雙向認(rèn)證協(xié)議內(nèi)嵌入其中，解決了傳統(tǒng)RFID系統(tǒng)標(biāo)簽識別效率較低、成本過高的問題，同時(shí)具有較高的安全性優(yōu)勢。與后退二叉樹、動態(tài)自適應(yīng)、二叉樹搜索等算法進(jìn)行比較，結(jié)果表明該策略能大大降低系統(tǒng)搜索的次數(shù)，提高標(biāo)簽的吞吐率。

為了提高大規(guī)模RFID系統(tǒng)的認(rèn)證效率，通過分析現(xiàn)有RFID系統(tǒng)的認(rèn)證效率和安全性，提出了一套基于Hash函數(shù)的改進(jìn)協(xié)議。向RFID讀寫器加入過濾規(guī)則，能夠有效過濾惡意和無效的認(rèn)證請求；對標(biāo)簽的訪問計(jì)數(shù)器值的分層化、更新和重置，可以有效提高后端數(shù)據(jù)庫檢索數(shù)據(jù)的命中率。通過分析和測試，該協(xié)議能夠有效抵御假冒攻擊、重傳攻擊等不安全問題，有效提高RFID認(rèn)證的效率，降低認(rèn)證服務(wù)器計(jì)算負(fù)荷。

對于輕量級RFID系統(tǒng)的認(rèn)證協(xié)議的研究，既要考慮標(biāo)簽與讀寫器之間的無線通信的安全性問題，又需要兼顧系統(tǒng)在計(jì)算量、存儲量和通信量等方面的硬件資源限制。該文針對現(xiàn)有的輕量級RFID安全協(xié)議存在的缺陷，提出了一種基于SASI的輕量級RFID雙向認(rèn)證協(xié)議，并對協(xié)議的安全性進(jìn)行了分析。

本文描述了一種基于混沌加密的RFID認(rèn)證協(xié)議設(shè)計(jì)。主要研究了混沌加密技術(shù)在RFID系統(tǒng)應(yīng)用中的安全隱私保護(hù)問題，在對國內(nèi)外已有的RFID安全認(rèn)證協(xié)議研究進(jìn)行研究基礎(chǔ)上，應(yīng)用基于混沌哈希的安全技術(shù)、隱私保護(hù)技術(shù)，提出了一種基于混沌加密算法的安全性較高的RFID安全認(rèn)證協(xié)議，對其安全性能進(jìn)行了對比分析，并進(jìn)行了BAN邏輯驗(yàn)證，結(jié)果表明改進(jìn)的認(rèn)證協(xié)議滿足安全性的目標(biāo)?？偨Y(jié)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了相關(guān)理論模型，對今后RFID認(rèn)證協(xié)議的實(shí)際應(yīng)用，提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。相關(guān)項(xiàng)目已投入實(shí)際使用。

針對現(xiàn)有的RFID安全協(xié)議計(jì)算成本較高及無法抵御完全的主流RFID攻擊，提出一種基于秘密身份與單向hash函數(shù)的輕量級安全協(xié)議。第一階段，標(biāo)簽向數(shù)據(jù)庫注冊，數(shù)據(jù)庫為標(biāo)簽分配一個(gè)一次性的秘密身份與一個(gè)唯一的秘鑰；第二階段，基于一次性秘密身份與單向hash函數(shù)進(jìn)行標(biāo)簽-閱讀器-數(shù)據(jù)庫之間的雙向認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)了對各種攻擊的檢測與抵御能力。最終，將本協(xié)議與近期性能較好的雙向認(rèn)證協(xié)議進(jìn)行比較。結(jié)果表明，本協(xié)議與其他協(xié)議的計(jì)算成本、內(nèi)存需求接近，且具有完全的攻擊抵御能力。

隨著射頻識別（RFID）技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用，其安全與隱私問題成為制約RFID技術(shù)的主要原因之一。為了降低標(biāo)簽的成本，有一些基于位操作的超輕量級安全認(rèn)證協(xié)議被提出，但僅僅利用位操作的超輕量級安全認(rèn)證協(xié)議安全性不能很好保證。本文針對改進(jìn)的LMAP+安全認(rèn)證協(xié)議不能夠抵抗跟蹤攻擊和完全泄露攻擊的問題，融合物理不可克隆函數(shù)（PUF）提出新的輕量級算法，新算法能夠抵抗追蹤攻擊、完全泄露攻擊和標(biāo)簽克隆攻擊等攻擊方法。

RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽計(jì)算能力低、資源受限等對感知層安全帶來很多威脅，因此設(shè)計(jì)一種高效、安全、計(jì)算簡單的認(rèn)證協(xié)議是保障物聯(lián)網(wǎng)安全的重點(diǎn)。現(xiàn)有認(rèn)證協(xié)議所采用的加密算法較復(fù)雜、運(yùn)算量大。利用視覺密碼無條件安全、解密簡單的特性，構(gòu)造一種新的RFID認(rèn)證協(xié)議，可彌補(bǔ)傳統(tǒng)認(rèn)證協(xié)議的不足。使用視覺密碼實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽與讀寫器之間的認(rèn)證，并在認(rèn)證后更新標(biāo)簽中的影子圖像，可有效抵御位置跟蹤、竊聽、重放、非法讀取等攻擊。該協(xié)議具有前向性安全、成本低、安全性好等特點(diǎn)。

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，射頻識別(RFID)技術(shù)受到更為廣泛的關(guān)注，其安全特性與面臨的隱私問題制約了其應(yīng)用。針對這些問題，學(xué)者提出諸多安全協(xié)議以應(yīng)對，然而現(xiàn)有協(xié)議大都將RFID讀寫器作為傳遞數(shù)據(jù)的工具，而沒有充分開發(fā)讀寫器在協(xié)議中的運(yùn)算作用。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)讀寫器參與識別計(jì)算的協(xié)議，標(biāo)簽和后端數(shù)據(jù)庫存儲不同的秘密并通過讀寫器建立聯(lián)系，這樣不僅可以抵抗常見的攻擊，而且可以抵抗因后端數(shù)據(jù)庫所存儲的識別表意外失竊所帶來的對整個(gè)系統(tǒng)的危險(xiǎn)。

基于Hash鎖的RFID安全協(xié)議以其低成本優(yōu)勢得到了普遍應(yīng)用，但其安全性能尚不完善。在分析已有Hash鎖安全協(xié)議的執(zhí)行過程及優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種將雙層認(rèn)證與雙向認(rèn)證相結(jié)合的隨機(jī)Hash鎖安全協(xié)議，分析了協(xié)議的基本思想，描述了協(xié)議的執(zhí)行過程，對協(xié)議的性能分析表明，該協(xié)議符合低成本、高效率、高安全的RFID實(shí)用性要求。

本文將針對RFID 技術(shù)在圖書館文獻(xiàn)管理中的應(yīng)用，來探討其認(rèn)證協(xié)議問題。本文首先分析了RFID系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及安全協(xié)認(rèn)證議研究現(xiàn)狀，在構(gòu)建了圖書館RFID系統(tǒng)安全模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)保證圖書館RFID 系統(tǒng)安全通信的認(rèn)證協(xié)議：PA-Lock協(xié)議，最后，對該P(yáng)A—LOCK協(xié)議進(jìn)行了安全性能分析并與其他協(xié)議做了比較。

分析了RFID技術(shù)的安全性問題，構(gòu)建了圖書館RFID系統(tǒng)的安全模型，設(shè)計(jì)了一個(gè)確保圖書館RFID系統(tǒng)安全性的認(rèn)證協(xié)議PA-Lock協(xié)議，以解決標(biāo)簽與讀寫器之間的保密和雙向鑒別問題。最后，對PA—LOCK協(xié)議進(jìn)行了安全性能分析并與其他協(xié)議做了比較，證明了該協(xié)議的安全性和高效性。

基于批量處理的特性，提出一個(gè)適用于供應(yīng)鏈的可擴(kuò)展的讀寫器．標(biāo)簽雙向認(rèn)證協(xié)議。在該協(xié)議中，后端數(shù)據(jù)庫識別一個(gè)標(biāo)簽只需運(yùn)行3次哈希函數(shù)和D(1ogn)次比較大小的運(yùn)算，標(biāo)簽的計(jì)算量和已有的不可擴(kuò)展的協(xié)議相當(dāng)。提出的協(xié)議顯著提高了射頻識別RFID(Radio Frequency Identification)供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)的效率，并且滿足其安全需求。

隨著身份認(rèn)證技術(shù)向硬件發(fā)展和智能卡的廣泛應(yīng)用，非接觸式智能卡系統(tǒng)安全問題的重要性日益顯著。本文通過分析和利用現(xiàn)有的認(rèn)證協(xié)議和密碼算法，針對非接觸式智能卡與讀卡器間的通信提出了一種改進(jìn)的安全協(xié)議。首先描述了改進(jìn)的身份認(rèn)證協(xié)議；然后介紹了安全信道的構(gòu)建方法和數(shù)據(jù)完整性實(shí)現(xiàn)過程；最后通過對協(xié)議進(jìn)行安全性分析，表明本協(xié)議有效抵抗了重放攻擊和中間人攻擊，降低了密鑰泄漏的概率，減少了密鑰泄漏的危害。

RFID技術(shù)的使用提高了制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等行業(yè)的效率，節(jié)約了成本，但同時(shí)也帶來了安全和隱私問題。這些問題越來越成為RFID技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的障礙。本文簡單分析了RFID技術(shù)所帶來的安全和隱私風(fēng)險(xiǎn)，回顧了解決安全和隱私問題的相關(guān)方案，提出了一種適合于低成本標(biāo)簽的雙向RFID認(rèn)證協(xié)議。

當(dāng)前射頻識別技術(shù)己被廣泛應(yīng)用于_32業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運(yùn)輸控制管理等眾多領(lǐng)域，其安全性越來越得到重視．首先分析了RFID技術(shù)中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，介紹了幾種物理安全機(jī)制．并對RFID協(xié)議進(jìn)行研究，探討了RFID協(xié)議的安全性分析和證明方法。

為了對無線射頻識別技術(shù)進(jìn)行可信計(jì)算平臺的接入，我們在可信網(wǎng)絡(luò)連接使用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于分組密碼CBC 工作模式、ECB 工作模式對消息傳送提供加密，并且以ECC 來加強(qiáng)公開密鑰交換所使用的RSA 機(jī)制。提出使用分組密碼算法的認(rèn)證模式作為身份標(biāo)識的方案。通過分組密碼在不同運(yùn)算模式的作用下，無線射頻識別由隨機(jī)數(shù)生成、身份認(rèn)證等模塊接入可信計(jì)算平臺。