高效的RFID安全协议研究与设计

【摘要】：无线射频识别(radio frequency identification,简称RFID)是一种新兴的自动识别人和物体的无线射频技术。具有标签存储容量大、识别距离远、可同时识别多个被标识物体、识别无需物理性接触、识别ID唯一等特点。RFID技术己被广泛的应用,例如在供应链中简化供应链管理并实现对物体在整个物流运输中的全跟踪,可以应用到医疗领域中实时监测病人的身体状况,可以用于交通管理进行车辆识别,可用于防伪造的电子身份系统等等。但是在应用中存在着不可忽视的隐患—缺乏安全机制,由于在实际应用中,RFID系统的规模都很大,因此安全机制能否在大规模的RFID系统中应用也是一个重要的问题。当前设计一个高效、安全的RFID安全机制是RFID技术能否被广泛应用的关键。 本文主要对RFID系统中阅读器和标签间存在的安全问题和隐私问题进行了详细阐述,并对一些现有的RFID安全机制进行了安全分析和性能比较。在这些分析研究的基础上提出了一种非树结构的安全协议,采用随机数加密和将标签进行分组,同组标签使用同一个索引,不同组标签的索引不同的方法,减少搜索标签的范围并利用标签索引不唯一的方法,提出了一种安全协议能够防止跟踪的同时减少了系统的时间复杂度。 本文的主要工作如下： 1.介绍了RFID的概念,并对RFID技术的研究背景、发展历程、研究现状进行了综述； 2.对RFID系统的各组成部分进行了分析和探讨,并阐述了其工作原理； 3.对RFID系统中存在的安全和隐私问题进行了分析,特别是对标签和读卡器间的通信存在的安全问题进行了详细阐述,分析了RFID系统的安全需求以及大规模RFID系统的要求; 4.详细描述了现有的基于密码技术的RFID安全机制以及一些减少RFID系统时间复杂度的基于树结构的安全机制,并分析比较了它们的安全和性能问题； 5.提出了一种非树结构的安全协议,采用随机数加密和将标签进行分组的方法,能够防止跟踪的同时减少RFID系统的时间复杂度。详细分析了其安全和性能。并使用BAN逻辑对提出的协议进行了安全证明。