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低成本RFID安全认证协议的研究与设计

作　者: 吴晓琴
导　师: 阳小龙
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: RFID 相互认证安全隐私时间戳
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 15次
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内容摘要

无线射频识别(RFID)是使用无线射频识别技术在开放性环境中进行对象的一种非接触式自动识别技术。RFID技术现已广泛应用于企业供应链管理、动物跟踪与识别、数字图书馆管理、交通物流管理等领域。作为普适计算的重要支撑技术之一，极大方便了我们生活管理，提高了管理效率。然而由于电子标签与读写器之间通信链路的不安全、RFID访问标签协议的自身缺陷以及读写器的内部安全风险等因素，RFID系统存在安全风险以及潜在的隐私问题。针对低成本RFID标签资源受限以及RFID系统的移动性等特点，设计和实现安全、高效、低开销以及实用的安全认证协议，是当前RFID系统面临的核心问题。本论文以“保护资源受限的低成本RFID标签信息私密性”为核心内容，从RFID安全认证协议深入探索和研究增强低成本RFID标签安全私密性的方法。本文的主要贡献以及创新点包括以下两个方面：(1)提出了一种改进的RFID安全认证协议WISP+。对协议WISP的安全和性能进行分析，发现了其存在的安全漏洞。针对WISP存在的读写器假冒攻击和中间人攻击，在原协议的基础上提出了一种安全增强型协议WISP+。改进的协议实现了后台服务器和标签之间的双向认证，能有效抵制读写器假冒攻击和中间人攻击。(2)提出了一种新颖的RFID安全认证协议TMAP。针对基于时间戳系列协议存在的时间攻击以及绝大多数协议环境理想化问题，本文提出了一种新颖的面向移动环境的RFID安全认证协议TMAP。该TMAP协议基于单调递增的时间戳，使用标志位来记录上一次会话成功与否，利用Hash函数作为消息的加密算法。TMAP协议能保障前向安全，并能抵制常见的安全攻击，如读写器和标签的假冒攻击、重放攻击、跟踪攻击、不同步攻击以及时间攻击等。并且标签的花销较小，适合部署在低成本RFID系统中。本课题的研究成果对增强RFID标签信息安全性和私密性、促进RFID技术在更多领域的大规模应用具有重要的意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
图目录  11-12
表目录  12-13
第一章绪论  13-21
  1.1 课题研究背景及意义  13-15
    1.1.1 课题研究背景  13-14
    1.1.2 课题研究意义及目标  14-15
  1.2 课题国内外研究现状分析  15-18
    1.2.1 RFID技术发展历史以及应用现状  15-16
    1.2.2 RFID安全机制国内外研究现状  16-18
  1.3 论文的主要内容和组织结构  18-21
    1.3.1 论文的主要内容  18-19
    1.3.2 论文的组织结构  19-21
第二章 RFID系统概述  21-27
  2.1 RFID系统的组成  21-24
    2.1.1 电子标签  21-23
    2.1.2 读写器  23-24
    2.1.3 后台数据库服务器  24
  2.2 RFID工作原理及应用  24-26
    2.2.1 RFID工作原理  24-25
    2.2.2 RFID典型应用  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第三章 RFID安全机制分析  27-41
  3.1 RFID安全与隐私问题  27-31
    3.1.1 信息安全的基本概念  27-28
    3.1.2 RFID通信和安全模型  28-30
    3.1.3 RFID系统安全问题  30-31
    3.1.4 RFID系统隐私问题  31
  3.2 基于物理方法的RFID安全机制  31-33
    3.2.1 Kill命令法  31-32
    3.2.2 法拉第网罩法  32
    3.2.3 主动干扰法  32
    3.2.4 阻塞标签法  32
    3.2.5 法律保护  32-33
  3.3 基于逻辑方法的RFID安全机制  33-38
    3.3.1 Hash系列协议  33-35
    3.3.2 HB系列协议  35-36
    3.3.3 CRC系列协议  36-37
    3.3.4 UMAP系列协议  37-38
  3.4 RFID安全机制漏洞以及安全目标分析  38-40
    3.4.1 RFID安全机制漏洞以及解决思路  38-39
    3.4.2 RFID安全认证协议设计目标  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章基于时间戳的安全增强型协议的设计  41-50
  4.1 基于时间戳的RFID安全认证技术  41-42
  4.2 典型的基于时间戳的RFID安全协议——WISP协议分析  42-46
    4.2.1 WISP协议安全认证过程描述  42-44
    4.2.2 WISP协议的安全和性能分析  44-46
  4.3 WISP的安全增强型协议WISP+及分析  46-49
    4.3.1 WISP的安全增强型协议WISP+  46-48
    4.3.2 WISP+的安全和性能分析  48-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章面向移动环境的RFID安全认证协议设计  50-68
  5.1 面向移动环境的TMAP协议设计  50-53
    5.1.1 协议设计思路  50-53
    5.1.2 协议设计特色  53
  5.2 TMAP安全协议认证过程  53-57
    5.2.1 协议认证环境  53-54
    5.2.2 协议初始化条件  54
    5.2.3 协议认证过程  54-57
  5.3 协议BAN逻辑证明  57-63
    5.3.1 BAN逻辑的介绍  57-58
    5.3.2 BAN基本术语和逻辑规则  58-60
    5.3.3 协议BAN逻辑证明  60-63
  5.4 TMAP协议分析  63-67
    5.4.1 TMAP安全性分析  63-65
    5.4.2 TMAP性能分析  65-67
  5.5 本章小结  67-68
第六章总结与展望  68-70
  6.1 课题总结  68
  6.2 课题展望  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-76
攻读硕士学位期间从事的科研工作以及取得的研究成果  76-77

低成本RFID安全认证协议的研究与设计

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