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RFID系统空中接口安全协议的研究与设计

作　者: 姜华
导　师: 李林森
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: RFID 安全协议 Hash函数离线认证群标签
分类号: TP391.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
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内容摘要

一个典型的RFID(Radio Frequency Identification)系统一般由电子标签、读写器和后台服务器组成,当电子标签进入到读写器的电磁场后,电子标签通过电磁耦合获取能量从而被激活,并响应读写器的射频信号指令。近几年,随着无线通信技术的不断发展和物联网应用的日益广泛,无线射频识别系统也在向着更低的成本和更高的性能方向发展,与此同时,RFID的安全隐私问题也面临着巨大的挑战。目前,RFID的安全技术已成为制约RFID发展和应用的瓶颈问题之一。RFID系统采用的安全策略分为物理安全策略和基于密码协议的安全策略。由于物理安全策略使用成本高且局限性较大,使得基于密码的安全协议的设计成为RFID安全领域最活跃的研究方向之一。本文深入分析RFID系统空中接口面临的安全隐私问题,重点研究RFID系统中读写器和标签之间空中接口的数据通信安全,在现有RFID系统采用的安全认证协议基础上,设计出适合低成本无源电子标签的安全认证协议。本文取得了以下的研究成果:⑴设计出一种轻量级的RFID双向认证协议(LMAP),该协议使用轻量级的Hash函数,在认证过程中需要读写器和标签相互确认彼此的合法身份。该协议使用读写器来完成标签的认证功能,在进行安全性能分析后表明,该协议可以在低成本电子标签上实现。⑵设计出一种双标签离线安全认证协议(OASP),该协议可以在后台服务器离线的状态下,使用读写器作为通信媒介,在两个电子标签间传送认证信息。该协议能够抵御假冒攻击、非法窃听、标签跟踪、重放攻击,并具备前向安全、后向安全和标签匿名。⑶在OASP协议的基础上,设计出一种群标签离线安全认证协议,该协议可以同时实现多个电子标签的认证功能,同时具备OASP协议安全性。在对该协议的特点分析后表明,该协议具有一定的研究价值和应用价值。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-14
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 研究现状  12-13
  1.3 主要工作与贡献  13
  1.4 论文的组织结构  13-14
第2章 RFID 系统及安全隐私问题  14-22
  2.1 RFID 系统组成  14-18
    2.1.1 RFID 系统组成及工作原理  14-15
    2.1.2 RFID 工作频率  15
    2.1.3 ISO/IEC 标准体系  15-16
    2.1.4 EPC 相关标准  16-17
    2.1.5 RFID 技术的发展  17-18
  2.2 RFID 系统面临的无线威胁  18-21
    2.2.1 无线威胁模型  18-19
    2.2.2 无线威胁种类  19-20
    2.2.3 RFID 系统的安全需求  20
    2.2.4 RFID 系统实现安全协议的困难  20-21
  2.3 本章小结  21-22
第3章现有RFID 系统安全策略  22-31
  3.1 物理安全策略  22-23
    3.1.1 法拉第电磁屏蔽网罩  22
    3.1.2 Kill 标签机制  22
    3.1.3 选择性阻塞和主动干扰  22-23
    3.1.4 可分离的电子标签  23
  3.2 基于密码协议的RFID 系统安全策略  23-29
    3.2.1 后台服务器在线认证的RFID 安全协议  23-27
    3.2.2 后台服务器离线认证的RFID 安全协议  27-29
  3.3 本章小结  29-31
第4章 RFID 轻量级双向认证协议LMAP 协议  31-45
  4.1 读写器模块构建  31-32
  4.2 LMAP 协议描述  32-36
    4.2.1 轻量级Hash 函数  32-34
    4.2.2 协议的初始条件  34-35
    4.2.3 协议认证过程  35-36
  4.3 LMAP 协议的BAN 逻辑分析与证明  36-38
    4.3.1 BAN 逻辑符号和公理  36-37
    4.3.2 BAN 逻辑证明的目标  37
    4.3.3 协议的BAN 逻辑证明  37-38
  4.4 LMAP 协议的安全性能分析  38-43
    4.4.1 协议的安全性分析  38-40
    4.4.2 协议的性能分析  40-43
  4.5 本章总结  43-45
第5章一种双标签离线认证的RFID 安全协议和群标签离线认证安全协议  45-56
  5.1 OASP 安全协议描述  45-47
    5.1.1 协议的初始条件  45-46
    5.1.2 协议认证过程  46-47
  5.2 OASP 协议的安全性能分析  47-50
    5.2.1 协议的安全性分析  47-48
    5.2.2 协议的性能分析  48-50
  5.3 群标签离线认证安全协议  50-55
    5.3.1 OASP 安全协议的应用问题探讨  50-51
    5.3.2 群标签离线认证安全协议的初始条件  51-52
    5.3.3 群标签离线认证安全协议过程  52-53
    5.3.4 群标签离线认证安全协议特点  53-55
  5.4 本章小结  55-56
第6章总结  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
攻读硕士学位期间发表的学术论文和科研成果  61

RFID系统空中接口安全协议的研究与设计

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