《轻量级射频识别安全协议的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轻量级射频识别安全协议的研究（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 摘要 论文题目：轻量级射频识别安全协议的研究 学科专业：计算机软件与理论 研究生：马巧梅签名： 指导教师：王尚平教授签名： 摘要 J I H l l lP I I I I I I I I I I IM I l lI l lI IIII Y 2 12 7 9 7 1 自从八十年代开始，射频识别技术( R F I D ：R a d i oF r e q u e n c yI d e n t i f i c a t i o n ) 已经是一项 逐步走向成熟的非物理接触的自动识别技术。在远距离、恶劣环境的情况下，R F I D 技术 仍然可以达到对集群目标和移动对象快速有效地信息采集与自动识别的目的
2、。由于标签本 身的特殊性及局限性和系统的开放性，R F I D 系统的安全问题也逐渐引起了人们的关注。 本文针对低成本R F I D 系统的安全协议展开研究工作，取得了以下研究成果： 通过对于现有几种主要的基于H a s h 函数的R F I D 认证协议进行了详细地分析，提出 了一个基于H M A C 方法的R F I D 认证协议，该协议仅利用H a s h 函数和异或操作，并有效 利用了读写器的存储和计算功能，降低了对于标签计算能力和存储能力的要求。通过B A N 推理逻辑的形式化分析和证明显示，在所采用的H a s h 函数是安全的假设下，基于H M A C 方法的R F I D 认证
3、协议可以达到读写器和标签之间双向认证的安全目标。安全性与性能分 析表明，协议具有较好的安全性和协议效率。 针对2 0 0 9 年Y C H s i e h 等人提出的超轻量级协议容易遭受假冒和重传攻击的问题， 本文提出了一个超轻量级的R F I D 认证协议。该协议仅仅使用了异或操作和移位操作，降 低了对于标签计算能力和存储能力的要求。安全与性能分析表明，协议可以有效抵抗常见 的恶意攻击，适合于较低成本的R F I D 系统。 最后本文在A c t a lF P G A 的集成开发环境L i b e r o 中利用仿真软件M o d e l S i m ，采用 V e r i l o gH D
4、 L 硬件编程语言，对基于H M A C 方法的R F I D 认证协议进行仿真，模拟无线传 输信道中的信号流变化。希望取得的成果能对R F I D 芯片设计者提供一定的参考。 关键诃：射频识别；认证协议；B A N 逻辑；F P G A 本研究得到以下基金项目的资助： 国家自然科学基金资助项目( 项目编号：6 0 8 7 3 2 6 8 ) 一杆 I I 西安理工大学硕士学位论文 二_ 二_ ：一l ： ：。： A b s t r a c t T i t l e ：R E S E A R C HO NL l G H T W E I G H TR F I DS E C U R I T YP R
5、 O T O C O L M a j o r ：C o m p u t e rS o f t w a r e a l l dT h e o r y N a m e ：Q i a o m e lM a S u p e r v i s o r ：P r o f S h a n g p i n gW a n g Ab s t r a c t S i g n a t u r e ： S i g n a t u 段泐胁M 阢 S i n c e19 8 0 s ，R F I D ( R F I D ：R a d i oF r e q u e n c yI d e n t i f i c a t i o
6、n ) ，a s o n eo fn o n 二c o n t a c t a u t o m a t i ci d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g y , i sg r a d u a l l ym a t u r e I tc a ns t i l lc o l l e c te f f e c t i v ei n f o r m a t i o n f a s ta n da u t o m a t i c a l l yi d e n t i f yf o rm o v i n gt a r g e ta n dc l u s t e
7、 rt a r g e tu n d e rt h ep o o re n v i r o n m e n t a n di nt h ed i s t a n c e D u et ot h ep a r t i c u l a r i t yo ft a ga n dt h eo p e n n e s so fs y s t e m ，t h es e c u r e p r o b l e ma l s og r a d u a l l yc a u s e st h ea t t e n t i o no fp e o p l e A i m e da tt h el o wc o
8、s tR F I Ds y s t e m ，t h i sp a p e rs t u d i e st h ed e s i g no fs e c u r ep r o t o c o l s ，t h e r e s e a r c ha c h i e v e m e n t sa r eg o ta sf o l l o w ： W ed e t a i l e d l ya n a l y z es e v e r a lm a i nH a s h b a s e dR F I Da u t h e n t i c a t i o np r o t o c o l sf r o
9、 m s e c u r i t y , s t o r a g es p a c ea n dc a l c u l a t i o n A H M A C b a s e dR F I Da u t h e n t i c a t i o np r o t o c o li s p r o p o s e di nt h i sp a p e r T h em a i na d v a n t a g e so ft h i sp r o t o c o la r et ou s e t h eH a s hf u n c t i o na n d X O Ro p e r a t i o
10、 nm e r e l y , i nw h i c ht h ec a l c u l a t i o na b i l i t ya n ds t o r a g es p a c eo fr e a d e ri su t i l i z e d e f f i c i e n t l y , a n dt h ed e m a n dt o t h ec a l c u l a t i o na n ds t o r a g eo ft a gi sr e d u c e d U n d e rt h e a s s u m p t i o nt h a tH a s hf u n c
11、 t i o ni ss e c u r e ，t h ef o r m a la n a l y s i sa n dp r o v i n go fB A Nr e a s o n i n g l o g i cs h o w st h a tt h eH M A C b a s e dR F I Da u t h e n t i c a t i o np r o t o c o lC a na c h i e v es e c u r eg o a lo f t w o w a ya u t h e n t i c a t i o nb e t w e e nr e a d e ra n
12、 dt a g T h ea n a l y s i s o fs e c u r i t ya n dp e r f o r m a n c e s h o w st h a tt h en e wp r o t o c o lh a sb e t t e rs e c u r i t ya n de f f i c i e n c y I n2 0 0 9 Y C H s i e hh a dp r o p o s e dl i g h t w e l t e r w e i g h tp r o t o c o l ，w h i c hi s v u l n e r a b l et o
13、 s p o o f i n ga t t a c ka n dr e p l a ya t t a c k ，al i g h t w e l t e r w e i g h tR F I D a u t h e n t i c a t i o np r o t o c o li sp r o p o s e d i nt h i sp a p e r , w h i c hj u s tu s e sX O Ro p e r a t i o na n ds h i f to p e r a t i o n T h ed e m a n dt ot h ec a l c u l a t i
14、o n a n ds t o r a g eo ft a gi sr e d u c e d T h ea n a l y s i so fs e c u r i t ya n dp e r f o r m a n c es h o w st h a tt h en e w p r o t o c o lc a nr e s i s ts o m em a l i c i o u sa t t a c k s ，w h i c hi ss u i t a b l ef o rl o w e r - c o s tR F I Ds y s t e m F i n a l l y ，t h e s
15、 i m u l a t i o ns o f t w a r eM o d e l S i mi su l t i l i z e di nt h i sp a p e r , w h i c hb e l o n g st o i n t e g r a t e dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t L i b e r oo fA c t a lF P G A T h eV e r i l o gh a r d w a r e p r o g r a m m i n gl a n g u a g ei su s e dt os i m u
16、l a t et h eH M A C - b a s e d R F I Da u t h e n t i c a t i o np r o t o c o la n d t h e s i g n a l f l o wc h a n g e so fw i r e l e s st r a n s m i s s i o nc h a n n e l H o p e f u l l y , o u rs i m u l a t i o n a c h i e v e m e n tC a np r o v i d ec e r t a i nr e f e r e n c ef o rd e s i g n e r so fR F I Dc h i p K e yw o r d s ：R F I D ；a u t h e n t i c a t i o np r o t o c o l ；B A Nl o
