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1、河北工业大学 硕士学位论文 基于物联网RFID的安全技术研究 姓名：郜泽明 申请学位级别：硕士 专业：通信与信息系统 指导教师：王志刚 2011-03 河北工业大学硕士学位论文 基于物联网 RFID 的安全技术研究 基于物联网 RFID 的安全技术研究 摘 要 摘 要 随着物联网射频识别(RFID)技术的不断发展， 其技术已广泛应用于许多实际 工程和流通领域，在 RFID 技术给社会带来商机和便利的同时，也影响到应用的 安全性，RFID 系统安全性问题成为制约其技术发展的一个关键因素。 在射频系统中，安全技术的核心问题就是加密问题，所以本文就加密问题的 关键技术进行研究。 一般在 RFID 射
2、频系统中有多种加密方式， 特别是 DES 与 AES 使用较为广泛，但是这两种加密方法的缺陷是容易被攻破。所以针对以上问题本 文的创新在于设计出一种时域与幅度都离散化的混沌加密方法。 根据周期将初始 值分组的混沌序列复合方法延长序列周期，提出了一类线性序列的一个快速算 法。混沌序列特性类似于伪随机序列，传输混沌序列只需要传递少数参数，因而 很适合保密通信，同时由于使用了长周期序列，计算需要更为精确。本文通过将 Logistic 和 Lonzes 两种混沌加密方法同时应用，从而来提高系统的安全性。 通过将两种不同的算法相结合，延长了合成算法序列的周期性。根据周期将初始 值分组产生的整数混沌序列进
3、行复合运算，获得了随机性优良的整数混沌序列。 本文根据以上方法提出了一种综合使用 Logistic 和 Lonzes 的混沌加密方法， 使用 Matlab 中 simulink 操作模块对该加密与解密方法进行仿真，通过使用该 方法，系统将会变得更为安全。 关键词关键词： 物联网，RFID，安全协议，DES 加密，AES 加密，混沌加密 i 基于物联网 RFID 的安全技术研究 THE STUDY OF SAFETY TECHNOLOGY BASED ON THE INTERNET OF THINGS RFID ABSTRACT With the development of the Inter
4、net of Things -Radio Frequency Identification (RFID) technology, the RFID technology has been widely used in many real engineering and circulation fields. However，the RFID technique is confronted with serious security problem during the RFID technology provides huge business and convenience for soci
5、ety. How to solve security problem is a key factor constraining the development of the RFID technology. .In the RFID system,the encryption technology is the kernel of security, so the key technique for encryption has studied in the thesis. Usually in the RFID system, the many ways of , the DES and A
6、ES encryption especiallyencryption pattern are widely used, but drawbacks of these two ways are apt to crack. The thesis achieves breakthrough on the integer chaos theory which is discrete both in time domain and amplitude.Multiple chaos sequences with different periods origin from different initial
7、 value groups were used to prolong period of sequence with being confused by linear-congruence sequence.The chaos sequence similar to pseudo-random sequence is fit to security communication only by transmitting several parameters. The long period chaos sequence needs high accuracy calculation.The re
8、search has developed and improved the security theory by Logistic and Lonzes mapping technology. The composition operation through multiple chaos sequence in different period is utilized to prolong period of integer chaos sequence. The initial values of chaos sequence are divided into several groups
9、 according to their periods, and chaos sequence coming from different initial groups are used to compound random sequence.Particularly in this paper we put forward a novelty encryption methods “Logistic and Lonzes”, and use the Matlab simulink operation modules to simulation the encryption and decry
10、ption ways, by using this way the system can become more safety. Key words: The Internet of Things, RFID, encryption methods, DES encryption, AES encryption, chaos encryption ii 原创性声明原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作 所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或 集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对 本论文所涉及的研
11、究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式 标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 关于学位论文版权使用授权的说明关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学 校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学 位论文全文或者部分内容的阅览服务； 学校有权将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复 印件和电子版。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 1 河北工业大
12、学硕士学位论文 第一章 绪论 第一章 绪论 1-1 课题研究背景和意义 1-1 课题研究背景和意义 在已经成为历史的 20 世纪，计算机互联网技术成为通用技术，因此当今世界上各国人 通过互联技术交互共享着众多信息， 在互联网高度发展的今天， 互联技术正在融入到众多领 域。因此在 21 世纪，各国努力加快数字化进程1，各行各业正在努力将数字化信息引入产 品中。 在 20 世纪 90 年代，美国提出物联网这种概念，即全球物品信息联网。该概念的设计思 路是给人们需要掌握的某些物品的信息都被赋予一个特定的唯一的编码信息， 统称为物品信 息码即EPC（Electronic product code）编码
13、，物品的有关信息储存在电子标签卡中，使用射 频识别技术 （RFID Radio frequency identification） 2将卡内信息与通用读卡器(Reader)网络相 接，通过射频系统实现物品信息的掌控。该系统就是在计算机互联网的基础上，使用无线射 频通迅手段，形成了多种物品信息实时共享的系统。 远程控制、远程监控等就是物联网的模型，伴随着科技发展，该模型的重要特点在于引 用了电子标签技术，内嵌信息的电子标签就是载体，当电子标签贴在在物品中的时候，该物 品与电子标签中的信息建立起了对应关系， 通过射频识别系统读写器可以实现对标签内存信 息的读取。 1958 年美国德州仪器公司研制出
14、世界上第一种集成电路后，该工业领域已经步入高度 集成化时代。电子设备的集成度遵循着摩尔定律，已经持续的增长。所以这种高集成度电路 的发展导致了设备体积大为缩小，功能更为全面，成本下降更快。与此同时射频识别器件的 发展速度变得越来越快，于是在 20 世纪 60 年代末，一项自动识别系统技术终于出现，即 RFID 射频识别系统，此系统包含阅读器(Reader)和电子标签(Mifare)。电子标签由存储模块， 处理控制模块与天线收发模块组成， 电子标签的电子信息嵌入到存储模块， 处理控制模块将 信息加密，并且将加密后的信息编码，天线收发模块将编码后的密文传播出去。 到目前为止，物联网 RFID 技术
15、已经广泛应用于产业生产自动化、销售自动化、运输管 理控制等领域， 比如该系统应用于高速公路收费系统， 能够有效减少行车人员在收费站的等 待， 大大缩短了收费站工作人员输入行车人资料收取流程卡的时间， 减少了高速堵塞的程度， 对于高速公路的畅通起到了极大的疏导作用。此种技术被美国各大领域评为未来高技术之 一。 根据当前发展速度估计，到 21 世纪 20 年代，以电子标签、阅读器为基础的系统的销售 额可达到数百亿美元，同时全球的需求量将会以级数增长。由于看到光明的发展前景，全球 很多著名的公司早已开始研制和推广 RFID 的产品应用，加快速度研制配套系统以及软件， 1 基于物联网 RFID 的安全
16、技术研究 包括 PHILIP、HP、APPALE、MICROSOFE、LENOVO 等公司都已经将该课题并入快速发 展的轨道。 1-2 国内外研究现状 1-2 国内外研究现状 近年来物联网射频识别技术被多个领域所采用， 考虑到系统终端电子标签与读卡器采用 无线电磁波进行通信，所以其数据的安全性问题变得尤为重要。显然，如果没有高效的加密 体制，就无法有效保护 RFID 标签中的数据信息。尤其是当前 RFID 技术变得越来越广泛， 安全问题特别是隐私问题已经变得明显。 RFID 的安全要考虑到以下三个问题：信息的保密性、完整性及真实性。 （1） 信息的保密性是指 RFID 标签必须向其绑定的读写器系统进行信息传输，不能向 非本系统的读卡器输送信号, 就是不能泄露私密信息。 （2） 信息完整性是指在信息传输过程中标签内的数据只能被绑定的相关系统改
