基于耦合映象格子模型的RFID认证协议设计与分析

发布时间：2017-03-31 12:12

  本文关键词：基于耦合映象格子模型的RFID认证协议设计与分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：射频识别(RFID)技术是一种无接触自动识别的技术,其本质是阅读器与附着在被识别物体上的电子标签之间的无线通信。RFID技术能够被广泛应用于交通、零售、物流等各种领域,是物联网的重要支撑技术之一。然而,RFID系统的安全问题极大地制约了RFID技术的应用,其主要的安全问题是电子标签和阅读器之间的认证问题。因此,研究适用于RFID系统的认证协议十分必要。本文利用耦合动态整数帐篷映象格子模型,设计了一种轻量级伪随机数发生器和一种轻量级Hash函数,其中轻量级体现在：(1)将耦合映象格子模型的迭代运算定义在整数集内,且涉及的运算易于实现；(2)耦合映象格子模型中的每个格点均为8bit,且输出长度可随格点数目变化而变化。然后利用伪随机数发生器和Hash函数设计了一种轻量级RFID认证协议。本文的主要工作如下：1、对于动态整数帐篷映射,给出其均匀分布性的数学证明；构造了耦合动态整数帐篷映象格子模型,然后对模型的均匀分布性、差值分布特性、相关性、信息熵进行统计分析,证明模型的密码学性能良好。2、利用耦合动态整数帐篷映象格子模型,设计了一个伪随机数发生器,并利用Monte-Carlo方法、三倍标准差检验法、以及NIST随机数测试标准对生成伪随机数序列进行测试分析,结果表明伪随机序列具有良好的随机性。3、利用耦合动态整数帐篷映象格子模型,构造了一个Hash函数,并进行了初值敏感性测试、混乱与扩散特性统计分析、碰撞测试、平均字符距离测试,结果表明提出的Hash函数能够满足RFID系统的安全需求。4、利用伪随机数发生器和Hash函数设计了一个轻量级RFID双向认证协议,该协议用伪随机数来保证标签与阅读器通信内容的新鲜性,用Hash函数来保证通信内容的机密性。分析表明,该协议能够抵御假冒攻击、重放攻击、窃听等攻击；利用BAN逻辑对协议进行形式化分析,证明其是安全的；以Visual Studio 2010为平台对协议进行了仿真模拟,分别模拟了合法、非法标签与合法、非法阅读器之间认证的情形,证明了协议的可用性。
【关键词】：RFID认证 动态整数帐篷映射 耦合映象格子模型 伪随机数发生器 Hash函数 整数混沌
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：C936
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 研究背景及意义13-17
• 1.1.1 RFID系统简介13-15
• 1.1.2 RFID系统的安全问题15-17
• 1.2 RFID安全问题研究现状17-21
• 1.2.1 RFID认证协议研究现状17-19
• 1.2.2 整数混沌映射19-20
• 1.2.3 伪随机数发生器和Hash函数20-21
• 1.3 本文的主要工作及内容安排21-23
• 第二章 耦合动态整数帐篷映象格子模型23-35
• 2.1 帐篷映射的改进23-27
• 2.1.1 帐篷映射23
• 2.1.2 整数帐篷映射23-24
• 2.1.3 动态整数帐篷映射24-25
• 2.1.4 动态整数帐篷映射性能分析25-27
• 2.2 耦合动态整数帐篷映象格子模型27-33
• 2.2.1 耦合动态整数帐篷映象格子模型的时空混沌行为27-29
• 2.2.2 耦合动态整数帐篷映象格子模型的序列频数分布29
• 2.2.3 耦合动态整数帐篷映象格子模型的序列差值分布29-30
• 2.2.4 序列的相关性分析30-32
• 2.2.5 序列的信息熵32-33
• 2.3 本章小结33-35
• 第三章 轻量级伪随机数发生器的设计与分析35-41
• 3.1 伪随机数发生器的设计35-36
• 3.2 伪随机数发生器的分析36-40
• 3.2.1 Monte-Carlo方法计算π值36-37
• 3.2.2 三倍标准差检验37-38
• 3.2.3 NIST随机性测试38-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 轻量级Hash函数的设计与分析41-47
• 4.1 轻量级Hash函数设计41-42
• 4.2 轻量级Hash函数分析42-46
• 4.2.1 初值敏感度测试42-43
• 4.2.2 混乱与扩散性质统计分析43-44
• 4.2.3 碰撞测试44-45
• 4.2.4 字符距离测试45-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第五章 RFID双向认证协议的设计与分析47-59
• 5.1 协议描述47-48
• 5.1.1 符号说明47
• 5.1.2 协议认证过程47-48
• 5.2 安全性分析48-49
• 5.3 形式化分析49-53
• 5.3.1 BAN逻辑介绍50-51
• 5.3.2 协议形式化分析51-53
• 5.4 认证过程仿真53-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 研究成果及发表的学术论文67-69
• 作者和导师简介69-70
• 北京化工大学专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书70-71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 尚海;;电子标签的“无线”魅力[J];中国包装工业;2007年01期

2 王玉泉;李俊韬;刘丙午;霍灵瑜;;一种新型物流拣选电子标签设备的设计[J];物流技术;2007年08期

3 ;电子标签市场2013年规模将超百亿[J];中国防伪报道;2008年04期

4 海艳娟;;电子标签——突出重围征途中[J];中国品牌与防伪;2008年10期

5 包起帆;;集装箱电子标签信息管理系统[J];中国电子商情(RFID技术与应用);2008年05期

6 周志刚;杨勋;徐彬彬;;RFID电子标签的高效并行拣选应用[J];物流技术(装备版);2012年14期

7 董雪婷;何世伟;申永生;;RFID电子标签在集装箱港站中的应用研究[J];物流技术;2012年17期

8 ;2013年全世界电子标签市场规模200亿美元[J];金卡工程;2012年12期

9 张欣;刘国松;刘京婧;;汽车物流灯光拣选系统电子标签的设计[J];科技创新导报;2013年29期

10 陶俊;电子标签──优秀的数据记录载体[J];物流技术与应用;2001年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 盛明娅;张淼;张丽楠;;RFID在农业中的应用[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

2 王法中;刘丽梅;苏冠群;郭新鹏;;我国气瓶电子标签动态管理标准化现状综述[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第一卷）[C];2010年

3 高文俊;房庆海;王金锋;石志学;;2·4GHz电子标签的设计与实现[A];全国冶金自动化信息网2010年年会论文集[C];2010年

4 鄂晓征;陈定方;;基于RFID技术的物流单元电子标签系统的设计[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集（2）[C];2008年

5 芮飞龙;苏和平;郭卫;王亚琪;雷少华;;便携式长距离径赛自动计圈系统的设计[A];第十九届全国高校田径科研论文报告会论文专辑[C];2009年

6 邵治龙;丘春玲;;浅析RFID在邮政行业的应用[A];广东省通信学会2006年度学术论文集[C];2007年

7 白敏丹;;利用RFID技术实现图书馆的信息化管理[A];第一届中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2007年

8 李宁君;;图书馆事业的科学发展——开放环境下RFID技术的应用[A];广西图书馆学会2009年年会暨第27次科学讨论会论文集[C];2009年

9 刘伟;蔡林峰;杜世平;戴波;;RF-ID技术在移动业务中的应用[A];四川省通信学会2011年学术年会论文集[C];2011年

10 陈航;杨旭东;;基于MSP430F2012和nRF24L01主动式电子标签的设计[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 方方;电子标签在物流中应用的两种方式[N];中国水运报;2005年

2 VickyAcevedo;墨西哥电子标签日渐普及[N];民营经济报;2005年

3 蔡伟杰;电子标签：信息技术的革命[N];上海科技报;2005年

4 上海市标准化研究院 王二卫;电子标签 标准缺位[N];中国包装报;2006年

5 建设部信息中心副主任 王毅;应用电子标签应避免短期行为[N];中国电子报;2006年

6 本报记者 王春;电子标签：施展无线魅力[N];科技日报;2007年

7 吴 天;电子标签在现代物流中应用的两种方式[N];现代物流报;2006年

8 金争;多用途“读写”电子标签[N];医药经济报;2007年

9 周卫中 编译;丸井积极推进电子标签试验[N];中国服饰报;2006年

10 周卫中 编译;三越电子标签系统迈向实用化[N];中国服饰报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 曹小华;集装箱电子标签系统的若干关键技术研究[D];武汉理工大学;2008年

2 孟庆斌;能源自给的低功耗有源电子标签关键技术研究[D];天津大学;2012年

3 田芸;被动电子标签身份识别中的若干问题的研究[D];上海交通大学;2013年

4 尹应增;微波射频识别技术研究[D];西安电子科技大学;2002年

5 肖锋;物联网电子标签安全协议的研究与设计[D];北京邮电大学;2013年

6 程兆贤;无源UHF RFID系统电子标签模拟前端及存储器低功耗分析与研究[D];南开大学;2013年

7 何艳;低功耗芯片技术的研究及其RFID中的应用[D];复旦大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 吴月娇;基于RFID的批量识别射频门的应用研究[D];郑州大学;2015年

2 李龙飞;基于UHF频段RFID手持机的开发与设计[D];苏州大学;2015年

3 王均超;新型柔性电子标签的设计与实现[D];山东大学;2015年

4 宋家明;基于R2000高性能多天线RFID读写器的设计与实现[D];电子科技大学;2015年

5 刘永富;罗定职业技术学院实验室信息管理系统的设计与实现[D];电子科技大学;2015年

6 孔肖娜;基于RFID技术的自助付费系统设计与实现[D];电子科技大学;2014年

7 郑达;RFID系统在安防管理中的应用与研究[D];电子科技大学;2014年

8 牛元海;EAS系统设计与电子标签抗干扰检测技术研究[D];宁波大学;2015年

9 黄艳群;基于无线射频的室内智能讲解系统[D];华侨大学;2015年

10 王丹;基于ARM的有源UHF电子标签的应用设计[D];电子科技大学;2014年

  本文关键词：基于耦合映象格子模型的RFID认证协议设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：279589