基于RFID的轻量级双向安全认证协议研究
发布时间：2021-01-18 13:05
随着电子标签在各个行业的不断应用,标签身份安全认证的重要性更加突出。本文针对无线射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）系统安全认证时面临的各种问题进行总结,重点针对现有的轻量级RFID双向安全认证协议进行研究。文章分别从安全性、轻量级两个角度针对标签功耗、计算量、存储量和双向性进行研究,改进了轻量级LMAP++（Lightweight MTAAuthentication Protocol++）双向安全认证协议,解决了标签的去同步攻击问题和被定位追踪的问题。在此基础上,提出了基于PRESENT算法的轻量级LSAPP（Lightweight Security Authentication Protocol PRESENT）双向安全认证协议,解决了密钥更新不同步问题。具体工作如下:（1）针对RFID系统认证安全问题进行研究。具体针对轻量级LMAP++协议中标签位置信息泄漏问题,提出了一种基于随机数的改进方案。同时,针对LMAP++协议去同步攻击问题,修改了LMAP++双向认证模型,增加一个确认信号的认证步骤,解决了去同步攻击的问题。最后证明了基于提...
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统RFID系统模型
桂林理工大学硕士学位论文7第2章RFID相关知识与认证协议2.1RFID系统相关知识2.1.1RFID系统模型由于应用环境的需求变化，RFID系统模型也不再是单一的三项组合。传统的RFID系统模型主要由三大部分组成，分别是标签、读写器和后台服务器，如图2.1所示。图2.1传统RFID系统模型1、标签标签是附着在物品上，具有唯一识别码的替代性物品。主要由天线和内部芯片构成，芯片中存储被替代物品相关信息，具有相对较弱的计算能力。标签内部存储唯一标识码ID，是标签唯一固定不变的身份象征。标签的物理形状并不单一，可根据使用者喜好自由设计。标签根据能量是否自动获取可分为有源标签和无源标签，有源标签具有自身提供计算能量的特点，无源标签通过磁场获得能量后提供计算消耗，不支持复杂计算。标签的主要组成部分是调制器、解调器和逻辑控制单元，ROM用来存储ID等不可变数据，EEPROM用来存储随机数、密钥等可变数据。图2.2标签内部结构2、读写器读写器是用来识别标签的设备，采用开放式无线通信方式来读写标签携带的信息。一般情况时，读写器一直向外发送读写信号（请求信号），在标签靠近读写器过程中，
桂林理工大学硕士学位论文8标签给予响应信号，并将自身携带信息发送给读写器，读写器将获取的响应信号进行简单处理，转发给后台服务器端。读写器内置存储芯片和运算器，能够与后端服务器建立较为复杂的安全连接。本文在研究轻量级RFID双向安全认证协议时，主要考虑标签与读写器之间开放的无线通信的安全性，而假设读写器与后端数据库的通信是有线安全通信。图2.3读写器结构图3、后台服务器后台服务器主要进行数据的存储和分析，一般由一个或者多个集中的数据库系统组成。后台服务器可以是一台单独的电脑，也可以是一个集群。面对大数据与人工智能的发展浪潮，后台数据库管理系统将向无规则数据类型发展。2.1.2RFID的工作依据读写器通过无线射频信号自动识别标签。电子标签也通过无线射频信号与读写器进行数据交换，读写器通过命令的方式获取标签数据，而标签通过读写器的磁场获取通信的能量来源[55]。读写器与后台数据系统之间采用有线连接方式进行数据通信，其通信方式多数为串口通信模式，传输过程比较安全可靠。2.2RFID安全认证协议简介2.2.1轻量级RFID安全认证协议轻量级RFID安全认证协议有几个直接的衡量标准，分别是用于协议安全的逻辑门数、计算消耗、所用参数多少和算法复杂性。轻量级RFID认证协议逻辑门数约为1000到5000之间，针对轻量级的研究目标在于减少标签中用于RFID安全认证的逻辑门数、降低标签的计算消耗，由此实现轻量级。目前最常用的轻量级RFID认证协议有LMAP++协议、分布式应答-询问协议、UMAP协议簇和基于椭圆曲线的认证协议等，每种协议解决不同安全问题[56]。此外，为实现协议的轻量级，国内外专家还提出超轻量级的概念，超轻量级的研究重点在于只用简单的加、异或、移位和模运算，存在很多安全漏洞，有
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗去同步化的高效RFID双向认证协议[J]. 赵太飞,尹航,赵思婷. 计算机工程与应用. 2019(12)
[2]物联网中超轻量级RFID电子票据安全认证方案[J]. 王悦,樊凯. 计算机研究与发展. 2018(07)
[3]基于Hash轻量级RFID安全认证协议[J]. 张兴,李畅,韩冬,颜飞. 计算机工程与设计. 2018(05)
[4]改进的轻量级移动RFID双向认证协议[J]. 汪杰,汪学明. 计算机工程与设计. 2018(04)
[5]新的超轻RFID互认证协议:使用递归散列的SASI[J]. 付惠茹,张厚武,何勇,汤攀. 计算技术与自动化. 2018(01)
[6]射频识别LMAP协议改进研究[J]. 何烜,王红军,袁泉,王伦文. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2017(06)
[7]基于Hash链的非对称密钥RFID认证协议[J]. 赵太飞,尹航,王晶. 微型机与应用. 2017(18)
[8]PRESENT算法的改进及仿真设计[J]. 汪亚,魏国珩,张玉婷,蔡双进. 计算机工程与设计. 2017(09)
[9]面向无源RFID的安全认证协议[J]. 苏婷婷. 计算机工程与设计. 2017(07)
[10]基于SASI协议的轻量级RFID安全协议的研究实现[J]. 刘雅萱,解岩凯,史洋,杨牧川,王婉玲,李秦伟. 通信技术. 2017(06)
博士论文
[1]RFID系统安全协议研究与设计[D]. 杨兴春.电子科技大学 2017
[2]物联网环境下RFID安全协议分析与设计[D]. 原变青.北京交通大学 2016
[3]移动RFID安全认证机制研究[D]. 王国伟.河南理工大学 2016
[4]面向低成本标签的RFID认证协议的研究[D]. 陈秀清.中国矿业大学 2015
[5]无线射频识别系统安全认证协议研究[D]. 高利军.天津大学 2015
[6]RFID系统安全体系架构与关键技术研究[D]. 张兵.电子科技大学 2014
[7]物联网中的RFID安全协议与可信保障机制研究[D]. 黎彤亮.天津大学 2014
[8]物联网电子标签安全协议的研究与设计[D]. 肖锋.北京邮电大学 2013
[9]基于散列函数的RFID安全协议研究[D]. 何加亮.吉林大学 2012
硕士论文
[1]物联网轻量级认证和加密技术研究[D]. 汪洋.南京邮电大学 2017
[2]基于散列函数和椭圆曲线密码的RFID安全协议研究[D]. 张磊.吉林大学 2017
[3]基于hash函数的RFID安全认证协议研究[D]. 唐懋.电子科技大学 2017
[4]RFID安全协议的设计与分析[D]. 郭林锋.郑州大学 2012
本文编号：2985002
【文章来源】：桂林理工大学广西壮族自治区
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统RFID系统模型
桂林理工大学硕士学位论文7第2章RFID相关知识与认证协议2.1RFID系统相关知识2.1.1RFID系统模型由于应用环境的需求变化，RFID系统模型也不再是单一的三项组合。传统的RFID系统模型主要由三大部分组成，分别是标签、读写器和后台服务器，如图2.1所示。图2.1传统RFID系统模型1、标签标签是附着在物品上，具有唯一识别码的替代性物品。主要由天线和内部芯片构成，芯片中存储被替代物品相关信息，具有相对较弱的计算能力。标签内部存储唯一标识码ID，是标签唯一固定不变的身份象征。标签的物理形状并不单一，可根据使用者喜好自由设计。标签根据能量是否自动获取可分为有源标签和无源标签，有源标签具有自身提供计算能量的特点，无源标签通过磁场获得能量后提供计算消耗，不支持复杂计算。标签的主要组成部分是调制器、解调器和逻辑控制单元，ROM用来存储ID等不可变数据，EEPROM用来存储随机数、密钥等可变数据。图2.2标签内部结构2、读写器读写器是用来识别标签的设备，采用开放式无线通信方式来读写标签携带的信息。一般情况时，读写器一直向外发送读写信号（请求信号），在标签靠近读写器过程中，
桂林理工大学硕士学位论文8标签给予响应信号，并将自身携带信息发送给读写器，读写器将获取的响应信号进行简单处理，转发给后台服务器端。读写器内置存储芯片和运算器，能够与后端服务器建立较为复杂的安全连接。本文在研究轻量级RFID双向安全认证协议时，主要考虑标签与读写器之间开放的无线通信的安全性，而假设读写器与后端数据库的通信是有线安全通信。图2.3读写器结构图3、后台服务器后台服务器主要进行数据的存储和分析，一般由一个或者多个集中的数据库系统组成。后台服务器可以是一台单独的电脑，也可以是一个集群。面对大数据与人工智能的发展浪潮，后台数据库管理系统将向无规则数据类型发展。2.1.2RFID的工作依据读写器通过无线射频信号自动识别标签。电子标签也通过无线射频信号与读写器进行数据交换，读写器通过命令的方式获取标签数据，而标签通过读写器的磁场获取通信的能量来源[55]。读写器与后台数据系统之间采用有线连接方式进行数据通信，其通信方式多数为串口通信模式，传输过程比较安全可靠。2.2RFID安全认证协议简介2.2.1轻量级RFID安全认证协议轻量级RFID安全认证协议有几个直接的衡量标准，分别是用于协议安全的逻辑门数、计算消耗、所用参数多少和算法复杂性。轻量级RFID认证协议逻辑门数约为1000到5000之间，针对轻量级的研究目标在于减少标签中用于RFID安全认证的逻辑门数、降低标签的计算消耗，由此实现轻量级。目前最常用的轻量级RFID认证协议有LMAP++协议、分布式应答-询问协议、UMAP协议簇和基于椭圆曲线的认证协议等，每种协议解决不同安全问题[56]。此外，为实现协议的轻量级，国内外专家还提出超轻量级的概念，超轻量级的研究重点在于只用简单的加、异或、移位和模运算，存在很多安全漏洞，有
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗去同步化的高效RFID双向认证协议[J]. 赵太飞,尹航,赵思婷. 计算机工程与应用. 2019(12)
[2]物联网中超轻量级RFID电子票据安全认证方案[J]. 王悦,樊凯. 计算机研究与发展. 2018(07)
[3]基于Hash轻量级RFID安全认证协议[J]. 张兴,李畅,韩冬,颜飞. 计算机工程与设计. 2018(05)
[4]改进的轻量级移动RFID双向认证协议[J]. 汪杰,汪学明. 计算机工程与设计. 2018(04)
[5]新的超轻RFID互认证协议:使用递归散列的SASI[J]. 付惠茹,张厚武,何勇,汤攀. 计算技术与自动化. 2018(01)
[6]射频识别LMAP协议改进研究[J]. 何烜,王红军,袁泉,王伦文. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2017(06)
[7]基于Hash链的非对称密钥RFID认证协议[J]. 赵太飞,尹航,王晶. 微型机与应用. 2017(18)
[8]PRESENT算法的改进及仿真设计[J]. 汪亚,魏国珩,张玉婷,蔡双进. 计算机工程与设计. 2017(09)
[9]面向无源RFID的安全认证协议[J]. 苏婷婷. 计算机工程与设计. 2017(07)
[10]基于SASI协议的轻量级RFID安全协议的研究实现[J]. 刘雅萱,解岩凯,史洋,杨牧川,王婉玲,李秦伟. 通信技术. 2017(06)
博士论文
[1]RFID系统安全协议研究与设计[D]. 杨兴春.电子科技大学 2017
[2]物联网环境下RFID安全协议分析与设计[D]. 原变青.北京交通大学 2016
[3]移动RFID安全认证机制研究[D]. 王国伟.河南理工大学 2016
[4]面向低成本标签的RFID认证协议的研究[D]. 陈秀清.中国矿业大学 2015
[5]无线射频识别系统安全认证协议研究[D]. 高利军.天津大学 2015
[6]RFID系统安全体系架构与关键技术研究[D]. 张兵.电子科技大学 2014
[7]物联网中的RFID安全协议与可信保障机制研究[D]. 黎彤亮.天津大学 2014
[8]物联网电子标签安全协议的研究与设计[D]. 肖锋.北京邮电大学 2013
[9]基于散列函数的RFID安全协议研究[D]. 何加亮.吉林大学 2012
硕士论文
[1]物联网轻量级认证和加密技术研究[D]. 汪洋.南京邮电大学 2017
[2]基于散列函数和椭圆曲线密码的RFID安全协议研究[D]. 张磊.吉林大学 2017
[3]基于hash函数的RFID安全认证协议研究[D]. 唐懋.电子科技大学 2017
[4]RFID安全协议的设计与分析[D]. 郭林锋.郑州大学 2012
本文编号：2985002
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