RFID系統(tǒng)將尺寸較小、成本極低的標簽置入目標物體，以實現(xiàn)對海量物品的監(jiān)控。目前，RFID網(wǎng)絡已廣泛應用于供應鏈管理、運輸各行業(yè)之中，RFID的目標是代替已有的條形碼。然而，RFID為無線接入，極易受到攻擊與隱私泄露的威脅。RFID標簽的能量、計算與存儲能力均較低，無法負荷復雜的加密算法，而大量采用加密算法的安全協(xié)議不具備較好的實用性。

　　已有的RFID系統(tǒng)大多采用雙向認證，雙向認證需要標簽認證數(shù)據(jù)庫的真?zhèn)�，�?shù)據(jù)庫認證標簽的真?zhèn)危�具有較高的安全性。本文采用單向hash函數(shù)生成共享秘鑰，采用一次性的秘密身份對生成標簽的一次性身份ID，匿名性較好。同時，本協(xié)議的標簽無需復雜的計算操作，并且數(shù)據(jù)庫端無需搜索操作，計算量極低。研究結(jié)果證明了本文輕量級的RFID安全協(xié)議滿足RFID網(wǎng)絡所需的所有安全性需求，且計算復雜度較低。

　一個典型的RFID網(wǎng)絡模型，其中網(wǎng)絡拓撲分為若干簇，為每個簇分配一個閱讀器。RFID標簽可在簇之間移動，閱讀器需要認證其簇內(nèi)的標簽，同時，標簽需要向閱讀器注冊。假設閱讀器與服務器共享一個秘鑰Krs，標簽與閱讀器之間的信道為非安全信道。

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　　1.2 匿名認證階段

　　該階段實現(xiàn)標簽、閱讀器與數(shù)據(jù)庫的雙向認證。圖2所示為認證流程示意圖，該階段包含以下步驟：

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　　2 RFID基本指標與安全性分析

　　2.1 RFID基本性能分析

　　(1)標簽-數(shù)據(jù)庫的雙向認證。

　　(3)可用性。

　　證明：如果標簽與服務器同步更新秘密信息，則易受到去同步攻擊或Dos攻擊[7]，此時，數(shù)據(jù)庫無法判斷真正有效的請求。而本文的秘密ID與緊急秘鑰之間無直接聯(lián)系，由此防御去同步攻擊。

　　(4)轉(zhuǎn)發(fā)安全性。

RFID智能檔案文件柜HZDA，采用13.56MHz頻率ISO/IEC18000-3 Mode3協(xié)議讀寫器HR3768，以及針對智能流轉(zhuǎn)柜金屬環(huán)境開發(fā)的HA2621智能書架專用天線，結(jié)合智能柜門鎖控制器，針對需要實時監(jiān)控的重要文件比如：機要文件，人事檔案，絕密檔案、設計圖紙、抵押證件，銀行印鑒卡，重要流轉(zhuǎn)文件，重要標本等行業(yè)開發(fā)。精確定位文件到每一個格口，智能檔案柜無需屏蔽信號，柜外無識別區(qū)，通過APP在領用歸還時控制高頻讀寫器盤點裝有檔案標簽的文件，顯示借還清單以及庫存清單，并采用刷卡、刷身份證或刷二維碼識別對借還人進行權(quán)限管理。

RFID智能檔案文件柜HZDA

　　2.2 安全性分析

　　(1)重放攻擊。

　　證明：攻擊者攔截之前的消息，重放該消息。本文方法中，因為請求MA1中的參數(shù)僅允許發(fā)送一次，因此，數(shù)據(jù)庫可輕松檢測出重放攻擊的消息。

　　(2)假冒攻擊。

RFID高頻智能貨架HZHJ，針對需要嚴密監(jiān)管的重要物品比如：試劑，樣品，醫(yī)療耗材，非金屬的產(chǎn)品、配件、物料箱等行業(yè)開發(fā)。采用13.56MHz高頻ISO/IEC15693協(xié)議讀寫器HR7768，精確定位物品到每一層，智能貨架無需屏蔽信號，貨架外無識別區(qū)，結(jié)合后臺管理系統(tǒng)，可以實時查看貨架上物品信息，也可以根據(jù)客戶要求定制各類統(tǒng)計報表。結(jié)合身份識別技術可以確定領用以及物品放置人員信息。

RFID智能貨架

　　3 實驗結(jié)果與分析

　　本文協(xié)議的目標是在保證合理計算成本的前提下，滿足RFID的安全性要求。將本方法與其他4個具有代表性的輕量級RFID雙向認證協(xié)議[8-11]進行比較。

　　表2所示為5種RFID協(xié)議的安全性結(jié)果統(tǒng)計，本方法可滿足所有的RFID系統(tǒng)安全要求，而其他算法無法完全滿足RFID系統(tǒng)安全需求。

　　為了驗證標簽的身份信息，RFID協(xié)議需要具備一定的搜索能力，由此降低了協(xié)議的擴展性。表3所示為幾種協(xié)議的計算成本結(jié)果，本協(xié)議的計算開銷低于其他幾種算法。實驗采用8 MHz頻率的SHA-256 MSP430協(xié)議族，hash函數(shù)的運行時間為0.065 ms。本文方法需要14×tHash的操作，因此需要0.91 ms，與其他4種算法接近，但本協(xié)議具有最全面的安全性能，因此，犧牲少量的計算時間較為合理。

　　對RFID協(xié)議運行所需的運行時內(nèi)存進行比較統(tǒng)計，表4為本文協(xié)議標簽運行所需的內(nèi)存(RAM)大小，本協(xié)議所需的RAM大小略高于文獻[9]，但是明顯低于其他3種算法。由于文獻[8-10]并非基于hash函數(shù)的認證方法，其標簽消息的長度較高，且無法做出準確的統(tǒng)計。然而，本文標簽秘鑰為128 bit，標簽ID為64 bit，協(xié)議安全性變量所需的存儲空間為224+n*(192)bit，該容量較低，其中n*(192)bit的存儲空間用于抵御Dos攻擊，而其他協(xié)議均無法抵御DoS攻擊。此外，本文標簽的認證過程中，傳遞的消息長度為416 bit，其中32 bit是追蹤序列號Trseq，該開銷可保證協(xié)議具有較好的可擴展性，而其他算法可擴展性較差。

　　4 結(jié)論

　　根據(jù)RFID標簽的能量來源，可將其分為被動式標簽、半被動式標簽以及主動式標簽。主動與半被動標簽均具有較高的計算與存儲能力，而本文的輕量級安全協(xié)議需要一定的存儲能力(維護合理數(shù)量的秘密ID-緊急秘鑰對)，因此本協(xié)議適用于主動與半被動標簽。但合理的開銷使得本文具有完整的安全性能，可抵御各種主流的RFID網(wǎng)絡攻擊，具有極好的實用價值。

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