抗同步化攻击的轻量级RFID双向认证协议

针对现有的RFID认证协议在安全认证过程中,由于协议的设计缺陷,导致协议安全性不足的问题,提出了一种利用同步化随机数以及PUF改进的轻量级RFID认证协议。首先提出了一种对RFID协议的去同步化攻击方法,并分析其原因;然后通过在标签和读写器两端设置一个同步化随机数,增强协议抗去同步化攻击的能力;最后,在标签中引入了PUF,通过PUF的不可克隆性提高了标签密钥的抗攻击能力。分析结果表明,新协议能有效地抵抗多种攻击,在保证一定效率和开销的同时具有更高的安全性。     

一种抗恶意攻击的RFID双向认证协议

针对现有无线射频识别（RFID）认证机制存在的安全缺陷,提出一种新型抗恶意攻击的RFID双向认证协议,并基于GNY逻辑给出了协议的安全性证明。该协议将公钥加密算法和对称密钥加密算法相结合,采用阅读器双重认证及预认证阶段刷新密钥的方法,通过在标签中添加保护密钥同步的恶意攻击标记Tm,解决了当前协议中存在的认证效率较低,标签密钥更新失败导致位置跟踪和非法更新标签/服务器内部密钥造成拒绝服务（DoS）等问题,可抵抗重传,标签/阅读器假冒,通信量分析和去同步化等多种恶意攻击。分析结果表明：该协议具有安全性好,效率高,计算复杂度低等特点,适合于标签的大规模应用。     

抗去同步化的高效RFID双向认证协议

安全认证协议是解决RFID系统前向信道安全及身份识别问题的重要手段，针对常见协议中存在的标签检索效率不高和隐私泄漏问题，提出了一种抗去同步化的高效RFID双向认证协议。利用基于Sponge结构的Hash函数单向性及随机性实现双向认证并保证协议新鲜性。采用非对称加密的公钥对ID值进行预加密，并对该密值进行处理可有效抵抗重放攻击，更新机制可使协议抵抗去同步化攻击。利用解密后的ID为索引值以提高后台数据库检索效率，设置标志位可有效过滤无去同步化攻击条件下的重复计算。与现有协议进行仿真对比，结果表明该协议具有较高的认证效率。     

一种更具实用性的移动RFID认证协议

针对Doss协议的不足,提出了一种改进的轻量级移动RFID认证协议。首先使用二次剩余混合随机数加密的方法提高后台服务器识别速度;在阅读器端添加时间戳生成器,抵御阅读器冒充及重放攻击。新协议标签端只采用成本较低的伪随机数生成、模平方以及异或运算,遵循了EPC C1G2标准,且实现了移动RFID环境下的安全认证。理论分析及实验显示了新协议提高了Doss协议后台识别速度,并满足标签和阅读器的匿名性、阅读器隐私、标签前向隐私等安全需求,更有效抵抗已有的各种攻击：重放、冒充、去同步化攻击等。与同类RFID认证协议相比,实用性更佳。     

一种基于双PUF的RFID认证协议

针对Liang等人提出的基于双物理不可克隆函数(physical uncloneable function,PUF)的无线射频识别(radio frequency identification,RFID)认证协议进行分析发现其存在安全隐患,不能抵抗重放攻击、去同步攻击、标签伪造等恶意攻击.为解决由于恶意攻击者对RFID系统所造成的安全隐患问题,提出一种基于双PUF的RFID认证协议DPRAP.在伪随机数发生器种子生成阶段,不直接在非安全信道上传输种子的通信值,通过多次的Hash与异或运算对种子的值进行加密隐藏,保证协商种子的机密性;在标签与服务器的伪随机数发生器种子协商过程中,使用一个时间阈值,防止攻击者恶意阻塞通信信道引发去同步攻击,确保服务器与标签端的伪随机数发生器种子的同步性;在认证阶段,在认证信息中增加使用标签的身份标识IDS来对标签的合法性进行验证,防止标签假冒攻击.通过使用BAN逻辑和Vaudenay模型对DPRAP协议进行形式化分析和验证,证明DPRAP协议满足不可追踪性,能够抵抗去同步攻击、标签假冒攻击等攻击手段,结果表明DPRAP协议具有更强的安全隐私性和更好的实用性.     

轻量级移动RFID认证协议研究设计

为解决移动射频识别（Mobile RFID）系统中信息通过无线信道传输所引发的安全与隐私问题,提出一种基于伪随机函数的轻量级移动RFID认证协议,实现后台服务器、阅读器与标签之间的双向认证。该协议中的运算主要集中在后台服务器和阅读器,可以有效地控制标签成本。安全性分析表明,该协议可以有效抵抗位置追踪、假冒、重放和同步化等攻击,并通过GNY逻辑进行了安全性证明。      

基于伪随机函数的移动射频识别认证协议

为解决移动射频识别(RFID)中阅读器和后端服务器之间因无线传输出现的安全问题,提出一种基于伪随机函数的移动RFID双向认证协议。该协议满足EPC Class-1 Generation-2行业标准,且实现了标签、阅读器和后端服务器之间的双向认证,并通过GNY逻辑证明了其安全性。该协议能有效抵抗追踪、重放、同步化等攻击,而且它将主要计算转移到后端服务器,因此能降低标签的运算量和标签成本。     

适用于低成本标签的移动RFID认证协议

移动RFID系统中,阅读器与服务器之间的通道安全假设不再成立,针对这种情况,分析了当前移动RFID认证协议的安全及性能问题,建立了移动RFID安全隐私模型;基于该模型,在兼容EPC Class-1 Generation-2低成本标签系统的基础上,提出了一种能够抵抗假冒攻击、去同步化攻击,且提供前向安全隐私保护的双向认证协议;通过安全性证明与性能比较分析,表明该协议达到了设计目的,可适用于较大规模的低成本标签移动RFID系统。     

基于切比雪夫混沌映射和PUF的RFID三方认证协议

针对射频识别（RFID）三方认证协议存在的安全需求和资源开销的平衡问题,利用切比雪夫多项式的半群性质以及混沌性质提出了一个基于切比雪夫混沌映射和物理不可克隆函数（PUF）的RFID三方认证协议：使用切比雪夫混沌映射来实现标签、阅读器和服务器三方共享秘密;使用随机数实现协议每轮会话的新鲜性以抵抗重放攻击,同时也实现了阅读器与标签的匿名性;使用PUF函数实现标签本身的安全认证以及抵抗物理克隆攻击。安全分析表明,该协议能有效抵抗追踪、重放、物理克隆和去同步攻击等多种恶意攻击,使用BAN逻辑分析方法和Scyther工具验证了其安全性。与近期协议对比分析表明,该协议弥补了同类RFID协议的安全缺陷,在满足各种安全属性需求的同时尽量平衡硬件开销,契合了RFID硬件资源受限的处境,适用于RFID三方认证场景。     

一种全新的RFID标签所有权转移协议

RFID标签在所有权转移过程中面临安全和隐私泄露的风险。针对这一问题,提出了一种带有转移开关并基于Hash函数的新型标签所有权转移协议。原所有者和新所有者分别拥有不同的通信密钥,前者的密钥用于原所有者与标签之间的认证,后者的密钥用于标签与新所有者之间的所有权转移。由于存在转移开关(Ownership Transfer Switch,OTS),因此可以通过对OTS的设置来实现抵抗去同步化攻击。对该协议的安全性分析结果表明,该协议能够满足标签所有权转移的安全需要,并能抵抗常见的主被动攻击,使标签的所有权实现完全转移。最后对协议进行了性能分析,结果表明所提协议在效率性能方面比已有的RFID标签所有权转移协议有明显提高。     

Analysis of the Desynchronization Attack Impact on the E2EA Scheme

The healthcare IoT system is considered to be a significant and modern medical system. There is broad consensus that these systems will play a vital role in the achievement of economic growth in numerous growth countries. Among the major challenges preventing the fast and widespread adoption of such systems is the failure to maintain the data privacy of patients and the integrity of remote clinical diagnostics. Recently, the author proposed an end-to-end authentication scheme for healthcare IoT systems (E2EA), to provide a mutual authentication with a high data rate between the communication nodes of the healthcare IoT systems. Although the E2EA authentication scheme supports numerous attractive security services to resist various types of attack, there is an ambiguous view of the impact of the desynchronization attack on the E2EA authentication scheme. In general, the performance of the authentication scheme is considered a critical issue when evaluating the applicability of such schemes, along with the security services that can be achieved. Therefore, this paper discusses how the E2EA authentication scheme can resist the desynchronization attack through all possible attack scenarios. Additionally, the effect of the desynchronization attack on the E2EA scheme performance is analyzed in terms of its computation and communication costs, based on a comparison with the recently related authentication schemes that can prevent such attack. Moreover, this research paper finds that the E2EA authentication scheme can not only prevent the desynchronization attack, but also offers a low cost in terms of computations and communications, and can maintain consistency and synchronization between the communication nodes of the healthcare IoT systems during the next authentication sessions.     

RFID超轻量级认证协议RCIA形式化分析与改进

无线射频识别（RFID）是物联网中的一种非接触式的自动识别技术,被广泛运用于构建物物互联的RFID系统。RCIA是一种超轻量级RFID双向认证协议,提供高安全性并声称能抵御去同步攻击。形式化方法是安全协议分析的有力手段。运用模型检测工具SPIN对RCIA协议的认证性及一致性进行验证,结果表明RCIA协议存在去同步攻击漏洞。针对此漏洞,提出基于密钥同步机制的修补方案,对RCIA协议进行了改进。对改进后的协议进行形式化分析与验证,结果表明改进后的RCIA协议具有更高的安全性。提出的协议抽象建模方法对此类超轻量级RFID双向认证协议形式化分析具有重要借鉴意义;提出的基于密钥同步机制的漏洞修补方案,被证明能有效抵御去同步漏洞,可适用于此类超轻量级RFID双向认证协议的设计和分析。     

基于锁相环的比率抖动调制数字水印同步算法

针对数字水印中的去同步攻击问题,提出一种基于锁相环的比率抖动调制水印算法。该方法考虑分数平移和幅度缩放两种去同步攻击,水印嵌入器采用比率抖动调制方法,水印检测器采用联合信道参数估计和水印消息解码。其中检测器根据比率抖动调制水印的解码结果,调整去同步攻击参数的估计值,再根据该参数的估计来辅助水印解码,提高解码性能。实验分别测试了有无数据辅助模式和不同插值方式对于该水印系统的影响。实验结果表明,该算法能有效地抵抗分数平移和幅度缩放两种去同步攻击。     

一种基于不可复制功能的RFID认证协议的安全性分析

基于不可复制功能(PUF)的射频识别(RFID)认证协议是近年来的研究热点。2011年,Bassil等在ITST国际会议上提出了一种新的基于PUF的RFID认证协议(BASSIL R, EL-BEAINO W, KAYSSI A, et al. A PUF-based ultra-lightweight mutual-authentication RFID protocol [C]// 2011 International Conference on Internet Technology and Secured Transactions. Piscataway: IEEE, 2011: 495-499)。分析了该认证协议的安全性,通过假设敌手参与协议,指出其不能抵抗密钥泄露攻击、跟踪攻击,也不能抵抗阅读器冒充攻击以及同步破坏攻击;同时描述了这些攻击的细节,并给出了它们的成功概率和计算复杂度。     

一种基于PUF的两方认证与会话密钥交换协议

提出了一个轻量级的两方认证及会话密钥交换协议,在一个拥有PUF实体的密码设备（Device）与服务器（Server）之间进行安全认证并建立共享会话密钥。协议采用了模糊提取器来进行认证和密钥提取,同时使用伪随机函数和异或加密来进行消息认证和通信数据加密,有效降低了执行开销。协议中Server只需要获取并存储Device中PUF的一条激励-响应信息,用于后续的密钥更新与交换,避免了因采集大量的激励-响应信息而带来的存储资源的消耗和数据泄露隐患。分析表明提出的协议实现了双向认证和可靠的密钥交换,能够抵抗窃听攻击、篡改攻击、中间人攻击、DOS攻击、建模攻击、物理探测攻击等各种攻击技术。