基于相互认证的移动RFID安全协议

移动RFID系统是指利用植入RFID读写芯片的智能移动终端,获取标签中的信息,并通过移动网络,访问后台数据库,获取相关信息。然而,由于移动RFID系统的无线通信环境和无可视性读写,带来了很多安全隐患,已经成为制约移动RFID发展的重要因素,针对此问题,在分析了移动RFID网络构成及其安全隐患后,提出了一种基于相互认证的安全协议,该协议引入了一个第3方服务器来为移动读写器和后台数据库提供签名密钥,并且利用椭圆曲线加密体制(ECC)对信息进行签名验证,最后分析表明该协议可以为移动读写器与后台数据库提供安全的通信环境,以应对各种攻击。     

一种基于字合成运算的射频识别双向认证协议

RFID系统由标签、读写器、后台数据库3部分组成,其中标签与读写器之间通过无线信道进行信息传输,存在易被攻击者截获通信信息的风险。提出一种基于字合成运算的射频识别双向认证协议。所提协议运用二次剩余定理对信息进行加密,增大破解难度;每轮通信加密过程中,随机数的添加使得前后通信消息均不一致,致使攻击者无法发起追踪攻击行为信消息加密过程中,同时采用字合成运算方法,能够有效减少RFID系统总的计算量;后台数据库端引入随机数校验机制,使系统能够有效抵抗异步攻击等攻击。安全性分析表明,基于字合成运算的射频识别双向认证协议具备较高的安全性;性能分析表明,协议具备轻行为量级计算量的标准。     

基于单向伪随机函数的移动RFID系统认证协议

针对移动RFID系统认证中可能出现的成本、效率、安全问题,设计了一种基于单向伪随机函数的移动RFID认证协议.协议在满足Gen-2标准的前提下,综合采用位替换运算、异或运算和单向伪随机函数加密通信信息;协议充分利用标签、读写器、后端数据库三方共享密钥和三方通信信息,对信息进行加密传输和加密认证,降低系统成本;通过实现完整三方认证与密钥更新工作,避免协议遭受假冒、去同步化等攻击行为.最后,给出协议GNY理论逻辑证明以及安全、性能分析,表明新协议的可行性与安全性.     

物联网中基于动态密钥轻量级RFID认证协议

针对物联网中感知层RFID系统信息及用户隐私易被泄露等问题,提出一种基于动态密钥轻量级RFID安全认证协议。该协议利用标签及读写器自身产生的随机数、CRC编码函数及一定算法生成动态密钥,并利用该密钥及加密算法来加密认证过程中的重要参数,确保数据传输过程中的机密性。运用BAN逻辑形式化分析方法对该协议安全性进行证明。通过对该协议的安全性、复杂性分析表明,该协议安全、可靠,运行效率较高,适合低成本RFID系统对应用安全的需要。     

基于PRESENT算法的RFID安全认证协议

物联网中RFID技术的应用非常广泛,但是RFID系统的安全性却存在着很大隐患。在RFID系统中标签与读写器间的通信信道是最易受到攻击,传输数据的完整性与保密性得不到保障,因而需要加强RFID系统通信的安全机制。考虑到RFID系统的硬件条件与成本限制,需要建立一个适合RFID系统的安全认证协议,来解决在RFID系统中信息传输所遇到的安全问题。PRESENT算法是轻量级的分组加密算法,将PRESENT结合到RFID系统的安全认证协议中,形成了新的RFID安全认证协议PRSA(PRESENT based RFID security authentication)。此协议可以增强RFID系统的安全性而又不会占用过多的硬件资源,从而能够适用于低成本的RFID系统的通信安全。     

基于对数谱射频指纹识别的RFID系统信息监控方法

针对常规RFID系统对信息控制的不足,提出了一种基于辐射源识别的无源RFID系统的信息监控方法。采集无源RFID标签的辐射射频信号,变换为新的对数谱射频指纹,并进行特征提取与识别,获得标签身份真伪结果;把射频指纹等集成到读写器应用层协议,实现标签与读写器之间信息的控制。建模、仿真与实验表明,对数谱射频指纹仅由标签的频偏与冲击响应决定,具有稳健性等;给出了融合提出指纹的RFID系统挑战——应答认证协议实例。提出方法不仅能增强标签与读写器的认证安全强度,而且能实现通信中标签的身份监控,对于解决密钥泄漏检测公开问题也有一定贡献。     

基于Edwards曲线的移动RFID安全认证协议

针对传统的RFID认证协议通常难以适应移动RFID系统的问题,提出了基于Edwards曲线的适用于移动RFID系统的安全认证协议,协议采用Edwards曲线提高了其防侧信道攻击的能力,并应用椭圆曲线离散对数问题实现安全认证。进一步采用可证明安全方法给出了标签和阅读器不可跟踪隐私的安全性证明,通过安全性分析指出协议能更有效抵抗已有各种攻击。与现有的结构类似RFID认证协议相比,该协议扩展性更好,安全性和性能优于其他方案。     

物联网移动RFID系统匿名访问控制认证密钥交换协议

针对物联网移动RFID系统标签隐私信息的访问控制以及用户身份隐私保护问题,本文采用身份加密和属性加密相结合的方法,建立了IB-AB-eCK安全模型,设计了基于身份及属性的认证密钥交换协议IB-AB-AKE。基于IB-AB-AKE协议,提出了移动RFID手机与信息服务器之间认证密钥交换协议,实现了在保护移动RFID手机用户身份隐私的同时,根据标签所有者定制的访问控制策略进行标签信息的访问控制认证和会话密钥交换,防止了隐私信息被非法访问。分析表明,IB-AB-AKE协议在IB-AB-eCK模型下是安全的,且在通信次数、通信量及计算量方面具有优势。      

基于口令认证的RFID系统安全协议及其BAN逻辑分析

本文提出一种新的基于口令认证的RFID系统安全协议.该方法充分利用RFID低等级标签提供的有限资源:访问口令(PW)、标签的标识码(ID)和伪随机函数等建立RFID系统读写器和标签双向认证的安全协议,对该协议抵抗各种攻击的安全性进行理论分析并对该协议的认证功能进行BAN逻辑的形式化分析.结果表明该协议能够有效抵御在线和离线字典攻击、伪装攻击、重放攻击以及流量分析和跟踪攻击,因而解决了RFID系统的安全问题.     

RFID系统数据处理方案研究

读写器与标签通信过程中产生大量冗余数据,将对RFID系统通信构成较大负荷,降低了系统效率。在此研究了一种可灵活配置的RFID系统数据处理方案,该方案基于嵌入式数据库技术,在读写器平台上根据不同的系统配置,实现了不同的数据处理过程。实测证明,采用该方案的RFID系统,输出的冗余数据明显减少,有效降低了系统的通信负荷,提升了读写器的智能性及系统效率,在实际工程应用中取得了良好效果。     

A practical quadratic residues based scheme for authentication and privacy in mobile RFID systems

In this paper we propose a novel approach to authentication and privacy in mobile RFID systems based on quadratic residues and in conformance to EPC Class-1 Gen-2 specifications. Recently, Chen et al. (2008) [10] and Yeh et al. (2011) [11] have both proposed authentication schemes for RFID systems based on quadratic residues. However, these schemes are not suitable for implementation on low-cost passive RFID tags as they require the implementation of hash functions on the tags. Consequently, both of these current methods do not conform to the EPC Class-1 Gen-2 standard for passive RFID tags which from a security perspective requires tags to only implement cyclic redundancy checks (CRC) and pseudo-random number generators (PRNG) leaving about 2.5k–5k gates available for any other security operations. Further, due to secure channel assumptions both schemes are not suited for mobile/wireless reader applications. We present the collaborative authentication scheme suitable for mobile/wireless reader RFID systems where the security of the server–reader channel cannot be guaranteed. Our schemes achieves authentication of the tag, reader and back-end server in the RFID system and protects the privacy of the communication without the need for tags to implement expensive hash functions. Our scheme is the first quadratic residues based scheme to achieve compliance to EPC Class-1 Gen-2 specifications. Through detailed security analysis we show that the collaborative authentication scheme achieves the required security properties of tag anonymity, reader anonymity, reader privacy, tag untraceability and forward secrecy. In addition, it is resistant to replay, impersonation and desynchronisation attacks. We also show through strand space analysis that the proposed approach achieves the required properties of agreement, originality and secrecy between the tag and the server.     

一种RFID隐私保护双向认证协议

作为一种非接触式自动识别技术,RFID在带来成本节约和效率提高的同时,也带来了安全和隐私的风险。为保证安全性和隐私性,必须对阅读器和标签之间的通信提供认证和保护,对现有的RFID安全性和隐私性解决方案进行了简要分析,之后应用零知识思想,提出了一种基于单向Hash函数的双向RFID认证协议,并分析了其安全性和抗攻击性。     

一种基于散列函数的RFID安全认证方法

RFID系统中有限的标签芯片资源,导致数据与信息的安全成为RFID系统的重要问题之一,散列函数的单向性为RFID的识别和认证提供了一种既可靠又有效的途径.在分析了现有几种典型散列认证协议的基础上,提出了一种新的基于散列函数的安全认证协议.本协议旨在解决手持式、无线连接的RFID阅读器与标签、服务器间的识别,利用散列函数实现服务器、阅读器以及电子标签三者之间的相互认证.经过安全性与性能的分析,新协议在采用较小的存储空间和较低的运算开销的情况下,可抵抗已知的大多数攻击,有效地保证了RFID系统中数据和隐私的安全,实现了终端与服务器间的双向认证和匿名认证,非常适合于在大型分布式系统中使用.     

Security analysis of two lightweight RFID authentication protocols

One of the key problems in radio frequency identification (RFID) is security and privacy. Many RFID authentication protocols have been proposed to preserve security and privacy of the system. Nevertheless, most of these protocols are analyzed and it is shown that they cannot provide security against some RFID attacks. Strong authentication and strong integrity (SASI) is the first ultra-lightweight authentication protocol introduced rotation shift operation and RFID authentication protocol with permutation (RAPP) is a new ultra-lightweight authentication protocol with permutation. In this paper, we give the security analysis on these two protocols. An active attack is presented on RAPP, and using the property of the left rotation and permutation operations, we can deduce the relationship of bits of random number or secret keys at different positions, thus obtain all the secrets shared by the reader and the tag. A passive full-disclosure attack is proposed on SASI. Using SASI’s construction weakness, our attack can reveal all the secrets shared by the reader and tag by eavesdropping about 48 rounds of the authentication messages.     

基于共享秘密的伪随机散列函数RFID双向认证协议

针对资源受限的RFID标签,结合伪随机数和共享秘密机制,该文提出一种基于散列函数的轻量级双向认证协议,实现了后端数据库、阅读器和标签之间的双向认证。详细分析了双向认证协议的抗攻击性能和效率性能,并基于BAN逻辑分析方法对协议模型进行了形式化证明。理论分析表明,该文提出的认证协议能够实现预期安全目标,抗攻击性能好,认证执行效率高且标签开销小,适用于大数量的RFID应用。     

Keyless Security in Wireless Networks

Security and privacy issues in RFID technology gain tremendous popularity recently. However, existing work on RFID authentication problems always make assumptions such as (1) hash function can be fully employed in designing RFID protocols; (2) channels between readers and server are always secure. The first assumption is not suitable for EPC Class-1 Gen-2 tags, which has been challenged in many research work, while the second one cannot be directly adopted in mobile RFID applications where wireless channels between readers and server are always insecure. To solve these problems, in this paper, we propose a novel ultralightweight and privacy-preserving authentication protocol for mobile RFID systems. We only use bitwise XOR, and several special constructed pseudo-random number generators to achieve our aims in the insecure mobile RFID environment. We use GNY logic to prove the security correctness of our proposed protocol. The security and privacy analysis show that our protocol can provide several privacy properties and avoid suffering from a number of attacks, including tag anonymity, tag location privacy, reader privacy, forward secrecy, and mutual authentication, replay attack, desynchronization attack etc. We implement our protocol and compare several parameters with existing work, the evaluation results indicate us that our protocol significantly improves the system performance.     

基于动态共享密钥的移动RFID双向认证协议

针对移动无线射频识别认证协议面临的身份认证和隐私保护、动态密钥安全更新和去同步化攻击问题,提出一种可动态更新共享密钥的移动RFID双向认证协议.协议基于Hash密码机制,利用随机数同时进行密钥安全更新和身份认证,并采用对分表存储的当前和历史共享密钥进行动态添加和删除的方法,保留最后一次合法认证后的一致共享密钥.安全性能分析与效率分析表明,该协议能够实现动态密钥安全更新和身份认证、能够在遭受去同步化攻击后保证密钥同步,且具有较强的计算和存储性能.通过和同类RFID认证协议比较,协议弥补了同类RFID协议存在的不足,适用于被动式标签数量庞大的RFID系统.