一种基于PUF的超轻量级RFID标签所有权转移协议

针对RFID标签所有权转移协议中存在的数据完整性受到破坏、物理克隆攻击、去同步攻击等多种安全隐私问题,新提出一种基于物理不可克隆函数(PUF)的超轻量级RFID标签所有权转移协议—PUROTP.该协议中标签所有权的原所有者和新所有者之间直接进行通信完成所有权转移,从而不需要引入可信第三方,主要涉及的运算包括左循环移位变换(Rot(X,Y))和异或运算($\oplus$)以及标签中内置的物理不可克隆函数(PUF),并且该协议实现了两重认证,即所有权转移之前的标签原所有者与标签之间的双向认证、所有权转移之后的标签新所有者与标签之间的双向认证.通过使用BAN(Burrows-Abadi-Needham)逻辑形式化安全性分析以及协议安全分析工具Scyther对PUROTP协议的安全性进行验证,结果表明该协议的通信过程是安全的,Scyther没有发现恶意攻击,PUROTP协议能够保证通信过程中交互信息的安全性及数据隐私性.通过与现有部分经典RFID所有权转移协议的安全性及性能对比分析,结果表明该协议不仅能够满足标签所有权转移过程中的数据完整性、前向安全性、双向认证性等安全要求,而且能够抵抗物理克隆攻击、重放攻击、中间人攻击、去同步攻击等多种恶意攻击.在没有额外增加计算代价和存储开销的同时克服了现有方案存在的安全和隐私隐患,具有一定的社会经济价值.     

能抵抗拒绝服务攻击且高效的RFID安全认证协议

针对现有的RFID认证协议所面临的安全隐私保护问题,利用Hash函数加密的方法,提出了一种能抵抗拒绝服务攻击且高效的RFID安全认证协议。通过在阅读器上进行随机数的比较与识别,从而使该协议可抵抗拒绝服务攻击,并且在后台数据库中存储标签标识符的两种状态,以便实现电子标签与后台数据库的数据同步。从理论上分析了协议的性能和安全性,并利用BAN逻辑对协议的安全性进行了形式化证明。分析结果表明,该协议能够有效地实现阅读器和电子标签之间的相互认证,能有效地抵抗拒绝服务攻击且与其他协议比较,整个RFID系统的计算量减小,适用于大规模使用标签的RFID系统。     

轻量级的无线射频识别安全认证协议

针对现有无线射频识别(RFID)认证协议存在的安全缺陷,提出了一种新的轻量级RFID安全认证协议,并基于GNY逻辑给出了形式化证明。协议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Tm,解决了当前协议中存在的可扩展性欠佳、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/阅读器假冒和通信量分析等多种恶意攻击,尤其防范来自位置隐私泄露和拒绝服务的安全威胁。分析结果表明,所提协议具有低成本、安全性高、计算复杂度低等特点,适合于标签数目较多的RFID系统。     

基于ECC的支持标签所有权转移的RFID认证协议

针对射频识别（RFID）标签认证及其所有权转移过程的隐私泄露等安全问题,以及认证协议通常与标签所有权转移协议单独设计的现状,基于支持椭圆曲线加密（ECC）的标签,提出了一个适用于开放环境的兼具标签认证和所有权转移的协议。该协议结构类似于Diffie-Hellman密钥交换算法结构,协议的标签隐私保护基于椭圆曲线上的计算性Diffie-Hellman问题的难解性。经证明,该协议满足标签隐私保护要求及认证协议的其他安全需求。与近年来其他基于标签支持ECC的RFID认证协议相比,从支持标签所有权转移、标签计算开销、协议通信开销和标签隐私保护等多方面综合评估,所提出的认证协议优于对比协议。另外,针对较安全的应用场合,给出了阅读器单向认证标签的简化版协议。     

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。     

基于椭圆曲线零知识的RFID双向身份认证

RFID技术在被广泛应用的同时,各种针对RFID标签与读写器间身份欺骗的攻击层出不穷。为保证通信间的安全与隐秘,需要两者之间相互鉴别身份真伪,从而创造一条可信的通信信道。以椭圆曲线加密体制和零知识身份证明为基础,提出一种标签与读写器双向身份认证的协议,提出一种动态标签ID的方式,更好地解决了嗅探、跟踪攻击等问题。     

结合Hash函数和密钥阵列的RFID安全认证协议

无线传输、信号广播、资源受限等特点使无线射频识别(RFID)技术存在潜在的安全隐患。在分析目前常见的RFID认证协议基础上,提出一种结合单向Hash函数和密钥阵列的安全认证协议。新协议在认证过程中使用单向Hash函数值代替标签标识符ID,并为每一对阅读器和标签之间设计独立的认证密钥,在抵抗包括窃听、位置跟踪、重传攻击、拒绝服务和篡改等多种攻击的基础上,进一步增强了标签信息的私密性,对抵御来自系统内部的威胁具有明显的优势。     

基于数字签名的轻量级RFID认证协议

RFID系统的安全和隐私问题已成为阻碍其进一步扩展的瓶颈。针对低代价标签提出了一种基于签名方案的轻量级RFID认证协议,它利用数字签名技术和RFID认证技术的恰当结合,成功实现了RFID系统的轻量级认证机制。性能评估表明新协议除了具有主要的安全隐私性能属性之外,还能够抵抗多种典型的恶意攻击和威胁,其安全性依赖于在有限域上求解离散对数问题的困难性和伪随机数生成器的安全性。新协议将公钥密码技术中代价较高的运算置于服务器端,确保了标签端运算的轻量性,促进了公钥密码技术在RFID系统中的进一步实施。     

供应链环境下UC安全的RFID所有权转移协议*

针对供应链环境下无线射频识别(RFID)标签流动所涉及的节点隐私和供应链可见性管理问题,定义了供应链环境下RFID标签所有权转移的安全需求,提出了通用可组合安全模型,并基于所提出的RFID认证协议,设计了一个能实现该模型的RFID标签所有权转移协议。安全性证明和效率分析表明该协议通过利用授权机制和哈希函数的单向性,很好地解决了可见性和不可追踪性问题,采用索引机制和标签端轻量级的计算方式提高了执行效率。与同类方案相比,该协议降低了标签端的计算量且安全性更高。     

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。      

一种基于Hash函数的改进RFID安全认证协议

为了改善RFID系统中阅读器与标签通信的安全隐私问题,针对现有基于Hash函数的安全认证协议的不足,提出了一种改进安全认证协议。通过论证分析,该协议可以有效的提高RFID系统的安全性,具有效率高、标签成本低等特点。     

An efficient and secure authentication protocol for RFID systems

The use of radio frequency identification (RFID) tags may cause privacy violation of users carrying an RFID tag. Due to the unique identification number of the RFID tag, the possible privacy threats are information leakage of a tag, traceability of the consumer, denial of service attack, replay attack and impersonation of a tag, etc. There are a number of challenges in providing privacy and security in the RFID tag due to the limited computation, storage and communication ability of low-cost RFID tags. Many research works have already been conducted using hash functions and pseudorandom numbers. As the same random number can recur many times, the adversary can use the response derived from the same random number for replay attack and it can cause a break in location privacy. This paper proposes an RFID authentication protocol using a static identifier, a monotonically increasing timestamp, a tag side random number and a hash function to protect the RFID system from adversary attacks. The proposed protocol also indicates that it requires less storage and computation than previous existing RFID authentication protocols but offers a larger range of security protection. A simulation is also conducted to verify some of the privacy and security properties of the proposed protocol.     

基于RBAC的RFID安全认证协议

对于低成本RFID系统,其安全隐私问题一直是研究的热点。为了保护用户的隐私安全,现有的RFID安全认证协议主要采用Hash函数、传统加密算法等来保证标签信息的安全,虽然在一定程度上保证了信息的安全,然而这些协议却忽略了对非授权标签信息的保护。为了弥补以上缺陷和不足,提出了一种基于角色访问控制RBAC的RFID安全认证协议。通过引入RBAC机制,能够有效地确保非授权标签信息的安全性,并且可以抵抗重传攻击、内部阅读器攻击等攻击。同时,利用部分ID、位运算等方法降低系统对标签的硬件要求,更适合低成本RFID系统。     

A minimum disclosure approach to authentication and privacy in RFID systems

In this paper we present a novel approach to authentication and privacy in RFID systems based on the minimum disclosure property and in conformance to EPC Class-1 Gen-2 specifications. We present two security schemes that are suitable for both fixed reader and mobile/wireless reader environments, the mutual authentication and the collaborative authentication schemes respectively. Both schemes are suited to the computational constraints of EPC Class-1 Gen-2 passive RFID tags as only the cyclic redundancy check (CRC) and pseudo random number generator (PRNG) functions that passive RFID tags are capable of are used. Detailed security analysis of both our schemes show that they offer robust security properties in terms of tag anonymity, tag untraceability and reader privacy while at the same time being robust to replay, tag impersonation and desynchronisation attacks. Simulations results are also presented to study the scalability of the schemes and its impact on authentication delay. In addition, Yeh et al. (2010) [20] proposed a security scheme for EPC Class-1 Gen-2 based mobile/wireless RFID systems. We show that this scheme has a security vulnerability and is not suitable for mobile/wireless RFID systems.     

基于随机Hash链的双向安全认证RFID协议

射频识别（RFID）技术在物联网领域得到广泛的运用,但是RFID系统在信息传输过程中容易被窃取和伪造,RFID系统已经暴露出严重的安全问题。针对目前主流的Hash链协议簇存在的假冒攻击问题,提出一种基于随机Hash链的双向安全认证协议。在双向认证过程中,阅读器通过识别随机数K的数值来验证响应报文的有效性,标签通过检测回传报文的标签属性检测阅读器的合法性,阅读器通过检测标签预置身份来防止标签被假冒,保障数据在系统中的真实性,可有效提高系统的前向安全、防伪造与防位置跟踪等安全特性。最后本文使用BAN逻辑对提出的双向安全认证协议进行安全验证,实验结果表明标签与阅读器之间具有可相互认证的安全性。     

Cryptanalysis and improvement of an efficient mutual authentication RFID scheme based on elliptic curve cryptography

Radio frequency identification (RFID) is a wireless technology for automatic identification and data capture. Security and privacy issues in the RFID systems have attracted much attention. Many approaches have been proposed to achieve the security and privacy goals. One of these approaches is RFID authentication protocols by which a server and tags can authorize each other through an intracity process. Recently, Chou proposed a RFID authentication protocol based on elliptic curve cryptography. However, this paper demonstrates that the Chou’s protocol does not satisfy tag privacy, forward privacy and authentication, and server authentication. Based on these security and privacy problems, we also show that Chou’s protocol is defenseless to impersonation attacks, tag cloning attacks and location tracking attacks. Therefore, we propose a more secure and efficient scheme, which does not only cover all the security flaws and weaknesses of related previous protocols, but also provides more functionality. We prove the security of the proposed improved protocol in the random oracle model.     

Scalable RFID security protocols supporting tag ownership transfer

We identify privacy, security and performance requirements for radio frequency identification (RFID) protocols, as well as additional functional requirements such as tag ownership transfer. Many previously proposed protocols suffer from scalability issues because they require a linear search to identify or authenticate a tag. In support of scalability, some RFID protocols, however, only require constant time for tag identification, but, unfortunately, all previously proposed schemes of this type have serious shortcomings. We propose a novel scalable RFID authentication protocol based on the scheme presented in Song and Mitchell (2009) [1], that takes constant time to authenticate a tag. We also propose secret update protocols for tag ownership and authorisation transfer. The proposed protocols possess the identified privacy, security and performance properties and meet the requirements for secure ownership transfer identified here.     

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。     

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。     

基于共享密钥的RFID认证协议

针对目前无线射频识别(RFID)技术在安全性方面存在的问题,采用散列函数和共享密钥设计了RFID安全协议。分析了RFID在实际应用中存在的安全和隐私问题,提出了一种基于数论研究单元(NTRU)公钥密码系统和Hash函数的RFID认证协议。该协议利用NTRU公钥密码系统产生系统的共享公钥,并运用Hash函数对共享公钥进行Hash运算,保证了RFID系统信息安全性。理论分析表明,该协议能有效地防止消息泄漏、伪装、定位跟踪等安全攻击。