Research on Cryptographic Protocols for RFID

无线射频识别(RFID)技术的广泛应用给人们的生活带来了极大方便,但RFID系统中的安全隐患也应得到重视.析了几种常用的RFID安全认证协议,针对密钥矩阵安全认证协议中密值更新出现不同步的问题提出了一种自同步的安全协议.当标签和数据库之间的密值更新出现不同步时,该协议能够自动使标签和数据库重新同步,有效解决标签和数据库密值更新不同步的问题.     

基于密钥阵列的RFID安全认证协议

随着RFID技术的发展和广泛应用,安全认证协议的设计与完善对于保护信息安全和用户隐私变得更加重要。该文针对现有安全认证协议中常常忽略的来自系统内部合法阅读器之间的伪造和篡改问题,提出一种新的基于密钥阵列的安全认证协议。它通过增加密钥更新标记,有效地解决了标签和数据库之间的同步更新问题。新协议在维持一定复杂度和标签成本的基础上,可抵抗包括重传、跟踪、阻断和篡改等多种攻击手段,尤其针对来自系统内的安全威胁,具有较高的安全性和实用性。     

一种基于Hash函数的RFID安全认证方法

近年来,射频识别(RFID)技术得到越来越多的应用,随之而来的是各种RFID安全问题。对现有的基于Hash函数的RFID认证协议进行分析,针对现有技术存在的不足,提出了一种基于Hash函数的低成本的RFID双向安全认证方法,该方法只需要进行一次Hash函数计算,且加入了标签ID动态更新机制,通过在后台数据库中存储旧的标签ID解决同步问题,与现有技术相比具有一定的优越性。     

基于码分多址防碰撞的射频识别认证协议

该文针对射频识别(RFID)领域中的安全认证协议和多标签防碰撞算法两个研究热点,设计了一种基于码分多址防碰撞算法的RFID安全认证协议。协议支持密钥的动态更新并引入标志位机制选择备用密钥来抵御数据库同步攻击,同时结合码分多址技术,应用重传随机数进行扩频码的选择,实现一次重传解决多标签识别中因数据碰撞造成的标签不识别的问题。首先,描述协议的流程及防碰撞原理;其次,应用SVO逻辑对认证协议的正确性进行证明;最后,对应用该认证协议的系统吞吐效率进行数值分析,分析表明其吞吐效率高于传统防碰撞算法。     

一种具有阅读器匿名功能的射频识别认证协议

在射频识别(RFID)的应用中,安全问题特别是用户隐私问题正日益凸显。因此,(用户)标签信息的隐私保护的需求越来越迫切。在RFID系统中,标签的隐私保护不仅是对外部攻击者,也应该包括阅读器。而现有许多文献提出的认证协议的安全仅针对外部攻击者,甚至在外部攻击者的不同攻击方法下也并不能完全保证安全。该文提出两个标签对阅读器匿名的认证协议:列表式RFID认证协议和密钥更新式RFID认证协议。这两个协议保证了阅读器对标签认证时,标签的信息不仅对外部攻击者是安全的而且对阅读器也保持匿名和不可追踪。相较于Armknecht等人提出的对阅读器匿名和不可追踪的认证协议,该文所提的协议不再需要增加第三方帮助来完成认证。并且密钥更新式RFID匿名认证协议还保证了撤销后的标签对阅读器也是匿名性和不可追踪的。     

基于混合加密密值更新的RFID安全协议

针对低成本标签不能兼顾安全性的问题,在研究现有安全机制的基础上,提出一种基于混合加密密值更新的RFID(射频识别)安全协议。在性能方面,该协议即吸取分布式RFID询问应答认证协议的安全技术优势,又改善了算法复杂度。经分析认证,标签能满足低成本的要求,在信息保护、抵抗攻击上也能取得理想的效果。     

一种基于动态密钥的低成本射频识别标签安全方案

随着射频识别(RFID)技术的广泛应用,隐私安全问题引起了人们的极大关注。首先从安全性和实用性方面讨论了现有的RFID安全协议存在的不足,然后对一种基于动态密钥的低成本RFID标签安全方案进行了分析,较好地解决了在认证协议中容易出现的数据不同步和重传攻击问题。     

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。     

基于Hash函数的RFID安全认证协议研究

近年来,射频识别(RFID)技术发展非常迅速,未来应用将无处不在.针对RFID应用中存在的安全隐患,分析了了目前有代表性的几个基于Hash函数的RFID安全认证协议的优缺点,比较了各自的安全性,提出了一个基于Hash函数的RFID安全认证协议.该协议引入标签ID动态更新机制,并设计了自同步解决方案,该协议具有防跟踪、不可分辨性、抗重放攻击、哄骗攻击、去同步攻击和拒绝服务攻击,较好地解决了RFID的安全隐患问题,特别适合于低成本、低计算量、大规模的RFID系统.     

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.     

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.     

一种基于动态ID刷新机制的低成本RFID标签双向认证协议(英文)

In order to solve the various privacy and security problems in RFID system, a new low-cost RFID mutual authentication protocol based on ID updating mechanics is proposed. In the proposed scheme, the backend server keeps both the current ID and potential next ID for each tag, thus to solve the possible problem of de-synchronization attack in the most ID updating-based schemes. In the security analysis section, comparing several protocols in property required and attacker resistances, the comparison results s...     

基于伪随机函数的RFID系统双向认证协议

移动RFID系统中,读写器与后台数据库之间不再通过有线方式通信,而采用无线方式通信,但也存在一定的安全隐患问题。为确保通信数据的安全,提出一种基于伪随机函数的移动RFID双向认证协议。协议确保标签、读写器、后台数据库三方均进行认证,从而保障通信的安全性;采用字合成等位运算,在一定程度上能够减少总的计算量;三方认证,使得移动RFID系统具备更为广泛的运用价值。安全性及性能分析表明,所提协议具有较高的安全性及较低的成本。     

基于零知识证明的多实体RFID认证协议

物联网的发展对射频识别(RFID)系统的安全性能提出了越来越高的要求。虽然基于密钥阵列的RFID认证协议解决了传统RFID认证协议在多实体环境中存在的内部攻击问题,但基于交换实体身份信息的认证方式存在信息泄露的安全隐患。针对这一问题,设计了基于零知识证明的多实体RFID认证协议(MERAP)。该协议采用分布式密钥阵列抵御内部攻击,利用零知识证明方案实现双向认证时敏感身份信息零泄露。性能分析结果显示,MERAP协议在维持一定复杂度和标签成本的基础上,可抵抗包括重传、跟踪、拒绝服务和篡改等多种外部攻击和内部攻击。     

一种RFID标签信息安全传输协议

针对在射频识别（RFID）标签资源受限条件下的标签信息安全传输与隐私保护问题,提出了一种能够实现对RFID标签信息安全传输的协议,该协议能够实现后端数据管理系统对读写器和标签的认证,以及实现密钥的分发,实现标签数据的安全传输。然后采用形式化分析的方法,对该协议进行了分析,分析了其具有的安全属性、抗攻击属性以及其他属性。最后对该协议与传统基于Hash机制的多种协议进行了分析比较,分析结果认为,该协议具有比传统基于Hash机制的协议具有更多的安全属性和抗攻击属性,同时具有适度的运算量,能够满足现有很多场合的应用条件。     

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。     

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。     

Security and Privacy Analysis of Tree-LSHB+ Protocol

Because of the limited capacity of tags in computation and storage, Radio Frequency Identification (RFID) systems have various security problems. By eavesdropping, intercepting or modifying the messages transmitted between the tag and the reader, a RFID system is vulnerable to various attacks. In this paper, we analyze a new lightweight authentication protocol, named as Tree-LSHB+, which is one of the protocols in HB family. Then we prove that the Tree-LSHB+ protocol is vulnerable to secret information disclosure attack, traceability attack, and desynchronization attack. At last, a revised protocol of Tree-LSHB+ which can resist the aforementioned three attacks is proposed.     

Tree-LSHB+: An LPN-Based Lightweight Mutual Authentication RFID Protocol

In this paper, we propose an enhancement of the Tree-based authentication protocol, named as the Tree-LSHB+ protocol. The protocol is a lightweight authentication protocol that is suitable for use in radio frequency identification (RFID) systems. Compared with the Tree-based HB authentication protocol, our protocol provides mutual authentication in authentication stage. The authentication keys stored in the reader and the tag are also updated when the mutual authentication succeeds. It means that two drawbacks can be avoided in the Tree-based authentication protocol, one is that only the reader authenticates the tag and the other is that the secret keys stored in the tags remain unchanged all the time. We also improve the performance of Tree-based protocol with the property of Toeplitz matrix and find that the Tree-LSHB+ protocol is still a good choice for RFID authentication.