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。      

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。     

移动RFID高效率认证协议设计

移动RFID的无线通信与移动应用给认证提出更高要求,针对当前移动RFID认证协议安全性不强及认证效率不高问题,提出移动RFID高效率认证协议。协议通过执行算术运算、按位运算及数据排列组合,保证了信息传输安全;通过后台数据库和移动阅读器对随机数的递进式验证,标签对随机数的捆绑式验证,有效防范敌手攻击。由于通信实体均执行轻量级运算,大幅提高系统计算性能;通信实体的递进式验证实现了对标签数据的初步筛选,缩短无效认证时间,提高认证效率。利用GNY形式化语言对协议正确性进行了证明。理论分析表明,该协议可抵御多种类型攻击。仿真结果显示,与同类移动RFID认证协议相比,该协议认证效率高,应用价值好。     

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。     

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。     

基于随机数同步更新的RFID安全协议

针对无线射频识别(RFID)应用的安全问题,提出一种基于随机数同步更新的RFID安全协议。利用RFID后端系统生成的随机数实现标签认证,每次认证完成后对标签和随机数做同步更新。从理论上分析协议的执行性能和安全性,并利用BAN逻辑对协议的安全性进行形式化证明。结果表明,该协议能够实现标签和阅读器之间的相互认证,同时可抵抗重放、位置跟踪、流量分析、伪装、拒绝服务、非法读取等攻击。在实现上该协议仅使用哈希和异或运算,降低了标签的计算复杂性,适合低成本标签应用。     

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。     

基于椭圆曲线密码的无线射频识别双向认证协议

针对无线射频识别(RFID)中阅读器与标签之间的无线通信安全问题,基于椭圆曲线密码算法,提出一种RFID双向认证协议。描述新协议过程,给出安全性分析,该方案不仅提供了RFID系统中阅读器与标签的双向认证,而且满足防范重放攻击、窃听攻击、中间人攻击等安全要求,并利用BAN逻辑证明新协议的安全性。安全性分析结果表明,该协议基于椭圆曲线离散对数困难问题,与现有公钥密码体制相比,安全强度高、密钥长度短、存储量小,且具有较高的通信效率。     

一种超轻量级RFID双向认证协议

开放的无线通信环境,尤其是阅读器和标签间的无线信道,使得无线射频识别(RFID)系统的安全和隐私问题逐渐成为值得关注的焦点,因此设计抗各种恶意攻击和安全威胁的超轻量级RFID 认证协议是非常必要的。针对低代价标签提出了一种新的超轻量级RFID双向认证协议,该协议避免了已有RFID认证协议存在的安全隐患。安全分析表明新协议具有较强的安全和隐私属性,并且能够抵抗各种可能的恶意攻击。根据低代价RFID标签资源受限的需求,新协议仅需要在标签上执行两种简单的比特位操作,与其他超轻量级RFID认证协议相比具有更好的性能优势。     

基于PUF的轻量级RFID安全认证协议

针对现有的RFID(Radio Frequency Identification)认证协议存在的安全隐私保护弱点以及成本过高问题,提出一个基于PUF(Physical Unclonable Functions)的轻量级RFID安全认证协议。利用PUF与LFSR(Linear Feedback Shift Register)实现阅读器和标签之间强的安全认证。另外,协议中增加了阅读器二次验证安全机制,为了保证阅读器与标签共享密钥同步,添加了不良攻击标识M等手段,解决了已有认证协议存在的多种安全漏洞。安全性分析表明该认证协议不仅成本低,而且能够有效地抵抗物理攻击、DoS攻击、同步破坏攻击等多种攻击,满足了认证协议的正确性、安全性、隐私性。     

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.     

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。     

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.     

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。     

基于Hash函数的移动双向认证协议

针对移动射频识别(RFID)系统中因无线传输所带来的信道不安全问题,充分考虑到协议的复杂程度和标签的硬件成本,提出一种低成本的移动双向认证协议,实现了标签、读写器和后端服务器三者的相互认证。该协议使用模平方运算动态更新标签标识符,引入读写器标识符,并利用伪随机函数和哈希函数强化读写器和后端服务器之间的身份认证,提高系统移动性。与基于哈希函数的经典协议和标签所有权转移协议相比,该协议可抵抗跟踪、假冒、重放、中间人、拒绝服务器攻击等,能保证标签所有权安全转移,并从计算量和存储量分析效率,结果表明标签计算量减少,存储量较低。     

基于PUF适用于大规模RFID系统的移动认证协议

针对移动射频识别系统中的安全问题,采用物理不可克隆函数研究适用于大规模RFID系统的移动认证协议。为解决移动RFID认证环境下读写器易遭受假冒攻击的问题,在Vaudenay模型中加入攻击者入侵读写器的能力,并通过服务器对读写器的身份认证来抵御攻击者的假冒攻击;为解决标签的运算能力不足问题和服务器搜索标签耗时长的问题,采用PUF生成会话密钥来减轻标签加密过程中的运算量,服务器通过共享密钥异或运算实现对检索标签和读写器身份标识的快速检索。利用Vaudenay模型理论,分析和证明了研究的协议可实现Destructive等级的隐私保护;仿真结果表明,PMLS协议中服务器的搜索耗时不随标签数目增长而加长,满足大规模移动RFID系统的应用要求。     

高效的RFID双向认证协议

为了能有效保证射频识别(RFID)系统中用户的隐私和数据安全,采用椭圆曲线和Weil对相结合的方法来设计RFID系统的认证协议,并提出一种新型RFID双向认证协议。该协议实现了双向认证和匿名认证,并能抵抗流量分析、伪装、重放等攻击。与随机Hash锁、Hash链、New-Gen2等进行比较,该协议能够抵抗大多数已发现的攻击形式,并给出针对这些攻击的安全性分析。     

PUF-enhanced offline RFID security and privacy

RFID (Radio Frequency IDentification) based communication solutions have been widely used nowadays for mobile environments such as access control for secure system, ticketing systems for transportation, and sport events. These systems usually depend on readers that are not continuously connected to a secure backend system. Thus, the readers should be able to perform their duties even in offline mode, which generally requires the management by the readers of the susceptible data. The use of RFID may cause several security and privacy issues such as traceability of tag owner, malicious eavesdropping and cloning of tags. Besides, when a reader is compromised by an adversary, the solution to resolve these issues getting worse. In order to handle these issues, several RFID authentication protocols have been recently proposed; but almost none of them provide strong privacy for the tag owner. On the other hand, several frameworks have been proposed to analyze the security and privacy but none of them consider offline RFID system.Motivated by this need, in this paper, we first revisit Vaudenay's model, extend it by considering offline RFID system and introduce the notion of compromise reader attacks. Then, we propose an efficient RFID mutual authentication protocol. Our protocol is based on the use of physically unclonable functions (PUFs) which provide cost-efficient means to the fingerprint chips based on their physical properties. We prove that our protocol provides destructive privacy for tag owner even against reader attacks.