新的轻量级RFID双向认证协议:PUF-LMAP+

随着射频识别(RFID)技术越来越广泛的应用,其安全与隐私问题成为制约RFID技术的主要原因之一。为了降低标签的成本,有一些基于位操作的超轻量级安全认证协议被提出,但仅仅利用位操作的超轻量级安全认证协议安全性不能很好保证。本文针对改进的LMAP+安全认证协议不能够抵抗跟踪攻击和完全泄露攻击的问题,融合物理不可克隆函数(PUF)提出新的轻量级算法,新算法能够抵抗追踪攻击、完全泄露攻击和标签克隆攻击等攻击方法。     

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。     

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.     

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。     

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。     

基于PUF的高效低成本RFID认证协议

已提出的针对低成本RFID系统的安全机制,要么存在安全缺陷,要么硬件成本太高。为此设计了一个基于物理不可克隆功能(PUF)的RFID安全认证协议,利用PUF和线性反馈移位寄存器(LFSR)实现了阅读器和标签之间强的安全认证,解决了已有安全协议存在的问题。安全性分析表明:该协议成本低、安全性高,能够抵抗物理攻击和标签克隆,并有极强的隐私性。     

基于矩阵理论的RFID认证协议设计及BAN逻辑分析

针对目前提出的射频识别(RFID)认证协议大多不能抵抗重放攻击和数据篡改攻击的问题,提出了一种能抵抗这些攻击的低成本安全协议--基于矩阵的安全协议(MSP)。该协议基于矩阵理论的矩阵乘法和伪随机数生成器(PRNG),实现所需门电路不超过1000,满足低成本的要求。与基于同等算法的已有协议分析得出MSP大大降低了标签存储量和计算复杂度。最后,经BAN逻辑分析证明MSP实现了安全认证。因此,MSP非常适用于RFID环境。     

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.     

基于PUF的低成本RFID系统安全协议

针对低成本无线射频识别(RFID)系统存在的安全性问题,提出一种基于PUF的低成本RFID安全协议。利用PUF的物理不可克隆性识别标签的身份,并利用线性反馈移位寄存器(LFSR)产生随机系列,加密阅读器与标签之间的通信,能抵抗重放攻击、跟踪攻击、物理攻击、窃听攻击等多种攻击。在Altera DE2板上使用FPGA实现PUF和LFSR,采用Quartus II 8.0编程。实验结果证明,该协议的执行时间和门电路数量能达到低成本标签的要求。     

基于RRAM PUF的轻量级RFID认证协议

针对当前轻量级的射频识别（RFID）加密方案信息防护手段有限的问题,结合由阻变存储器（RRAM）构成的物理不可克隆函数（PUF）,提出了一种新型的轻量级RFID双向认证协议。利用多级响应加密机制实现阅读器与标签之间的安全认证处理。结合RRAM PUF模型,采用了特殊的纠错处理方法提高PUF响应的可靠性并阻止了信息泄露。此外添加了密钥更新机制和异常攻击标识,抵御了追踪攻击和去同步攻击等威胁。经仿真、分析和对比结果表明,该协议可以有效抵抗多种攻击手段,具有较高的安全性和较低的计算成本。     

一种改进的满足后向安全的RFID双向认证协议

针对在物联网应用中,现有的RFID双向认证协议存在认证效率低和安全隐患等问题,提出了一种满足后向安全的RFID双向认证协议,采用随机数使标签保持信息的新鲜性,从而实现标签与阅读器之间的双向认证;通过Rabin加密算法的运算单向性,来解决同步以及后向安全的问题;并采用BAN逻辑方法对协议进行了形式化证明。该协议与现有的此类安全认证协议进行安全性和成本比较,结果表明该协议不仅具有防跟踪、抗暴力破解、防重放攻击等特点,而且还可以实现双向认证,同时因为门电路的减少,使得成本下降,适用于低成本的RFID系统。     

一个基于稳固加密RFID协议的安全性分析

稳固加密(insubvertible encryption)是一种新型的重加密技术,它在RFID安全协议设计中发挥着重要的作用.最近,Osaka等人基于稳固加密和守护代理提出了一种新的RFID认证协议,并声称该协议具有不可追踪性、标签不可欺骗性、抵抗替换攻击、拥有权可以安全转移、密钥安全同步更新等.利用该协议中读卡器随机数和守护代理随机数的差量恒等关系,提出了一种异步攻击方法:通过伪造差量恒等的随机数,可以有效地进行读卡器和后台服务器的所有认证计算,并使服务器上的密钥和标签密钥异步,从而导致合法标签被拒绝服务.研究结果表明:该协议在异步攻击下是很脆弱的.     

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AES与NTRU的RFID安全认证协议

对现有的RFID认证协议进行了安全性与算法复杂度分析,提出了一种基于高级加密标准AES与公钥体制NTRU的RFID安全认证协议。该协议可抵抗重传、窃听、篡改、跟踪等多种攻击手段,实现了双向认证与密钥更新,适合安全性能要求高、电子标签用户数多的RFID应用场合。分析了此协议的安全性及算法可行性,并利用BAN逻辑对其安全性进行了证明。     

基于流密码的RFID安全认证协议

针对无线射频识别(RFID)认证协议安全性较差的问题,在分布式RFID询问-应答认证协议的基础上,设计一个基于流密码算法的RFID安全认证协议。理论分析结果表明,该协议能够抗假冒攻击、重传攻击、追踪,解决去同步化问题,并使后台数据库的响应速度更快,实用性更强。