RFID系統(tǒng)防碰撞與輕量級(jí)認(rèn)證技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)是一種無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸就可以識(shí)別出目標(biāo)信息的非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它具有低成本、體積小以及快速高效等優(yōu)點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于交通、醫(yī)療以及電子商務(wù)等領(lǐng)域?；诜墙佑|式識(shí)別的特征，會(huì)導(dǎo)致RFID系統(tǒng)存在標(biāo)簽碰撞與安全隱私兩大問(wèn)題。為了推動(dòng)RFID系統(tǒng)的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用，就迫切的需要設(shè)計(jì)出一種高效的防碰撞算法和安全認(rèn)證協(xié)議。防碰撞算法用于解決多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)識(shí)別發(fā)生碰撞的問(wèn)題，而安全認(rèn)證協(xié)議則

2、是保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)安全以及隱私安全。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有的一些防碰撞算法和安全認(rèn)證協(xié)議展開(kāi)研究，主要工作包括以下:
　　1.綜述了RFID系統(tǒng)的防碰撞問(wèn)題及身份認(rèn)證問(wèn)題;內(nèi)容包括RFID系統(tǒng)的基本組成及工作原理、RFID系統(tǒng)中標(biāo)簽防碰撞算法的機(jī)制需求、RFID系統(tǒng)身份認(rèn)證技術(shù)的安全要求。
　　2.提出了一個(gè)基于自適應(yīng)搜索策略的RFID標(biāo)簽防碰撞算法。采用前進(jìn)策略和后退策略，并從碰撞位著手分析，將EPC的值根據(jù)Manches

3、ter編碼分成“0”和“1”兩分支，只傳輸碰撞位信息;同時(shí)引入碰撞計(jì)數(shù)器的概念，根據(jù)碰撞計(jì)數(shù)器的值，可以直接判斷出只有一位發(fā)生碰撞的兩個(gè)標(biāo)簽。兩種策略的使用，使得整個(gè)傳輸過(guò)程的數(shù)據(jù)量減少，同時(shí)識(shí)別過(guò)程的查詢次數(shù)也減少。相對(duì)現(xiàn)有的防碰撞算法，本文算法提高了系統(tǒng)的查詢效率，同時(shí)也保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定。
　　3.提出了一個(gè)改進(jìn)的滿足后向隱私的RFID認(rèn)證協(xié)議。在該協(xié)議中，RFID標(biāo)簽端不使用傳統(tǒng)的基于HASH函數(shù)的加密，而是采用輕量級(jí)的基于

4、Rabin算法的加密，從而降低標(biāo)簽成本;同時(shí)傳輸過(guò)程中，所有的信息都進(jìn)行加密后再傳輸，使得認(rèn)證協(xié)議可以抵抗暴力破解攻擊;最后RFID系統(tǒng)中利用LFSR來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，減少實(shí)現(xiàn)過(guò)程中所需要的門(mén)電路總個(gè)數(shù)，最終達(dá)到降低標(biāo)簽成本的目標(biāo)，滿足了RFID標(biāo)簽低成本的需求。
　　4.提出了一個(gè)基于標(biāo)簽ID的RFID系統(tǒng)密鑰無(wú)線生成算法。在該算法中，摒棄傳統(tǒng)的共享密鑰設(shè)置方法，即標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的共享密鑰無(wú)需事先設(shè)置好。將標(biāo)簽的ID分成左右對(duì)等的

5、兩部分，明文傳輸左邊的值，利用右邊的值進(jìn)行共享密鑰生成的計(jì)算，將計(jì)算的結(jié)果先進(jìn)行簡(jiǎn)單的位運(yùn)算再傳輸，從而確保了傳輸信息的安全性;共享密鑰是由讀寫(xiě)器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)與標(biāo)簽的ID右邊的值共同計(jì)算所得，可以抵抗常見(jiàn)的攻擊方式，確保共享密鑰的安全性。
　　5.提出了一個(gè)基于標(biāo)簽ID的超輕量級(jí)RFID雙向認(rèn)證方案。在該方案中，RFID標(biāo)簽端不再產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，從而可以降低標(biāo)簽端的計(jì)算量和成本;同時(shí)RFID系統(tǒng)中所有的運(yùn)算方法都是采用計(jì)算量較少的位運(yùn)

6、算，可以實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)的超輕量級(jí)認(rèn)證;方案中充分利用標(biāo)簽ID的信息，將ID分為左右對(duì)稱(chēng)位數(shù)的兩部分，結(jié)合交叉位運(yùn)算和循環(huán)冗余校驗(yàn)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽與讀寫(xiě)器之間的雙向認(rèn)證，滿足了低RFID標(biāo)簽成本的需求。
　　本文的創(chuàng)新之處包括:
　　1.提出了一個(gè)基于自適應(yīng)搜索策略的RFID標(biāo)簽防碰撞算法。在該算法中，采用前進(jìn)策略和后退策略的機(jī)制，引入碰撞計(jì)數(shù)器的概念，減少了查詢的次數(shù)、降低了數(shù)據(jù)的傳輸量，提高了標(biāo)簽的識(shí)別效率。
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