RFID系統(tǒng)安全體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、RFID系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用方式,是目前信息通信領(lǐng)域熱門的研究方向之一。RFID系統(tǒng)通過非接觸方式自動(dòng)識(shí)別物體,使得人與機(jī)器之間,機(jī)器與機(jī)器之間可以直接進(jìn)行信息交互。RFID技術(shù)是人類生活方式的重大進(jìn)步,然而這種技術(shù)在為人類生活帶來便利的同時(shí)也引入了新的安全問題。一方面,在RFID系統(tǒng)中,RFID標(biāo)簽等設(shè)備數(shù)量龐大,而且常常暴露于野外,無人看管,設(shè)備本身的安全難以得到保障;另一方面,RFID系統(tǒng)采用無線信道進(jìn)行通信,在合法設(shè)備獲取信息

2、的同時(shí),惡意攻擊者也會(huì)因設(shè)備的安全能力不足而獲取信息,甚至可以通過監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用情況及所在位置等信息獲取用戶的隱私信息。因此,在RFID系統(tǒng)建設(shè)中,需要提升系統(tǒng)的安全強(qiáng)度,通過建立強(qiáng)大的安全機(jī)制,保證系統(tǒng)安全可靠。
　　本文從RFID系統(tǒng)面臨的安全問題出發(fā),重點(diǎn)研究RFID系統(tǒng)的安全體系架構(gòu)、密鑰管理機(jī)制和不同設(shè)備間的安全認(rèn)證協(xié)議。文章首先分析了RFID系統(tǒng)的組成、工作原理和應(yīng)用方式,以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀,總結(jié)歸納了RFID系統(tǒng)不同于

3、現(xiàn)有通訊網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),然后分別從感知層、傳輸層、應(yīng)用層詳細(xì)分析了RFID系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的安全問題,提出了RFID系統(tǒng)的安全需求和安全架構(gòu),密鑰管理機(jī)制,以及實(shí)現(xiàn)設(shè)備間安全認(rèn)證與加密通信的安全技術(shù)。最后,通過基于應(yīng)急保障領(lǐng)域的RFID應(yīng)用實(shí)現(xiàn),對(duì)本文的安全體系架構(gòu)和安全關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。
　　本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括:
　　1.提出了基于信任鏈的RFID系統(tǒng)安全體系架構(gòu)。本文在分析RFID系統(tǒng)組成元素和網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)基礎(chǔ)上,將RFID

4、系統(tǒng)的安全區(qū)分為感知層安全、傳輸層安全、應(yīng)用層安全,通過從感知層、傳輸層和應(yīng)用層等三個(gè)層面全面增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全,構(gòu)建從感知層、傳輸層,到應(yīng)用層的安全信任鏈,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)RFID系統(tǒng)的安全。同時(shí),根據(jù)RFID系統(tǒng)的層次對(duì)RFID設(shè)備進(jìn)行分層安全管理,構(gòu)建適應(yīng)于處理對(duì)象多、資源消耗小、管理簡(jiǎn)便、對(duì)象本身直接證明標(biāo)識(shí)的真?zhèn)味鵁o需第三方證明的模型,解決了部分RFID系統(tǒng)應(yīng)用中要求設(shè)備大規(guī)模部署、設(shè)備離線認(rèn)證和直接認(rèn)證的需求。
　　2.提出了基

5、于PKI和CPK的統(tǒng)一的混合密鑰管理機(jī)制。該機(jī)制通過對(duì)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)識(shí),建立統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)空間,進(jìn)而建立統(tǒng)一的密鑰空間。同時(shí),將PKI密鑰管理技術(shù)應(yīng)用于RFID系統(tǒng)的后端系統(tǒng),解決了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)身份認(rèn)證和現(xiàn)有安全方案的兼容問題;將CPK密鑰管理技術(shù)應(yīng)用于RFID系統(tǒng)的前端系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了感知層密鑰的“集中生成和分散存儲(chǔ)”管理方式,解決了RFID系統(tǒng)處理對(duì)象多、單個(gè)對(duì)象資源少,更多需要對(duì)象之間直接證明標(biāo)識(shí)的真?zhèn)味鵁o需第三方參與的安全需求問題。<

6、br>　　3.提出了適應(yīng)不同環(huán)境需求的的RFID系統(tǒng)雙向安全認(rèn)證協(xié)議。針對(duì)資源少,成本低的RFID系統(tǒng),提出了改進(jìn)的基于Hash函數(shù)的雙向安全認(rèn)證協(xié)議,并基于協(xié)議安全要求,對(duì)該協(xié)議的安全能力進(jìn)行了論證;針對(duì)安全要求較高的RFID系統(tǒng),提出了基于密鑰標(biāo)識(shí)的安全認(rèn)證協(xié)議,協(xié)議對(duì)讀寫器、標(biāo)簽內(nèi)密碼結(jié)構(gòu),設(shè)備之間通信過程進(jìn)行了描述,適合于安全性要求較高(金融、軍事和安全領(lǐng)域中),處理對(duì)象多、單個(gè)對(duì)象資源少,需要對(duì)象之間直接證明標(biāo)識(shí)的真?zhèn)味鵁o需第