低成本RFID標簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議設(shè)計與安全分析.pdf

1、隨著RFID(Radio Frequency Identification)的大規(guī)模應(yīng)用，其安全與隱私問題日益嚴重，為解決這些問題的安全認證協(xié)議應(yīng)運而生。然而出于低成本RFID標簽的計算、存儲、通信等資源的有限性，傳統(tǒng)的加密技術(shù)及認證識別協(xié)議無法直接移植到低成本的RFID系統(tǒng)中，因此如何針對低成本RFID資源受限的特點，設(shè)計和實現(xiàn)安全、低開銷的安全認證協(xié)議是RFID應(yīng)用中面臨的難點。同時RFID標簽的所有權(quán)在其生命周期內(nèi)會發(fā)生多次轉(zhuǎn)移，

2、這使本已復(fù)雜的RFID安全隱私問題變得更加棘手。為此，如何設(shè)計出能實現(xiàn)安全的權(quán)屬轉(zhuǎn)移以及保護新舊標簽所有者的隱私的所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議是RFID應(yīng)用中另一難點和熱點問題。
　　 安全認證協(xié)議是安全通信的前提和基礎(chǔ)，因此，RFID系統(tǒng)會頻繁地運行安全認證協(xié)議以實現(xiàn)各通信實體之間安全的通信。然而，當(dāng)RFID標簽的所有權(quán)需要發(fā)生轉(zhuǎn)移時，所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議就顯得尤為重要。所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議的實現(xiàn)是以安全認證為基礎(chǔ)，只是側(cè)重點不同，它更關(guān)注的是如何實現(xiàn)

3、標簽所有權(quán)在不同的標簽所有者之間安全的轉(zhuǎn)移以確保標簽所有者在所有權(quán)轉(zhuǎn)移后不會相互侵犯對方的隱私安全。因此，對于RFID系統(tǒng)而言，當(dāng)標簽所有權(quán)發(fā)生轉(zhuǎn)移時才會運行所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議，否則，系統(tǒng)僅需運行安全認證協(xié)議既可。
　　 目前RFID的研究主要集中在安全認證協(xié)議上，對標簽的所有權(quán)轉(zhuǎn)移的研究還比較少。從現(xiàn)存的標簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議來看，主要存在以下幾方面的問題:缺乏對移動讀寫器的支持、安全度高的協(xié)議需要TTP(Trusted Third

4、Party)參與、所有權(quán)“共享”而非轉(zhuǎn)移、存在時間窗口問題，即由于協(xié)議設(shè)計不合理，標簽的所有權(quán)轉(zhuǎn)移后，會存在某段時間，標簽的所有權(quán)在這段時間里面具有兩個歸屬、以及所有權(quán)轉(zhuǎn)移過程中的其它方面的安全問題。
　　 為此，本文設(shè)計出兩個新的標簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議:一種可支持標簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移的安全認證協(xié)議APEOT、一種可防范時間窗口問題的標簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議PAWP。APEOT協(xié)議無需TTP參與并能夠?qū)崿F(xiàn)對移動讀寫器支持。PAWP在APEOT協(xié)

5、議功能上增加了對時間窗口問題的處理。
　　 最后，本文分別采用BAN邏輯形式化分析和攻擊分析兩種不同的方式對APEOT協(xié)議和PAWP協(xié)議進行安全性能分析。結(jié)果表明:這兩個協(xié)議不僅能實現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與標簽之間的雙向認證，以及實現(xiàn)后臺數(shù)據(jù)庫對讀寫器的認證，并很好的保護新舊標簽所有者的隱私及抵御跟蹤攻擊、重放攻擊、DoS攻擊等常見安全攻擊。
　　 本文的貢獻與創(chuàng)新主要包括以下幾個方面:
　　 (1)設(shè)計出一種可支持

6、標簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移的安全認證協(xié)議APEOT。該協(xié)議采用詢問，應(yīng)答的方式，實現(xiàn)了標簽與數(shù)據(jù)庫之間的雙向認證及提供讀寫器的認證以抵御RFID系統(tǒng)易遭受的各種常見攻擊，且該協(xié)議僅需五輪消息既可完成RFID標簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移的相關(guān)處理，因此很好的兼顧了協(xié)議的安全及運行效率。
　　 (2)設(shè)計出一種采用臨時密鑰機制來防范時間窗口問題的標簽所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議PAWP?，F(xiàn)有所有權(quán)轉(zhuǎn)移協(xié)議存在時間窗口問題，其原因出在密鑰的處理上，沒有及時的更換標簽的密鑰值