RFID系統(tǒng)防碰撞與安全技術(shù)研究.pdf

1、射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)是利用射頻信號(hào)通過(guò)空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。RFID技術(shù)無(wú)需直接接觸、無(wú)需光學(xué)可視、無(wú)需人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理，具有操作方便快捷、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大、保密性好、反應(yīng)時(shí)間短、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、識(shí)別距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、多物體識(shí)別、抗污染等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化，商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸管理、產(chǎn)品證件防偽、防盜等眾多領(lǐng)域，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用

2、的不斷深入，作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的RFID技術(shù)已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
　　本文首先研究了RFID系統(tǒng)的組成和分類(lèi)，并對(duì)現(xiàn)有防碰撞算法性能進(jìn)行了分析和仿真，深入研究了RFID系統(tǒng)的安全與隱私協(xié)議。在自適應(yīng)多叉樹(shù)防碰撞算法的基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化閱讀器所發(fā)送前綴的方法，提出了改進(jìn)型自適應(yīng)多叉樹(shù)防碰撞算法(IAMS算法)。該算法通過(guò)計(jì)算碰撞因子來(lái)動(dòng)態(tài)地選擇搜索樹(shù)的叉數(shù)，并對(duì)四叉樹(shù)的查詢(xún)前綴進(jìn)行優(yōu)化，從而避免了大量的空閑時(shí)隙。論文通過(guò)數(shù)學(xué)分析，準(zhǔn)

3、確地描述了IAMS算法識(shí)別標(biāo)簽所需的時(shí)隙數(shù)。仿真結(jié)果表明，IAMS算法具有更快的識(shí)別速度和更高的系統(tǒng)吞吐率。根據(jù)特定應(yīng)用場(chǎng)合下，標(biāo)簽識(shí)別碼連續(xù)的特點(diǎn)，提出了基于標(biāo)簽識(shí)別碼分組的連續(xù)識(shí)別防碰撞算法(UIG算法)，該算法首先根據(jù)公司編碼和產(chǎn)品編碼將所有標(biāo)簽分組，再由產(chǎn)品序列號(hào)的碰撞信息生成每組的兩個(gè)初始標(biāo)簽識(shí)別碼。然后，通過(guò)對(duì)初始標(biāo)簽識(shí)別碼分別連續(xù)減1和加1識(shí)別出所有標(biāo)簽。性能分析和仿真結(jié)果顯示，該算法在時(shí)間復(fù)雜度和通信復(fù)雜度上都有很大改善

4、，吞吐率得到了大大的提高。結(jié)合自適應(yīng)時(shí)隙數(shù)防碰撞算法和二進(jìn)制樹(shù)算法，提出了一種新型的防碰撞算法----增強(qiáng)型自適應(yīng)時(shí)隙數(shù)算法(EAS算法)，該算法首先運(yùn)用改進(jìn)型的自適應(yīng)時(shí)隙數(shù)算法，依據(jù)碰撞時(shí)隙迅速把標(biāo)簽分成若干組，再根據(jù)保存在隊(duì)列中的碰撞時(shí)隙應(yīng)用二進(jìn)制樹(shù)算法快速識(shí)別標(biāo)簽。性能分析和仿真結(jié)果顯示，該算法在識(shí)別效率和吞吐率上都有很大的改善。
　　本文在輕量型相互認(rèn)證協(xié)議(LMAP協(xié)議)的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加一個(gè)基于隨機(jī)數(shù)循環(huán)左移的操作，提

5、出了基于循環(huán)移位的輕量型相互認(rèn)證協(xié)議(CSLMAP協(xié)議)，并用BAN邏輯對(duì)協(xié)議的安全性進(jìn)行了證明。結(jié)果顯示，所提出的CSLMAP協(xié)議解決了LMAP協(xié)議中的安全隱私問(wèn)題，提高了認(rèn)證協(xié)議的執(zhí)行效率，降低了標(biāo)簽的應(yīng)用成本。在極低限要求相互認(rèn)證協(xié)議(M2AP)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行一定的保護(hù)，提出了一種改進(jìn)型極低限要求相互認(rèn)證協(xié)議(IM2AP)，并用BAN邏輯對(duì)協(xié)議的安全性進(jìn)行了證明。該協(xié)議利用標(biāo)簽配備的密鑰，產(chǎn)生兩個(gè)可以和閱讀器共享的