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今天RFID已被广泛应用在多种地方,从远距离无钥匙的汽车开启、动物跟踪、高速公路收费到商业供应链的管理,随处可见它的身影。随着RFID的大面积应用,安全与隐私方面暴露出的问题越发引起人们的关注,主要表现在以下几个方面:数据安全威胁、个人隐私威胁和克隆威胁。RFID这种内在的缺陷已严重制约了它的市场份额,在电子标签中实现安全隐私功能是RFID研究领域需要解决的一项关键技术。论文首先介绍了RFID的原理、系统组成以及技术现状,其次,阐述了安全隐私技术在基本电子标签和高级电子标签领域里的发展现况,最后,本文在RFID的安全隐私领域提出了四种新协议,在应用方面提出一个将标签与温度、湿度、压力传感器相结合的RFID无线传感器网络,用于对武器和弹药的实时监控管理。下面简要介绍取得的研究新成果。
首先,在基本电子标签领域,综合采用Hash函数和多个假名技术,通过设置防恶意测试模块方法,提出了一种新的RFID安全隐私协议。该协议的主要特色是:在标签中不使用Hash加密函数。但在RFID阅读器中采用Hash加密,这样在标签中大约可节省2万多门电路,既实现加密功能,又能有效地降低标签的成本。提出的协议能够应用在分布式RFID系统中。
其次,在假设阅读器与后端数据库之间信道是可靠的条件下,在基本电子标签领域提出两种新的安全隐私协议。首先,采用标签的部分ID、CRC校验以及ID动态更新的途径,提出了第一种新型RFID相互认证协议,并分析了新协议的安全性能,第一种新协议具有成本低、安全性和隐私性好等优点;其次,为改进第一种协议在数据库中搜索效率不高的缺点,采用预置ID、部分ID、CRC校验以及ID动态更新的方法,提出第二种RFID安全隐私协议,并分析了第二种新协议的安全性能。该协议具有成本低、效率高、安全性和隐私性好等优点,新协议有效地解决了RFID安全隐私问题,并且符合EPC Class1 Gen2标准,它的硬件复杂度较低,因而适用于低成本电子标签。
再次,本文假设阅读器与电子标签、阅读器与后端数据库之间采用无线通信,这两种信道都是不安全的,在此背景下,针对高级标签,采用Hash函数和随机数,提出了一种新型RFID相互认证协议。与其它协议不同,本协议在标签对阅读器应答前,首先要对阅读器的合法性进行认证,为提高后端数据库的搜索效率,本协议引入类似指针的参数。此外,为阻止拒绝服务攻击,后端数据库保留了标签更新前后的新旧两种认证信息。提出的协议具有前向安全性,能够防止位置隐私攻击、重传攻击、窃听攻击和拒绝服务攻击,新协议能有效地解决RFID安全隐私问题,适用于RFID高级电子标签应用系统。
在研究安全隐私协议后,文章还在RFID在军事领域的应用方面,做出部分前瞻性研究:结合军队常规兵器试验靶场的主要特点,应用ZigBee协议,提出一个将标签与温度、湿度、压力传感器相结合的RFID无线传感器网络,用来对弹药的流动状况以及弹药箱的内部环境进行可视化、实时监控管理,使安全性得到极大的提高。文中给出了具体的电路设计方案。
本文还探索了RFID对重武器、试验人员、试验车辆、医疗紧急救护以及药品的全方位管理,指出RFID在可视化军事后勤管理中的核心作用。
最后,文章对RFID的应用前景以及未来研究工作作出展望。