【摘要】：無線射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)是一種無需識(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)生碰撞的問題,而安全認(rèn)證協(xié)議則是保護(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)議展開研究,主要工作包括以下：1.綜述了RFID系統(tǒng)的防碰撞問題及身份認(rèn)證問題；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)Manchester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)傳輸過程的數(shù)據(jù)量減少,同時(shí)識(shí)別過程的查詢次數(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Rabin算法的加密,從而降低標(biāo)簽成本；同時(shí)傳輸過程中,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來產(chǎn)生隨機(jī)數(shù),減少實(shí)現(xiàn)過程中所需要的門電路總個(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)簽與讀寫器之間的共享密鑰無需事先設(shè)置好。將標(biāo)簽的ID分成左右對(duì)等的兩部分,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)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)方法來實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽與讀寫器之間的雙向認(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。2.提出了一個(gè)基于標(biāo)簽ID的RFID系統(tǒng)密鑰無線生成算法。在該算法中,不用事先設(shè)置好共享密鑰,通過動(dòng)態(tài)生成密鑰的方法,提高了認(rèn)證過程中的安全性,保證了RFID系統(tǒng)的安全可靠。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,信息全部為密文傳輸,保證了信息的安全性；采用Rabin算法進(jìn)行加密,可以較好地滿足RFID系統(tǒng)高強(qiáng)度的安全需求。
【圖文】：

圖３－３算法的搜索過程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３－３邋Ｓｅａｒｃｈ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ａｌｇｏｒｉｔｈｍ逡逑祈逡逑的算法，可采用如下方法對(duì)算法的性能進(jìn)行分讀寫范圍內(nèi)有Ｘ個(gè)標(biāo)簽需要識(shí)別，設(shè)尋呼次數(shù)為Ｙ制策略；如果有Ｋ個(gè)節(jié)點(diǎn)，只有１位２Ｋ邋＝邋２Ｘ－ｌ－化。因此，相較于現(xiàn)有技術(shù)，其具用下面的歸納法證明：逡逑時(shí)，表示讀寫器的讀寫范圍內(nèi)只有一個(gè)標(biāo)簽，不會(huì)成立。逡逑

同時(shí)文獻(xiàn)［６８］證明了邋Ｒａｂｉｎ加密算法的安全性，也具有Ｈａｓｈ函數(shù)計(jì)算單向性逡逑的特點(diǎn)，從而可Ｗ抵抗去同步攻擊。逡逑本章協(xié)議認(rèn)證過程如圖４－１所示。逡逑對(duì)改進(jìn)的協(xié)議中Ａ，Ｂ，Ｄ的說明：逡逑Ａ邋＝邋ＫＥＹ邋？邋Ｒｔ邋；逡逑Ｂ邋＝［腳＆邋Ｒｔ邋＆面）２邋ｍｏｄ邋Ｍ邋］ｋ，表示取運(yùn)算結(jié)果的前Ｋ位；逡逑Ｄ邋＝邋［ＫＥＹ２ｍｏｄＭ］ｋ＆Ｒｔ，表示首先取［］運(yùn)算結(jié)果的前Ｋ位，然后再與化進(jìn)行與逡逑運(yùn)算。逡逑整個(gè)協(xié)議的認(rèn)證步驟描巧如下：逡逑２２逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.44

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本文編號(hào)：2560684