基于中國國家標準的RFID系統(tǒng)安全方案的研究與設計.pdf

1、RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，是一項通過發(fā)射無線射頻信號識別目標并進行信息讀取和寫入的技術。2013年11月我國發(fā)布了具有自主知識產(chǎn)權的國家標準《信息技術射頻識別800/900MHz空中接口協(xié)議》，在 RFID領域激烈的標準之爭中占據(jù)了一席之地。
　　國家標準協(xié)議中帶有安全鑒別協(xié)議，但是該協(xié)議對系統(tǒng)的保護能力沒有經(jīng)過詳細的驗證，對電路資源的消耗也沒有經(jīng)過仿真測試。正因為缺乏一個輕量級

2、、安全性高的安全協(xié)議，導致基于國家標準的RFID系統(tǒng)存在很多安全威脅，比如竊聽、跟蹤、偽造、非法訪問、重放攻擊、數(shù)據(jù)演繹等攻擊手段，而國家標準協(xié)議中存在的一些漏洞和標簽低成本、低功耗、通信距離遠等限制性因素使得設計一個適合國家標準的安全方案充滿了挑戰(zhàn)。
　　本文對中國國家標準的安全性進行研究，首先結合實際應用分析國標RFID系統(tǒng)需要應對的攻擊，在此基礎上提出相應的安全方案。該方案由兩部分組成，分別是安全鑒別方案和通信鏈路的數(shù)據(jù)加密

3、方案。前者可以防止非法訪問、偽造和數(shù)據(jù)演繹等攻擊手段，后者可以防止竊聽、跟蹤和重放攻擊等攻擊手段，二者結合可基本滿足國標RFID系統(tǒng)的安全需求。每一種方案中各提出了三種不同實現(xiàn)形式，通過比較其安全性和性能后，三種鑒別方案均作為備選并根據(jù)不同場景進行應用，在通信鏈路中則是選擇了基于異或的完整數(shù)據(jù)加密方案。為了在實際電路中應用該安全方案，標簽增加了對新命令集的支持。
　　對加入了安全方案的RFID系統(tǒng)的標簽基帶進行了電路設計，詳細介紹

4、了基帶架構設計和具體安全模塊的設計，設計過程中使用模塊復用、時鐘關斷等技術降低電路面積和功耗。之后完成了標簽基帶的后端物理設計，采用的是中芯國際（SMIC）0.18μm工藝庫，實現(xiàn)結果表明安全電路的加入使標簽基帶面積增加34.27％，功耗增加20%左右。
　　基于FPGA搭建了安全標簽的板級驗證平臺，硬件設備有Xilinx的Spartan-3E FPGA開發(fā)板，ST24C02 EEPROM，stm8s003單片機，stlink，設