一種RFID隱私保護雙向認證協(xié)議

1 引 言

無(wú)線(xiàn)射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，利用它可以在遠距離、惡劣環(huán)境下對集群目標和移動(dòng)目標進(jìn)行快速信息采集和自動(dòng)識別。因其不需要物理與視覺(jué)接觸便可以對目標對象進(jìn)行識別而被看作是一項革命性的新技術(shù)。近年來(lái)，RFID在供應鏈管理、動(dòng)物識別管理、礦井管理、交通管理、電子錢(qián)包、生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)控制、軍事等多領(lǐng)域廣泛應用。

一個(gè)完整的RFID系統包括數據庫服務(wù)器、閱讀器和標簽。雖然數據庫本身和閱讀器向服務(wù)器的認證也存在安全問(wèn)題，但它們有足夠的能源和計算資源，可以采用傳統的密碼算法來(lái)確保其安全。相比之下RFID標簽的所帶來(lái)的安全性和隱私性問(wèn)題顯得尤為突出。RFID標簽與閱讀器之間的通信媒體是無(wú)線(xiàn)電，對攻擊者和其它未授權的閱讀器是完全暴露的，因此信息的傳遞缺乏機密性。在缺乏認證的情況下，攻擊者可以采用重放合法閱讀器或標簽信號的方式來(lái)假冒，以獲得標簽或閱讀器的信任，進(jìn)而獲取秘密信息。第三方可以監聽(tīng)、干擾、篡改標簽和閱讀器之間的會(huì )話(huà)，信息的完整性和可用性難以保證。攻擊者也可以通過(guò)監聽(tīng)來(lái)獲取敏感信息，并制造假標簽，或通過(guò)監聽(tīng)、查詢(xún)來(lái)跟蹤標簽和標簽攜帶者。由于人們對安全性和隱私性越來(lái)越多的關(guān)注，有人稱(chēng)RFID標簽為“間諜芯片”和“跟蹤設備”，并建立組織來(lái)抵制任何RFID測試計劃。

2 解決安全性和隱私性的相關(guān)工作

由于RFID標簽尺寸和成本的限制，設計RFID系統安全性和隱私性解決方案是一項富有挑戰性的研究工作，也是關(guān)系到RFID技術(shù)能否進(jìn)一步發(fā)展應用的關(guān)鍵。許多文章討論了RFID系統的安全性和隱私性，并提出了許多方案。根據所采取的安全機制，這些方案分為物理機制方案和加密機制方案。

2.1 物理機制方案

物理機制主要有：Kill命令機制、靜電屏蔽、阻塞法等。

“Kill命令機制”是在設計標簽時(shí)使之能夠接受一個(gè)Kill命令。帶標簽的產(chǎn)品在賣(mài)點(diǎn)掃描結賬后，向標簽發(fā)出該命令，使標簽自動(dòng)失效。完全殺死標簽可以完美的阻止掃描和追蹤，但對于消費者來(lái)說(shuō)，犧牲了RFID標簽所有售后利益，比如售后服務(wù)、智能家庭應用、產(chǎn)品交易與回收等。而且在很多情況下，標簽不能被殺死，比如圖書(shū)館、租用商店等，他們必須保證標簽能夠被再次使用。

“靜電屏蔽”是指將標簽或帶標簽的產(chǎn)品放入特制的具有靜電屏蔽功能的容器中再攜帶，使之不能與外界進(jìn)行電磁耦合，也就不會(huì )被訪(fǎng)問(wèn)到。但顯然這種方法需要一個(gè)額外的物理設備，增加了系統的成本。

阻塞法依靠編入標簽識別碼的可修改位來(lái)保護隱私性，這一位稱(chēng)為隱私位，為0表示可以公開(kāi)掃描，為1表示是私有。阻塞法依賴(lài)樹(shù)遍歷反沖突協(xié)議來(lái)起作用。除此之外，由于不可靠的RFID傳輸，可以造成阻塞的失敗。隨著(zhù)閱讀器的發(fā)展，可以利用信號強度等特征來(lái)過(guò)濾阻塞信號。

2.2 加密機制方案

在目前提出的方案中采用的協(xié)議大多都是詢(xún)問(wèn)／響應的協(xié)議模式，不同之處在于所采用的算法不同。主要有基于單向Hash函數和基于傳統加密算法兩類(lèi)。

基于單向Hash函數的安全協(xié)議主要包括Hashlock協(xié)議、隨機化Hash lock協(xié)議、Hash鏈協(xié)議、基于雜湊的ID變化協(xié)議、分布式RFID詢(xún)問(wèn)／響應認證協(xié)議、LCAP協(xié)議等。文獻[1，4，5]提出的協(xié)議容易受到重傳和假冒攻擊。文獻[7]提出的方案在匹配標簽ID時(shí)需要計算所有標簽ID和所交換隨機數的Hash值，對于擁有大量標簽的RFID系統，后端數據庫計算量太大。文獻[6，8]提出的方案用升級ID來(lái)防止重放攻擊，但存在數據庫與標簽數據不同步的隱患。