基于RFID的圖書(shū)館安全認證協(xié)議設計

射頻識別(RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據。RFID可廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運輸控制管理、圖書(shū)管理系統等眾多領(lǐng)域被列為本世紀十大重要技術(shù)之一。

　　RFID 技術(shù)在圖書(shū)館領(lǐng)域的應用實(shí)踐正在蓬勃發(fā)展之中：Molnar 2004年指出北美有超過(guò)130家圖書(shū)館使用RFID系統。在國內，廈門(mén)集美大學(xué)誠毅學(xué)院于2006年2月率先成為國內第一家使用RFID館藏管理系統的圖書(shū)館；隨后深圳圖書(shū)館新館也選擇RFID系統作為圖書(shū)館服務(wù)體系改進(jìn)的技術(shù)手段．接著(zhù)，武漢圖書(shū)館成為第三家研發(fā)并全線(xiàn)使用RFID智能館藏管理系統的圖書(shū)館。

　　保密和鑒別等安全問(wèn)題是當前RFID 技術(shù)的研究熱點(diǎn)，而且不同的應用領(lǐng)域對RFID安全性的要求也不盡相同。為了保障圖書(shū)館應用環(huán)境下RFID 系統的安全性，有必要對安全需求進(jìn)行系統的研究，并提出安全的解決辦法。

　　本文將針對RFID 技術(shù)在圖書(shū)館文獻管理中的應用，來(lái)探討其認證協(xié)議問(wèn)題。本文首先分析了RFID系統的組成結構及安全協(xié)認證議研究現狀，在構建了圖書(shū)館RFID系統安全模型的基礎上，設計了一個(gè)保證圖書(shū)館RFID 系統安全通信的認證協(xié)議：PA-Lock協(xié)議，最后，對該PA—LOCK協(xié)議進(jìn)行了安全性能分析并與其他協(xié)議做了比較。

　　2 RFID系統構成及安全協(xié)議現狀

　　本部分簡(jiǎn)要介紹RFID系統的基本組成結構、通信模型和安全協(xié)議的研究現狀。

　　2．1 RFID系統組成

　　RFID系統一般由三大部分組成：RFID標簽(tag)、RFID讀寫(xiě)器(reader)和后端數據庫(database，后端服務(wù)器)，如圖1所示。

　　1)RFID標簽：由芯片和耦合元件(天線(xiàn))構成，芯片用于計算，天線(xiàn)用于無(wú)線(xiàn)通信，芯片的計算和存儲能力十分有限。每個(gè)標簽具有唯一的電子編碼。
2)RFID 讀寫(xiě)器：由射頻接口和控制單元組成，其計算能力和存儲能力都比較大，RFID讀寫(xiě)器通過(guò)射頻接口來(lái)獲取標簽中的數據，并將其傳遞給后端數據庫。RFID讀寫(xiě)器和標簽之間的信道是不安全信道。
3)RFID后端數據庫：接收來(lái)自RFID讀寫(xiě)器的數據，存儲有標簽的信息或關(guān)聯(lián)信息，RFID讀寫(xiě)器和后端數據庫之間是安全信道。

　　2．2 RFID 安全認證協(xié)議研究現狀

　　RFID技術(shù)的無(wú)線(xiàn)傳輸、信號廣播以及標簽只具有很弱的計算能力等特征對RFID 系統安全機制的設計提出了特殊的要求，設計安全、高效、低成本的RFID協(xié)議一直是一個(gè)具有挑戰性的課題。

　　使用密碼學(xué)方法來(lái)設計RFID 安全認證協(xié)議是一種主要的研究方法。迄今為止，已經(jīng)有許多RFID 安全認證協(xié)議被提出。這些協(xié)議大致可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是從協(xié)議的通用安全性方面著(zhù)手設計， 如Hash-Lock協(xié)議、Hash鏈協(xié)議、基于雜湊的ID變化協(xié)議等，這些認證協(xié)議主要解決在標簽識別過(guò)程中的安全問(wèn)題，如保密性、信息泄露、和不可追蹤性等：另一類(lèi)是從應用領(lǐng)域的特殊性方面來(lái)著(zhù)手設計RFID安全認證協(xié)議。通過(guò)詳細分析應用的特性過(guò)程，對RFID 安全問(wèn)題作針對性的設計，使之滿(mǎn)足該應用領(lǐng)域的需求，如供應鏈環(huán)境下通用可組合安全的RFID通信協(xié)議，該協(xié)議就是通過(guò)對供應鏈管理領(lǐng)域中RFI D技術(shù)的安全機制進(jìn)行深入的研究，從而設計出具有應用針對性的RFID安全認證協(xié)議。

　　與其他特定的RFID 應用領(lǐng)域一樣，圖書(shū)館文獻資源管理領(lǐng)域的特點(diǎn)也對RFID安全協(xié)議提出了特殊的需求。其特點(diǎn)主要表現在以下幾個(gè)方面：