RFID系統(tǒng)將尺寸較小、成本極低的標(biāo)簽置入目標(biāo)物體，以實(shí)現(xiàn)對(duì)海量物品的監(jiān)控。目前，RFID網(wǎng)絡(luò)已廣泛應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理、運(yùn)輸各行業(yè)之中，RFID的目標(biāo)是代替已有的條形碼。然而，RFID為無線接入，極易受到攻擊與隱私泄露的威脅。RFID標(biāo)簽的能量、計(jì)算與存儲(chǔ)能力均較低，無法負(fù)荷復(fù)雜的加密算法，而大量采用加密算法的安全協(xié)議不具備較好的實(shí)用性。
已有的RFID系統(tǒng)大多采用雙向認(rèn)證，雙向認(rèn)證需要標(biāo)簽認(rèn)證數(shù)據(jù)庫的真?zhèn)危瑪?shù)據(jù)庫認(rèn)證標(biāo)簽的真?zhèn)�，具有較高的安全性。本文采用單向hash函數(shù)生成共享秘鑰，采用一次性的秘密身份對(duì)生成標(biāo)簽的一次性身份ID，匿名性較好。同時(shí)，本協(xié)議的標(biāo)簽無需復(fù)雜的計(jì)算操作，并且數(shù)據(jù)庫端無需搜索操作，計(jì)算量極低。研究結(jié)果證明了本文輕量級(jí)的RFID安全協(xié)議滿足RFID網(wǎng)絡(luò)所需的所有安全性需求，且計(jì)算復(fù)雜度較低。
一個(gè)典型的RFID網(wǎng)絡(luò)模型，其中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞譃槿舾纱�，為每個(gè)簇分配一個(gè)閱讀器。RFID標(biāo)簽可在簇之間移動(dòng)，閱讀器需要認(rèn)證其簇內(nèi)的標(biāo)簽，同時(shí)，標(biāo)簽需要向閱讀器注冊(cè)。假設(shè)閱讀器與服務(wù)器共享一個(gè)秘鑰Krs，標(biāo)簽與閱讀器之間的信道為非安全信道。
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1.2 匿名認(rèn)證階段
該階段實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽、閱讀器與數(shù)據(jù)庫的雙向認(rèn)證。圖2所示為認(rèn)證流程示意圖，該階段包含以下步驟：
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2 RFID基本指標(biāo)與安全性分析
2.1 RFID基本性能分析
(1)標(biāo)簽-數(shù)據(jù)庫的雙向認(rèn)證。
(3)可用性。
證明：如果標(biāo)簽與服務(wù)器同步更新秘密信息，則易受到去同步攻擊或Dos攻擊[7]，此時(shí)，數(shù)據(jù)庫無法判斷真正有效的請(qǐng)求。而本文的秘密ID與緊急秘鑰之間無直接聯(lián)系，由此防御去同步攻擊。
(4)轉(zhuǎn)發(fā)安全性。
RFID智能檔案文件柜HZDA，采用13.56MHz頻率ISO/IEC18000-3 Mode3協(xié)議讀寫器HR3768，以及針對(duì)智能流轉(zhuǎn)柜金屬環(huán)境開發(fā)的HA2621智能書架專用天線，結(jié)合智能柜門鎖控制器，針對(duì)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的重要文件比如：機(jī)要文件，人事檔案，絕密檔案、設(shè)計(jì)圖紙、抵押證件，銀行印鑒卡，重要流轉(zhuǎn)文件，重要標(biāo)本等行業(yè)開發(fā)。精確定位文件到每一個(gè)格口，智能檔案柜無需屏蔽信號(hào)，柜外無識(shí)別區(qū)，通過APP在領(lǐng)用歸還時(shí)控制高頻讀寫器盤點(diǎn)裝有檔案標(biāo)簽的文件，顯示借還清單以及庫存清單，并采用刷卡、刷身份證或刷二維碼識(shí)別對(duì)借還人進(jìn)行權(quán)限管理。
RFID智能檔案文件柜HZDA
2.2 安全性分析
(1)重放攻擊。
證明：攻擊者攔截之前的消息，重放該消息。本文方法中，因?yàn)檎?qǐng)求MA1中的參數(shù)僅允許發(fā)送一次，因此，數(shù)據(jù)庫可輕松檢測(cè)出重放攻擊的消息。
(2)假冒攻擊。
RFID高頻智能貨架HZHJ，針對(duì)需要嚴(yán)密監(jiān)管的重要物品比如：試劑，樣品，醫(yī)療耗材，非金屬的產(chǎn)品、配件、物料箱等行業(yè)開發(fā)。采用13.56MHz高頻ISO/IEC15693協(xié)議讀寫器HR7768，精確定位物品到每一層，智能貨架無需屏蔽信號(hào)，貨架外無識(shí)別區(qū)，結(jié)合后臺(tái)管理系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)查看貨架上物品信息，也可以根據(jù)客戶要求定制各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表。結(jié)合身份識(shí)別技術(shù)可以確定領(lǐng)用以及物品放置人員信息。
RFID智能貨架
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
本文協(xié)議的目標(biāo)是在保證合理計(jì)算成本的前提下，滿足RFID的安全性要求。將本方法與其他4個(gè)具有代表性的輕量級(jí)RFID雙向認(rèn)證協(xié)議[8-11]進(jìn)行比較。
表2所示為5種RFID協(xié)議的安全性結(jié)果統(tǒng)計(jì)，本方法可滿足所有的RFID系統(tǒng)安全要求，而其他算法無法完全滿足RFID系統(tǒng)安全需求。
為了驗(yàn)證標(biāo)簽的身份信息，RFID協(xié)議需要具備一定的搜索能力，由此降低了協(xié)議的擴(kuò)展性。表3所示為幾種協(xié)議的計(jì)算成本結(jié)果，本協(xié)議的計(jì)算開銷低于其他幾種算法。實(shí)驗(yàn)采用8 MHz頻率的SHA-256 MSP430協(xié)議族，hash函數(shù)的運(yùn)行時(shí)間為0.065 ms。本文方法需要14×tHash的操作，因此需要0.91 ms，與其他4種算法接近，但本協(xié)議具有最全面的安全性能，因此，犧牲少量的計(jì)算時(shí)間較為合理。
對(duì)RFID協(xié)議運(yùn)行所需的運(yùn)行時(shí)內(nèi)存進(jìn)行比較統(tǒng)計(jì)，表4為本文協(xié)議標(biāo)簽運(yùn)行所需的內(nèi)存(RAM)大小，本協(xié)議所需的RAM大小略高于文獻(xiàn)[9]，但是明顯低于其他3種算法。由于文獻(xiàn)[8-10]并非基于hash函數(shù)的認(rèn)證方法，其標(biāo)簽消息的長(zhǎng)度較高，且無法做出準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)。然而，本文標(biāo)簽秘鑰為128 bit，標(biāo)簽ID為64 bit，協(xié)議安全性變量所需的存儲(chǔ)空間為224+n*(192)bit，該容量較低，其中n*(192)bit的存儲(chǔ)空間用于抵御Dos攻擊，而其他協(xié)議均無法抵御DoS攻擊。此外，本文標(biāo)簽的認(rèn)證過程中，傳遞的消息長(zhǎng)度為416 bit，其中32 bit是追蹤序列號(hào)Trseq，該開銷可保證協(xié)議具有較好的可擴(kuò)展性，而其他算法可擴(kuò)展性較差。
4 結(jié)論
根據(jù)RFID標(biāo)簽的能量來源，可將其分為被動(dòng)式標(biāo)簽、半被動(dòng)式標(biāo)簽以及主動(dòng)式標(biāo)簽。主動(dòng)與半被動(dòng)標(biāo)簽均具有較高的計(jì)算與存儲(chǔ)能力，而本文的輕量級(jí)安全協(xié)議需要一定的存儲(chǔ)能力(維護(hù)合理數(shù)量的秘密ID-緊急秘鑰對(duì))，因此本協(xié)議適用于主動(dòng)與半被動(dòng)標(biāo)簽。但合理的開銷使得本文具有完整的安全性能，可抵御各種主流的RFID網(wǎng)絡(luò)攻擊，具有極好的實(shí)用價(jià)值。
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RFID高頻HF新零售售貨柜讀寫器HR7768，是一款高性能的ISO/IEC 15693協(xié)議電子標(biāo)簽讀寫器，支持24路天線接口，采用全數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)，射頻輸出功率0.5-5W可軟件調(diào)節(jié)。廣泛用于新零售無人售貨柜，智能文件柜、試管試劑管理、行業(yè)機(jī)要文件管理、流利架、智能檔案柜、藥品寄售柜、智能文件柜、商品定位、珠寶管理、自助洗衣服務(wù)、生產(chǎn)過程控制等RFID系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。
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RFID智能檔案柜/文件柜高頻天線HA2621，針對(duì)高頻袋裝檔案，文件立式管理開發(fā)，采用一體式注塑外殼，乳白色外觀方便和周圍環(huán)境融為一體，背板螺絲安裝方便集成到智能檔案柜中，針對(duì)金屬柜體開發(fā)的天線調(diào)諧板，適應(yīng)各類金屬環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻標(biāo)簽的穩(wěn)定讀取，應(yīng)用于智能檔案柜、智能文件柜、保密檔案管理、智能書架、票證管理、共享圖書、微型圖書館、分布式圖書館等文件管理場(chǎng)合。
RFID智能檔案柜/文件柜高頻天線HA2621
RFID超高頻分體式電子標(biāo)簽讀寫器UR6258是基于IMPINJ R2000芯片深度開發(fā)的一款高性能的UHF超高頻電子標(biāo)簽讀寫器，支持EPCglobal UHF Class 1 Gen 2 / ISO 18000-6C ISO 18000-6B協(xié)議，支持RS232、RJ45（TCPIP）等多種通訊接口，4個(gè)外接TNC天線接口，廣泛應(yīng)用于進(jìn)出倉儲(chǔ)管理、圖書管理、稱重管理、固定資產(chǎn)管理、物流分揀、智能工具柜、醫(yī)療耗材管理柜、智能交通、門禁系統(tǒng)、智能檔案柜、防偽系統(tǒng)及生產(chǎn)過程控制等多種無線射頻識(shí)別（RFID）系統(tǒng)。
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RFID超高頻UHF不干膠標(biāo)簽UT6757
