【摘要】：無線射頻識別(RFID)技術是一種無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學接觸就可以識別出目標信息的非接觸自動識別技術,它具有低成本、體積小以及快速高效等優(yōu)點,目前被廣泛應用于交通、醫(yī)療以及電子商務等領域�；诜墙佑|式識別的特征,會導致RFID系統(tǒng)存在標簽碰撞與安全隱私兩大問題。為了推動RFID系統(tǒng)的進一步廣泛應用,就迫切的需要設計出一種高效的防碰撞算法和安全認證協(xié)議。防碰撞算法用于解決多個標簽同時識別發(fā)生碰撞的問題,而安全認證協(xié)議則是保護用戶的數(shù)據安全以及隱私安全。本文針對現(xiàn)有的一些防碰撞算法和安全認證協(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證問題；內容包括RFID系統(tǒng)的基本組成及工作原理、RFID系統(tǒng)中標簽防碰撞算法的機制需求、RFID系統(tǒng)身份認證技術的安全要求。2.提出了一個基于自適應搜索策略的RFID標簽防碰撞算法。采用前進策略和后退策略,并從碰撞位著手分析,將EPC的值根據Manchester編碼分成“0”和“1”兩分支,只傳輸碰撞位信息；同時引入碰撞計數(shù)器的概念,根據碰撞計數(shù)器的值,可以直接判斷出只有一位發(fā)生碰撞的兩個標簽。兩種策略的使用,使得整個傳輸過程的數(shù)據量減少,同時識別過程的查詢次數(shù)也減少。相對現(xiàn)有的防碰撞算法,本文算法提高了系統(tǒng)的查詢效率,同時也保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定。3.提出了一個改進的滿足后向隱私的RFID認證協(xié)議。在該協(xié)議中,RFID標簽端不使用傳統(tǒng)的基于HASH函數(shù)的加密,而是采用輕量級的基于Rabin算法的加密,從而降低標簽成本；同時傳輸過程中,所有的信息都進行加密后再傳輸,使得認證協(xié)議可以抵抗暴力破解攻擊；最后RFID系統(tǒng)中利用LFSR來產生隨機數(shù),減少實現(xiàn)過程中所需要的門電路總個數(shù),最終達到降低標簽成本的目標,滿足了RFID標簽低成本的需求。4.提出了一個基于標簽ID的RFID系統(tǒng)密鑰無線生成算法。在該算法中,摒棄傳統(tǒng)的共享密鑰設置方法,即標簽與讀寫器之間的共享密鑰無需事先設置好。將標簽的ID分成左右對等的兩部分,明文傳輸左邊的值,利用右邊的值進行共享密鑰生成的計算,將計算的結果先進行簡單的位運算再傳輸,從而確保了傳輸信息的安全性；共享密鑰是由讀寫器產生的隨機數(shù)與標簽的ID右邊的值共同計算所得,可以抵抗常見的攻擊方式,確保共享密鑰的安全性。5.提出了一個基于標簽ID的超輕量級RFID雙向認證方案。在該方案中,RFID標簽端不再產生隨機數(shù),從而可以降低標簽端的計算量和成本；同時RFID系統(tǒng)中所有的運算方法都是采用計算量較少的位運算,可以實現(xiàn)RFID系統(tǒng)的超輕量級認證；方案中充分利用標簽ID的信息,將ID分為左右對稱位數(shù)的兩部分,結合交叉位運算和循環(huán)冗余校驗方法來實現(xiàn)標簽與讀寫器之間的雙向認證,滿足了低RFID標簽成本的需求。本文的創(chuàng)新之處包括：1.提出了一個基于自適應搜索策略的RFID標簽防碰撞算法。在該算法中,采用前進策略和后退策略的機制,引入碰撞計數(shù)器的概念,減少了查詢的次數(shù)、降低了數(shù)據的傳輸量,提高了標簽的識別效率。2.提出了一個基于標簽ID的RFID系統(tǒng)密鑰無線生成算法。在該算法中,不用事先設置好共享密鑰,通過動態(tài)生成密鑰的方法,提高了認證過程中的安全性,保證了RFID系統(tǒng)的安全可靠。3.提出了一個改進的滿足后向隱私的RFID認證協(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算法進行加密,可以較好地滿足RFID系統(tǒng)高強度的安全需求。
【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，可采用如下方法對算法的性能進行分讀寫范圍內有Ｘ個標簽需要識別，設尋呼次數(shù)為Ｙ制策略；如果有Ｋ個節(jié)點，只有１位２Ｋ邋＝邋２Ｘ－ｌ－化。因此，相較于現(xiàn)有技術，其具用下面的歸納法證明：逡逑時，表示讀寫器的讀寫范圍內只有一個標簽，不會成立。逡逑

同時文獻［６８］證明了邋Ｒａｂｉｎ加密算法的安全性，也具有Ｈａｓｈ函數(shù)計算單向性逡逑的特點，從而可Ｗ抵抗去同步攻擊。逡逑本章協(xié)議認證過程如圖４－１所示。逡逑對改進的協(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，表示取運算結果的前Ｋ位；逡逑Ｄ邋＝邋［ＫＥＹ２ｍｏｄＭ］ｋ＆Ｒｔ，表示首先�。郏葸\算結果的前Ｋ位，然后再與化進行與逡逑運算。逡逑整個協(xié)議的認證步驟描巧如下：逡逑２２逡逑
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.44

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本文編號：2560684