rfid中的安全协议及加密算法研究与实现-刘宇.pdf
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1、分类号 密级 UDC 注 1 学 位 论 文 RFID 中的安全协议及加密算法研究与实现 ( 题名和副题名) 刘宇 (作者姓名) 指导教师姓名 文光俊 教授 电子科技大学 成 都 (职务、职称、学位、单位名称及地址) 申请学位级别 硕士 专业名称 电子与通信工程 论文提交日期 2010.04 论文答辩日期 2010.05 学位授予单位和日期 电子科技大学 答辩委员会主席 评阅人 2010 年 月 日 注 1:注明国际十进分类法 UDC的类号 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其
2、他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名: 日期: 年 月 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了 解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 (保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名: 导师签名: 日期: 年 月 日 摘要 I 摘 要
3、 射频识别技术又简称 RFID 技术,它是近几年来业界所关注的热点。 是因为在RFID 标签 的 本身就具 许多的特 点,比如:一是 容量大 、二是 体积小、 三是 寿命长、四是标签可以 重复 的 使用等 等 , 并且他还具有 支持非可视识别、 快速读写功能、移动识别 系统 、定位 等功能 。 现在 RFID 射频识别技术已经广泛应用于在 办公自动化 、商业自动化 及大型 交通运输 设备 管理等 诸多跟我们生活贴切的 领域。 可是,随着射频识别系统应用 的 不断扩大, 技术 安全 性的 问题也逐渐 成为了人们 关注的焦点 。在研究 RFID 射频识别 技术 的 过程中, 相信已经有 许多 的研
4、发工作者已经 发现了它所存在的安全隐患。 例如 :美国约翰霍普金森大学 通信技术学院 的 研发人员在 2005 年花了 将近 三个月的时间破 解了 当时 德州某仪器公司制造的当今相当盛行的 汽车防盗系统 : immobilizer;而在今年年初的 RSA security 年会上,阿迪 沙米尔教授也宣布了他们所进行的 RFID 标签攻击试验情况,并称手机经过了改写程序同样具备攻击能力。所以,加强射频识别系统的安全是我们不容忽视的问题。 本论文将在安全协议方面进行改进,提出自己的具有创新性的安全协议和加密算法。以满足特定 RFID 标签的安全性和硬件成本需求 , 将 RFID 的物理性能特性与密
5、码学知识的特色结合是本论文的独特之处。 以 目前 RFID 的安全协议架构 为主要的研究对 象,在深入分析 DES 和 RSA 加密算法在 RFID 系统的应用中所需的的时间代价及硬件条件,根据实际情况对算法进行修改 , 设计出一套算法合理,协议简洁,具有实用价值的安全协议。并 在电科院自拟项目 RFID 门禁及考勤系统 的阅读器样机中实现通信加密 。主要内容为: 1 研究目前的安全协议构架以及攻击手段,对防攻击协议进行深入研究。 2 研究 DES 和 RSA 加密算法在 RFID 系统的应用中所需的的时间代价及硬件条件,根据实际情况对算法进行修改。 3 根据本系统具体情况,改进加密算法和安全
6、协议的构架,形成一套具有实用性的安全协 议。 4 对拟采用的加密算法和安全协议,对改进加密算法的可行性、安全协议的抗攻击性完成计算机仿真。 5针对以上协议框架,在 RFID 门禁及考勤系统 项目的阅读器样机中实现通信加密。 关键词: RFID, 安全协议 , 加密算法 , 门禁系统,通信加密 ABSTRACT II ABSTRACT Radio Frequency Identification Technology which is always called RFID is very hot in recent years according to its features of small
7、 size, high capacity, long life, reusable, as well as support on fast read and write, non-visual recognition, movement recognition, multi-target identification, location and long-term follow-up management. Currently, RFID has been widely used in industrial automation, business automation, transport
8、control and management and so on. However, as the application of RFID expanded, more and more people have paid attention to its security problems including some researchers. The main threats of RFID systems can be divided into two aspects. One is the threat of destroy the system, such as DOS denial
9、of service attack, or disguised as legitimate labels. The other is privacy-related threats. The thesis is raised a creative security protocol and encryption algorithm which is unique on satisfying RFID security and hardware cost, and combine RFID physical properties and cryptography knowledge. Study
10、ing on the current framework for RFID security protocols, while analyzing the time cost and hardware conditions of DES and RSA algorithm used in RFID systems, this security algorithm is reasonable and with practical value, which has been practically used in RFID Access Control and Attendance System
11、to make communication encryption. And the main problems studied as below: 1. Analyze recently security protocol architecture, as well as means of attack. 2. Analyze and improve the time cost and hardware conditions of DES and RSA algorithm used in RFID systems. 3. Base on the real system, the practi
12、cal protocol is improved on encryption algorithms and the security framework. 4. The theoretical validities are illustrated with simulation results. 5. Based on the given frames, the protocol is practically used in RFID Access Control and Attendance System to make communication encryption. Keywords:
13、 RFID, security protocol, encryption algorithm, RFID Access Control 目录 III 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 无线射频技术的基本介绍 . 1 1.1.1 射频识别的基本概念 . 1 1.1.2 射频识别的应用 . 3 1.2 RFID 无线射频识别技术的历史 . 3 1.3 安全与隐私保护在系统中的重要性地位 . 5 1.4 本论文的选题和研究内容 . 6 1.4.1 选题依据及研究意义 . 6 1.4.2 研究的内容 . 8 1.4.3 本论文研究的关键问题及目的 . 8 第二章 安全协议研究 . 9 2.1 RFI
14、D 安全机制中的认证协议研究 . 9 2.1.1 无线射频技术的物理安全机制简介 . 9 2.1.2 HASH-LOCK 协议的介绍及功能原理 . 10 2.1.3 Hash-Lock 协议 . 10 2.1.4 随机 Hash-Lock 协议 . 11 2.1.8 改进协议 . 13 2.2 改 进协议安全性与高效性分析 . 13 2.2.1 三个协议的比较 . 14 2.2.2 改进后的协议的优势与不足 . 15 第三章 加密算法的研究 和功能的实现 . 16 3.1 密码学的技术原理的介绍 . 16 3.2RSA 加密算法 . 17 3.3 DES 加密算法 . 18 3.4 DES 加
15、密过程 . 22 3.4.1 子密钥的产生 . 22 目录 IV 3.4.2 加密函数 f 的产生 . 22 3.5 DES 算法的仿真与分析 . 23 3.6 DES 算法的安全性分析 . 24 第四章 RFID 门禁系统 . 26 4.1 项目概述 . 26 4.2 系统总体设计 . 27 4.2.1 设计简介 .27 4.2.2 主要使用的芯片介绍 . 28 4.2.3 阅读器软件设计 . 30 4.2.4 ISO18000 的编码格式及协议 . 30 4.2.5 防碰撞算法实现方案 . 32 4.2.6 阅读器应用层功能模块 . 32 4.2.7 PC 端底层驱动模块 . 37 4.3
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- 关 键 词:
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