基于DES算法的RFID安全系统设计

殷小虹

基于DES算法的RFID安全系统设计

殷小虹

RFID技术是一项自动化的安全认证技术，它具有较大的优势，得以在社会经济生活中广泛运用，如机场安检、地铁检票等等。但这种技术存在着一定的薄弱环节，尤其是标签与扫描器之间的信道的安全性能比较差，极大程度地影响了这项技术的安全性能及认证能力。因此，基于DES算法来探讨RFID技术的安全系统，有助于改良它的安全能力，综合性提升它的应用属性。

RFID技术的安全性能比较优良，社会应用面比较广袤，不管是机场、车站的检票，还是商品价格的识别等等，都可以利用这项技术的射频优势。在实际发挥作用的过程中，这项技术主要是基于标签与扫描器之间的双向信息传输，但这也决定了该项技术的薄弱环节。因此，为提升RFID技术的安全性能，需要基于DES算法来改良它的作用机制，设计更加科学、更加精确、更有保障的安全系统。

RFID系统的组成部分及安全协议

RFID技术的组成部分RFID技术是一项安全属性比较高的技术，具有较强的便捷性，可以实现自动化的识别，主要由三部分构成，电子标签、读写器和后端数据库等。电子标签是这项技术的重要组成部分，它的内容是比较丰富的，同时也具有非常优越的性能。在实际的作用发挥中，它比我们通常所见的条形码具有更大的便利性，可以实现对信息的修改和完善，从而提升其利用率，避免浪费。读写器是RFID技术的关键设备，它负责对标签所传输的信息的接收与处理，主要的功能在于对信息的有效识别，以判断标签所对应的物品的属性及内容。后端数据库则是整个RFID技术的重要载体。在这部分元件中包含着丰富的信息，与它进行直接对接的是读写器。读写器将信息传输至这里，然后进行相应的存储，以便于数据信息的有效利用。

RFID技术的作用机制。在RFID技术发挥作用的过程中，它的三部分系统内容，其实是一种双向的信号传输通道，以便进行信息的处理与判断。标签是信源，它具有专属属性，内部的编码作为它唯一的特征，具有一对一的特点。作为信源的标签，通过发送信号来进行识别，基于天线的存在，然后将信号传输至读写器，读写器进行信号的判断与分析，当处理结果再通过天线来传输至标签，从而实现数据的轮回与转换。在这个过程中，三个组成部分并没有发生接触，而是基于数据信号的直接传输来进行作业。从它的传输特征也可以判断出，这项技术的薄弱环节恰好在信号的传输中介上。外界非法信号很容易切断标签与读写器之间的信号传输，从而实现信息的篡改或者窃取。比如地铁检票卡失灵，用户存储在里面的金额发生改变或者被窃取，就是基于RFID技术自身的不安全属性造成的。因此，通过加密或者改变算法的方式来进行RFID技术认证方式的优化，能够规避它的技术缺陷，有效提升其安全性能。

RFID安全系统的设计

RFID技术在初始阶段，确实发挥着关键性的作用，它的应用领域也是比较广泛的。但与此同时，RFID技术的薄弱环节也被逐渐放大，RFID的安全漏洞也凸显了出来。为了优化其安全性能，更好地将RFID技术运用在社会经济生活中，需要对它进行科学合理的系统优化和安全设计，只有这样才能保护人民群众的信息安全及财产安全，也才能扩大这项技术的应用领域。

RFID安全系统设计的主要着力点基于RFID技术发挥作用的机制，人们可以清楚地认知到，这项技术的薄弱环节以及最容易遭受攻击的区域。因此，为了针对性地弥补它的安全漏洞，可以在认证方式上进行合理的优化。一方面，标签与读写器之间在信号传输的过程中，传统的认证方式具有一定的漏洞，很难判断信号是否真实，很难甄别信号是否是对方的专属信号。因此，应该在二者之间进行认证方式的加密，或者在三重认证的基础上进行有效加密处理。为标签或者读写器匹配专属密钥，避免外部非法信号的干扰或者破坏。当前标签对于读写器的认证已经逐步成熟并得到了有效应用，但后者对于前者的认证还没有落实到位。基于此，在双向认证的过程中，应该巧妙设计读写器对标签的认证方式，有效预防非法的读写器对标签的认证。比如非法人员仿造读写器，肆意窃取带有标签信息、具有价值的卡，然后进行金额的窃取。另一方面，在信号传输的过程中，应该对信号做科学的加密处理。RFID技术一直以来都采用明文传输，这无疑增加了被窃取、被破坏的风险。此外，还应该加强对数据库的科学管理。数据库是整个RFID技术的核心部分，数据库中蕴含着非常丰富的数据信息。一旦被肆意窃入，很可能会识别信号的属性，进而对传输信号进行复制或者干扰。因此，在优化其安全性能的过程中，还需要加强对数据库的管控。

基于DES算法的RFID安全设计。基于以上分析可以判断出，双向认证是一种密钥认证，能够有效地提升RFID的安全属性，同时也能够避免外部非法信号的侵入。但当前一些加密算法在实际应用过程中，具有较大的排斥性，同时也会造成成本的增加及负荷量的增长。RFID自身的容量比较低，成本也偏低，因此基于DES算法来进行安全系统设计，具有较强的适用性。DES算法是基于优良硬件电路的目的而产生的，它在RFID中的应用，能够实现快速化的加密设计，同时也能够快速地进行解密处理，这无疑提升了RFID技术的使用性能。DES算法的核心是一个轮函数，明文数据经过初始置换后进行16次函数的操作，最后经过一个逆初始置换输出结果。这种算法有个非常大的特点，那就是每一次实施环节中的密钥都是基于上一次运算而得来的，也就是说每一次密钥都是相对独立的，这就增加了RFID安全系统的整体安全性能。同时，基于DES算法来进行RFID安全系统的合理设计，遵循科学的设计理念，本着加密处理的方法，对S盒进行一定程度的融合，改变传统分散的系统设计，采用集中化的设计。但在单一的S盒中，其主体内容并不单一的，而是8块。这本身能够减少RFID标签的能耗，全面保障RFID的安全性能。

RFID是一种科学的自动化的识别技术，在RFID技术的运用过程中，它的安全性较强，但同时它自身的薄弱环节也比较明显。因此，基于DES算法来进行有效的改良与优化，能够全面提升RFID的安全等级。

本文系2015年江西省教育厅科技计划课题《基于改进AES加密算法的RFID安全机制研究与应用》（课题编号：GJJ151239）

南昌工学院）