RFID技术安全性分析和解决方案

蔡菁

摘 要：射频识别（RFID）标签以其容量大，速度快，支持移动识别、多目标识别和非可视识别，正逐步应用于生产制造、交通运输、批发零售等诸多行业，可以说RFID的应用已经遍布我们生活的方方面面。那么RFID的安全问题也日益突出，如何解决RFID的安全问题就显得尤为重要，本文就是在这样的背景下，阐述了RFID的安全威胁和解决方案。

关键词：RFID；安全；Hash函数

一、引言

RFID系统一般由三个实体部分与两种通信信道组成，即电子标签、阅读器、后台应用系统与无线通信信道、后端网络通信信道。对于攻击者来说，这几部分都可能成为攻击对象，攻击者模型如图1所示。

二、安全威胁

攻击RFID系统的手段一般分为被动攻击、主动攻击、物理攻击、内部人员攻击和软/硬件配装攻击5种。

1.被动攻击

被动攻击不修改数据，而是获得系统中的敏感信息，通过对电子标签与阅读器之间的无线信道的窃听，攻击者可以获得电子标签中的数据，分析出大量有价值的信息。

2.主动攻击

主动攻击涉及对系统数据的篡改或增加虚假的数据。其手段主要包括：

（1）假冒：对于RFID系统，既可以假冒电子标签也可以假冒阅读器。

（2）重放：攻击者可以把以前的合法通信数据记录下来，然后重放出来以欺骗标签或阅读器。

（3）篡改：对RFID系统而言，可以篡改空中接口数据或者标签数据。

（4）拒绝服务：针对RFID的空中接口实施拒绝服务是比较容易的。

（5）病毒攻击。

三、RFID安全关键问题

RFID系统中电子标签固有的内部资源有限、能量有限和快速读取要求，以及具有的灵活读取方式，增加了在RFID系统中实现安全的难度。实现符合RFID系统的安全协议、机制，必须考虑RFID系统的可行性，同时重点考虑以下几方面的问题。

1.算法复杂度

对于存储资源最为缺乏的RFID电子标签要求加密算法不能占用过多的计算周期。

无源EPC C1G2电子标签的内部最多有2000个逻辑门，而通常的DES算法需要2000多个逻辑门。

2.认证流程

在不同应用系统中，读写器对电子标签的读取方式不同，认证所需时间也不一样。

3.密钥管理

在RFID应用系统中，如果每个电子标签都具有唯一的密钥，那么密钥的数量十分庞大，密钥管理会比较困难。如果所有同类的商品具有相同密钥，安全性又会不足。

除了要考虑以上这几个方面之外，还要考虑如何对传感器、电子标签、读写器等感知设备进行物理保护，以及是否要对不用的应用使用不同的安全等级等。

四、一种RFID密码相关技术

密码相关技术可以实现RFID系统所要求的机密性、完整性、可用性、真实性和隐私性等基本特征，且具有广谱性，在任何标签上均可实施。但完善的密码学机制一般需要较强的计算能力，对标签的功耗和成本是一个较大的挑战。下面一种基于Hash函数的安全通信协议，抛砖引玉，供大家参考。

一种用于供应链的RFID安全和隐私方案。在标签内置一个Hash函数，保存Hash（TagID）和ReaderID（合法阅读器的ID）。数据库中保存所有标签的TagID和Hash（TagID）。其协议流程如下图所示。

其执行步骤为：

（1）阅读器向电子标签发送查询命令。

（2）电子标签生成随机数k并通过阅读器转发给数据库。

（3）数据库计算a（k）=Hash（ReaderID‖k）并通过阅读器转发给电子标签。

（4）电子标签同样计算a（k），以认证阅读器，若认证通过则将Hash（TagID）通过阅读器转发给数据库。

（5）数据库通过Hash（TagID）查找出TagID并发给阅读器。

该协议基本解决了机密性、真实性和隐私性问题。其优点主要是简单明了，数据库查询速度快。缺点一是需要一个Hash函数，增加了标签成本、功耗和运行时间；二是攻击者可重放数据欺骗阅读器；三是非法阅读器可安装在合法阅读器附近，通过监听Hash（TagID）跟踪标签；四是一个地点的所有电子标签共享同一个ReaderID安全性不佳；五是阅读器和电子标签中的ReaderID的管理難度较大。

五、结束语

随着技术的发展，目前乃至将来，RFID标签将存储越来越多的信息，承担越来越多的使命，RFID安全问题是一个不能回避的问题，但由于标签资源的有限性，大多安全方案或多或少都存在一些问题，值得我们进一步研究。

参考文献

[1]何加亮.基于散列函数的RFID安全协议研究[D].吉林大学，2012.

[2]米志强，杨署，王武等编著.射频识别（RFID）技术与应用[M].电子工业出版社，2011.

[3]Vajda I.and Buttydn L.Lightweight authentication protocols for low-cost RFID tags.Security issue in Ubicomp03，2003.