RFID系統(tǒng)將尺寸較小、成本極低的標簽置入目標物體，以實現(xiàn)對海量物品的監(jiān)控。目前，RFID網(wǎng)絡已廣泛應用于供應鏈管理、運輸各行業(yè)之中，RFID的目標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標簽的能量、計算與存儲能力均較低，無法負荷復雜的加密算法，而大量采用加密算法的安全協(xié)議不具備較好的實用性。
已有的RFID系統(tǒng)大多采用雙向認證，雙向認證需要標簽認證數(shù)據(jù)庫的真?zhèn)危瑪?shù)據(jù)庫認證標簽的真?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生成標簽的一次性身份ID，匿名性較好。同時，本協(xié)議的標簽無需復雜的計算操作，并且數(shù)據(jù)庫端無需搜索操作，計算量極低。研究結(jié)果證明了本文輕量級的RFID安全協(xié)議滿足RFID網(wǎng)絡所需的所有安全性需求，且計算復雜度較低。
一個典型的RFID網(wǎng)絡模型，其中網(wǎng)絡拓撲分為若干簇，為每個簇分配一個閱讀器。RFID標簽可在簇之間移動，閱讀器需要認證其簇內(nèi)的標簽，同時，標簽需要向閱讀器注冊。假設閱讀器與服務器共享一個秘鑰Krs，標簽與閱讀器之間的信道為非安全信道。
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1.2 匿名認證階段
該階段實現(xiàn)標簽、閱讀器與數(shù)據(jù)庫的雙向認證。圖2所示為認證流程示意圖，該階段包含以下步驟：
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2 RFID基本指標與安全性分析
2.1 RFID基本性能分析
(1)標簽-數(shù)據(jù)庫的雙向認證。
(3)可用性。
證明：如果標簽與服務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，數(shù)據(jù)庫無法判斷真正有效的請求。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，針對需要實時監(jiān)控的重要文件比如：機要文件，人事檔案，絕密檔案、設計圖紙、抵押證件，銀行印鑒卡，重要流轉(zhuǎn)文件，重要標本等行業(yè)開發(fā)。精確定位文件到每一個格口，智能檔案柜無需屏蔽信號，柜外無識別區(qū)，通過APP在領(lǐng)用歸還時控制高頻讀寫器盤點裝有檔案標簽的文件，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別對借還人進行權(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，因為請求MA1中的參數(shù)僅允許發(fā)送一次，因此，數(shù)據(jù)庫可輕松檢測出重放攻擊的消息。
(2)假冒攻擊。
RFID高頻智能貨架HZHJ，針對需要嚴密監(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，貨架外無識別區(qū)，結(jié)合后臺管理系統(tǒng)，可以實時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)計報表。結(jié)合身份識別技術(shù)可以確定領(lǐng)用以及物品放置人員信息。
RFID智能貨架
3 實驗結(jié)果與分析
本文協(xié)議的目標是在保證合理計算成本的前提下，滿足RFID的安全性要求。將本方法與其他4個具有代表性的輕量級RFID雙向認證協(xié)議[8-11]進行比較。
表2所示為5種RFID協(xié)議的安全性結(jié)果統(tǒng)計，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。
為了驗證標簽的身份信息，RFID協(xié)議需要具備一定的搜索能力，由此降低了協(xié)議的擴展性。表3所示為幾種協(xié)議的計算成本結(jié)果，本協(xié)議的計算開銷低于其他幾種算法。實驗采用8 MHz頻率的SHA-256 MSP430協(xié)議族，hash函數(shù)的運行時間為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，犧牲少量的計算時間較為合理。
對RFID協(xié)議運行所需的運行時內(nèi)存進行比較統(tǒng)計，表4為本文協(xié)議標簽運行所需的內(nèi)存(RAM)大小，本協(xié)議所需的RAM大小略高于文獻[9]，但是明顯低于其他3種算法。由于文獻[8-10]并非基于hash函數(shù)的認證方法，其標簽消息的長度較高，且無法做出準確的統(tǒng)計。然而，本文標簽秘鑰為128 bit，標簽ID為64 bit，協(xié)議安全性變量所需的存儲空間為224+n*(192)bit，該容量較低，其中n*(192)bit的存儲空間用于抵御Dos攻擊，而其他協(xié)議均無法抵御DoS攻擊。此外，本文標簽的認證過程中，傳遞的消息長度為416 bit，其中32 bit是追蹤序列號Trseq，該開銷可保證協(xié)議具有較好的可擴展性，而其他算法可擴展性較差。
4 結(jié)論
根據(jù)RFID標簽的能量來源，可將其分為被動式標簽、半被動式標簽以及主動式標簽。主動與半被動標簽均具有較高的計算與存儲能力，而本文的輕量級安全協(xié)議需要一定的存儲能力(維護合理數(shù)量的秘密ID-緊急秘鑰對)，因此本協(xié)議適用于主動與半被動標簽。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)絡攻擊，具有極好的實用價值。
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RFID超高頻（UHF）安卓（Android8.1）手持終端MT50A搭載8核2.0GHz高性能處理器，結(jié)合安卓Android8.1系統(tǒng)， 配備2GB RAM + 16GB ROM內(nèi)存，以及5.5寸IPS高亮屏，選配條碼(一維或二維)，RFID低頻(125KHz)，高頻(13.56MHz)，超高頻(902-928MHz)高性能模塊。6面均可承受1.5米高度跌落到水泥地面的沖擊，IP等級可達IP65�？蓮V泛應用于物流快遞、設備巡檢、固定資產(chǎn)管理、醫(yī)療護理、防偽溯源、產(chǎn)品質(zhì)檢、水電抄表、服裝訂貨、移動銷售作業(yè)等多種無線射頻識別（RFID）系統(tǒng)。
RFID超高頻（UHF）安卓（Android8.1）手持機MT50A
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)議電子標簽讀寫器，支持24路天線接口，采用全數(shù)字信號處理設計，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、生產(chǎn)過程控制等RFID系統(tǒng)應用領(lǐng)域。
RFID高頻HF新零售售貨柜讀寫器HR7768
RFID智能檔案柜/文件柜高頻天線HA2621，針對高頻袋裝檔案，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，針對金屬柜體開發(fā)的天線調(diào)諧板，適應各類金屬環(huán)境，實現(xiàn)對高頻標簽的穩(wěn)定讀取，應用于智能檔案柜、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個外接TNC天線接口，廣泛應用于進出倉儲管理、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別（RFID）系統(tǒng)。
RFID超高頻分體式電子標簽讀寫器UR6258
RFID超高頻UHF圓極化天線UA2626是一款高性能的電子標簽讀寫器天線，工作頻率902-928MHz，支持EPCglobal UHF Class 1 Gen 2 / ISO 18000-6C ISO 18000-6B協(xié)議�？蓮V泛應用于倉儲進出庫管理、固定資產(chǎn)管理、智能工具柜、智能書架、智能文件柜、漂流書柜、檔案管理、物流分揀、證照管理車輛管理、智能稱重共享書柜、微型圖書館、分布式圖書館、醫(yī)療耗材管理、門禁考勤、防偽系統(tǒng)及生產(chǎn)過程控制等多種無線射頻識別（RFID）系統(tǒng)。
RFID超高頻UHF圓極化天線UA2626
RFID超高頻UHF（860~930MHz）鋁蝕刻不干膠標簽UT6757采用獨特的標簽天線設計，采用EPC Global Class1 Gen2, ISO 18000-6C協(xié)議，可定制不同尺寸、銅版紙或PET材質(zhì)、以及不同印刷，能進行遠距離多標簽的讀取，廣泛用于商品物流、圖書管理、檔案標簽、倉儲物流、產(chǎn)品標識、物品防偽等領(lǐng)域。
RFID超高頻UHF不干膠標簽UT6757
