[发明专利]基于简单逻辑加密和时间戳的双向认证方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是一种射频识别双向认证方法,可用于数字信息的传输。

背景技术

射频识别RFID作为一种快速、实时、准确采集与处理信息的高新技术，目前已经被列为21世纪最重要的十大技术之一。由于RFID具有无需接触，可以实现批量和远程读取，使用寿命长以及操作方便快捷等优点，所以目前已经被广泛应用于生产、零售、物流、交通等诸多领域。另外，在可预见的未来中，RFID将会变得更加的便携和高效，其成本也将会进一步的降低，届时，其应用领域也将会变得更加广泛。

但是，由于标签与阅读器之间是通过无线射频信号来进行通信的，这种开放的无线通信环境很容易遭受到各种攻击，因此RFID系统实际上面临着许多安全与隐私问题。倘若系统的安全性无法获得良好的保障，则系统中的个人私密以及商业机密等敏感类信息都非常容易被攻击者所截获并反过来利用，一旦这种情况发生，则势必会对财产安全、军事安全以及国家安全等造成严重的威胁。伴随着近些年RFID技术的快速发展和广泛应用，这类问题已经成为RFID技术的主要发展瓶颈之一。因此，现阶段对RFID安全问题的研究已经成为RFID研究领域的重点和热点。但针对该问题，目前国内外还尚未研究出一个普遍适用的解决方案。

目前保障RFID系统安全的主要技术手段可被划分为两大类：物理技术和密码技术。其中，物理技术主要包括的有“kill”标签，阻塞标签、静电屏蔽、主动干扰、读取访问控制、智能标签和设置伪随机序列口令等。由于这些物理技术大都存在一个共同的问题，即都会使得标签自身的利用率变得低下，成本变高，且安全性也并不是特别理想。因此近年来采用密码技术来解决RFID系统的安全与隐私问题日益受到人们的重视。而所谓密码技术就是借助密码学方法设计一种可靠的安全认证机制，以防止未经授权的阅读器非法读取标签中的隐私数据，同时也防止非法标签冒充合法标签。由于一个安全的RFID系统应该可以有效的抵抗窃听、跟踪、假冒和重放等攻击。这就要求设计者在设计RFID安全认证机制时，首先应该保证系统具备机密性、完整性、可用性、真实性以及隐私性等基本特征。此外，一个比较完善的RFID认证机制还应该满足不可追踪性、前向安全性以及同步性等。

迄今为止，国内外学者已经相继提出了许多种不同的RFID安全认证协议，有些采用的是一些复杂的密码算法，比如Engberg等人所提出的基于密钥共享机制的零知识认证协议，Feldhofer在安全层所设计出的基于AES算法的认证协议，Manfred等人提出的基于对称密码算法的认证协议以及Junichiro等人提出的基于重加密机制的认证协议等。在这些基于密码算法的认证协议中，有些安全问题能够得到很好的解决，但仍存在很多不能够被有效解决的问题，因此协议仍然需要加以改进。同时它们也大都存在一个共同的缺陷，即都采用比较复杂的密码算法和完善的加密机制，比如AES、DES、3DES甚至还包括有公钥加密算法RSA等。因此这些协议对RFID标签的要求太高，都不能很好地避免标签的局限性，所以它们均不利于低成本RFID系统的广泛应用。

为了很好的兼顾低成本标签的局限性，并且考虑到Hash运算具有计算简单快速等诸多优点，所以基于Hash函数的RFID安全认证方案被提出。其中包括有Hash-lock协议、随机Hash-lock协议、Hash-chain协议、基于杂凑的ID变化协议、David的数字图书馆协议、分布式挑战应答认证协议和LCAP协议等。但这些协议都只能抵抗部分攻击，并不能达到抵抗大多数攻击的高的安全级别。如Hash-lock协议不能抵御重放、假冒和跟踪等攻击，安全性很差；随机Hash-lock协议虽然解决了Hash-lock协议中所提到的跟踪问题，但仍然不能有效解决重放、假冒攻击以及拒绝服务攻击；Hash-chain协议与基于散列运算的ID变化协议同样也不能有效抵御假冒和拒绝服务攻击；David的数字图书馆协议和分布式挑战应答协议虽然能够防御假冒和位置跟踪等方面的攻击，但仍无法抵御拒绝服务攻击。因此，如何在满足RFID局限性的前提下，找到达到高安全级别的方法仍需要加强研究。