[发明专利]一种抗中继攻击的RFID距离约束安全认证方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种抗中继攻击的RFID距离约束安全认证方法。

背景技术

无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种具有非物理性接触、低成本、低功耗等特点的自动识别技术。在RFID系统中，阅读器与标签之间通过无线射频信号来传递信息，从而识别被标识物体的信息。目前，RFID技术已经获得大规模的推广应用，但其安全与隐私问题也日益引起人们的关注。

中继攻击给RFID安全带来了巨大的威胁，攻击者通过原封不动地转发RFID读写器和标签的通信消息的方式，增加了读写器和标签的通信距离，破坏了RFID默认短距离通信的隐含假设。抵御中继攻击的主要方法是采用基于测量读写器与标签之间通信时间的距离约束协议。

距离约束协议一般要实现两个方面的功能，一个是身份认证，另一个是距离检查。身份认证简单描述就是读写器确定标签的合法身份；而距离检查则是确定标签是否在可信的通信距离范围之内。

2005年，Hanck和Kuhn提出了HK协议，该协议是最早提出的针对RFID的距离约束协议，它是一个简单快速的协议，缺点是攻击者通过提前询问策略攻击成功的概率较高。Munilla等人对HK协议进行了改进，提出了MOP协议，增加了“空质询”，这样就增加了n比特的内存，并且对于攻击者来说通过不响应的方式可以提高攻击的成功率。2008年，Kim等人提出了KA协议，该协议采用混合质询的方式，使攻击者攻击成功的概率接近最优值(1/2)ⁿ，但它的缺点是消耗了较多的内存，同时不抵抗合法标签的距离欺骗攻击。2011年，Wei等人提出了MEED协议，该协议基于MOP协议，但内存的消耗由原来的3n减少为2n，然而并没有降低攻击者成功的概率，另外标签在快速阶段需要计算表达式的值，增加了标签的计算负担。

距离约束攻击面临3种不同类型的攻击：距离欺骗、黑手党欺骗和恐怖分子欺骗。现有的工作主要是从安全性和计算效率两个方面进行改进，但提出计算效率低，且能同时抵抗3种类型欺骗攻击的协议，至今仍是一个具有挑战性的课题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种抗中继攻击的RFID距离约束安全认证方法。

为了达到上述目的，本发明提供的抗中继攻击的RFID距离约束安全认证方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)RFID系统初始化，标签和读写器建立两个共享的密钥值；

(2)读写器对标签的身份进行验证，并获取与该标签共享的密钥值；

(3)利用步骤(2)中标签与读写器共享的密钥值，读写器分发一个随机数给标签；

(4)基于两比特交换规则和步骤(3)中的随机数，标签与读写器进行n轮比特交换；

(5)根据步骤(4)的交换结果，读写器对标签返回的比特值进行验证，并根据交换时间来验证标签是否在约束距离的范围内。

在步骤(1)中，所述的RFID系统初始化方法是：RFID系统为每个标签设定一个身份信息值，读写器选取两个随机数作为密钥值k₁和k₂，其中密钥值k₁的长度为3n比特，密钥值k₂的长度为n比特，n为安全参数，然后将密钥值k₁和k₂置于标签之中。

在步骤(2)中，所述的读写器对标签的身份进行验证的方法是：首先，读写器广播一个问候消息来宣称自己的存在，然后标签发送其身份信息值来回应这个消息，最后读写器在其数据库里查找该身份信息，如有则认证通过，否则协议中止。

在步骤(3)中，所述的读写器分发随机数给标签的方法是：首先读写器从乘法群中随机选取一个随机数，然后结合与标签共享的密钥值，计算生成包含随机数的值，并将该值广播给标签，标签通过自己的密钥值对该值进行计算，验证收到信息的正确性，并获得随机数。

在步骤(4)中，所述的标签与读写器进行n轮比特交换的方法是：比特交换分n轮进行，每一轮的交换方法是：读写器根据步骤(3)中随机数的特点，向标签发送两比特挑战，标签收到挑战后，首先验证挑战比特的正确性，然后根据验证结果对应返回相应的比特值。