[发明专利]一种基于PUF的RFID安全认证方法

说明书

本发明公开了一种基于PUF的RFID安全认证方法，首先，基于PUF电路产生独特的挑战‑响应对并结合TRNG及二进制操作构成指定的响应设备与阅读器之间数据交互的协议；并同时在对响应设备和阅读器部署之前基于验证次数N、可信ID等参数获取PUF软模型，基于PUF软模型对PUF电路的输出进行预测输出；最后，响应设备利用TRNG构成预定数量的挑战，并且根据后台服务器中设定的计数N表、可信ID表、汉明距离、容差水平值等对响应设备与阅读器之间进行设定的轮询操作，实现RFID的安全认证操作；本发明可以有效抵抗交互过程中的恶意中继攻击，并且能在不增加成本的情况下，进行安全可靠的RFID认证。

技术领域

本发明属于物联网安全技术领域，具体为一种基于PUF(Physical UnclonableFunction，物理不可克隆技术)的RFID(Radio Frequency Identification，射频识别技术)安全认证方法，通过利用物理不可克 隆技术产生秘钥安全随机的特点，解决了RFID应用中的中继攻击。

背景技术

物联网(IoT，Internet ofThings)一直被认为是继计算机、互联 网之后世界信息产业发展的第三次浪潮，因为它将完全改变人们的生 活、工作、娱乐和旅行方式，甚至改变全球政府及企业之间的交互。 目前，物联网前在全球呈现出快速增长的势头，在很多物联网权威人 士看来，我们将进入一个全新的万物互联的新世界，预计到2020年 将有340亿台设备接入互联网，相比移动物联网，物联网市场规模是 其数十倍的容量，能为全球带来数十万亿的经济价值，也被视作为全 球经济增长的新引擎，开启新时代的步伐。

最初的物联网概念由MITAuto-第一ID中心Ashton教授在1999 年研究RFID时最早提出：通过射频识别、红外感应器、全球定位系 统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与话联 网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、监控和 管理的一种网络概念。在2005年国际电信联盟(ITU)发布的同名报 告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围也有了较大的 拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网，而转变成任何时刻、任 何地点、任何物体之间的互联，无时不在的网络和无所不知计算的发 展愿景。

物联网工程建设蓬勃发展，感知设备应用越来越成熟，二维条形 码、RFID产品、传感器、摄像头等感知设备随处可见，但市场应用 需求正逐步发现变化，已从单一的设备功能扩展与性能增强到兼顾安 全保障。政府、企业、科研机构越来越重视物联网安全问题，针对感 知设备安全防护现有一些技术手段，包括高强度加密的CPU卡、对 RFID标签进行认证、密钥管理机制以及从制作工艺采用抗功耗/电磁 辐射分析、故障注入攻击技术等等。可以看到一方面这些安全防护措 施有了一定的防护效果，但是是否符合相关标准，还需进一步明确。 另一方面上述的一些安全措施往往处于被动防御，面对物联网应用新 形式和物联网设备攻击新行为，须在感知设备设计、实施、运行阶段 将化被动为主动，积极开展感知层的设备安全检测，增强物联网主动 安全保障能力。

由于对功耗，实施面积和设备成本的高度限制，在RFID系统中 建立可靠的安全通信一直是一个持续存在的问题。提供可证明的安全 性的标准加密解决方案对RFID和其他高度受限的设备具有过高的面 积和功率需求。例如，低成本RFID标签只能使用3-5k逻辑门来实 现安全功能，而对认证的可靠安全的公共密码算法实现可以使用12k 到22k逻辑门。

发明内容

针对上述现有技术中存在对功耗、实施面积以及设备成本的限制 问题，本发明提供一种基于PUF的RFID安全认证方法；该方法不使 用加密函数或者散列函数，基于PUF电路、真随机数发生器和二进 制操作来完成协议的认证过程，在不需要投入过高的成本的情况下， 使其成为一种能够抵御中继攻击的、具有高度安全可靠性的轻量 级RFID安全认证协议。具体采用如下技术方案：

一种基于PUF的RFID安全认证方法，所述方法包括：