第5章 RFID系统数据传输的安全性

RFID系统的安全与隐私问题研究1.引言无线射频识别(Radio Frequency Identification RFID)系统是利用RFID技术对物体对象进行非接触式、即时自动识别的信息系统[l]。

由于RFID系统具有可实现移动物体识别、多目标识别、非接触式识别以及抗干扰能力强等优点．已经被广泛应用到零售行业、物流供应链管理、图书馆管理和交通等领域。

并视为实现普适计算环境的有效技术之一。

然而。

由于RFID系统涉及到标签、读写器、互联网、数据库系统等多个对象．其安全性问题也显得较为复杂，包括标签安全、网络安全、数据安全和保护隐私等方面。

目前。

RFID系统的安全问题已成为制约RFID技术推广应用的主要因素之一。

2 RFID系统安全与隐私 RFID系统包括RFID标签、RFID读写器和RFID数据处理系统三部分[2] RFID系统中安全和隐私问题存在于信息传输的各个环节。

目前RFID系统的安全隐私问题主要集中在RFID标签与读写器之间电子标签比传统条形码来说安全性有了很大提高。

但是RFID电子标签也面临着一些安全威胁。

主要表现为标签信息的非法读取和标签数据的恶意篡改。

电子标签所携带的标签信息也会涉及到物品所有者的隐私信息。

电子标签的隐私威胁主要有跟踪隐私和信息隐私[3]。

RFID系统的数据安全威胁主要指在RFID标签数据在传递过程中受到攻击。

被非法读取、克隆、篡改和破坏。

这些将给RFID 系统带来严重影响[2]。

RFID与网络的结合是RFID技术发展的必然趋势。

将现有的RFID 技术与互联网融合。

推动RFID技术在物流等领域的更广阔的应用。

但随着RFID与网络的融合。

网络中常见的信息截取和攻击手段都会给RFID系统带来潜在的安全威胁[4]。

保障RFID系统安全需要有较为完备的RFID系统安全机制做支撑。

现有RFID系统安全机制所采用的方法主要有三大类：物理安全机制、密码机制、物理安全机制与密码机制相结合。

RFID读写器面临的安全问题及解决方案RFID系统面临的安全问题1.RFID系统安全问题分类目前，RFID主要存在的安全问题可以分为如下几类：1.物理破坏。

主要是指针对 RFID设备的破坏和攻击。

攻击者一般会毁坏附在物品上的标签，或使用一些屏蔽措施如“法拉第笼”使 RFID的标签失效。

对于这些破坏性的攻击，主要考虑使用监控设备进行监视、将标签隐藏在产品中等传统方法。

另外，“KILL”命令和“RFID Zapper”的恶意使用或者误用也会使RFID的标签永久失效。

为了降低恶意使用或者误用“KILL”命令带来的风险，在Class-1 Gen-2 EPC标准中，“KILL”命令的使用必须要有一个 32位的密码认证。

2.“中间人”攻击。

攻击者将一个设备秘密地放置在合法的 RFID标签和读写器之间。

该设备可以拦截甚至修改合法标签与读写器之间发射的无线电信号。

目前在技术上一般利用往返时延以及信号强度等指标来检测标签和读写器之间的距离，以此来检测是否存在“中间人”攻击。

比较著名的有 Hancke & Kuhn提出基于超宽带（ Ultra wide band）脉冲通信的距离限（distance bound）协议。

之后，Reid等人研究了基于超宽带脉冲通信的距离限协议的缺陷，然后提出了另一种基于 XOR操作的距离限协议。

3.隐私保护相关问题。

隐私问题主要是指跟踪（ Tracking）定位问题，即攻击者通过标签的响应信息来追踪定位标签。

要想达到反追踪的目的，首先应该做到 ID匿名。

其次，我们还应考虑前向安全性。

前向安全性是指如果一个攻击者获取了该标签当前发出的信息，那么攻击者用该信息仍然不能够确定该标签以前的历史信息。

这样，就能有效的防止攻击者对标签进行追踪定位。

4.数据通信中的安全问题。

主要有假冒攻击、重传攻击等。

通常解决假冒攻击问题的主要途径是执行认证协议和数据加密，而通过不断更新数据的方法可以解决重传攻击。

RFID的四个关键技术物联网中的RFID有四个关键技术：标签的能量供应、标签到阅读器的数据传输、数据传输的完整性与安全性和多目标识别技术。

（1）标签的能量供应有源标签自带电池，用于给数据载体供电。

而无源标签工作所需能量则从射频电磁波束中获取，和有源射频识别系统相比，无源系统需要较大的发射功率，射频电磁波在标签上经射频检波、倍压、稳压、存储电路处理，转化为标签工作所需的工作电压。

（2）标签到阅读器的数据传输标签回送到阅读器的数据传输方式可归结为三类：①利用负载调制的反射或反向散射方式（反射波的频率与阅读器的发送频率一致）；②利用阅读器发送频率的次谐波传送标签信息（标签反射波与阅读器的发送频率不同，为其高次谐波（n倍）或分谐波（1/n倍））；③其他形式。

（3）数据传输的完整性与安全性由于数字信号在传输的过程中会受到干扰，故其传输至接收端可能发生误判，为保证数据的完整性，可以使用校验和法来识别传输错误并进行校正，最常用的是奇偶校验法以及冗余校验法。

在与安全相关的领域，例如出入系统、售票系统等越来越多地应用射频识别系统，在数据传输的过程中难免不受到攻击，因此必须采取一定的防范措施保证数据安全，例如可以通过在阅读器与标签之间建立密钥来对要传输的数据进行加密，达到安全的目的。

（4）多目标识别技术（反碰撞算法）当阅读器信号作用范围内存在多个标签，同一时刻有两个或两个以上的标签向阅读器返回信息时，将产生冲突。

解决冲突的算法称为反碰撞算法。

传统无线电技术（如通信卫星、移动电话网）已有空分多路法、频分多路法、时分多路法以及码分多路法来解决类似问题。

但在射频识别系统中，由阅读器和标签构成的无线网络有以下特征：①规模：每个阅读器工作区域内可能存在大量标签；②体积：标签附着在各种商品上，体积不能太大；③成本：粘贴标签的商品本身价值可能很低，所以标签的成本不能太高；④通信量：标签内包含的信息量很少，阅读器与标签间的通信时间很短。

射频识别技术第五讲RFID系统数据完整性5.0 前言RFID系统是一个开放的无线系统，外界的各种干扰容易使数据传输产生错误，同时数据也容易被外界窃取，因此需要有相应的措施，使数据保持完整性和安全性。

本章内容5.1 差错控制5.2 数据传输中的防碰撞问题5.3 RFID中数据完整性的实施策略5.4 小结数据传输的完整性存在哪些问题？RFID系统中，数据传输的完整性存在两个方面问题：1、外界的各种干扰可能使数据传输产生错误；2、多个应答器同时占用信道使发送数据产生碰撞。

运用数据检验（差错检测）和防碰撞算法可分别解决这两个问题。

本章内容5.1 差错控制5.2 数据传输中的防碰撞问题5.3 RFID中数据完整性的实施策略5.4 小结差错控制是一种保证接收数据完整、准确的方法。

在数字通信中，差错控制利用编码方法对传输中产生的差错进行控制，以提高数字消息传输的准确性。

1.差错分类（1）随机错误（2）突发错误2.差错的衡量指标误码率（Bit Error Ratio，BER）是衡量在规定时间内数据传输精确性的指标。

3.差错控制的基本方式差错控制编码可以分为检错码和纠错码。

检错码能自动发现差错的编码；纠错码不仅能发现差错，而且能自动纠正差错的编码。

（1）反馈纠错（ARQ）（2）前向纠错（FEC）（3）混合纠错检错重发中，在发送端加入少量的监督码元，在接收端根据编码规则对收到的信号进行检查，当发现有错码是，即向发送端发出询问信号，要求重发。

发送端收到询问信号后，立即重发，直到信息正确接收为止。

混合纠错是ARQ和FEC的结合，设计思想是对出现的错误尽量纠正，纠正不了则通过重发来消除差错。

4.误码控制的基本原理（块码原理）为了使信源代码具有检错和纠错的能力，应当按照一定的规则在信源编码的基础上增加一些冗余码元(又称为监督码元)，使这些冗余码元与被传送信息码元之间建立一定的关系。

在收信端，根据信息码元与监督码元的特定关系，可以实现检错或纠错。

第1章RFID概论1.2简述RFID的基本原理答：1.4简述RFID系统的电感耦合方式和反向散射耦合方式的原理和特点。

答：原理：①电感耦合:应用的是变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。

②反向散射耦合:应用的是雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律特点：①通过电感耦合方式一般适合于中，低频工作的近距离射频识别系统，典型的工作频率有125khz, 225khz和13. 56mhz。

识别作用距离小于1m,典型作用距离为10~20cm。

②反向射散耦合方式一般适合于高频，微波工作的远距离射频识别系统，典型的工作频率有433mhz, 915mhz, 2.45ghz，5.5ghz,识别作用距离大于1m,典型作用的距离为3~10m。

1.6什么是1比特应答器?它有什么应用?有哪些实现方法?答：①1比特应答器是字节为1比特的应答器。

②应用于电子防盗系统。

③射频标签利用二极管的非线性特性产生载波的谐波。

1.8 RRFTD系统中阅读器应具有哪些功能?答：①以射频方式向应答器传输能量。

②以应答器中读出数据或向应答器写入数据。

③完成对读取数据的信息处理并实现应用操作。

④若有需要，应能和高层处理交互信息。

1.10 RFID标签和条形码各有什么特点?它们有何不同?答：特点：RFID标签：①RFID可以识别单个非常具体的物体。

②RFID可以同时对多个物体进行识读。

③RFID采用无线射频，可以透过外部材料读取数据。

④RFID的应答器可存储的信息量大，并可以多次改写。

⑤易于构成网络应用环境。

条形码：①条形码易于制作，对印刷设备和材料无特殊要求，条形码成本低廉、价格便宜。

②条形码用激光读取信息，数据输入速度快，识别可靠准确。

③识别设备结构简单、操作容易、无须专门训练。

不同点：而RFID不要求看见目标，RFID标签只要在阅读器的作用范围内就可以被读取。

1.12参阅有关资料，对RFID防伪或食品安全追溯应用进行阐述。