应用于UHF RFID标签的低功耗真随机数发生器

设计了一种基于振荡采样法的真随机数发生器。针对UHF RFID标签芯片功耗低、面积小的特点,利用简单有效的电路结构增强发生器的随机性。采用频率受控的被采样数据振荡器与采样时钟异或后形成初步随机数,并增加异或链输出负反馈结构,有效提高了输出序列中"0""1"分布的均匀性,降低了序列的自相关性。标签采用SMIC 0.18μm RF CMOS工艺设计并流片,采样时钟为2MHz,总工作电流少于2μA。

UHF RFID标签的伪随机数发生器研究

随着物联网的普及,RFID的应用也越来越广泛,对其安全性的研究是近几年的热点。由于成本和计算资源的限制,EPC1类2代(C1G2)无源标签中的安全部件只有随机数发生器和CRC。低复杂性随机数发生器的设计对于C1G2标签的安全是非常关键的。提出一种适于硬件实现的简单哈希函数M-hash,并利用M-hash的单向性设计了一种伪随机数发生器M-PRNG。M-PRNG以LFSR为核心器件,结构简单,适用于C1G2标签等无源器件。经过验证,M-PRNG所产生的随机序列完全符合C1G2协议的要求,并成功通过了NIST测试。

基于NI RFID测试仪的超高频国标电子标签随机数采集软件的设计与实现

本文基于NI RFID测试仪开发了随机数采集软件。其中,采集符合GB/T29768-2013协议的超高频国标电子标签的随机数,目的是检测这些电子标签的随机数质量。该软件的特点:一是,上位机程序采用生产者/消费者模式,不仅能够灵活设置底层处理的数据量与上位机处理的数据量,还能分析、保存上位机单次处理的数据。二是,该软件能够在24小时内采集并存储1Gbit的随机数,满足了我司对超高频国标电子标签测试评价平台的建设需求。

RFID系统的安全性和隐私保护方法

RFID(Radio Frequency IDentification)系统射频标签结构简单,且与阅读器间采用无线方式传输数据,易产生隐私泄露和受到安全攻击。针对该问题,文中提出通过双向轻权认证协议来保护RFID系统的安全性和隐私。该协议通过随机化标签的秘密信息再哈希的方法生成会话消息,标签与阅读器间采用二次相互认证,提升了协议的安全性。该协议通过哈希运算确保认证过程中会话信息的保密传输和完整性,通过对标签端每次发出会话消息的随机化确保了消息的新鲜性,系统秘密信息的更新确保协议满足前向安全性。RFID认证协议不仅能抵抗窃听、追踪、重放、去同步化等攻击,还能满足RFID系统的安全性和隐私保护需要。

基于ISO/IEC15693协议具有DES加密功能的RFID设计

基于15693协议的RFID卡目前已经广泛地应用于各个领域,但其没有采用加密方法,在通讯过程中使用明文通讯,因此具有一定的安全隐患,通过设计采用DES(数据加密标准)与随机数相结合的方法对数据进行加密,提高了通讯过程中数据的安全性。

基于随机数同步更新的RFID安全协议

针对无线射频识别(RFID)应用的安全问题,提出一种基于随机数同步更新的RFID安全协议。利用RFID后端系统生成的随机数实现标签认证,每次认证完成后对标签和随机数做同步更新。从理论上分析协议的执行性能和安全性,并利用BAN逻辑对协议的安全性进行形式化证明。结果表明,该协议能够实现标签和阅读器之间的相互认证,同时可抵抗重放、位置跟踪、流量分析、伪装、拒绝服务、非法读取等攻击。在实现上该协议仅使用哈希和异或运算,降低了标签的计算复杂性,适合低成本标签应用。

RFID系统动态帧时隙ALOHA算法的改进

为了提高射频识别(RFID)系统的多目标识别效率,研究了识别中的标签冲突,并对主流防冲突算法——根据标签数动态调整帧长的动态帧时隙ALOHA算法(DFSA算法)进行改进,建立了基于3级随机数适时选择机制的改进算法的数学模型。这种新的改进算法通过3级随机数优先级的划分,解决了碰撞时隙的重新利用,提高了算法的时隙利用率,也在DFSA算法的基础上大幅提高了算法吞吐率,解决了DFSA算法最高吞吐率36.8%的瓶颈。仿真结果表明,此改进算法可以使系统识别效率提高到69.35%,从而验证了此算法的有效性,为以后防碰撞算法的研究奠定了基础。

一种基于双随机数的RFID发现服务安全通信机制

RFID发现服务没有得到广泛应用,相关标准也没有正式颁布,主要原因之一就是存在诸多安全问题.本文首先分析了存在的典型安全问题,并给出了相应的安全需求,例如RFID私密性保护、RFID编码授权访问、供应链节点不可追踪性、节点认证、消息正确性等.针对这些安全需求,本文提出了一种基于双随机数的RFID发现服务安全通信机制.双随机数主要用来对参与通信的双方进行节点认证和消息认证,并给出了相应的查询生成和处理转发流程及算法.本文提出的安全通信机制已经在PKU RFID3S系统中得到实现.实验结果表明,系统在实现安全需求的基础上,有较好的查询命中率和查询响应时间.

无源超高频RFID标签芯片的超低功耗数字基带电路的设计与实现

依据EPCC1G2协议设计了一种用于无源UHF射频识别RFID标签芯片的数字基带电路，在完成协议规定功能的前提下实现了系统的低功耗。通过引入系统时钟规划、状态优化编码、全局钟控、异步计数器、门级功耗优化与操作数隔离等多种低功耗技术，设计最终功耗为13．81μW。为更好地实现系统的防冲突，采用了一种基于振荡器采样的真实随机数产生器，整个随机数产生电路功耗控制在21μW以内。设计采用Chartered0．18μm 艺实现，数字电路面积为482μm×480μm，芯片测试结果与仿真结果基本符合。

基于RFID标签的防碰撞算法改进

无线射频识别(Radio Frequency Identification RFID)技术是物联网技术中的关键技术,为解决RFID系统中的多标签碰撞问题,文中提出了一种基于组合混沌映射(MDFSA)的帧时隙Aloha防碰撞算法。通过该算法,系统所得到的伪随机数更加均匀,标签对各个时隙的选择更加均匀。通过统计验证,仿真结果表明MDFSA算法提高了系统的稳定性和效率,减少了碰撞次数。与传统的DFSA算法相比,该算法将系统的效率最大提高了33%。随着标签数量的增加,所提算法的性能更加稳定,优势更加显著。其适用于大型RFID标签快速识别系统。

无源RFID系统标签防碰撞优化算法研究

标签碰撞是射频识别技术的常见问题,标签防碰撞算法的ALOHA类算法简单易行,但由于其时隙是随机分配的,存在标签长时间不被读取,即"饿死"现象。针对标签时隙选择冲突问题,运用混沌系统可以产生均匀分布的伪随机数的理论,提出了改进的帧时隙ALOHA(FSA)算法,调整待识标签时隙号的选择方式,使标签在一帧内选择的时隙分布更加均匀,减少空闲时隙数目,进而减少标签间的碰撞次数。实验仿真表明,在基本没有增加无源标签存储空间的基础上,改进FSA算法标签识别率稳定在40%,改进算法也可广泛应用于有源和半有源RFID系统标签的快速识别中。

基于PRNG的低成本RFID认证协议设计

低成本无线射频识别(RFID)的标签是被动式的,由于受成本和资源限制,系统不能提供公约加密、对称密钥加密、杂凑函数等。EPCglobal Class-1 Gen-2 RFID规范定义一种低成本的标签,仅提供PRNG和CRC操作。该文遵循EPCglobal Class—1 Gen-2 RFID规范,仅使用PRNG操作设计一个认证协议,实现双向认证、标签的匿名性和前向安全性。

超高频RFID系统的CRC分组ALOHA算法优化

标签冲突增加了射频识别(RFID)系统的时间开销和能量损耗,降低了识别速度,随着标签数量的不断增加,冲突更加明显,系统性能急剧下降。为了解决RFID系统中的多标签防碰撞问题,在分析帧时隙ALOHA算法的基础上提出一种基于标签分组的帧时隙ALOHA优化算法。该算法首先通过标签自身携带的循环冗余校验(CRC)码将标签分组,记录标签组的组号,按照组号的顺序依次识别,从而减少同时响应阅读器命令的标签数量;针对识别过程中的时隙选择冲突问题,可以通过混沌系统产生均匀分布的伪随机数,对进入识别状态的标签随机选择时隙号,使标签在一帧内选择的时隙分布更加均匀,从而减少标签碰撞的次数。与传统算法的对比实验中:当待识别标签数量相等时,优化算法识别完标签所需命令数更少,且所用命令数与标签数目呈近似线性关系;当待识别的标签数量小于256时,优化算法的标签识别速度提高率稳定在50%;当待识别的标签数量大于256时,优化算法能使标签识别速度提高率达80%。理论分析与实验结果表明,优化算法识别标签的速度更快,且随着标签数量的增加,其优势更明显。

一种抗量子攻击的RFID安全认证协议研究

针对量子计算机对现有RFID系统的公钥密码体制(RSA、ECC)的安全性带来了巨大冲击,提出了一种基于NTRU密码体制的RFID相互认证协议,NTRU密码体制能够抵抗量子攻击且加解密速度快、密钥短、安全性高。将NTUR密码体制和具有不可预测性的真随机数发生器相结合,保证每次传输的数据都具有不可预测性,能够有效抵抗跟踪攻击、假冒攻击、重放攻击等安全隐私问题,并且实现了三方相互认证。通过GNY逻辑对协议安全性进行了形式化证明,证明了协议的可行性,最后与其他相关协议对比分析,表明所提出协议的安全性和计算效率更高。

基于交叉位运算的移动RFID双向认证协议

在传统的RFID系统中,读写器与后台数据库之间通过有线方式进行通信,一般认为安全,在设计双向认证协议过程中,将两者看成一个整体;而移动支付等新兴产业的兴起,需要运用到移动的RFID系统,即读写器与后台数据库之间不再通过有线方式进行通信,而是通过无线方式通信,从而使得该通信信道不在安全可靠,故在设计认证协议中,不能再将两者看成一个整体,因此传统的RFID系统无法很好的适用于移动支付过程。为解决上述问题,提出一种超轻量的适用于移动RFID系统的认证协议。所提协议采用交叉位运算对所要传输信息进行加密,使得协议能够达到超轻量级别,同时能够一定程度上减少标签端的计算量;标签、读写器、后端数据库通信实体三方需通过认证,才可进行其他操作;加密过程中,随机数的引入,能够保障传输信息的新鲜性,同时增加攻击者的破解难度。安全性分析表明,协议具备较高的安全性,能够确保通信信息的安全;性能分析表明,所提协议具有较少的计算量,具备低成本的特性。

分组部分时隙帧预测的RFID防碰撞算法

针对最大帧长度受限情况下射频识别中的标签碰撞问题,提出分组部分时隙帧预测ALOHA算法。通过分组操作,限定每次待识别标签数在最大帧长的有效识别范围内。采用部分时隙帧预测,若部分时隙的碰撞或空闲比例超过门限值,则立即调整帧长,从而减少使用的时隙数。实验结果表明,该算法能有效降低使用的时隙数,提高系统识别效率,在标签大量动态变化的情况下,平均识别率可达35.58%,具有良好的适用性。

基于位运算的RFID系统密钥无线生成算法

为了解决标签与读写器之间的共享密钥事先设置好而存在的安全缺陷问题,提出了一种基于位运算的共享密钥无线生成算法。算法采用无线生成密钥的方式,将读写器与标签产生的随机数通过位运算函数进行加密,最终动态生成两者之间的共享密钥,从而可以使共享密钥不用事先设置。通过全面的性能及安全性分析,表明该算法不仅能够确保标签及读写器端的计算量与原算法计算量相当,而且能够解决原算法中存在的安全缺陷问题。

RFID动态标签估计防碰撞算法

针对无线射频识别（RFID）过程中标签之间的碰撞问题，提出一种新的RFID防碰撞算法。利用二进制碰撞算法动态地估计一部分将要被识别的标签数，通过标签生成的随机数对其进行分组，并识别该部分标签。实验结果表明，该算法能有效减少冲突发生的概率，识别标签的效率为42．5％-42．8％。

基于代理随机数的低成本RFID安全协议

针对低成本电子标签安全隐私保护能力和防跟踪能力较弱的问题,采用读写器代理生成随机数的方法,提出一种面向大容量被动型标签的新型无线射频识别(RFID)安全认证协议。理论分析证明,该协议具有前向安全性,能够防止位置隐私攻击、窃听攻击,保障数据的保密性、可靠性和一致性,且硬件复杂度较低,适用于低成本电子标签。

低成本RFID双向认证协议

为了在保障安全性的前提下,进一步降低标签成本,使射频识别(RFID)技术得到更广泛应用,通过在加密算法的基础上引入伪随机数、标签ID动态更新、密钥矩阵三种安全机制,设计了一种新型认证协议。新协议采用同一轻量级算法进行加密与伪随机数生成操作,同时标签引入保护数来取代伪随机数,进一步降低标签计算复杂度。新协议不要求阅读器与后端数据库为可信信道,使RFID系统具有更强的灵活性。经过安全性分析,所提协议对常见的重放攻击、跟踪定位攻击、去同步化攻击等都有良好的抵抗性,因此与同等安全程度的其他协议相比,新型协议具有明显的成本优势。