【正文】 標(biāo)簽認(rèn)證是指標(biāo)簽向讀卡器證明其合法性 ,偽造的標(biāo) 。這種讀 卡器和標(biāo)簽之間的認(rèn)證機(jī)制同時(shí)也解決了非法訪問的問題。如果標(biāo)簽只允許與經(jīng)過認(rèn)證的讀卡器之間進(jìn)行通信 ,那么標(biāo)簽跟蹤問題就不 會存在了。 而在 RFID 手冊中則建議使用身份驗(yàn)證的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全性的方法 ,這是本 設(shè)計(jì)所采用的方式 ,采用一種強(qiáng)大的加密算法來實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證。 JuelsandPappu 提出了一種利用 RFID 標(biāo)簽來保障紙質(zhì)貨幣的安全的方法。但是這種方法 也有它的局限性 :Weis 所作的研究都是假定竊聽者不能監(jiān)測從標(biāo)簽中回送的信號 , 使得這種方法并不能在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。 Weis 也提出了一種適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的低成本標(biāo)簽。在一張標(biāo)簽中含有多位 ID 密碼 ,這樣就可避免標(biāo)簽被非法的閱讀器唯一 識別和跟蹤。 系統(tǒng)的安全機(jī)制的相關(guān)研究 現(xiàn)在 ,人們對于 RFID 系統(tǒng)的安全問題已經(jīng)做了一些研究 ,并且相關(guān)的研究成果 已在一些出版物中公示。主要是提出機(jī)遇 AES 算法的認(rèn)證協(xié) 議以及如何將其集成到現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)中。 高級加密算法 AES 算法由于其標(biāo)準(zhǔn)性和高保密性成為加密算法的首選。 增強(qiáng)安全性總是會增加額外的開銷。在很 多時(shí)候 ,為了實(shí)現(xiàn) RFID 應(yīng)用的安全需要采用綜合性的多種解決方案。需要 的時(shí)候 ,Blocker 標(biāo) 第 2 章基于 RFID 系統(tǒng)理論研究基礎(chǔ) 簽可以防止其他閱讀器讀取和跟蹤其附近的標(biāo)簽 ,而在需要的時(shí)候 ,則可以取消這 種阻止 ,使標(biāo)簽得以重新生效。 這一方法克服或者平衡了以上方法的缺點(diǎn) ,也消除了加密和認(rèn)證方案帶來的高 成本性。因此 ,此種方式多用于高端 RFID 系統(tǒng)智能卡和高價(jià) 值的被標(biāo)簽物品場合 8 選擇性鎖定這種方法使用一個(gè)特殊的稱為鎖定者 Blocker 的 RFID 標(biāo)簽來 模擬無窮的標(biāo)簽的一個(gè)子集。 更嚴(yán)格的還可能同時(shí)包括認(rèn)證和加密方案。 7 認(rèn)證和加密通過采用各種認(rèn)證和加密手段來實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽和閱讀器之間的數(shù) 據(jù)安全。 6 物理損壞物理損壞通過物理手段來達(dá)到徹底銷毀標(biāo)簽的目的 ,排除了殺 死命令是否能使標(biāo)簽真正失效的擔(dān)憂。 這種方式將使反向跟蹤受到極大的影響 ,比如退貨、維修和服務(wù)。屏蔽和殺死都能夠使標(biāo)簽失效 ,但后者是永久的。 5 使用殺死命令 KillCommand 在某些特定的情況下可以采用 Kill 命令使 標(biāo)簽失效。當(dāng)在不需要閱讀和通信的時(shí) 候 ,特別是卡片內(nèi)含有金融價(jià)值和敏感數(shù)據(jù)的情況下 ,采用此方法可謂是一種行之 有效的手段。當(dāng)然 ,這個(gè) 問題能夠通過專用的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行處理。通過完善此非公有通信協(xié)議和編碼方案 ,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全的等 級。 3 實(shí)現(xiàn)專有的通信協(xié)議 在對于安全高度敏感和互操作性要求不高的情況 下 ,專有通信協(xié)議能夠有效的保證數(shù)據(jù)的安全。 大部分的 RFID 業(yè)內(nèi)人士越來越意識到標(biāo)簽資料保密的重要性 ,并且一些廠商作 出了很大的努力去解決 RFID 的私隱問題 ,在實(shí)際應(yīng)用中也提出了一些解決方案 ,例 河北科技大學(xué)碩 士學(xué)位論文 如 : 1 只讀標(biāo)簽這種方式雖然能夠消除標(biāo)簽數(shù)據(jù)被篡改和刪除的風(fēng)險(xiǎn) ,但是仍 然不能避免數(shù)據(jù)被非法閱讀的風(fēng)險(xiǎn)。 2 標(biāo)簽數(shù)據(jù)的非法讀取通過非法讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)可以偽造標(biāo)簽 ,尤其是在一些 門禁和安全系統(tǒng)中 ,標(biāo)簽作為準(zhǔn)入證明和身份的證明 ,其危害性更大。雖然電子標(biāo)簽比傳統(tǒng) 條形碼來說安全 性有了很大提高 ,但是 RFID 電子標(biāo)簽也面臨著一些安全威脅。 RFID 系統(tǒng)中安全和隱私問題存在于信息傳輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)。 M1 卡與讀寫器的通訊流程如圖 所示。當(dāng)卡上電復(fù)位后 , 通過發(fā)送 request應(yīng)答碼 ATQA,符合 ISO/IECl4443A,能夠回應(yīng)讀寫器向天線范圍內(nèi) 所有卡發(fā)出的 request 命令。并且 Mifarel 卡是針對用戶便捷操作的需要來進(jìn)行優(yōu)化的 ,高速的數(shù)據(jù)傳輸使 得用戶不必在讀卡器天線處停留 ,能夠形成高通過率 ,這也是本設(shè)計(jì)中所要實(shí)現(xiàn)的 一個(gè)目標(biāo)。這一系列操作必須按固定的順序進(jìn)行。 本設(shè)計(jì)采用的是無源非接觸式 IC 卡 ,其卡片距離讀卡器的有效范圍是1~15cm, 屬于近耦合卡。加 密的算法可以為 AES 標(biāo)準(zhǔn)算法或其他。 6CryptoUnit 數(shù)據(jù)加密單元。 9 河北科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 當(dāng)卡片失去工作電源后卡片離開讀寫器天線的有效工作范圍內(nèi) ,RAM 中的數(shù) 據(jù)將被清除。若需 長時(shí)存儲某些數(shù)據(jù)需要由控制及算術(shù)運(yùn)算單元將這些數(shù)據(jù)取出取出送到EEPROM 存 儲器中 。同時(shí)它還對卡片接收和發(fā)送的數(shù) 據(jù)實(shí)現(xiàn)邏輯算術(shù)運(yùn)算處理 ,遞增 /遞減處 理 ,CRC 運(yùn)算處理等。這一單元是內(nèi)建于卡片中 的中央微處理機(jī) MCU 單元 ,全面控制和監(jiān)管智能卡與讀卡器之間數(shù)據(jù)交流的過程。 5Controlamp。 D環(huán) :如果 C環(huán)校驗(yàn)是正確的 ,貝 JJMifiarel卡片 向讀寫器發(fā)送令牌 TOKENBA 給讀寫器 。 具體認(rèn)證過程如下 : ABj 玨 非整勉式 lc 幸 ’ 翻粼專 fBZOKEYAB 秀寫簧 r 國 1j0 噯 ENBA |. 圖 三遍認(rèn)證的令牌 原理框圖 囂 $of3timescertification A 環(huán) :由 Mifarel 卡片向讀寫器發(fā)送一個(gè)隨機(jī)數(shù)據(jù) RB。當(dāng)完成Select 命令后 ,對卡片的操作還需進(jìn)行 Mifarel 規(guī)定的三次相互驗(yàn)證環(huán)節(jié) ,并開啟數(shù)據(jù)通信 的 CryPt01 力 H 密傳輸。 第 2 章基于 RIID 系統(tǒng)理論研究基礎(chǔ) “ Authenticationamp。在讀寫器收到這一字節(jié)信息后 ,便可確定能夠?qū)ㄆM(jìn)行 下一步的操作 ,然后進(jìn)行密鑰的下載和 校驗(yàn)。在 RFID 讀卡器對智能卡進(jìn) 行數(shù)據(jù)操作之前執(zhí)行此功能 ,實(shí)現(xiàn)對卡片的選擇。在操作進(jìn)行完 以后 ,讀卡器將與其通信的卡片置 于 HALT 狀態(tài) ,而此時(shí)未被選中的卡片就可以通過 防沖突命令再次進(jìn)入選擇循環(huán)。序列號 SerialNumber 可能 為 :0xF6F67AB6H。序列號 serialNumber 存儲在卡片的 Block0,共有 5 個(gè)字節(jié) ,實(shí)際有用的為 4 個(gè) 字節(jié) ,另一個(gè)字節(jié)為序列號 SerialNumber 的校驗(yàn)字節(jié)。當(dāng) IC 卡讀寫器天線的工作范圍之 內(nèi)出現(xiàn)多張 Mifarel卡片時(shí) ,卡片將啟動 AntiCordision模塊的防沖突功能?？ㄆ念愋蚑agType 號共 2 個(gè)字節(jié) ,可能為 :0004H,即代表該卡片類型為 Mifarel 系列內(nèi)核。射頻卡通過這七個(gè)模塊具體完成對處在射頻 卡讀寫設(shè)備天線工作范圍之內(nèi)的 Mifarel 卡 ,進(jìn)行初步選擇、確認(rèn)選擇 : 1ATR 模塊 AnswertoRequest“請求之應(yīng)答”。AccessC tr0控制及算數(shù)運(yùn)算單元 Controlamp。 POR 模塊主要是對卡片上的各個(gè)電路進(jìn)行 ?RESET 上電復(fù)位 ,使各 電路同步啟動工作。其主要功能是接受讀寫器所 7 河北科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 發(fā)送的頻率為 的無線電調(diào)制電波 ,一路送入調(diào)制 /解調(diào)模塊 ,一路進(jìn)行波形 轉(zhuǎn)換 ,為卡片提供工作電壓。/ 矗 復(fù)位 l I 圖 Mifarel$50 非接觸式 IC 卡的功能組成框圖 $50ICcardstructure 整個(gè)卡片包含兩部分 :RF 射頻接口電路和數(shù)字電路部分。舭酬 c 1 . 射頻接口電路 J ATR 洲 波形轉(zhuǎn)換 AntiCoRisioa 蒯 ?洲艄 l SeIectAppljc 婦 n CrygoUnit Autltntieatianamp。 Mifarel 射頻卡上的 EEPROM 可擦寫次數(shù) 超過 10 萬次以上 ,數(shù)據(jù)保存期可達(dá) 10 年以上 ,且射頻卡抗靜電保護(hù)能力達(dá)2KV 以上。每個(gè)扇區(qū)有多種密碼管理 方式。 射頻卡與讀寫設(shè)備通信協(xié)議屬于握手式半雙工方式 ,射頻卡上有高速的 CRC協(xié) 議處理器 ,符合 CCITT 標(biāo)準(zhǔn)。卡片上只有 IC 微晶片及一 副高效率天 線。 Mifarel 射頻卡所具有的獨(dú)特的 MifareRF 射頻非接觸式接口標(biāo)準(zhǔn)己被 制定為國際標(biāo)準(zhǔn) :ISO/IEC14443TYPEA 標(biāo)準(zhǔn)?？ㄆ蠠o源 ,工作時(shí)的電源能量由卡片讀寫器天線發(fā)送無線 電載波信號耦合到卡片上天線而產(chǎn)生電能 ,一般可達(dá) 2V 以上 ,供卡片工作。射頻卡使用 時(shí)沒有正反面 ,而且射頻卡具有可靠性高、使用方便、操作速度快等特點(diǎn) ,由射頻 卡所形成的讀寫系統(tǒng)比接觸式 IC 卡構(gòu)成的讀寫系統(tǒng) ,從硬件結(jié)構(gòu)上和軟件操作控制 流程都有了很大的簡化和改進(jìn) ,并且可借助于智能管理軟件和網(wǎng)絡(luò)支持 ,在很多領(lǐng) 域得到應(yīng)用【 15,16]。射頻卡無需專門的供電電源 ,它與讀寫器間無