常振华，陈越，邵婧，甄鸿鹄
(解放军信息工程大学 电子技术学院 河南 郑州 450004)
1 引 言
无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式的自动识别技术，利用它可以在远距离、恶劣环境下对集群目标和移动目标进行快速信息采集和自动识别。因其不需要物理与视觉接触便可以对目标对象进行识别而被看作是一项革命性的新技术。近年来，RFID在供应链管理、动物识别管理、矿井管理、交通管理、电子钱包、生产线自动控制、军事等多领域广泛应用。
一个完整的RFID系统包括数据库服务器、阅读器和标签。虽然数据库本身和阅读器向服务器的认证也存在安全问题，但它们有足够的能源和计算资源，可以采用传统的密码算法来确保其安全。相比之下RFID标签的所带来的安全性和隐私性问题显得尤为突出。RFID标签与阅读器之间的通信媒体是无线电，对攻击者和其它未授权的阅读器是完全暴露的，因此信息的传递缺乏机密性。在缺乏认证的情况下，攻击者可以采用重放合法阅读器或标签信号的方式来假冒，以获得标签或阅读器的信任，进而获取秘密信息。第三方可以监听、干扰、篡改标签和阅读器之间的会话，信息的完整性和可用性难以保证。攻击者也可以通过监听来获取敏感信息，并制造假标签，或通过监听、查询来跟踪标签和标签携带者。由于人们对安全性和隐私性越来越多的关注，有人称RFID标签为“间谍芯片”和“跟踪设备”，并建立组织来抵制任何RFID测试计划。
2 解决安全性和隐私性的相关工作
由于RFID标签尺寸和成本的限制，设计RFID系统安全性和隐私性解决方案是一项富有挑战性的研究工作，也是关系到RFID技术能否进一步发展应用的关键。许多文章讨论了RFID系统的安全性和隐私性，并提出了许多方案。根据所采取的安全机制，这些方案分为物理机制方案和加密机制方案。
2.1 物理机制方案
物理机制主要有：Kill命令机制、静电屏蔽、阻塞法等。
“Kill命令机制”是在设计标签时使之能够接受一个Kill命令。带标签的产品在卖点扫描结账后，向标签发出该命令，使标签自动失效。完全杀死标签可以完美的阻止扫描和追踪，但对于消费者来说，牺牲了RFID标签所有售后利益，比如售后服务、智能家庭应用、产品交易与回收等。而且在很多情况下，标签不能被杀死，比如图书馆、租用商店等，他们必须保证标签能够被再次使用。
“静电屏蔽”是指将标签或带标签的产品放入特制的具有静电屏蔽功能的容器中再携带，使之不能与外界进行电磁耦合，也就不会被访问到。但显然这种方法需要一个额外的物理设备，增加了系统的成本。
阻塞法依靠编入标签识别码的可修改位来保护隐私性，这一位称为隐私位，为0表示可以公开扫描，为1表示是私有。阻塞法依赖树遍历反冲突协议来起作用。除此之外，由于不可靠的RFID传输，可以造成阻塞的失败。随着阅读器的发展，可以利用信号强度等特征来过滤阻塞信号。
2.2 加密机制方案
在目前提出的方案中采用的协议大多都是询问／响应的协议模式，不同之处在于所采用的算法不同。主要有基于单向Hash函数和基于传统加密算法两类。
基于单向Hash函数的安全协议主要包括Hashlock协议、随机化Hash lock协议、Hash链协议、基于杂凑的ID变化协议、分布式RFID询问／响应认证协议、LCAP协议等。文献[1，4，5]提出的协议容易受到重传和假冒攻击。文献[7]提出的方案在匹配标签ID时需要计算所有标签ID和所交换随机数的Hash值，对于拥有大量标签的RFID系统，后端数据库计算量太大。文献[6，8]提出的方案用升级ID来防止重放攻击，但存在数据库与标签数据不同步的隐患。
基于传统的加密算法的安全协议，文献[9]提出基于矩阵乘法的认证方案，由于标签存储能力的限制，矩阵阶数不能太大，
