基于中国国家标准的RFID系统安全方案的研究与设计

更新时间：2020-03-26 16:13:24 大小：4M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：rfid 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

RFID是Radio Frequency Identification的缩写，是一项通过发射无线射频信号识别目标并进行信息读取和写入的技术。2013年11月我国发布了具有自主知识产权的国家标准《信息技术射频识别800/900MHz空中接口协议》，在 RFID领域激烈的标准之争中占据了一席之地。

国家标准协议中带有安全鉴别协议，但是该协议对系统的保护能力没有经过详细的验证，对电路资源的消耗也没有经过仿真测试。正因为缺乏一个轻量级、安全性高的安全协议，导致基于国家标准的RFID系统存在很多安全威胁，比如窃听、跟踪、伪造、非法访问、重放攻击、数据演绎等攻击手段，而国家标准协议中存在的一些漏洞和标签低成本、低功耗、通信距离远等限制性因素使得设计一个适合国家标准的安全方案充满了挑战。

本文对中国国家标准的安全性进行研究，首先结合实际应用分析国标RFID系统需要应对的攻击，在此基础上提出相应的安全方案。该方案由两部分组成，分别是安全鉴别方案和通信链路的数据加密方案。前者可以防止非法访问、伪造和数据演绎等攻击手段，后者可以防止窃听、跟踪和重放攻击等攻击手段，二者结合可基本满足国标RFID系统的安全需求。每一种方案中各提出了三种不同实现形式，通过比较其安全性和性能后，三种鉴别方案均作为备选并根据不同场景进行应用，在通信链路中则是选择了基于异或的完整数据加密方案。为了在实际电路中应用该安全方案，标签增加了对新命令集的支持。

对加入了安全方案的RFID系统的标签基带进行了电路设计，详细介绍了基带架构设计和具体安全模块的设计，设计过程中使用模块复用、时钟关断等技术降低电路面积和功耗。之后完成了标签基带的后端物理设计，采用的是中芯国际（SMIC）0.18μm工艺库，实现结果表明安全电路的加入使标签基带面积增加34.27％，功耗增加20%左右。

基于FPGA搭建了安全标签的板级验证平台，硬件设备有Xilinx的Spartan-3E FPGA开发板，ST24C02 EEPROM，stm8s003单片机，stlink，设备之间的通信使用I2C总线协议。经过仿真和用chipscope抓取波形进行验证之后的结果表明该安全标签的功能符合国家标准和安全方案的要求。