基于循環(huán)組的RFID安全認(rèn)證協(xié)議

張騰達(dá)，董 輝

1.安徽新聞出版職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230601；2.亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 亳州 236800

射頻識(shí) 別（Radio-Frequency Identification，RFID）技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）的核心技術(shù)之一，在農(nóng)業(yè)、交通、制造及軍事等各領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用［1］。RFID系統(tǒng)由閱讀器、標(biāo)簽及服務(wù)器實(shí)體組成。服務(wù)器存儲(chǔ)有關(guān)標(biāo)簽的所有信息，并通過(guò)安全信道與閱讀器連接。通常閱讀器的使用者是可信的，而閱讀器和標(biāo)簽之間的信息交互是通過(guò)天線耦合來(lái)完成的，傳輸信道具有開(kāi)放性，使得傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息極易被截獲和破解，攻擊者通過(guò)對(duì)閱讀器或標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作，來(lái)阻止或破壞兩者之間正常通信。另外因標(biāo)簽只具備有限的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，使得攻擊者容易對(duì)標(biāo)簽跟蹤、獲取隱私等，造成RFID系統(tǒng)面臨信息泄漏、安全等多種威脅［2］，因此如何提高RFID認(rèn)證協(xié)議的安全性和隱私保護(hù)是射頻識(shí)別技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。本文設(shè)計(jì)了一種基于循環(huán)組、取模（Mod）和異或運(yùn)算（ExclusiveOR，XOR）的RFID系統(tǒng)安全認(rèn)證協(xié)議，在不增加成本的前提下，提高RFID系統(tǒng)的信息隱私性能及安全級(jí)別。

1 相關(guān)工作

1.1 現(xiàn)狀分析

為了增強(qiáng)RFID系統(tǒng)的安全性和隱私保護(hù)并降低計(jì)算復(fù)雜度，國(guó)內(nèi)外研究人員提出了許多RFID系統(tǒng)相互認(rèn)證方案。文獻(xiàn)［3］提出了RFID群組認(rèn)證協(xié)議，該方案不具備不可追蹤性，且無(wú)法抵抗交錯(cuò)攻擊；文獻(xiàn)［4］提出了改進(jìn)的RFID群組認(rèn)證協(xié)議，但對(duì)標(biāo)簽的計(jì)算能力要求較高；文獻(xiàn)［5］基于傳統(tǒng)密碼學(xué)設(shè)計(jì)了RFID認(rèn)證協(xié)議，具有良好的安全性，但不適于標(biāo)簽的低計(jì)算能力；文獻(xiàn)［6］提出了一種基于哈希（Hash）函數(shù)的MH認(rèn)證協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了RFID協(xié)議安全性與效率的平衡，但M-Hash函數(shù)所需的門電路較為復(fù)雜，成本較高；文獻(xiàn)［7］設(shè)計(jì)了基于串空間模型方法的認(rèn)證協(xié)議，具有較高的安全性，但增大了空間開(kāi)銷；文獻(xiàn)［8］基于單向偽隨機(jī)函數(shù)的移動(dòng)RFID系統(tǒng)認(rèn)證協(xié)議，但該協(xié)議并不適合大規(guī)模的RFID系統(tǒng)；文獻(xiàn)［9］提出了一種基于改進(jìn)的偽隨機(jī)函數(shù)的RFID雙向認(rèn)證協(xié)議，但同樣存在計(jì)算力要求較高的問(wèn)題；文獻(xiàn)［10］設(shè)計(jì)了基于組對(duì)稱密鑰的匿名安全認(rèn)證，具有較好的隱私級(jí)別和安全性，但標(biāo)簽側(cè)空間開(kāi)銷較高；文獻(xiàn)［11］提出了一種基于Hash函數(shù)和云計(jì)算的輕量級(jí)RFID群組標(biāo)簽認(rèn)證協(xié)議，但協(xié)議復(fù)雜度大、硬件實(shí)現(xiàn)較難。

針對(duì)上述協(xié)議存在的隱私泄漏和安全威脅，本文提出了基于循環(huán)組的RFID相互認(rèn)證協(xié)議。該協(xié)議只通過(guò)簡(jiǎn)單的取摸和異或運(yùn)算，不執(zhí)行隨機(jī)數(shù)函數(shù)，減小標(biāo)簽端計(jì)算量，實(shí)現(xiàn)讀寫器和標(biāo)簽之間的認(rèn)證，同時(shí)可有效降低標(biāo)簽的硬件成本，提高運(yùn)算速度。通過(guò)性能分析和仿真實(shí)驗(yàn)，該協(xié)議可有效抵抗追溯攻擊、重放攻擊、去同步攻擊、中間人攻擊、偽造攻擊等。

1.2 基本概念

假設(shè)G是一個(gè)非空集合，運(yùn)算符*把G中任意兩個(gè)元素組合成一個(gè)新的元素。如G遵守集合運(yùn)算定律，則集合G與運(yùn)算符*一起是一個(gè)組，G中的元素總數(shù)用|G|表示。設(shè)H是G組的一個(gè)子集，則稱H是G的一個(gè)子組。

定義1循環(huán)組：若存在元素a∈G，使得G==｛an|n∈Z｝成立，則G稱為循環(huán)組，元素a稱為循環(huán)組G的生成器。

循環(huán)組的特征約定

1）假設(shè)G=是n階循環(huán)組。如果Gcd（k，n）=1（Gcd為最大公約數(shù)運(yùn)算符），則G=。

2）循環(huán)組的每個(gè)子組都是循環(huán)的。

3）假設(shè)G=是n階循環(huán)組，則G的任何子組的順序都是n的約數(shù)。

4）對(duì)于n的每個(gè)正約數(shù)k，組G恰好具有由表示的階數(shù)為k的一個(gè)子組。

1.3 RFID系統(tǒng)模型

在該系統(tǒng)模型中，由于閱讀器和服務(wù)器之間的通信信道彼此信任，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可把閱讀器和服務(wù)器組合成一個(gè)實(shí)體看作閱讀器［12］。

本文基于循環(huán)組的特征，在此構(gòu)建了RFID系統(tǒng)模型。選擇n階循環(huán)組G=并找到它的一些子組Hi=（i=1，2，…，f，f

服務(wù)器查找表是標(biāo)簽在服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)索引表，如表1所示。表中對(duì)于Hj=的每一個(gè)元素分配了一個(gè)對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽Tji，并以i作為標(biāo)簽Tji在表中的索引。兩個(gè)臨時(shí)參數(shù)與標(biāo)簽Tji相關(guān)聯(lián)，將唯一標(biāo)識(shí)號(hào)IDji和密鑰Kji存儲(chǔ)也到標(biāo)簽Tji存儲(chǔ)器內(nèi)，最初為隨機(jī)值。對(duì)于與Hj中的元素相關(guān)聯(lián)的每個(gè)標(biāo)簽Tji，在Hj中存儲(chǔ)的逆元素，即另外，在標(biāo)簽的內(nèi)存中，生成一個(gè)機(jī)數(shù)mR4，mR4的初值與mjinew相同。

1.4 攻擊者模型

對(duì)于RFID系統(tǒng)，攻擊者主要通過(guò)竊聽(tīng)、攔截或篡改閱讀器與標(biāo)簽之間的傳輸?shù)南?shí)現(xiàn)攻擊［3］。根據(jù)文獻(xiàn)［3］攻擊者模型加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)了符合本文實(shí)驗(yàn)要求的攻擊者模型。攻擊模型如下：

1）SendTag（Msg，Tji）→Msg1：攻擊者可以向標(biāo)簽Tji發(fā)送消息Msg，標(biāo)簽Tji以消息Msg1響應(yīng)。

2）SendReader（Msg，R）→Msg2：攻擊者向給閱讀器R發(fā)送消息Msg，R回復(fù)消息Msg2。

3）DrawTags（S）查詢

攻擊者可以使用此查詢隨時(shí)從系統(tǒng)S訪問(wèn)一組標(biāo)簽。

4）Corrupt（Tji）查詢

攻擊者通過(guò)此查詢能夠訪問(wèn)標(biāo)簽存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。

在模型中，攻擊者分別對(duì)攻擊對(duì)象R和T來(lái)利用SendTag和SendReader操作執(zhí)行查詢運(yùn)算，一次能夠向至少（N-2）個(gè)標(biāo)簽發(fā)送Corrupt查詢指令，其中N是DrawTags查詢獲得的標(biāo)簽總數(shù)。

表1 RFID服務(wù)器查找表Tab.1 RFID server look-up table

2 基于循環(huán)組的RFID認(rèn)證協(xié)議

2.1 符號(hào)約定

為了便于描述，下面給出協(xié)議中所用到的標(biāo)識(shí)符及含義說(shuō)明，如表2所示。

表2 協(xié)議中的符號(hào)及含義Tab.2 Symbols and meanings in proposed protocols

2.2 協(xié)議原理

協(xié)議初始階段，閱讀器中存儲(chǔ)生成的循環(huán)組G和密鑰K，標(biāo)簽中持有標(biāo)簽ID及密鑰K，另外還有兩個(gè)臨時(shí)參數(shù)mRold和mRnew，mRold初值為0，mRnew初值為隨機(jī)數(shù)。本文提出的協(xié)議如圖1所示。

協(xié)議的具體過(guò)程描述如下：

①Hello

標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的閱讀范圍后，閱讀器向標(biāo)簽發(fā)送信號(hào)“Hello”，發(fā)起驗(yàn)證，開(kāi)啟認(rèn)證過(guò)程。

② Mg1:Tki→ R:{i,α}

標(biāo)簽Tki計(jì)算，并生成請(qǐng)求消息Mg1={i,α}，標(biāo)簽將Mg1發(fā)送給閱讀器R。

③Mg2:R→Tki:{β,γ}

閱讀器R收到標(biāo)簽的請(qǐng)求消息Mg1后，根據(jù)表1閱讀器，使用i作為索引對(duì)所有子組執(zhí)行以下步驟，直到找到正確的標(biāo)簽。

計(jì)算Hk中的逆元素其中ak是子組Hk的發(fā)生器；

圖1 相互認(rèn)證協(xié)議流程Fig.1 Flowchart of mutual authentication protocol

閱讀器生成2個(gè)隨機(jī)數(shù)mR1和mR2，并計(jì)算β=mR1? Kki及 γ=mR2? Kki，其中 Kki是標(biāo)簽 Tki的密鑰。閱讀器生成消息Mg2={β,γ}并將其發(fā)送到標(biāo)簽。

④ Mg3:Tki→ R:{δ}

在接收到閱讀器發(fā)送消息Mg2時(shí)，標(biāo)簽Tki利用其密鑰Kki分別從 β和 γ中提取出mR1和 mR2，并計(jì)算，生成消息Mg3={δ}發(fā)送給閱讀器。

⑤ Mg4:R→Tki:{ζ,η}

閱讀器收到消息Mg3之后，計(jì)算并 檢 查δ'是 否等于接收的δ，如成立，則閱讀器認(rèn)證標(biāo)簽Tki成功，閱讀器生成隨機(jī)數(shù)mR3，并設(shè)置mkiold=mkinew，且mkinew=mR3，同 時(shí)，還 計(jì) 算 ζ=mR3?Kki和生成消息Mg4={ζ,η}并發(fā)送到標(biāo)簽 Tki。否則終止會(huì)話，本輪認(rèn)證結(jié)束，等待進(jìn)入下一輪認(rèn)證。

⑥驗(yàn)證結(jié)束

在接收到消息Mg4時(shí)，標(biāo)簽Tki從ζ中提取mR3并計(jì)算標(biāo)簽檢查η'是否等于接收的η。如果是，則標(biāo)簽認(rèn)證閱讀器成功，并更新mR4=mR3，否則認(rèn)證失敗，本輪會(huì)話終止，進(jìn)入下一輪認(rèn)證過(guò)程。

3 隱私與安全分析

3.1 隱私分析

3.1.1 隱私及隱私實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?根據(jù)文獻(xiàn)［13］，RFID系統(tǒng)隱私可用式（1）表示：

實(shí)驗(yàn)中攻擊者的主要目標(biāo)是在計(jì)算和交互限制中識(shí)別兩個(gè)不同的標(biāo)簽，如果攻擊者沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)，則認(rèn)為RFID認(rèn)證協(xié)議是安全的。攻擊過(guò)程分為以下3個(gè)階段：

初始階段：攻擊者A與系統(tǒng)S交互，在不超過(guò)其界限的情況下查詢系統(tǒng)標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)并對(duì)其進(jìn)行分析。

攻擊階段：A從數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的標(biāo)簽集合中任意選擇兩個(gè)未損壞的標(biāo)簽。并隨機(jī)選擇其中的一個(gè)，攻擊者獲取并分析該標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)。

估算階段：A輸出估算位b。如果估算成功，則應(yīng)b=1，否則b=0。

如果b=1，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ虴是成功的。

3.1.2 隱私級(jí)別的度量 當(dāng)一些標(biāo)簽被泄露時(shí)，所有標(biāo)簽都被分區(qū)，隱私權(quán)度量標(biāo)準(zhǔn)是使用不相交的標(biāo)簽分區(qū)進(jìn)行觀察，使得攻擊者不能區(qū)分屬于同一分區(qū)的標(biāo)簽，但可以區(qū)別屬于不同分區(qū)的標(biāo)簽［14］。表示分區(qū)Pi的大小，N為標(biāo)簽數(shù)，是隨機(jī)選擇的標(biāo)簽屬于分區(qū)Pi的概率。本文根據(jù)匿名集和數(shù)據(jù)泄漏分析所提出的方案的隱私級(jí)別。

1）基于匿名集的隱私級(jí)別

基于匿名集的隱私級(jí)別ρ被表征為用標(biāo)簽總數(shù)N標(biāo)準(zhǔn)化的平均匿名集大?。?1］，如式（2）所示：

協(xié)議中攻擊者無(wú)法區(qū)分兩個(gè)標(biāo)簽是否屬于同一個(gè)子組，因此，如果D是整個(gè)系統(tǒng)中受攻擊標(biāo)簽的總數(shù)，分為D個(gè)匿名集，另一個(gè)是未受攻擊標(biāo)簽?zāi)涿瘋€(gè)數(shù)（N-D），每個(gè)匿名集的大小為皆為1。結(jié)合等式（2），所提協(xié)議實(shí)現(xiàn)的隱私級(jí)別可表示為：

2）基于信息泄漏的隱私級(jí)別

如果攻擊者將具有N個(gè)標(biāo)簽的系統(tǒng)劃分為k個(gè)不相交集，則信息泄漏Π可以表示為式（4）：

在所提出的協(xié)議中，根據(jù)上文分區(qū)集，結(jié)合等式（4），信息泄漏Π可以表示為式（5）：

3.1.3 隱私分析

定理1所提出的協(xié)議具有隱私安全性。

證明假設(shè)提出的協(xié)議不能保護(hù)RFID系統(tǒng)信息隱私。則攻擊者贏得實(shí)驗(yàn)的成功概率是不可忽視的。攻擊者A的隱私攻擊過(guò)程分為如下3個(gè)階段：

初始階段：攻擊者A通過(guò)查詢操作獲取一組標(biāo)簽。

A通過(guò)DrawTag查詢發(fā)送信息到標(biāo)簽Ti，在不超出其計(jì)算范圍的情況下分析標(biāo)簽數(shù)據(jù)。A可以使用Corrupt查詢來(lái)處理最多n-2個(gè)標(biāo)簽。執(zhí)行步驟如下

攻擊階段：攻擊者A從DrawTags查詢獲得的標(biāo)簽中任選兩個(gè)未損壞的標(biāo)簽，例如Ti和Tj，作為攻擊標(biāo)簽，令b∈｛i，j｝。隨機(jī)選擇其中的Tb并分析在其上運(yùn)行SendTag查詢。執(zhí)行步驟如下：

估算階段：攻擊者輸出相應(yīng)標(biāo)簽的估算位b'。如果b'=b，攻擊者會(huì)贏得實(shí)驗(yàn)。但這種情況只有當(dāng)攻擊者知道存儲(chǔ)在Tb的內(nèi)存及其母群G中的所有秘鑰時(shí)才有可能，顯然這是不可能的，上述假設(shè)是錯(cuò)誤的。因此，所提出的協(xié)議保護(hù)了RFID系統(tǒng)的隱私。

3.1.4 不可追溯分析

定理2所提出的協(xié)議對(duì)于攻擊者具有不可追溯性。

證明：假設(shè)所提議的協(xié)議是可追溯的，即攻擊者可以隨時(shí)追蹤標(biāo)簽，這意味著攻擊者能夠區(qū)分任意兩個(gè)標(biāo)簽。攻擊者對(duì)標(biāo)簽的追溯同樣可分為如下3個(gè)階段，初始階段：攻擊者對(duì)RFID系統(tǒng)S使用DrawTags查詢?cè)L問(wèn)標(biāo)簽。對(duì)標(biāo)簽和閱讀器，分別執(zhí)行SendTag和SendReader查詢，以獲得并分析閱讀器和標(biāo)簽之間傳輸?shù)男畔?。本階段執(zhí)行步驟如下：

攻擊階段：攻擊者選擇兩個(gè)未損壞的標(biāo)簽Ti和Tj，并向他們發(fā)送Corrupt查詢。A隨機(jī)選擇Tb：b∈｛i，j｝。攻擊者將對(duì)查詢到標(biāo)簽Tb進(jìn)行評(píng)估。

估算階段：A輸出估算位b'。

如果b'=b，攻擊者將贏得比賽，但只有在Pr［Mg1?=Mg1］=1的情況下才有可能，而且由于消息Mg1取決于標(biāo)簽的隨機(jī)數(shù)mR4，mR4它在每次認(rèn)證過(guò)程中都是不同的，顯然上式難以成立。因此，上述假設(shè)是錯(cuò)誤的，即攻擊者無(wú)法追蹤標(biāo)簽。

3.2 安全分析

3.2.1 抵抗重放攻擊 重放攻擊的攻擊者可以竊聽(tīng)無(wú)線信道，捕獲并分析在閱讀器和標(biāo)簽之間先前所傳輸?shù)南ⅲ?5］。在所提出的方案中，攻擊者偽造消息作為有效標(biāo)簽/讀取器是不可行的，因?yàn)槊看伟l(fā)送的消息在每次認(rèn)證會(huì)話中都會(huì)生成新的隨機(jī)數(shù)，這是攻擊者無(wú)法提前獲得的，這是因?yàn)殡S機(jī)的異或運(yùn)算（XOR）具有攻擊者無(wú)法獲知的密鑰K，所以即使不法分子截取到之前的應(yīng)答消息，也無(wú)法通過(guò)重放應(yīng)答消息，最終使得攻擊者的所有重播消息都是非法消息。因此，基于上述的分析，本協(xié)議方案可以成功阻止重放攻擊。

3.2.2 抵抗中間人攻擊 因?yàn)樵诖握J(rèn)證過(guò)程中，發(fā)送的消息中使用新的隨機(jī)數(shù)，從發(fā)送的消息中估算或計(jì)算這些值的概率可以忽略不計(jì)，而攻擊者在不知道密鑰、唯一標(biāo)識(shí)號(hào)和循環(huán)組數(shù)據(jù)的情況下攔截任何傳輸?shù)南⑹遣豢尚诺?。因此攻擊者無(wú)法在閱讀器和標(biāo)簽之間充當(dāng)中間人，所以本文協(xié)議可以有效的抵抗中間人攻擊。

3.2.3 抵抗去同步攻擊 對(duì)于每個(gè)標(biāo)簽，服務(wù)器在其數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)兩個(gè)對(duì)應(yīng)的隨機(jī)數(shù)mRold和mRnew，服務(wù)器會(huì)在成功進(jìn)行身份驗(yàn)證會(huì)話后更新這些值，而攻擊者獲得認(rèn)證前未更新的隨機(jī)數(shù)的值是無(wú)用的，因此攻擊者不可能使認(rèn)證過(guò)程失去同步。

3.2.4 防范偽造攻擊 本文協(xié)議采用了閱讀器和標(biāo)簽之間按流程相互認(rèn)證的方法，認(rèn)證信息在接收時(shí)對(duì)發(fā)送方的身份進(jìn)行認(rèn)證后再進(jìn)行計(jì)算。由于密鑰信息具有機(jī)密性且在每次認(rèn)證后又隨機(jī)化，使得攻擊者即使獲得閱讀器或標(biāo)簽的標(biāo)識(shí)或認(rèn)證前的密鑰也是不可信的，無(wú)法偽造標(biāo)簽或閱讀器，不能實(shí)現(xiàn)攻擊者與閱讀器或標(biāo)簽的相互認(rèn)證，因此協(xié)議可以防范閱讀器或標(biāo)簽偽造攻擊。

4 性能分析及仿真實(shí)驗(yàn)

4.1 性能分析

本文提出的協(xié)議方案在標(biāo)簽計(jì)算、服務(wù)器計(jì)算和存儲(chǔ)方面的效率，如表3所示。協(xié)議方案的搜索復(fù)雜度是O（γ），僅執(zhí)行取摸和異或運(yùn)算，與文獻(xiàn)［4］的搜素復(fù)雜度相當(dāng)，但與文獻(xiàn)［10］相比本文所設(shè)計(jì)安全認(rèn)證協(xié)議相比具一定的的優(yōu)勢(shì)。假設(shè)協(xié)議中使用的所有參數(shù)都是L比特位長(zhǎng)，本協(xié)議在標(biāo)簽側(cè)保留4個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)信息，因此存儲(chǔ)成本是4L比特。另外，本協(xié)議不在標(biāo)簽側(cè)使用任何隨機(jī)數(shù)生成器函數(shù)，而是在閱讀器側(cè)運(yùn)行偽隨機(jī)數(shù)生成的隨機(jī)數(shù)，與文獻(xiàn)［4］和文獻(xiàn)［10］進(jìn)行比較，減少了標(biāo)簽的計(jì)算量，本協(xié)議計(jì)算過(guò)程標(biāo)簽存儲(chǔ)空間開(kāi)銷較小，較好的節(jié)省輕量級(jí)標(biāo)簽的制造成本。

表3 計(jì)算成本和性能比較Tab.3 Comparison of cost and performance of computation

4.2 仿真實(shí)驗(yàn)

在仿真實(shí)驗(yàn)中，RFID系統(tǒng)設(shè)定N=1024個(gè)標(biāo)簽，標(biāo)簽被隨機(jī)分成64組，選擇從0到512個(gè)受攻擊標(biāo)簽數(shù)的范圍。在所提出的方案中，不必在每個(gè)組中采用相同數(shù)量的標(biāo)簽。對(duì)系統(tǒng)中D個(gè)受攻擊的標(biāo)簽運(yùn)行100次模擬。根基公式（3）和公式（5），在實(shí)驗(yàn)中，在每次模擬運(yùn)行中，從所有標(biāo)簽組中隨機(jī)選擇受攻擊標(biāo)簽，分別就基于匿名集RFID系統(tǒng)隱私級(jí)別和基于信息泄漏的RFID系統(tǒng)隱私級(jí)別，對(duì)文獻(xiàn)［4］和文獻(xiàn)［10］及本文所設(shè)計(jì)的認(rèn)證方案進(jìn)行MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)與計(jì)算，仿真結(jié)果如圖2所示。圖2（a）的仿真結(jié)果表明，該方案實(shí)現(xiàn)的隱私級(jí)別比文獻(xiàn)［4］和文獻(xiàn)［10］的協(xié)議均有所提高，經(jīng)計(jì)算分別提高了51.5%和98.2%。當(dāng)D變?yōu)?12時(shí)，根據(jù)圖2（b）所示的仿真結(jié)果，所提出的協(xié)議比文獻(xiàn)［4］和文獻(xiàn)［10］的方案泄露的信息均有降低，有計(jì)算得知分別減少了30.5%和50.6%。因此當(dāng)標(biāo)簽被攻擊時(shí)，所提出的方案在隱私級(jí)別和信息泄漏方面比其他協(xié)議有更優(yōu)秀的表現(xiàn)。

圖2 RFID系統(tǒng)隱私級(jí)別：（a）基于匿名集，（b）基于信息泄漏Fig.2 Levels of privacy of RFID system ：（a）based on anonymous set，（b）based on information leakage

5 結(jié) 語(yǔ)

本文在研究常見(jiàn)RFID系統(tǒng)認(rèn)證協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了一種基于循環(huán)組的RFID系統(tǒng)安全認(rèn)證協(xié)議方案，并詳細(xì)分析在RFID系統(tǒng)受到典型攻擊的情形下，所提出的協(xié)議在信息隱私和安全方面的性能表現(xiàn)。該協(xié)議的最大特點(diǎn)是基于標(biāo)簽側(cè)的取摸（Mod）和按位XOR運(yùn)算，使用非常少的資源來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和執(zhí)行運(yùn)算，協(xié)議的算法復(fù)雜度較小，執(zhí)行效率較高。性能分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)RFID系統(tǒng)部分標(biāo)簽受到攻擊時(shí)，所提出的協(xié)議具有較高的隱私性能和安全級(jí)別，而且有著成本低優(yōu)勢(shì)。今后的研究重點(diǎn)是如何把所提出的協(xié)議應(yīng)用在RFID實(shí)際系統(tǒng)中，為RFID的安全與應(yīng)用提供更好的保障。