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一種能抵抗拒絕服務(wù)攻擊的RFID安全認(rèn)證協(xié)議

文檔作者：胡煒李永忠李正潔文檔來(lái)源：江蘇科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年04月07日
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第29卷第2期
2012年2月
計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究
Application Research of Computers
V01．29 No．2
Feb． 2012
一種能抵抗拒絕服務(wù)攻擊的RFI D安全認(rèn)證協(xié)議
胡煒，李永忠，李正潔
(江蘇科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212003)
摘要：在分析現(xiàn)有一些RFID認(rèn)證協(xié)議的基礎(chǔ)上，采用流密碼加密和密鑰動(dòng)態(tài)更新的方法設(shè)計(jì)了一種能抵抗
拒絕服務(wù)攻擊的RFID安全認(rèn)證協(xié)議。對(duì)該協(xié)議的安全性和性能進(jìn)行了分析，結(jié)果表明協(xié)議能夠有效防止拒絕
服務(wù)攻擊、隱私攻擊、竊聽(tīng)攻擊、重傳攻擊，同時(shí)解決了RFID的隱私問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別；安全協(xié)議；拒絕服務(wù)；相互認(rèn)證
中圖分類(lèi)號(hào)：TN915．08；TP309 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001．3695(2012)02—0676—03
doi：10．3969／i．issn．100l-3695．2012．02．073
New defending RFID authentication protoc01 against DoS attacks
HU Wei，u Yong-zhong，LI Zheng_ji8
(coz垤e妒co唧Ⅱ#er&amp;amp;曲we＆魄i刪ring，^口7鏟Ⅱ踟i鉀瑙蚵o，sdence＆扎c^加f99y，勱阿掘增五日n艫u 212003，饑i船)
Abstmct： By analyzing some existing RFID authentication pmtocols，this paper proposed a new mutual authentication proto—
col，which was based on the use of symmetric encrlrption and dvnamic update key to prevent the denial．of_senrice attack．Then
discussed the security and peIformance of this pmtocol_The I℃sult shows that this protocol has pmvided good security for RFID
system，and can defbat location privacy attack，relay attack，eavesdropping attack，denial—of_service attack，and solve prob—
lems of RFID security privacy．
Key words： RFID；security pmtocol；denial—of_service(DoS)attack；mutual authentication
射頻識(shí)別(】塒io frequency identification，RFID)是一種通過(guò)
射頻信號(hào)傳輸信息來(lái)識(shí)別和控制被標(biāo)志物品的技術(shù)，它由閱讀
器(reader)、RFID標(biāo)簽(tag)和對(duì)標(biāo)簽存儲(chǔ)信息進(jìn)行處理的后
臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(back-end database)三大部分組成。其中，后臺(tái)
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和閱讀器通過(guò)安全信道進(jìn)行通信，閱讀器與標(biāo)簽之
間通過(guò)射頻信號(hào)(不安全信道)互相通信，如圖1所示。后端
數(shù)據(jù)庫(kù)是計(jì)算和存儲(chǔ)能力強(qiáng)大，同時(shí)包含所有Tag的信息的數(shù)
據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。隨著RFID的大面積應(yīng)用，隱私與安全的問(wèn)題變得
日益嚴(yán)重。由于是一種開(kāi)放型的無(wú)線環(huán)境，周?chē)[蔽的攻擊者
可以獲取到電子標(biāo)簽上的信息，從而造成個(gè)人的敏感信息如金
錢(qián)、藥物等的泄露，而且可能暴露用戶(hù)的位置隱私，使得用戶(hù)被
跟蹤。另外，現(xiàn)在很多的防盜或監(jiān)控安全系統(tǒng)都采用了RFID
技術(shù)，在這種系統(tǒng)里，后臺(tái)服務(wù)器可能遭受拒絕服務(wù)器(DoS)
攻擊。例如，攻擊者可以通過(guò)一些射頻信號(hào)裝置短時(shí)間內(nèi)向閱
讀器端發(fā)送大量數(shù)據(jù)信號(hào)，導(dǎo)致RFID系統(tǒng)被大量信號(hào)淹沒(méi)，
使的RFID系統(tǒng)失去預(yù)警和處理數(shù)據(jù)的能力，處于停滯狀
態(tài)¨]。由于標(biāo)簽和閱讀器的通信公開(kāi)，信道不是安全的，所以
針對(duì)它們的攻擊有很多種，如偽造克隆RFID標(biāo)簽和閱讀器、
嗅探(竊聽(tīng)攻擊)、跟蹤標(biāo)簽、物理攻擊、重放攻擊、竄改數(shù)據(jù)
等。因此，在RnD應(yīng)用時(shí)，必須仔細(xì)分析存在的安全威脅，采
取適當(dāng)?shù)陌踩胧?。一種有效的措施是設(shè)計(jì)RFID安全認(rèn)證
協(xié)議，它只允許被認(rèn)證的對(duì)象(標(biāo)簽、閱讀器、后臺(tái)服務(wù)器)訪
問(wèn)相關(guān)數(shù)據(jù)。考慮到成本問(wèn)題，本文提出的認(rèn)證協(xié)議只用到了
流密碼加密和隨機(jī)化函數(shù)，分析表明，它能抵抗拒絕服務(wù)
(DoS)攻擊。
脅瀏
一霜蠹曩r『o(苒D
圖1 RFID系統(tǒng)組成
1 RFID系統(tǒng)現(xiàn)有的安全協(xié)議的簡(jiǎn)要介紹
由于RFID芯片是低成本芯片，它們的計(jì)算能力有限，如
遵循EPcglobal class一1 Gen一2 RFID規(guī)范的標(biāo)簽，通信頻段在
800—960 MHz，僅支持單片機(jī)16bit的偽隨機(jī)數(shù)生成器(pseu·
do—random number generator，PRNG)和循環(huán)冗余碼(cyclic re—
dundancy code，cRc)的計(jì)算怛o。所以有很多的密碼算法在
RFID標(biāo)簽上都無(wú)法使用。當(dāng)前實(shí)現(xiàn)RFID安全機(jī)制所采用的
方法大致可分為物理方法(如扼殺標(biāo)簽、阻止標(biāo)簽)和采用密
碼算法的方法兩種類(lèi)型。物理方法通常采用在售出商品時(shí)毀
壞或是移除標(biāo)簽來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽信息保護(hù)(扼殺標(biāo)簽的方法)，
或通過(guò)增設(shè)一個(gè)屏蔽裝置對(duì)標(biāo)簽實(shí)施屏蔽，使得標(biāo)簽無(wú)法接收
到外界的電磁波(阻止標(biāo)簽方法)p’4 o。但通過(guò)扼殺標(biāo)簽的物
理方案對(duì)RFID實(shí)施安全保護(hù)，會(huì)使得標(biāo)簽無(wú)法重用。通過(guò)對(duì)
標(biāo)簽增設(shè)屏蔽裝置的物理方法也會(huì)給RFID系統(tǒng)帶來(lái)不便和
增加投入。因此，更多RFID的安全建議是采用密碼算法設(shè)計(jì)
安全認(rèn)證協(xié)議以抵抗RFID的安全威脅問(wèn)題，如Hash—kck協(xié)
議、隨機(jī)化Hash．IJ0ck協(xié)議、Hash鏈協(xié)議、基于雜湊的ID變化
協(xié)議、David的數(shù)字圖書(shū)館RFID協(xié)議、分布式RFID詢(xún)問(wèn)一響
應(yīng)認(rèn)證協(xié)議、LcAP協(xié)議等b。1。
收稿日期：2011-06一03；．修回日期：2011—07—17
作者簡(jiǎn)介：胡煒(1986一)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)與信息安全(112uw3ei@163．com)；李永忠(1961一)，男，教授，碩導(dǎo)，主要研究方
向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、藏文信息處理；李正潔(1987-)，女，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)與信息安全．
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第2期胡煒，等：一種能抵抗拒絕服務(wù)攻擊的RFID安全認(rèn)證協(xié)議·677·
在Hash—Lock協(xié)議中"o，數(shù)據(jù)庫(kù)和標(biāo)簽共享密鑰^，詢(xún)問(wèn)后
的標(biāo)簽發(fā)送通過(guò)哈希函數(shù)加密后的ID。=hash(^)，數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)
哈希數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的每個(gè)標(biāo)簽的密鑰來(lái)匹配I鞏。但是在此協(xié)議
中，由于每次標(biāo)簽發(fā)送的ID；是固定不變的，這樣很容易遭受
跟蹤攻擊。隨機(jī)化Hash-L0ck協(xié)議在標(biāo)簽內(nèi)引入偽隨機(jī)數(shù)發(fā)
生器解決了該問(wèn)題，但是該協(xié)議的缺點(diǎn)是不能夠抵抗重放攻擊
和偽造標(biāo)簽的攻擊。后來(lái)文獻(xiàn)[8]提出的hash鏈協(xié)議對(duì)隨機(jī)
化Hash—Lock協(xié)議作了改進(jìn)。此外還有Dimitriou提出的協(xié)
議。91，該協(xié)議同樣采用hash技術(shù)來(lái)提供隱私保護(hù)，且實(shí)現(xiàn)了標(biāo)
簽與閱讀器的雙向認(rèn)證，在認(rèn)證后標(biāo)簽才改變它的計(jì)數(shù)器值和
相應(yīng)的輸出值。但該協(xié)議還是存在認(rèn)證期間的標(biāo)簽輸出靜態(tài)
值導(dǎo)致容易被跟蹤，且還會(huì)引起數(shù)據(jù)不同步的問(wèn)題"]。文獻(xiàn)
[10]中提出了0一FRAP(optimistic forward secure RFID authenti．
cation protoc01)認(rèn)證協(xié)議，該協(xié)議的密鑰在認(rèn)證后被更新，保證
前向安全，不容易被跟蹤。但其缺點(diǎn)是為了保證后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)與
標(biāo)簽的數(shù)據(jù)同步，每次查詢(xún)都要利用整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的每條記錄作
計(jì)算和匹配，這樣會(huì)使攻擊者通過(guò)偽造的標(biāo)簽與閱讀器通信，
浪費(fèi)后臺(tái)服務(wù)器的資源，造成服務(wù)器可能遭受拒絕服務(wù)攻擊，
導(dǎo)致RFID系統(tǒng)崩潰。
綜上所述，目前RFID系統(tǒng)還缺乏一個(gè)實(shí)用的低成本的安
全的隱私保護(hù)認(rèn)證協(xié)議?，F(xiàn)在很多的RFID系統(tǒng)都應(yīng)用于安
全領(lǐng)域，RFID標(biāo)簽會(huì)與后臺(tái)服務(wù)器頻繁通信，一旦攻擊者偽造
標(biāo)簽對(duì)服務(wù)器發(fā)起Dos攻擊，使RFID系統(tǒng)崩潰，會(huì)給使用安
全系統(tǒng)的用戶(hù)帶來(lái)很大損失。而現(xiàn)階段提出的很多協(xié)議都很
難抵抗這種攻擊，本文的目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)安全協(xié)議解決這一
問(wèn)題。
2本文RFID安全認(rèn)證協(xié)議
2．1 設(shè)計(jì)目標(biāo)
本文的RFID安全協(xié)議設(shè)計(jì)需要考慮以下幾點(diǎn)：
a)標(biāo)簽信息以密文傳輸，保護(hù)內(nèi)容隱私。
b)標(biāo)簽發(fā)出的信息具有隨機(jī)性，即每次的通信應(yīng)隨機(jī)化，
保證不被跟蹤。
c)減少計(jì)算的復(fù)雜度為標(biāo)簽節(jié)省空間，降低成本。
d)實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽與服務(wù)器(或閱讀器)的雙向認(rèn)證。
e)能夠解決數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)與標(biāo)簽數(shù)據(jù)之間的不同步問(wèn)題。
f)能夠抵抗拒絕服務(wù)攻擊。
2．2初始化
針對(duì)以上協(xié)議的不足和RnD標(biāo)簽低成本的特點(diǎn)，本文采
用了流密碼加密和偽隨機(jī)生成函數(shù)(PRNG)設(shè)計(jì)了一個(gè)安全
認(rèn)證協(xié)議。本文所用的符號(hào)如表1所示。每個(gè)標(biāo)簽和服務(wù)器
都保持兩個(gè)密鑰。一個(gè)是公共密鑰．i}。，該密鑰用于在查詢(xún)數(shù)據(jù)
庫(kù)之前判斷標(biāo)簽和閱讀器的合法性，是固定不變的，而且所有
合法標(biāo)簽都相同。另一個(gè)是私有的密鑰矗。，每個(gè)標(biāo)簽的密鑰_|}。
都是唯一的，這個(gè)密鑰在認(rèn)證的過(guò)程中動(dòng)態(tài)更新。本文的流加
密算法開(kāi)始時(shí)在標(biāo)簽、閱讀器和服務(wù)器上都持有一個(gè)密鑰流產(chǎn)
生器，密鑰后。和J|}。只是作為產(chǎn)生器的密鑰源，由產(chǎn)生器產(chǎn)生密
鑰流，再通過(guò)異或運(yùn)算加密二進(jìn)制明文。每個(gè)密鑰流產(chǎn)生器都
是采用相同算法。PRNG()函數(shù)是單向的偽隨機(jī)函數(shù)，即是不
可逆的。
后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)D中為每一個(gè)保持一個(gè)數(shù)組(^。(ID)，ID，％。)，
在標(biāo)簽中存儲(chǔ)一組數(shù)據(jù)(ID，||}。，☆。)，其中＆。和^。存儲(chǔ)在標(biāo)簽
的保護(hù)區(qū)內(nèi)，服務(wù)器只存儲(chǔ)％。。
表1符號(hào)說(shuō)明
R 閱讀器^。s與T的固定密鑰
T RFID標(biāo)簽＆。s與每個(gè)t標(biāo)簽都共享的密夠
s 后臺(tái)服務(wù)器■ T產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)
D s的數(shù)據(jù)庫(kù)‘ s產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)
ID 射頻標(biāo)簽的標(biāo)志值rr R產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)
PRNG()偽隨機(jī)函數(shù)(單向函數(shù)) D．query() 數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)過(guò)程
＆() 以^為密鑰的加密函數(shù)D．update()數(shù)據(jù)庫(kù)中更新密鑰的過(guò)程
① 異或函數(shù)0 連接操作符
2．3協(xié)議流程
如圖2所示，整個(gè)認(rèn)證過(guò)程分10個(gè)步驟，所有的加密操作
都采用流密碼加密，協(xié)議的步驟如下：
a)在電子標(biāo)簽T進(jìn)入到閱讀器R的通信范圍之內(nèi)時(shí)，閱
讀器發(fā)送一個(gè)詢(xún)問(wèn)信號(hào)Query給電子標(biāo)簽。
b)收到信號(hào)的標(biāo)簽產(chǎn)生一個(gè)與ID位數(shù)相同的隨機(jī)數(shù)k
然后把這個(gè)隨機(jī)數(shù)‘發(fā)送給閱讀器。
c)閱讀器收到數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生自己的隨機(jī)數(shù)rr，并與隨機(jī)數(shù)
■一起通過(guò)安全的信道發(fā)送給后臺(tái)服務(wù)器s。
d)服務(wù)器將rr與rl連接：6=rr Ih，使用公共密鑰％。加密
6：c=后，(6)，并把c傳回閱讀器。
e)閱讀器把自己的隨機(jī)數(shù)r，和c一起發(fā)送給標(biāo)簽T。
f)標(biāo)簽收到后，將收到的r：和‘作連接，再使用公共密鑰
．j}。加密：c=Ji}。(rr Ih)，然后判斷c是否相等c’，如果不相等則
認(rèn)為閱讀器不合法；否則，計(jì)算一個(gè)_i}，(ID)，它表示對(duì)ID用公
共密鑰％。加密，再與r。異或：o=^。(ID)o‘，這是為了使每次
傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都有變化，防止被追蹤。然后再將Ⅱ與r，’Ih連
接，用公共密鑰％。加密：m=南。(o I㈠||‘)，用標(biāo)簽自己唯一的
密鑰J|}。加密‘：d=J|}。(‘)，把o、d、m三個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)給閱讀器。最
后更新自己的密鑰|j}。：尼凈PRNG(后：)，它表示用原先的密鑰做
種子隨機(jī)生成新密鑰。
g)閱讀器把收到的。與rr lh連接，再用公共密鑰^，加
密：m=Jj}。(n lh|h)，比較收到的m與m’，如果不相等則認(rèn)
為是遭受到了攻擊，認(rèn)為標(biāo)簽不合法，停止認(rèn)證過(guò)程；否則，閱
讀器會(huì)把收到的o、d傳給后臺(tái)服務(wù)器。
h)服務(wù)器將收到的Ⅱ與-異或得到n=n①r。，即為后。
(ID)，再用n作為索引在數(shù)據(jù)庫(kù)里查找標(biāo)簽T的記錄，在記錄
里找到標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的ID和密鑰七。：(ID，豇。)一D．query(凡)。
(a)用密鑰|j}。，加密r。：d’=^。(‘)。通過(guò)判斷d是否等于
d，來(lái)對(duì)標(biāo)簽的合法性進(jìn)行驗(yàn)證，如果相等，則認(rèn)為標(biāo)簽是合法
的，認(rèn)證通過(guò)，執(zhí)行b)；如果不等，就先執(zhí)行b)，然后再重新執(zhí)
行a)。為了防止標(biāo)簽遭受阻塞攻擊引起數(shù)據(jù)不同步。
(b)用與標(biāo)簽相同的方法更新密鑰Jj}。：矗：_PRNG(七。)。
(c)再用反更新數(shù)據(jù)庫(kù)記錄：D．update(＆：)。
(d)生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)L，用后：加密：^=七。(r；)，把^和‘發(fā)
給閱讀器。
i)閱讀器將^和-轉(zhuǎn)發(fā)給標(biāo)簽。
j)標(biāo)簽收到后，用它更新后的密鑰＆：加密r，：^’=．|}。(r。)，
比較危。和危，如果相等，標(biāo)簽就認(rèn)為閱讀器和后臺(tái)服務(wù)器合法，
認(rèn)證通過(guò)。到此，整個(gè)認(rèn)證過(guò)程結(jié)束。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
·678· 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究第29卷
圖2本文RFID安全認(rèn)證協(xié)議示意圖
3 安全性與工作性能分析
3．1安全性分析
表2將該協(xié)議與文獻(xiàn)[3，8～10]中提出的協(xié)議進(jìn)行了以
下安全性方面的對(duì)比分析。
a)隱私保護(hù)(抵抗嗅探)。上述協(xié)議利用加密的方法使信
息交換過(guò)程中的數(shù)據(jù)具有不可讀性，保證了數(shù)據(jù)不被中間人惡
意竊聽(tīng)。在本協(xié)議中，ID是通過(guò)加密傳輸?shù)?，竊聽(tīng)者在不知道
密鑰％，的情況下是得不到ID的，而且必須知道密鑰^；才能通
過(guò)認(rèn)證。
b)重放攻擊。因?yàn)樵趥鬏數(shù)倪^(guò)程中攜帶了一定數(shù)量的隨
機(jī)數(shù)，保證了每次來(lái)回傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都有變化；而且對(duì)隨機(jī)數(shù)進(jìn)
行加密，然后進(jìn)行比較驗(yàn)證，當(dāng)中任何一步出錯(cuò)都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)
通信的結(jié)束，因此非法用戶(hù)不可能實(shí)施重放攻擊。
c)前向安全性。如果一個(gè)非法用戶(hù)破壞了一個(gè)標(biāo)簽，擁
有它現(xiàn)在保存的大部分?jǐn)?shù)據(jù)，那么它就可以追蹤該標(biāo)簽以前的
會(huì)話，這就是前向攻擊。在本協(xié)議中，每次認(rèn)證都會(huì)用PRNG
函數(shù)隨機(jī)化更新密鑰，而且PRNG函數(shù)是單向函數(shù)，即使保存
在標(biāo)簽的密鑰南。泄露了，攻擊者也推導(dǎo)不出舊密鑰的||}。，所以
保證了前向安全性。
d)數(shù)據(jù)一致性(數(shù)據(jù)同步)。非法用戶(hù)可以阻斷協(xié)議中步
驟f)發(fā)起的通信會(huì)話，這樣就導(dǎo)致服務(wù)器更新了密鑰％。，而標(biāo)
簽沒(méi)有更新其存儲(chǔ)的密鑰||}。，服務(wù)器和標(biāo)簽會(huì)失去同步。本協(xié)
議未使用在數(shù)據(jù)庫(kù)和標(biāo)簽中存儲(chǔ)兩個(gè)密鑰(新、舊密鑰)，而是
在服務(wù)器端重復(fù)使用PRNG函數(shù)更新密鑰％。來(lái)認(rèn)證標(biāo)簽，防
止數(shù)據(jù)不同步。
e)位置跟蹤¨?。通過(guò)使用對(duì)稱(chēng)流密碼加密系統(tǒng)，使得密
文之間的相關(guān)度較低。1“，而且每次認(rèn)證過(guò)程的每個(gè)會(huì)話都有
隨機(jī)數(shù)參與，每次的會(huì)話都會(huì)隨隨機(jī)數(shù)變化而變化，非法用戶(hù)
既不能將竊聽(tīng)到的信息與某個(gè)標(biāo)簽以前的應(yīng)答信息相聯(lián)系，也
不能將某個(gè)標(biāo)簽的應(yīng)答信息與其他標(biāo)簽的應(yīng)答信息區(qū)分開(kāi)，因
此非法用戶(hù)要跟蹤標(biāo)簽的位置是非常困難的。
f)拒絕服務(wù)式攻擊(Dos)。在閱讀器和每個(gè)標(biāo)簽上都保
存了一個(gè)公共密鑰☆。。服務(wù)器發(fā)出查詢(xún)命令后用密鑰^。加密
隨機(jī)數(shù)rr與r。，并發(fā)送給標(biāo)簽。標(biāo)簽可以先計(jì)算判別閱讀器和
服務(wù)器的合法性，然后通過(guò)標(biāo)簽再用密鑰＆，加密自己的。、rr
與rf’并發(fā)送給閱讀器。閱讀器在計(jì)算之后判斷標(biāo)簽的合法
性，如果標(biāo)簽不合法，閱讀器就不會(huì)把數(shù)據(jù)傳給服務(wù)器，防止了
偽造的標(biāo)簽對(duì)后臺(tái)服務(wù)器發(fā)起的拒絕服務(wù)式攻擊。
g)偽造服務(wù)器與標(biāo)簽的攻擊。由于本協(xié)議的ID在傳送中
都用密鑰^。加密了，非法用戶(hù)很難通過(guò)竊聽(tīng)得到，從而不能計(jì)
算。和m，進(jìn)而不能假冒服務(wù)器與標(biāo)簽。雖然非法用戶(hù)通過(guò)某
種途徑可以得到一個(gè)標(biāo)簽的密鑰％，，那么協(xié)議將會(huì)暴露其他標(biāo)
簽的ID，但是驗(yàn)證標(biāo)簽和服務(wù)器的過(guò)程都需要密鑰^，，不斷更
新的密鑰＆，是很難得到的，所以本協(xié)議可以有效防止偽造服
務(wù)器與標(biāo)簽的攻擊。
表2 RFID認(rèn)證協(xié)議的安全性對(duì)比
3．2性能分析
本協(xié)議還具有工作效率高的特點(diǎn)。在整個(gè)認(rèn)證過(guò)程中只
需簡(jiǎn)單的異或操作，避免了由于使用hash鎖算法而造成速度
與資源的額外開(kāi)銷(xiāo)，過(guò)程簡(jiǎn)單實(shí)用。由于流密碼的工作特性特
別適合于硬件實(shí)現(xiàn)且速度快，因此能夠應(yīng)用在RFID這種資源
極其有限的系統(tǒng)上。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)簽與閱讀器的雙向認(rèn)證。
沒(méi)有像文獻(xiàn)[10]那樣在數(shù)據(jù)庫(kù)和標(biāo)簽中保持兩個(gè)密鑰％。(新
密鑰和舊密鑰)，只存儲(chǔ)一個(gè)密鑰，這樣雖然浪費(fèi)了一點(diǎn)計(jì)算
資源，但是為RFID標(biāo)簽節(jié)省了存儲(chǔ)空間。為了對(duì)性能作進(jìn)一
步分析，比較了本文方案與其他方案所運(yùn)用的函數(shù)及基本操
作，結(jié)果如表3所示?？梢钥闯霰疚牡膮f(xié)議方案在各種函數(shù)的
計(jì)算開(kāi)銷(xiāo)上處于中間水平，并沒(méi)有降低協(xié)議的執(zhí)行性能。
表3函數(shù)及基本操作的比較
4結(jié)束語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了新的RFID相互認(rèn)證協(xié)議，該(下轉(zhuǎn)第682頁(yè))
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
·682· 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究第29卷
于當(dāng)前主流的差分隱私保護(hù)方法。因此，在相同隱私保護(hù)級(jí)別＼進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)發(fā)布準(zhǔn)確性，并將進(jìn)一步探索如何提高數(shù)據(jù)發(fā)
下，如果數(shù)據(jù)發(fā)布者更關(guān)注數(shù)據(jù)發(fā)布結(jié)果準(zhǔn)確率，本文提出的布率。
方法就優(yōu)于傳統(tǒng)的差分隱私保護(hù)方法。參考文獻(xiàn)：
O 60
麟：
劃0．30
寤O．20
籟o．10
關(guān)鍵字頻數(shù)
圖2數(shù)據(jù)發(fā)布率比較
4結(jié)束語(yǔ)
辯
Ⅲ|∈60．00
姆40．00
攝2咖
輜
婪咖12
蠱O．ool
蘑no008
囂o．0006
嵩。腫04
釉0．0002
帕
韞：
關(guān)鍵字類(lèi)別
圖3隱私保護(hù)級(jí)別比較
本文就現(xiàn)有差分隱私保護(hù)算法由于對(duì)數(shù)據(jù)隱私保護(hù)過(guò)度
而導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)布準(zhǔn)確性降低這一問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，分析了
差分隱私保護(hù)方法隱私保護(hù)過(guò)度根本原因，提出了一種帶頻繁
項(xiàng)過(guò)濾機(jī)制的隱私保護(hù)新方法，并通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明了
帶頻繁項(xiàng)過(guò)濾機(jī)制的隱私保護(hù)方法達(dá)到了差分隱私保護(hù)級(jí)別，
可以有效克服差分隱私方法對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)過(guò)度這一問(wèn)題。雖然
帶頻繁項(xiàng)過(guò)濾機(jī)制的隱私保護(hù)方法的數(shù)據(jù)發(fā)布率略低于傳統(tǒng)
的差分隱私保護(hù)方法，但前者的數(shù)據(jù)發(fā)布準(zhǔn)確性比后者有很大
程度上的提高。因此，在數(shù)據(jù)發(fā)布者更關(guān)注數(shù)據(jù)發(fā)布結(jié)果準(zhǔn)確
率情況下，本文的方法優(yōu)于傳統(tǒng)的差分隱私保護(hù)方法。
在未來(lái)的工作中，將在降低對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)布率影響的情況下，
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(上接第678頁(yè))協(xié)議具有成本低、效率高、安全性和隱私性好等
優(yōu)點(diǎn)。對(duì)應(yīng)用此安全協(xié)議的可行性進(jìn)行了分析研究，其能夠解
決隱私、重放、前向安全性、同步性、不可分辨性與位置跟蹤、拒
絕服務(wù)式攻擊等安全問(wèn)題。但是協(xié)議中使用的流密碼加密，本
文并沒(méi)有給出具體算法，這需要考慮具體的硬件設(shè)計(jì)，現(xiàn)有的
算法有A5、丹等n 3|。設(shè)計(jì)一個(gè)合適的密碼算法是今后的研究
方向。
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