UHF RFID读写器编解码和安全问题的研究

摘要

无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)是一种利用射频技术实现自动识别的高新技术，它具有速度快、精度高、抗干扰能力强和应用广泛等优点，特别是在超高频领域RFID技术具有更广阔的发展空间。
　　现在的RFID读写器系统的大部分功能采用单片机实现，与FPGA相比，单片机系统读写速度慢、不能实时快速的识别标签，极大的限制了RFID系统的应用。本文采用VHDL硬件语言实现PIE编码和FM0编解码；随着RFID技术的广泛应用，安全问题越来越成为阻碍RFID技术发展的重要因素，针对RFID技术标签低成本的要求，本文提出了一种基于散列函数的安全协议。
　　通过研究基带信号的编解码类型和意义、PIE脉冲间隔码、FM0双相间隔码、曼彻斯特码的编解码规则，进行读写器基带信号编解码的VHDL硬件语言描述，实现PIE编码和FM0编解码；通过学习安全威胁的种类，并分析现有的各种安全协议，包括分析OSK、LCL和GA安全协议的优缺点，并在这些协议的基础上提出了一个基于散列函数的安全算法。
　　通过在Quartus II软件上，进行编译、综合、布线、仿真，仿真结果表明硬件语言实现的编解码完全符合标准规定。同时，通过对安全算法进行安全分析、BAN形式化逻辑分析和与现有算法的安全比较，证明了该安全算法在保证系统安全性和用户隐私性上与现有算法比较都具有很大的优势。

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第一章 绪论

1.1 发展历史与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 面临的问题和发展趋势

1.4 研究的问题及创新

1.5 结构安排

第二章 RFIDRFIDRFID 技术介绍

2.1 RFID 系统的基本组成

2.2 RFID 系统的基本工作原理

2.3 RFID 系统的基本工作流程

2.4 RFID 标准介绍

第三章 RFIDRFIDRFID 读写器的基带编解码研究

3.1 基带信号的编码分析

3.2 RFID 读写器基带 PIE 编码及仿真

3.3 RFID 读写器基带 FM0 编解码及仿真

3.4 RFID 读写器基带曼彻斯特编解码及仿真

3.5 小结

第四章 RFIDRFIDRFID 安全算法研究

4.1 前言

4.2 RFID 技术的安全性和安全威胁

4.3 安全算法的研究

4.4 改进型安全算法

4.5 小结

第五章 安全协议的形式化证明

5.1 形式化证明的介绍

5.2 BAN 逻辑

5.3 安全协议的证明

5.4 安全算法分析与对比

5.5 小结

总结与展望

致谢

参考文献