安全有源RFID标签子系统设计与实现

摘要

射频识别技术作为一门无线识别技术经过多年发展，已经被越来越多的应用到诸多领域，但有源 RFID产业仍处于标准制定的初期，还面临着安全威胁、标准不统一、功耗较高、兼容性差等众多问题，这些问题成为了制约有源电子标签进一步推广的关键因素，其中又以其安全问题尤为棘手，因此，设计安全高效且资源消耗较小的RFID安全认证协议充满挑战但势在必行。
　　结合我国有源 RFID标签系统的现状和具体项目的需求，本文设计了一套兼容国军标的2.45GHz有源RFID标签子系统，并对其安全问题进行了深入研究，在设计了硬件系统的基础上，实现了一整套完整的标签软件子系统，并针对当前RFID安全协议的不足，提出了一套可抵御常见攻击的安全协议，在具体应用中展现了良好的性能。本文所做的协议研究和系统实现作为颁布初期的国军标协议的一次新尝试，对推动新标准的完善具有积极的推动作用。
　　本文研究的主要内容为：
　　1）详细分析了RFID标签系统目前面临的安全威胁，并对当前的安全应对策略做的简要介绍。
　　2）设计并实现了一套基于2012版射频识别空中接口协议的RFID标签子系统，包括硬件设计和软件设计。具体包括数字电路和射频电路的设计、硬件驱动设计、标签状态机的实现、防碰撞算法的实现及标签文件系统的设计与实现。
　　3）对标签子系统的文件系统做了深入研究和系统实现，具体包括对 FAT文件系统的移植以及对FAT文件系统的改进，改进策略包括FAT表表项重新设计、缩减文件目录项、FAT表缓冲块设计等。
　　4）设计并实现了一套兼容此系统的安全加密认证方案并进行了安全性分析及实现方案分析，方案基于改进的椭圆曲线认证算法和高级数据加密标准结合的方法，与传统的加密认证方案相比，在保证安全性能的条件下减小了运算规模和系统资源开销，能够抵御重放攻击、假冒攻击、拒绝服务攻击等各种常见攻击。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

1.4论文结构

第二章 RFID标签安全威胁概述

2.1 RFID标签安全问题概述

2.2 RFID系统面临的攻击方式

2.3当前RFID安全领域的应对策略

2.4本章小结

第三章 安全认证加密方案设计

3.1认证方案需求分析

3.2预备知识

3.3认证加密方案设计

3.4认证加密方案实现与验证

3.5本章小结

第四章 系统方案与硬件设计

4.1系统需求分析

4.2 RFID标签系统概述

4.3标签子系统方案设计

4.4标签子系统芯片选型及介绍

4.5标签子系统硬件设计

4.6本章小结

第五章 软件详细设计

5.1系统固件库及接口函数介绍

5.2硬件驱动设计

5.3系统工作流程及空中通信协议实现

5.4标签接入算法设计与实现

5.5标签文件系统设计与实现

5.6本章小结

第六章 系统测试与分析

6.1概述

6.2系统功能测试

6.3标签盘存性能测试

6.4文件系统性能测试

6.5加密算法资源占用及性能测试

6.6测试结果分析

6.7本章小结

第七章 总结与展望

7.1主要工作

7.2未来展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果