物联网RFID标签所有权转移协议研究

摘要

在商业供应链环境下，附着在商品上的RFID芯片需要多次转移所有权。然而一方面，低成本标签的计算能力、储存能力十分有限，另一方面，RFID系统的前向信道的通信距离远大于后向信道；因此，在RFID标签所有权转移协议执行过程中，容易受到非法用户的攻击；同时，现已提出的所有权转移协议，绝大多数属于单标签协议，难以满足商业应用中群组标签所有权转移的需求。因此设计一种符合市场需求，实现单标签和群组标签的所有权转移协议，对于RFID系统的推广应用具有重要意义。论文主要工作如下：　　（1）介绍了RFID系统相关的基础知识。论文首先阐述了RFID系统的工作原理和主要组成部件，然后讨论了RFID系统的安全问题和对应的解决办法，分析了RFID协议的安全证明方法和RFID系统攻击者具有的能力；在此基础上，提出了RFID协议的安全设计目标。　　（2）对已提出的几种具有代表性的单标签所有权转移协和群组标签所有权转移协进行分析，讨论了协议的优点和缺陷。　　（3）提出了一种单标签所有权转移协议。使用GNY逻辑对协议分析，证明协议是安全的；对协议的性能分析结果表明，该协议没有明显的性能缺陷，适合低成本商业环境应用。　　（4）提出了一种群组标签协议。协议的形式化分析结果，证明协议是安全的；将本文协议与已提出的常见几种协议的性能分析结果表明，在同等外部条件下本文协议更优越。　　论文在了解RFID系统相关知识的前提下，提出了RFID协议的安全设计目标；并设计了一种单标签所有权转移协议和一种群组所有权转移协议；形式化分析结果表明，两种协议都是安全的；将本文协议与已提出的同类协议性能分析结果表明，本文协议没有明显缺陷。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1单个标签所有权转移协议

1.2.2群组标签所有权转移协议

1.3论文结构和内容安排

第2章 RFID系统构成和安全问题

2.1 RFID系统概述

2.1.1 RFID标签

2.1.2 RFID阅读器

2.1.3后端服务器

2.2 RFID的安全问题

2.2.1 RFID的安全属性

2.2.2 RFID安全威胁

2.3安全解决方案

2.3.1物理方法

2.3.2密码技术方法

2.4基于GNY逻辑的协议形式化证明

2.4.1公式

2.4.2命题

2.5攻击者能力假设

2.6 RFID协议设计目标

2.7本章小结

第3章 常见RFID所有权转移协议分析

3.1 Osaka等RFID所有权转移协议

3.2 Song等RFID所有权转移协议

3.3 Chen等所有权转移协议

3.4 Gaith等所有权转移协议

3.5 Gan等所有权转移协议

3.6 本章小结

第4章 一种超轻量级单标签所有权转移协议

4.1单标签所有权转移协议问题描述

4.2单标签所有权转移协议详解

（1）协议符号说明

（2）所有权转移方案

4.3单标签协议的安全性证明

（1）消息抽象公式

（2）协议的已知信念

（3）证明目标

（4）基于GNY 逻辑的协议证明

4.4单标签协议的安全性和性能分析

4.4.1单标签协议的安全性分析

4.4.2 单标签协议的性能分析

4.5本章小结

第5章 一种群组RFID 标签所有权转移协议

5.1群组所有权转移标签协议问题描述

5.2群组标签所有权转移协议详解

（1） 符号说明和协议初始化

（2）通信消息解释

（3）协议的执行过程详解

5.3 群组标签所有权转移协议的安全性证明

（1）消息抽象公式

（3）证明目标

（4）基于GNY 逻辑的协议证明

5.4群组标签协议的安全性和性能分析

5.4.1群组标签协议的安全性分析

5.4.2 群组标签协议的性能分析

5.5本章小结

结论

参考文献

致谢