水运领域rfid技术动态密钥管理研究

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1、水运领域RFID技术动态密钥管理研究摘要：水运领域采用RFID技术可显著提高运输效率，但RFID系统的安全性是其应用的最大障碍；本文分析了固定密钥RFID系统的安全缺陷，提出了RFID动态密钥管理方法，并采用单片机系统进行了实验验证；实验结果表明，该方法安全高效，有效提高了RFID系统的安全性，具有广泛的社会推广价值。关键字：RFID密钥动态管理水运交通Abstract：UsingRFIDtechnologycansignificantlyimproveefficiencyinmarinetrafficengineering，butthesecurityofRFIDsystemsisth

2、ebiggestobstacletoitsapplication；AnalysingafixedkeyflawsinRFIDsystems，ProposingaalgorithmofRFIDdynamickeymanagement，anddesigningaexperimentalSCMsystemsusingthealgorithm；experimentalresultsshowthatthealgorithmissafe，effectiveandimprovingthesecurityofRFIDsystems，havingthepotentialvalueofsocialpromo

3、tion.Keywords：RFID，Key，DynamicManagement，MarineTraffic引言7水运是交通运输事业的重要组成部分，相比其它运输方式，具有运能大、成本低、污染少、占地少等多项优点。为实现水运物资实时、快速、准确的空间转移，在最短的时间内将所需的物资调配到需要的地方，就必须加速水运领域信息化的进程，采用新技术来保障水运系统。因此，RFID技术在水运领域中的应用是十分必要和紧迫的。RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别）技术，是一种不接触识别技术，它利用射频信号经空间耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到自动识别目的

4、。与传统的条码或磁条识别技术相比，RFID技术具有非接触、精度高、作用距离远、可动态识别多个目标及应用环境适用性好等诸多优点。目前，我国的RFID技术在诸多领域已经有了成功的应用，比如第二代公民身份证、高速公路收费以及自动门禁系统等。但是，由于RFID系统的开放性，任何发出特定频段电磁波的读写器，都有可能读出或改写电子标签的信息，甚至可以据此伪照电子标签。因此，RFID系统的安全问题日益成为限制其更广泛应用的一个重大障碍，也直接限制了其在水路运输的应用。RFID电子标签的安全设计7基于成本和安全性的考虑，目前技术成熟且使用广泛的RFID电子标签主要是逻辑加密型电子标签。此种标签内部采用了

5、逻辑加密电路以及密钥算法，任何对标签存储区内数据信息的读取或改写都需要通过密钥验证来实现。以最常用的MifareRFID系统为例，说明逻辑加密型电子标签的密钥认证流程，如图1所示：步骤1：读写器持续向外发射电磁波，寻找RFID电子标签，向其发出认证请求；步骤2：电子标签收到认证请求后，向读写器发送一个随机数A；步骤3：读写器收到电子标签发来的数据A后，使用标签验证密钥对其进行加密，并另外生成一个随机数B，一起发往电子标签；步骤4：电子标签收到读写器发来的数据包后，首先使用内部存储的密钥对加密数据进行解密，解出随机数A，并与先前发往读写器的随机数进行比较；如果一致，则对收到的随机数B进行加

6、密，发往读写器；读写器收到加密数据后，进行解密，并与先前发往电子标签的随机数进行比较；如果一致，则认证成功，否则认证失败。Mifare7RFID电子标签采用的是“一卡一密”方案，每张电子标签使用唯一的序列号对RFID系统主密钥进行分散，得到不同的标签密钥。每张电子标签的密钥为6个字节，也即48位，一次典型验证需要6ms，如果使用暴力破解，则所需时间为248×6/（1000×3600×24）天，即差不多需要53553年时间，因此，理论上逻辑加密型RFID系统是非常安全的，在多种领域得到了广泛应用。2008年2月，德国学者HenrykPlotz和美国学者KarstenNohl采用反向工程方法

7、，仔细分析了MifareRFID芯片中近万个逻辑单元，推断出16位随机数发生器的原理，进而准确预测了下一次产生的随机数，再根据48位逻辑移位寄存器的加密算法，利用普通计算机向读卡器连续发送几百个随机数，几分钟之内就破解了电子标签的密钥。一时之间，RFID电子标签的安全性受到全球关注。RFID电子标签的动态密钥管理能够看出，MifareRFID电子标签被破解的主要原因是采用了固定密钥，因而经过多次试验，便可成功破解。如果在保持RFID