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1、万方数据分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于FPGA的RFID安全机制研究论文作者：郭婷婷学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：武一职称：教授万方数据DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsTheResearchOnRFIDSecurityMechanismBasedOnFPGAbyG
2、uotingtingSupervisor:Prof.WuyiDecember2013万方数据万方数据摘要射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，RFID）是20世纪80年代新兴的自动识别技术，利用无线射频信号的空间耦合，实现无接触信息传递并以此达到远距离识别目标和获取相关数据的目的。与应用成熟的条形码技术相比，RFID技术具有识读距离远、标签数据可读写、数据存储量大、读写速度快、识别无需人工干涉、抗干扰能力强、可同时读取多标签等优点。目前RFID已广泛应用于证照防伪、智能交通系统、
3、物流运输管理、电子支付、资产追踪管理和公共信息服务等众多领域。但由于RFID系统采用无线射频方式，通信信道开放，系统无法处在封闭的环境下，因此一旦系统的安全机制无法抵御外界攻击，信息将被窃取或篡改，会给用户带来极大的损失。在RFID系统中，抗攻击的关键在于高安全系数的信息安全机制。本文针对这一问题，在FPGA的开发平台上，采用一种相互认证的RFID安全机制，结合3DES（TripleDataEncryptionStandard，TripleDES）加密技术对RFID标签进行数据加密和读写认证，实现RFID数据的安
4、全通信。本设计采用Mifare1系列非接触式智能卡和阅读器MFRC522构建RFID系统的读写模块，由FPGA模拟实现系统的安全加密机制。对RFID系统的相关知识和工作原理进行详细阐述，分析Mifare1系列卡所适用的各种国际标准；在现有国际标准的基础上，提出一种基于TDES加密的安全认证机制，对3DES加密算法进行详细说明；给出了整个RFID安全系统的硬件设计，包括FPGA电路、配置电路、Mifare1卡、MFRC522读写模块、加密模块的电路图及接口设计；说明了系统的软件设计，包括开发环境QuartusII、
5、Mifare1卡的操作指令、MFRC522的操作流程及底层函数的初始化，具体介绍了安全加密机制的设计与实现，最后在FPGA开发平台上验证设计结果。本设计利用Mifare1卡的可加密性，嵌入3DES加密模块对卡上所存储的数据进行再加密，在RFID的通信过程中执行认证机制，提高了整个RFID系统自身的安全性，同时增强了通信过程中的抗干扰能力。关键词：Mifare1MFRC5223DES安全机制FPGAI万方数据ABSTRACTAsanemergingautomaticidentificationtechnologyi
6、n20thcentury,RFID(RadioFrequencyIdentification)isusedtoimplementthecontractlessdatatransmissionbyspaceinductivecouplingamongthewirelessradiofrequencysignals,therebyachievingthetargetrecognitionandobtainingtherelated-data.Comparedwiththematurebar-coding,RFIDha
7、sseveraladvantagesoflongidentificationdistance,read-writetags,largestoragecapacity,highspeed,withouthumanintervention,stronganti-jamabilityandmulti-labelrecognition.Atpresent,RFIDiswidelyappliedinlotsofareas,suchaslicensesecurity,intelligenttransportation,log
8、isticsmanagement,electronicpayment,assecttrackingandpublicinformationservices.However,RFIDtechnologyisrealisedbyradiofrequencysignals,usdtheopeningchannalswhichleadtothedataexposedinapubl
