基于伪随机函数的RFID系统双向认证协议

doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018229

电信科学 ›› 2018, Vol. 34 ›› Issue (10): 96-103.doi: 10.11959/j.issn.1000-0801.2018229

基于伪随机函数的RFID系统双向认证协议

邓文雯¹(),孙成明²,秦培亮¹

¹ 苏州农业职业技术学院智慧农业学院，江苏苏州 215008
² 扬州大学信息工程学院，江苏扬州 225127

修回日期:2018-08-07 出版日期:2018-10-01 发布日期:2018-11-08
作者简介:邓文雯（1983-），女，苏州农业职业技术学院智慧农业学院讲师，主要研究方向为计算机应用技术、物联网技术。|孙成明（1973-），男，博士，扬州大学信息工程学院教授、硕士生导师，主要研究方向为作物系统模拟与图像识别、作物精准栽培与农业信息技术、气候变化与碳源汇机理及其估算。|秦培亮（1981-），男，苏州农业职业技术学院智慧农业学院副教授，主要研究方向为复合传动及机械设计制造。
基金资助:
江苏省农业三新工程项目(SXGC[2016]300)

A bidirectional authentication protocol for mobile RFID system based on PRF

Wenwen DENG¹(),Chengming SUN²,Peiliang QIN¹

¹ College of Wisdom Agriculture,Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture,Suzhou 215008,China
² School of Electronic and Computer Engineering,Yangzhou University,Yangzhou 225127,China

Revised:2018-08-07 Online:2018-10-01 Published:2018-11-08
Supported by:
Jiangsu Province-Level Project on Renewal of Agricultural Products,Technologies and Production Model(SXGC[2016]300)

摘要/Abstract

摘要：

移动RFID系统中，读写器与后台数据库之间不再通过有线方式通信，而采用无线方式通信，但也存在一定的安全隐患问题。为确保通信数据的安全，提出一种基于伪随机函数的移动RFID双向认证协议。协议确保标签、读写器、后台数据库三方均进行认证，从而保障通信的安全性；采用字合成等位运算，在一定程度上能够减少总的计算量；三方认证，使得移动RFID系统具备更为广泛的运用价值。安全性及性能分析表明，所提协议具有较高的安全性及较低的成本。

关键词: 射频识别, 伪随机函数, 字合成运算, 移动系统, 三方认证

Abstract:

In mobile RFID system,the reader and the database no longer communicate through the wired way,but communicate wirelessly,so there are also some potential safety issues.In order to ensure the safety of communication data,a mobile RFID bidirectional authentication protocol based on pseudo-random function was proposed.The protocol ensured the tripartite entities:the tag,the reader and the database,was authenticated each other,and thereby ensured the security of communication.The use of word synthesis operation to a certain extent,could be used to reduce the total amount of computation.The mobile RFID systems have more extensive using value by tripartite authentication; security analysis and performance analysis show that the proposed protocol has higher security and lower costs.

Key words: RFID, pseudo random function, word synthesis operation, mobile system, tripartite authentication

中图分类号:

TP393

邓文雯,孙成明,秦培亮. 基于伪随机函数的RFID系统双向认证协议[J]. 电信科学, 2018, 34(10): 96-103.

Wenwen DENG,Chengming SUN,Peiliang QIN. A bidirectional authentication protocol for mobile RFID system based on PRF[J]. Telecommunications Science, 2018, 34(10): 96-103.

图/表 5

图1

表1

表2

图2

表3

参考文献 14

[1]	张平, 李建武, 冯志勇 ,等. 认知无线网络基础理论与关键技术研究[J]. 电信科学, 2014,30(2): 1-13.
	ZHANG P , LI J W , FENG Z Y ,et al. Research on basic theory and key technology of cognitive radio network[J]. Telecommunications Science, 2014,30(2): 1-13.
[2]	MUNILLA J , BURMESTER M , PEINADO A ,et al. RFID ownership transfer with positive secrecy capacity channels[J]. Sensors, 2017,17(1): 53-70.
[3]	CHIOU S Y , KO W T , LU E H . A secure ECC-based mobile RFID mutual authentication protocol and its application[J]. International Jouranl of Network Security, 2018,20(2): 396-402.
[4]	BURMESTER M , MUNILLA J , ORTIZ A ,et al. An RFID-based smart structure for the supply chain:resilient scanning proofs and ownership transfer with positive secrecy capacity channels[J]. Sensors, 2017,17(7): 1562-1581.
[5]	LI X D , ZHOU C L , XU N . A secure and efficient image encryption algorithm based on DNA coding and spatiotemporal chaos[J]. International Journal of Network Security, 2018,20(1): 110-120.
[6]	冯剑, 王平阳, 王琳 ,等. 基于能量获取的无线通信系统研究[J]. 电信科学, 2015,31(2): 124-131.
	FENG J , WANG P Y , WANG L ,et al. Research on energy harvesting communication system[J]. Telecommunications Science, 2015,31(2): 124-131.
[7]	周恒, 畅志贤, 杨武军 ,等. 一种5G网络切片的编排算法[J]. 电信科学, 2017,33(8): 130-137.
	ZHOU H , CHANG Z X , YANG W J ,et al. An orchestration algorithm of 5G network slicing[J]. Telecommunications Science, 2017,33(8): 130-137.
[8]	ZHOU J . A quadratic residue-based lightweight RFID mutual authentication protocol with constant-time identification[J]. Journal of Communications, 2015,10(2).
[9]	QIAN Q , JIA Y L , ZHANG R . A lightweight RFID security protocol based on elliptic curve cryptography[J]. International Journal of Network Security, 2016,18(2): 354-361.
[10]	NOUREDDINE C , FOUDIL C , CAYREL P L ,et al. Improved RFID authentication protocol based on randomized McEliece cryptosystem[J]. International Journal of Network Security, 2015,17(4): 413-422.
[11]	XIE R , JIAN B Y , LIU D W . An improved ownership transfer for RFID protocol[J]. International Journal of Network Security, 2018,20(1): 149-156.
[12]	YEH T C , WU C H , TSENG Y M . Improvement of the RFID authentication scheme based on quadratic residues[J]. Computer Communications, 2011,34(3): 337-341.
[13]	庞晓丹, 李薇薇, 孙茜 ,等. LTE无线网络虚拟化中切片调度策略[J]. 电信科学, 2017,33(2): 66-72.
	PANG X D , LI W W , SUN Q ,et al. Slice scheduling strategy in LTE wireless network virtualization[J]. Telecommunications Science, 2017,33(2): 66-72.
[14]	TIAN Y , CHEN G L , LI J H . A new ultra-lightweight RFID authentication protocol with permutation[J]. IEEE Communications Letters, 2012,16(5): 702-705.

符号	含义
T	标签
R	读写器
DB	后台数据库
ID_t	标签的标识符
ID_r	读写器的标识符
ID_t_L	标签的标识符左半部分
ID_t_R	标签的标识符右半部分
ID_r_L	读写器的标识符左半部分
ID_r_R	读写器的标识符右半部分
K	标签、读写器、后台数据库三方共享密钥
K_L	三方共享密钥的左半部分
K_R	三方共享密钥的右半部分
K_old	上一轮三方共享密钥
K_new	更新后的三方共享密钥
x	读写器产生的随机数
y	后台数据库产生的随机数
⊕	异或运算
＆	与运算
Syn(X,Y)	字合成运算

变量	解释
M1	x⊕K_L
M2	x⊕K_R
M3	ID_t_R⊕Syn(x＆K_L，K_R)
M4	f_K(x⊕ID_t_R＆K)
M5	ID_r_R⊕Syn(x＆K_R，K_L)
M6	f_K(x＆ID_r_R⊕K)
M7	K⊕y⊕ID_r_R
M8	K⊕y⊕ID_t_R
M9	Syn(K，x)＆y
M10	Syn(M9⊕x，M9＆x)⊕K
K_new	f_K(x⊕y＆K)

协议	计算量	存储空间
参考文献[8]协议	4 ph1+3 ph2+2 ph3	3l
参考文献[9]协议	2 ph1+2 ph3+4 ph4	5l
参考文献[10]协议	4 ph2+3 ph3+3 ph4	4l
本文协议	3 ph3+15 ph4+3 ph5	2l

基于伪随机函数的RFID系统双向认证协议

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[1]	刘直良. 一种基于二次剩余的改进的RFID认证协议[J]. 电信科学, 2018, 34(4): 90-97.
[2]	谢锐,郝志峰. 基于二次剩余定理的标签所有权转移协议[J]. 电信科学, 2018, 34(3): 105-111.
[3]	占善华,黄少荣. 一种基于字合成运算的射频识别双向认证协议[J]. 电信科学, 2018, 34(12): 65-70.
[4]	简碧园,刘道微. 基于单向伪随机函数的移动RFID系统认证协议[J]. 电信科学, 2017, 33(6): 138-145.
[5]	崔英花. 一种新型的快速标签估计算法[J]. 电信科学, 2017, 33(10): 1-147.
[6]	韩锐,张晓燕,刘畅,王冠. IMT系统对1 518～1 525 MHz频段卫星移动系统的干扰[J]. 电信科学, 2016, 32(3): 99-104.
[7]	钱萍,吴蒙. 一种基于Hash函数的RFID安全认证方法[J]. 电信科学, 2011, 27(10): 109-112.
[8]	彭昭. 面向电信运营商的近场支付技术研究[J]. 电信科学, 2010, 26(8A): 95-99.
[9]	张传武. 基于RFID和传感器网络的智能车辆系统[J]. 电信科学, 2006, 22(07): 27-30.