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【6h】

基于EPC Class1 Generation2的安全认证协议研究与硬件实现

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摘要

RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，主要由阅读器、标签和天线三部分组成。随着技术的进步，RFID应用领域日益扩大，现已涉及到人们日常生活的各个方面，并将成为未来信息社会建设的一项基础技术。RFID技术已应用到我们日常生活中的各行各业。随着越来越多的软硬件厂商加入对RFID的投资和开发，RFID得到了更为迅速的发展。为此，各种标准化组织也积极的在制定全球化的RFID标准而努力，包括ISO标准组织、日本UID标准组织和EPCGlobal组织。
　　 但是，随着RFID能力的提高和标签应用的日益普及，安全问题，特别是用户隐私问题变得日益严重。许多学者开始研究更为简单、有效的安全认证协议来提高用户信息安全。本文主要基于EPCGlobal组织提出的EPC Class1 Generation2标准对安全认证协议展开分析和研究：
　　 1)分析了EPCGlobal的标准体系框架，着重研究了EPCGlobal标准体系框架中的EPC Class1 Generation2标准，其中包括EPC标签的分类、EPC标签的存储方式和操作，阅读器和标签之间的编码和调制方式，为进一步进行基于此标准的安全认证协议研究做准备。
　　 2)研究分析了现有EPC Class1 Generation2标准下的安全认证协议：EPC C1G2标准自身提出的单向认证方式，容易遭受中间位置攻击，存在存取密码暴露和伪造标签的安全隐患；Karthikeyan-Nesterenko等人提出的安全认证协议，容易遭受拒绝服务攻击(DOS)和重攻击，个人隐私存在很大隐患；Duc等人提出的安全认证协议，容易遭受拒绝服务攻击和假标签的攻击；介绍了Konidala等人提出的一种简单、有效的安全认证协议。
　　 3)详细研究了Konidala等人提出的安全认证协议，分析了其协议中存在的安全隐患，并提出了一种改进的安全认证协议，并对本文提出的安全认证协议进行了全面的安全性分析，理论上证明，本文提出的改进的安全认证协议比Konidala等人提出的安全认证协议，更具安全性。
　　 4)基于本文所改进的安全认证协议，通过软件和硬件仿真，验证了本文所提改进的安全认证协议的正确性和可实现性。软件方面，主要采用Verilog HDL硬件描述语言结合原理图设计的方式，在QuartusⅡ集成环境下，实现仿真分析；硬件方面，采用Altera公司CycloneⅡ EP2C70F896C6芯片，设计FPGA硬件平台，通过编译下载，实现了软件仿真中所设计的仿真框架。
　　 5)为了更进一步研究本文所提改进安全认证协议的实际应用价值，基于韩百公司的HBE-RFID-REX平台，通过配置硬件平台，设计阅读器读写软件，加入本文所提的改进认证协议的算法，通过运行结果分析并验证了本文研究结果的实际应用价值。
　　 本文主要研究了基于EPC Class1 Generation2的安全认证协议，提出了一种简单、有效的改进的安全认证协议，并通过硬件仿真实现了本文所提的改进安全认证协议。最后，本文还将所改进的安全认证协议算法应用于实际设计的读写器系统，通过实际结果分析证明了其正确性和实际应用价值，为将来基于EPC Class1 Generation2读写器系统的设计提供了具有实际价值的参考意义。

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