無線射頻RFID系統存在的安全問題及避免措施

章小華 季國華 張慶 硅湖職業技術學院

無線射頻RFID系統存在的安全問題及避免措施

章小華 季國華 張慶 硅湖職業技術學院

無線射頻RFID具有以其廣泛的應用前景、低廉的成本、安裝實現的簡單性，但是RFID系統以及設備自身所具有的許多特殊性和局限性帶來了各種安全問題。本文就無線射頻RFID系統存在的安全問題及避免措施做了重要探討。

RFID 基本組成 安全策略

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術是自動識別技術的一種，是利用射頻信號通過空間耦合（交變磁場或電磁場）方式進行非接觸雙向數據通信，對目標進行識別并獲取相關數據的一種技術。

1 RFID系統

1.1 RFID系統的基本組成

①標簽層由芯片及耦合元件組成，每個標簽具有惟一的電子編碼，附著在識別對象上。把約定格式的電子數據保存在電子標簽中，然后將電子標簽附著在識別物體的表面。由于RFID標簽具備的防水、防磁、耐高溫、讀取距離大，存儲信息更改自如，存儲容量大，可以加密標簽上數據，可以識別運動中物體，可以方便快捷操作，所以RFID技術適用各種領域以及工作環境。

②讀寫器層是讀寫標簽信息的設備，它可無接觸地讀寫和識別電子標簽內的數據。通常讀寫器與計算機相連，讀取的信息通過網絡傳送到計算機進行下一步處理。

③天線用來在標簽層和讀寫器層間傳遞射頻信號。

1.2 RFID系統的工作原理

RFID系統中讀寫器層與標簽層之間建立無線信號的通信通道。讀寫器層利用天線發出電磁信號，當標簽處于讀寫器的工作范圍時，標簽從電磁信號中獲得指令數據和能量，將標簽標識和數據以電磁信號的形式發回讀寫器，完成讀操作；當然讀寫器也可以改寫RFID標簽中已存儲的數據。所以讀寫器不僅可接收標簽發送的數據，也可以向標簽寫入數據，當然更重要的是通過接口與后臺數據庫進行通信，實現數據的傳輸。

2 RFID系統存在的安全問題

2.1 存儲空間局限性。

由于成本的限制，RFID標簽的存儲空間非常有限，有的甚至僅容納唯一的標識。同時標簽自身不具備足夠的安全能力，所以會造成一些非法的與標簽進行通信，甚至篡改、刪除標簽內信息。所以標簽的安全性、完整性、可用性、真實性、有效性在足夠可信任的安全機制的保護下才能夠得到保障。

2.2 通信網絡脆弱性。

標簽層和讀寫器層采用無線射頻信號通過電磁波進行通信，通信過程中沒有任何物理及可見接觸，物聯網感知層節點和設備一般存在于開放環境中，導致其節點和設備能量、處理能力和通訊范圍受限，不能進行高強度的加密運算，使得在給應用系統數據采集提供靈活性和方便性的同時，也使傳遞的信息缺乏復雜的安全保護能力。

2.3 造成安全隱患的主要攻擊方式。

利用軟硬件對讀寫器和電子標簽進行獲取數據信息是RFID物聯網系統安全的主要威脅。就一般應用RFID技術所設計的系統而言，通常的攻擊方式有：信息篡改、信息偽造、信息重放、信息中斷，以及非法跟蹤標簽，干擾讀寫器和標簽的正常工作，截取標簽數據傳遞信息等。

3 避免安全問題出現的策略

3.1 防止檢測標簽頻率

靜電屏蔽（法拉第網罩）方法：是由傳導材料構成的一個容器，這個容器可以屏蔽掉無線電信號，使得外部的無線電信號不能進入法拉第網罩。所以把標簽放進法拉第網罩，可以阻止標簽被掃描，即被動標簽接收不到信號，不能獲得能量。因此，利用法拉第網罩可以阻止隱私侵犯者掃描標簽獲取信息。

主動干擾方法：主動干擾無線電信號。標簽用戶可以通過一個設備主動廣播無線電信號，用于阻止或破壞附近的讀寫器操作。

阻止標簽方法：通過采用一個特殊的阻止標簽干擾防碰撞算法來實現阻止標簽，讀寫器讀取命令每次總是獲得相同的應答數據，從而保護標簽。

3.2 防止檢測標簽識讀范圍和能量

開發一種使用者能夠將RFID標簽的天線去掉，由此可以縮小標簽的可讀寫范圍，達到標簽不能被隨意讀寫的目的。

3.3 防止安全協議的檢測以及相關認證密鑰的竊取

哈希鎖（Hash-Loc）方法：Hash-Lock協議可以避免信息泄漏和被追蹤，它使用偽ID來代替真實的標簽ID；隨機Hash-Lock協議采用基于隨機數的詢問應答機制。

哈希鏈方法：Hash鏈協議是基于共享秘密的詢問應答協議，如果2個不同雜湊函數的讀寫器發起認證，標簽會發送不同的應答，是一個具有自主ID更新能力的主動式標簽。

基于雜湊的ID變化協議：與Hash鏈協議相似，系統使用一個隨機數尺對標簽標識不斷進行動態刷新，每次應答中的ID交換信息都不相同，可以抵抗重傳攻擊。

David的數字圖書館RFID協議：使用基于預共享秘密的偽隨機函數來實現認證。

分布式RFID詢問應答認證協議：適用于分布式數據庫環境的認證協議，是典型的雙向認證協議。

LCAP協議：同樣是詢問應答協議，但是與前面的其他詢問應答協議不同，該協議每次執行之后要動態刷新標簽的ID。

3.4 防止讀寫器與后端系統接口假冒

可采用相互認證等方式，主要通過安全協議和網絡部分的安全策略來解決。

3.5 保證信息安全傳輸與存儲

由于基于RFID技術的物聯網信息與用戶隱私及商業機密等信息密切相關，因此這些信息通過互聯網進行安全傳輸和存儲的問題更加值得研究。目前與傳統網絡的安全傳輸問題相似，可以采用VPN，TLS等成熟的技術來確保在互聯網上傳輸RFID相關信息的機密性和完整性。

[1]周永彬,馮登國.RFID安全協議的設計與分析[J].計算機學報.2011,4.581-588

[2]胡國勝,方龍雄.RFID系統安全分析[J].計算機安全.2013,1.40-44