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RFID安全RSA2005928本文是RFID(無(wú)線射頻識(shí)別)隱私和安全問(wèn)題的技術(shù)研究。RFID來(lái)的幾年里被大量的使用，數(shù)量達(dá)到數(shù)十億，甚至達(dá)到萬(wàn)億。RFID附在衣旨在科學(xué)家對(duì)于RFID系統(tǒng)的隱私保護(hù)和安全保障的建議方法和探討(J-SAC)上。：認(rèn)證技術(shù)，克隆，，EPC，隱私，安全引別挑選出一杯咖啡。盡管計(jì)算機(jī)沒(méi)有視覺(jué)感知，但是RFID可以通過(guò)一些計(jì)算。他通常和一個(gè)天線包裹在一起，就像一張普通的粘附。這個(gè)微可以如一大小，有的僅有0.4毫米。在過(guò)去的幾年里，RFID成為大眾和學(xué)術(shù)界的關(guān)注焦點(diǎn)。其中一個(gè)最重要的原因就是一些大型組織，例如沃爾瑪超市、保潔企業(yè)和國(guó)防部，利用RFID實(shí)現(xiàn)自動(dòng)他們的產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程取得了巨大效益。由于成本降低和RFID標(biāo)準(zhǔn)化提高，人們而正在大量的普及使用RFID技術(shù)。RFID提倡者認(rèn)為將它作為貼在產(chǎn)品上的光學(xué)條形碼的替代品具有兩個(gè)明顯克ABC牌的凈含量百分之七十的巧克力棒?！盧FID能夠表示內(nèi)容。 ?！?該RFID的唯一標(biāo)志項(xiàng)可以作為數(shù)地，RFID不需要視線接觸、不要求提前定位物品。RFID閱讀器可以以每秒幾百次的速率掃描。例如，在今天，RFID閱讀器安裝在倉(cāng)庫(kù)可以掃終端將可以直接掃描所有通過(guò)的購(gòu)物車[90]由于成本和后勤方面管理——比如無(wú)處不在的金屬貨架分類物品的物品中。盡管如此，零售商依然表達(dá)了對(duì)使用RFID標(biāo)志單個(gè)物品的。例如，他們期望利用RFID能夠?qū)崿F(xiàn)方便記錄零售貨架上物品的今天，RFID技術(shù)在標(biāo)識(shí)貨箱中和托盤上的大量散裝物品取得了矚目的成果。RFID提高了對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)在商品供應(yīng)鏈中物品的信息的準(zhǔn)確度和及時(shí)EPC(產(chǎn)品電子代碼)是RFID條碼組成中主要一項(xiàng)。EPCglobalInc[25]是著名的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展組織。，EPCglobal是由EAN和UCC目前，數(shù)量眾多的EPC每個(gè)成本不到13美分[2]。制造商和使用者希望在未來(lái)的幾年里每一個(gè)的成本能夠降低到5美分[75]。每一個(gè)RFID閱讀在追求低成本中，EPC堅(jiān)持一個(gè)極簡(jiǎn)主義設(shè)計(jì)。他們?cè)陔娐钒迤髦醒b載少量數(shù)據(jù)。獨(dú)特的EPC索引，稱為EPC碼，包含像那些在普通條所以和它相關(guān)的物品的歷史記錄可以變得相當(dāng)富余。EPCglobal為EPC標(biāo)簽開(kāi)發(fā)了一款ONS(物品名稱服務(wù))公共查詢系統(tǒng)，類似DNS(服務(wù)器)的名稱和操作方式。ONS的目的是路由一般查詢到所有者和管理者的數(shù)據(jù)的頻帶。LF(低頻)(124kHz~135kHz)名義上可以閱讀范圍達(dá)到半米。HF(高2在撰寫時(shí)的期望是，EPC編碼長(zhǎng)度將很快擴(kuò)大到至少128位～256位或頻)(13.56MHz)范圍1米或者(但是一般的只有幾十厘米)。UHF(頻)(860MHz～960MHz，有時(shí)是2.45GHz)最長(zhǎng)范圍可達(dá)數(shù)十米，然而，頻比低頻受到的環(huán)境干擾。隨后的中，我們列舉主要的標(biāo)準(zhǔn)被動(dòng)式RFID設(shè)備。一些RFID包含電源。有兩種類型：半式，它的電池會(huì)在被詢問(wèn)的時(shí)候提供電流；主動(dòng)式，它可以主動(dòng)開(kāi)啟通信和擁有超過(guò)100米的閱讀范圍。自然而然地，它們價(jià)格昂貴，成本約20或者。支付工具：比如，在SpeePassTM用RFID來(lái)作為支付工具；還有其他RFID使用方式，像運(yùn)通的ExpressPayTM和萬(wàn)事達(dá)的PayPassTM公司使用非接觸式。全世界五千萬(wàn)只家養(yǎng)寵物的身體被植入RFID，當(dāng)他們丟失的時(shí)候主人方便的使用RFID來(lái)尋找它們。智能電器：通過(guò)利用在服裝和食品包裝上粘附RFID，家用電器可通過(guò)消費(fèi)者的RFID支付設(shè)備進(jìn)行并自動(dòng)發(fā)送收據(jù)到他們的。消費(fèi)者可以不使用收據(jù)進(jìn)行退貨，因?yàn)镽FID可以作為存入數(shù)交互物品：消費(fèi)者可以通過(guò)掃描含有RFID的物品來(lái)獲取物品信息。(一些已經(jīng)國(guó)有RFID閱讀器。)消費(fèi)者可以使用掃描一究者說(shuō)明的那樣，一個(gè)含有RFID的藥柜可以幫助檢查是否及時(shí)吃藥。情況下，RFID可以給醫(yī)院帶來(lái)巨大利益[30]。我們已經(jīng)討論了RFID技術(shù)的基本知識(shí)以及陳列了一些令人令人回味的情的定義是很難的，并且這不僅僅是學(xué)究式問(wèn)題：RFID的定義將會(huì)對(duì)技術(shù)和政治體和人。RFID定義將會(huì)包括它的基本功能，而不會(huì)像定義零售庫(kù)存那樣只“ISO14443”和“EPCClass-1Geen-2”這類既不朗朗上口也不令人印象深刻4例如，2005年3月，有線文章[16]安全部(DHS)提出突出的隱私問(wèn)題計(jì)劃RFID識(shí)別卡，稱為DAC卡(“安全部門禁卡”)。雖然警惕隱私問(wèn)題，安全部回應(yīng)稱這種擔(dān)憂在很大隱私：RFID為用戶提出了兩個(gè)主要的隱私問(wèn)題：追蹤和信息RFID使用者并不知道RFID何時(shí)進(jìn)行讀寫操作，因此只在范圍內(nèi)，RFID都可能在用戶沒(méi)有感知的情況下，被偷偷掃描而泄漏個(gè)人敏感信息。如前面所述，大多數(shù)RFID都有唯一標(biāo)識(shí)符，所以當(dāng)一列號(hào)被追蹤。即使序列號(hào)是隨機(jī)產(chǎn)生的并且不含可鑒別的信息，這種信息泄漏而被追蹤的仍然存在。當(dāng)?shù)男蛄刑?hào)和個(gè)人信息相關(guān)，隱私泄漏的就會(huì)更大。比如，當(dāng)一個(gè)消費(fèi)者使用進(jìn)行購(gòu)物的時(shí)候，商店就可以建立和序列號(hào)的聯(lián)系。然后人員就可以通過(guò)RFID閱讀器網(wǎng)絡(luò)來(lái)識(shí)別消費(fèi)者的和獲得簡(jiǎn)要信息，不管該消費(fèi)是是否在店里。當(dāng)然，不僅僅RFID有被追蹤的問(wèn)題，其它無(wú)線設(shè)備，諸如藍(lán)牙，也存在這些問(wèn)題[51]。除了RFID的唯一標(biāo)識(shí)符，一些，尤其是EPC，也攜帶了和它們所粘附的東西有關(guān)的信息。EPC包含“廠商識(shí)別代碼”字段來(lái)物品制造敏感信息泄漏的。閱讀器在用戶沒(méi)有察覺(jué)的情況下，可以輕易知道她身上攜帶了什么物品從而得到隱私信息，比如，根據(jù)知道她攜帶藥物類型，判斷她可能得了什么?。凰龜y帶了衣服商店會(huì)員卡，從中可以掃描出衣服尺碼和穿著偏好，等等。這個(gè)信息泄漏方式大部分存在于RFID技術(shù)方面。漏問(wèn)題并沒(méi)有得到廣泛關(guān)注。如上面所解釋的，RFID用于零售業(yè)已經(jīng)好幾年了，RFID應(yīng)用日漸普及，人們將不可避免的要的考慮隱私問(wèn)題。認(rèn)證：RFIDRFID喜歡反復(fù)提及的話題，從某種程度問(wèn)題關(guān)注閱讀器從正版上竊取信息；從另一方面講，RFID認(rèn)證問(wèn)題關(guān)注正規(guī)閱讀器從盜版獲取信息。當(dāng)被問(wèn)及RFID有什么可預(yù)見(jiàn)的用處時(shí)，大部分普通消費(fèi)者都會(huì)說(shuō)到找回被竊的商品[72]。在大多數(shù)人的印象中，RFID對(duì)于它們所粘附的對(duì)象來(lái)說(shuō)是安全的。許多RFID應(yīng)用都是建立在這一信任安全的印象上。但是這種能騙過(guò)RFID閱讀器。所以，EPC的真實(shí)性無(wú)法得到保證。模為了嚴(yán)格定義RFID的“安全”和”隱私”的概念，須首先了解與RFID的“安全”和“隱私”相對(duì)立的是什么？最好的答案是一個(gè)正式的描繪了潛在對(duì)手能力的特征模型。在學(xué)中，這樣一個(gè)模型通常采用一個(gè)以概率特征算統(tǒng)組件模型之間通信的程序。例如，在RFID系統(tǒng)模型中，者將能系統(tǒng)組件內(nèi)的代表和閱讀器。在大多數(shù)加密模式，者被假定為擁有或多或少自由系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境世界各地的查詢請(qǐng)求。然而，對(duì)于RFID系統(tǒng)，者能夠隨時(shí)，這樣的假設(shè)實(shí)在太過(guò)了。為了掃描一張，一個(gè)設(shè)施必須從物理上接近RFID不能執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的加密功能，不能提供強(qiáng)大的安全性保證。一個(gè)重大的研究是安全模型不夠完善，導(dǎo)致了嚴(yán)重的威脅。例如，Juels提出了所謂“極簡(jiǎn)主義”的安全模型和低成本的協(xié)議。這個(gè)模型假設(shè)者僅僅能夠?qū)σ粡堖M(jìn)行有限次數(shù)的掃描，更確切的說(shuō)，這個(gè)簡(jiǎn)單模型設(shè)想者只能掃描或者嘗試使用其他閱讀器設(shè)備竊取信息在有限的次數(shù)里，一旦超過(guò)次數(shù)，變不能夠繼續(xù)進(jìn)行信息掃描。例如，這個(gè)簡(jiǎn)單模型設(shè)想當(dāng)者試圖使用盜版或者設(shè)備進(jìn)入一棟建筑物的時(shí)候，它只能夠嘗試10次。Juels和Weis設(shè)計(jì)一個(gè)真正的安全模型，稱為“模型”。基本假設(shè)是攻擊者的目的是克隆一張而不是嘗試制作一張新。這比“預(yù)防模型”更加薄弱，“預(yù)防模型”假設(shè)一個(gè)者不能完全，不論是否進(jìn)行多次檢測(cè)嘗試。Molnar,Soppera,Wagner加密標(biāo)準(zhǔn)模型組織提出了一種通過(guò)隨機(jī)函數(shù)實(shí)現(xiàn)完全加密的正式模型，他們提出了一個(gè)方案包括拓展標(biāo)識(shí)符和所有很多安全加密模型并不能真正保護(hù)RFID系統(tǒng)，比如一個(gè)簡(jiǎn)單的模型RFID系統(tǒng)多層通信協(xié)議間的重要的安全問(wèn)題，他們了隨機(jī)數(shù)生成RFID標(biāo)簽的不足之處。他們觀察追蹤多個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的RFID標(biāo)準(zhǔn)的，甚至關(guān)注潛在的RFID物理設(shè)備的。對(duì)于本次的主要內(nèi)容，我們根據(jù)RFID的計(jì)算資源進(jìn)行分類。在我們的分類方式是粗略的，因?yàn)樗雎粤嗽S多其他的功能和資源，如內(nèi)方面。RFID用于集裝箱的安全性問(wèn)題利用高安全性的非接觸式智能卡和RFID功能端口進(jìn)行公鑰加密操作。雖然我們本次的結(jié)論并不針對(duì)某一，并且大部分是基本RFID，尤其是式，沒(méi)有公共密鑰的功安全問(wèn)題解決辦法，而不僅僅是使用簡(jiǎn)單的RFID設(shè)備?；镜腞FID基本的RFID，正如我們定義的，沒(méi)有進(jìn)行真正的操作。廉價(jià)，如EPC致力于基本操作，控制最多幾千門禁系統(tǒng)[88]。在這幾千門簽，而期待依照摩爾定律出現(xiàn)更廉價(jià)且功能強(qiáng)大的。但是定價(jià)的壓力是巨大的。RFID將會(huì)被大量使用；如果有一天他們?nèi)〈鷹l形碼來(lái)標(biāo)示個(gè)人物的和一個(gè)5美分不能加密的的選擇，大多數(shù)零售商將會(huì)選擇5美分標(biāo)簽，而采取其他措施來(lái)解決安全和隱私問(wèn)題。(EPCClass-1Gen-2的標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)強(qiáng)化了這法。)學(xué)在基本RFID系統(tǒng)方面缺乏一個(gè)強(qiáng)大的安全設(shè)計(jì)，畢竟學(xué)主要關(guān)注數(shù)據(jù)的安全。從另一方面講，學(xué)在基本安全方面缺乏有效措施使得研究變得更加有性。正如要了解的，研究人員已經(jīng)發(fā)明了很多種隱私大部分基本的隱私保護(hù)模式都集中在保護(hù)消費(fèi)者的隱私問(wèn)題上(工業(yè)方銷毀和睡眠 5對(duì)于有效銷毀仍有一些技術(shù)，例如，在一些大型零售商店可能有相應(yīng)的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)這種銷毀方式，但是那些沒(méi)有任何RFID設(shè)備的便利小店呢？盡管這種利用“Kill”命令來(lái)銷毀的方法在零售商店、服裝店、藥店等將用于價(jià)格方面的地方很有效，但是對(duì)于一些將用于智能家居、館、出租店等地方，RFID在他們生存周期中是不能隨意銷毀的。因此，當(dāng)務(wù)之急是尋找像“Kill”命令一樣能夠?qū)崿F(xiàn)同樣保護(hù)隱私功能的方法既然不能像銷售點(diǎn)那樣銷毀，為什么不能采用“睡眠”的方式讓短簽?zāi)菢拥姆绞?，?dāng)RFID閱讀器設(shè)備要“喚醒”的時(shí)候，必須使用相應(yīng)的。機(jī)或者消費(fèi)者智能卡，甚至電腦上。然而，如今消費(fèi)者在管理感覺(jué)很棘取信息，然而這種方法純粹是對(duì)RFID的無(wú)線識(shí)別優(yōu)勢(shì)的否定，沒(méi)有實(shí)用價(jià)重命名方式：即使RFID沒(méi)有標(biāo)識(shí)符，他仍可以被追蹤，因此只被追蹤。要真正防止RFID被追蹤必須采用動(dòng)態(tài)的隨化的標(biāo)識(shí)符。重新設(shè)置標(biāo)識(shí)符：SWE提出在銷售點(diǎn)結(jié)賬時(shí)去除RFID的唯一標(biāo)識(shí)符而僅僅保留產(chǎn)品類型來(lái)防止追蹤。IY建議消費(fèi)者重新定義新的標(biāo)使用假名：高功率閱讀器可以重設(shè)標(biāo)識(shí)符來(lái)保護(hù)隱私，也可以自己重新標(biāo)識(shí)自己。Juels提出一個(gè)簡(jiǎn)單方案，每一張RFID都包含閱讀器可以事先所有假名集合，并以此判別RFID；同了防止未閱讀器通過(guò)快速查詢破譯假名，Juels提出采用“節(jié)流”的數(shù)據(jù)排放方式，當(dāng)查詢過(guò)快的時(shí)候，減緩的反應(yīng)。重新加密：Juels和帕普建議采用公鑰和私鑰對(duì)含有電子錢包的進(jìn)Floerkemeier,Schneider,andLangheinrich34]提出并簡(jiǎn)要描述了一種一名一樣，RFID的掃描環(huán)境，以及檢查閱讀器信息。Rieback、CrispoTanenbaum[73]和JuelsSyverson,和貝利[60]提出非常相似的設(shè)備,分別稱為“RFID系統(tǒng)”和“RFID強(qiáng)力系統(tǒng)”。一個(gè)系統(tǒng)就像一道RFID，它接受閱讀器查詢請(qǐng)求，并且控制。認(rèn)我們已經(jīng)討論了通過(guò)加強(qiáng)供應(yīng)鏈的安全性來(lái)防止RFID被的方式。消費(fèi)者品被的概率增加?；綬FID的有效地認(rèn)證是非常的，Class-1Gen-2類型的EPC沒(méi)有明確的防偽功能。原則上，者可以簡(jiǎn)單發(fā)出“Kill”碼銷毀，而這個(gè)“Kill”碼可以反過(guò)來(lái)讓驗(yàn)證該閱讀器是 分配問(wèn)1Gen-2標(biāo)準(zhǔn)EPC的Kill命令需要用到對(duì)應(yīng)的，還有寫也要用到相應(yīng)控制字段。因此的分配將會(huì)是實(shí)現(xiàn)安全和邏輯功能的重要部分。一旦被普遍使用，為銷售終端的閱讀器設(shè)備RFID設(shè)置是非常重要的。Molnar、瓦格納和Soppera提出了基于樹(shù)形結(jié)構(gòu)的分配方案，圍繞著他們對(duì)于隱私權(quán)力的觀點(diǎn)。Juels提出一種擴(kuò)展的認(rèn)證方案，閱讀器必須通過(guò)與交互證明自己的。安全的分配方案更值得研對(duì)稱密鑰現(xiàn)在注意力轉(zhuǎn)移到具有更豐富安全功能的RFID，這些能夠計(jì)算對(duì)稱密鑰(單向加密)功能。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在本節(jié)中我們使用簡(jiǎn)單的符號(hào)，并假設(shè)使用基本熟悉的加密原語(yǔ)?；叵胍幌拢粋€(gè)散列函數(shù)h具有足夠長(zhǎng)的隨機(jī)比特串M的特殊屬性，僅根據(jù)散列值h(M)來(lái)計(jì)算M值是不可行的。散列包含非私密密鑰(因此，被簡(jiǎn)單稱為對(duì)稱密鑰功能)。相反的，對(duì)稱密者明文M可以被加密成密文C=ek[M]。只有知道k值，才能C得到M?？嗽瓌t上，對(duì)稱密鑰加密技術(shù)可以再消除盜版上更進(jìn)一步。像下面這個(gè)簡(jiǎn)單的響應(yīng)協(xié)議，一張Ti可以通過(guò)ki密鑰來(lái)認(rèn)證閱讀器：1）發(fā)送一個(gè)Ti值來(lái)表示自己 此外，可以返回一個(gè)和ki相關(guān)的[R]值。倘若哈希函數(shù)h(或者家密函數(shù)e)構(gòu)建合理的話，者要防止Ti基本是不可能的，除非是的然而，事實(shí)上，商業(yè)用的RFID資源常常因?yàn)檫^(guò)于節(jié)約，導(dǎo)致加密元件過(guò)于薄弱，并因此認(rèn)證這一環(huán)節(jié)容易受到，就像我們現(xiàn)在所說(shuō)的物理問(wèn)題導(dǎo)致的不安全。下面幾例RFID數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)(DT)德州儀器生產(chǎn)了一款低頻的可以加密RFID的設(shè)備，叫做數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器。DST為數(shù)百萬(wàn)的汽車提供防盜服務(wù)，包括很多款的福特和豐田汽車。DST是一塊隱藏在點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)裝置的小，在汽車啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)事先驗(yàn)證和閱讀器的密鑰是否正確，才能啟動(dòng)。DST設(shè)備也用于SpeedPass的無(wú)線設(shè)備支付，洲有數(shù)百萬(wàn)的消費(fèi)者使用該設(shè)備進(jìn)行加油支付。如前面所述，DST執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單的響應(yīng)協(xié)議，利用密鑰ki，和閱讀器發(fā)送的隨機(jī)字符串R，執(zhí)行加密函數(shù)e并輸出結(jié)果C=[R]R4024位，按大多數(shù)學(xué)家的觀點(diǎn)，這是相當(dāng)短的，很容易通過(guò)。在2004年，約翰霍普金斯大學(xué)和RSA的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)成功利用了DST的利用設(shè)備，準(zhǔn)確模擬了DST的輸出，了密鑰。逆向工程和側(cè)通道：大多數(shù)RFID可能為了廉價(jià)成本以至于沒(méi)包含防篡改機(jī)制。物理作為認(rèn)證使用的RFID是值得擔(dān)心的，但最值得擔(dān)心的是完美的目標(biāo)設(shè)備仿制品能夠?qū)崿F(xiàn)不著痕跡的篡改RFID，例如，一個(gè)信息交互可逆的基本RFID支付設(shè)備，可能被用于。智能最有趣的和RFID最嚴(yán)重的潛在情況是側(cè)通道，這意味著信息資源不僅僅是協(xié)議規(guī)定的單純的比特值，可能是其他類型。RFID設(shè)備可能通過(guò)其他諸如空氣、開(kāi)放的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、非侵入性的側(cè)信道等泄漏信息。側(cè)信道的兩種主要形式通過(guò)安全組織定時(shí)進(jìn)行分析研究，從目標(biāo)設(shè)備的計(jì)算中基于變化率提取信息，并且利用功耗變化量來(lái)分析的功率。電源中斷和故障感應(yīng)有聯(lián)系，是一種更為活躍的方式。通過(guò)無(wú)線途徑定時(shí)RFID標(biāo)功率分析。Carluccio,Lemke,andPaar三位科學(xué)家很早就開(kāi)始這方面的研究隱具有對(duì)稱密鑰功能的RFID的隱私問(wèn)題的在于密鑰管理。正如我們所看到的，一張加密安全認(rèn)證RFIDTi依靠一個(gè)和閱讀器共享的對(duì)稱密鑰ki來(lái)加密認(rèn)證。事實(shí)上，這個(gè)特定的密鑰產(chǎn)生的一個(gè)。假設(shè)，一個(gè)先發(fā)射含有標(biāo)識(shí)自己的信息來(lái)驗(yàn)證一個(gè)查詢閱讀器或者沒(méi)有驗(yàn)證一個(gè)查詢閱讀器，那么這個(gè)就或多或少的發(fā)射了一些相關(guān)信息Ti。然后，對(duì)稱密鑰就無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)保護(hù)隱私，因?yàn)槿魏伍喿x器都可以從標(biāo)識(shí)符得到一些信息。從另一方面說(shuō)，在閱讀器認(rèn)證的時(shí)候，不能輕易發(fā)送能夠標(biāo)示自身的標(biāo)識(shí)符信息。但是，如果閱讀器不知道哪個(gè)正在被詢問(wèn)，就不能確定使用哪些協(xié)議的密鑰ki。有一個(gè)簡(jiǎn)單但實(shí)用的解決辦法可以解決這個(gè)隱私難題。一個(gè)閱讀器可以通過(guò)查詢密鑰信息標(biāo)識(shí)哪個(gè)正在被查詢。在不那么嚴(yán)格的原理上，步驟f[M]表示一個(gè)單向密鑰函數(shù)，就h（ki，M）或者[M]P值，一個(gè)隨機(jī)數(shù)或靜態(tài)比特串。(不同的方案采用不同的P值)。通常在一個(gè)更大的協(xié)議，閱讀器識(shí)別包含以下兩個(gè)步驟。1）Ti發(fā)射E=f[P]。(例如，Ti可能通過(guò)密鑰加密一個(gè)隨機(jī)P)2）從收到E，閱讀器查詢中的所有密鑰K來(lái)找到如果這個(gè)模式參數(shù)正確，閱讀器將能夠找到唯一的密鑰k來(lái)出E。這個(gè)密鑰唯一標(biāo)示Ti。為了確保保護(hù)隱私，每次會(huì)話發(fā)出的E值必須各不相同，否則E是靜態(tài)標(biāo)識(shí)符容易被并隱私。因此無(wú)論Ki或者P結(jié)令人的是像RFID這么簡(jiǎn)單的設(shè)備，本質(zhì)上只是一個(gè)無(wú)線牌照，可以引起我們對(duì)安全和隱私的混合問(wèn)題的探索。RFID隱私和安全的研究可以促進(jìn)諸多學(xué)科之間的相互交流，像信號(hào)處理、硬件設(shè)計(jì)、物流供應(yīng)鏈、隱私權(quán)和學(xué)。本工作和其他方面研究之間仍然有些聯(lián)系值得探討，本文我們只是討本次的文章中的大部分探討關(guān)于RFID和閱讀器之間的聯(lián)系的安全和隱私問(wèn)題。當(dāng)然，和閱讀器只是完全成RFID系統(tǒng)的邊緣部分，成熟系統(tǒng)的將會(huì)是一個(gè)巨大的服務(wù)器和軟件基礎(chǔ)設(shè)施。許多服務(wù)器數(shù)據(jù)安全問(wèn)題，像服務(wù)器認(rèn)證閱讀器，都已經(jīng)擁有成數(shù)據(jù)安全協(xié)議。但是龐大規(guī)模的RFID相關(guān)數(shù)據(jù)流和跨平臺(tái)的信息共享將會(huì)產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)安全問(wèn)題。我們已經(jīng)提到了的密鑰管理和PIN分配這樣的潛在問(wèn)題。其他的將從變化的所中產(chǎn)生。例如，現(xiàn)在的不在改變的很頻繁；該可以涉及物聯(lián)網(wǎng)介質(zhì)的控制。ONS將會(huì)需要適應(yīng)很多很多頻繁改變的對(duì)象。傳感器是一個(gè)很小的硬件設(shè)備就像RFID一樣，雖然RFID發(fā)射標(biāo)識(shí)符，傳傳感器通常包含電池，因此會(huì)比式更大和更昂貴。然而，在主動(dòng)和傳感器之間，幾乎沒(méi)有任何差別除了命名。例如，有一些商購(gòu)主動(dòng)式RFID設(shè)備被設(shè)計(jì)來(lái)保護(hù)端口集裝箱。他們發(fā)射標(biāo)識(shí)符，并且檢測(cè)集裝箱是否被打開(kāi)。鑒于這種例子，在傳感器安全的文獻(xiàn)和RFID安全之間幾乎沒(méi)有部NFC設(shè)備的閱讀器RFID系統(tǒng)中關(guān)于用戶方面的隱私和安全將是RFID的另一個(gè)重要內(nèi)容。因?yàn)橛脩艨床灰?jiàn)射頻輻射，他們基于物理線索和行業(yè)解釋來(lái)形成印象。RFID將會(huì)便得更加安全即便物理和邏輯形式更加多樣化。對(duì)于工程師是非常重要的。這幾個(gè)文獻(xiàn)中[66],[77],[23]可以看到一些初步的技術(shù)成果。致RFIDSecurityandAResearch RSA28September—ThisarticlesurveysrecenttechnicalresearchontheproblemsofprivacyandsecurityforRFID(RadioFrequencyIDentification).RFIDtagsaresmall,wirelessdevicesthathelpidentifyobjectsandpeople.Thankstodropcost,theyarelikelytoproliferateintothebillionsinthenextseveralyears–andeventuallyintothetrillions.RFIDtagstrackobjectsinsupplychains,andareworkingtheirwayintothepockets,belongingsandeventhebodiesofconsumers.ThissurveyexaminesapproachesproposedbyscientistsforprivacyprotectionandintegrityassuranceinRFIDsystems,andtreatsthesocialandtechnicalcontextoftheirwork.Whilegearedtowardthenon-specialist,thesurveymayalsoserveasareferenceforspecialistreaders.AcondensedversionofthissurveywillappearintheIEEEJournalonSelectedAreasinCommunication(J-SAC)in2006.:authentication,cloning,counterfeiting,EPC,privacy,security,RFID(Radio-FrequencyIDentification)isatechnologyforautomatedidentificationofobjectsandpeople.Humanbeingsareskillfulatidentifyingobjectsunderavarietyofchallengecircumstances.Ableary-eyed caneasilypickoutacupofcoffeeonaclutteredbreakfasttableinthemorning,forexample.Computervision,though,performssuchtaskspoorly.RFIDmaybeviewedasameansofexplicitlylabelingobjectstofacilitatetheir“perception”bycomputingdevices.AnRFIDdevice–frequentlyjustcalledanRFIDtag–isasmallmicrochipdesignedforwirelessdatatransmission.Itisgenerallyattachedtoanantennainapackagethatresemblesanordinaryadhesivesticker.Themicrochipitselfcanbeassmallasagrainofsand,some0.4[82].AnRFIDtagtransmitsdataovertheairinresponseinterrogationbyanRFIDreader.Inboththepopularpressandacademiccircles,RFIDhasseenaswirlofattentioninthepastfewyears.Oneimportantreasonforthisistheeffortoflargeorganizations,suchasWalMart,ProcterandGamble,andtheUnitedStatesDepartmentofDefense,todeployRFIDasatoolforautomatedoversightoftheirsupplychains.ThankstoacombinationofdroptagcostsandvigorousRFIDstandardization,weareonthebrinkofanexplosioninRFIDuse.AdvocatesofRFIDseeitasasuccessortotheopticalbarcodefamiliarlyprintedconsumerproducts,withtwodistinctUniqueidentification:Abarcodeindicatesthetypeofobjectonwhichitisprinted,e.g.,“Thisisa100gbarofABCbrand70%chocolate.”AnRFIDtaggoesastepfurther.Itemitsauniqueserialnumberthatdistinguishesamongmanymillionsofidenticallymanufacturedobjects;itmightindicate,e.g.,that“Thisis100gbarofABCbrand70%chocolate,serialno. .”6TheuniqueidentifiersinRFIDtagscanactaspointerstoadatabaseentriescontainingrichtransactionhistoriesforindividualAutomation:Barcodes,beingopticallyscanned,requireline-of-sightcontactwithreaders,andthuscarefulphysicalpositioningofscannedobjects.Exceptinthemostrigorouslycontrolledenvironments,barcodescanningrequireshumanintervention.Incontrast,RFIDtagsarereadablewithoutline-of-sightcontactandwithoutprecisepositioning.RFIDreaderscanscantagsatratesofhundredspersecond.crateswithhighaccuracy.Inthefuture,point-of-saleterminalsmaybeabletoscanalloftheitemsinpassingshopcarts[90].Duetotagcostandahodgepodgeoflogisticalcomplications–liketheubiquityofmetalshelving,whichinterfereswithRFIDscanning–RFIDtagsareunlikelytoappearregularlyonconsumeritemsforsomeyears.Retailershaveexpressedinterest,though,inultimaytaggingindividualitems.Suchtaggingwould,forinstance,addresstheperennialproblemofitemdepletiononretailshelves,whichiscostlyintermsoflostToday,RFIDisseeingfruitioninthetaggingofcratesandpallets,thatis,discretebulktiesofitems.RFIDtaggingimprovestheaccuracyandtimelinessofinformationaboutthemovementofgoodsinsupplychains.Themainformofbarcode-typeRFIDdeviceisknownasanEPC(ElectronicProductCode)tag.AnorganizationknownasEPCglobalInc.[25]overseesthedevelopmentofthestandardsforthesetags.Notsurprisingly,EPCglobalisajointventureoftheUCCandEAN,thebodiesthatregulatebarcodeuseintheUnitedStatesandtherestoftheworldrespectively.EPCtagscostlessthanthirteenU.S.centsapieceinlargetiesatpresent[2].Manufacturersandusershopetoseeper-tagcostsdroptofivecentsinthenextfewyears[75].RFIDreaderscostseveralthousanddollarseach,butitislikelythattheircostwillsoondropdramatically.Inthequestforlowcost,EPCtagsadheretoaminimalistdesign.Theycarrylittledatainon-boardmemory.TheuniqueindexofanEPCtag,knownasanEPCcode,includesinformationlikethatinanordinarybarcode,butservesalsoasapointertodatabaserecordsforthetag.AnEPCcodetodaycanbeupto96bitsinlength[47]7.Databaseentriesfortags,ofcourse,canhaveeffectivelyunlimitedsize,sothat6Inprinciple,barcodescanuniquelyidentifyobjects,ofcourse;twodimensionalbarcodesonshippedpackagesdoso,forinstance.Inpractice–particularlyinretailenvironments–uniquebarcodinghasprovenimpractical.7TheexpectationatthetimeofwritingisthattheEPCcodeswillsoonexpandtoaminimumof128bitsinlength–withextensionsfor256bitsormore.therecordedhistoryofataganditsassociatedobjectcanbequiterich.EPCglobalhasdevelopedapubliclookupsystemforEPCtagscalledtheONS(ObjectNameService),ogousinnameandoperationwiththeDNS(NameSystem).ThepurposeoftheONSistoroutegeneraltagqueriestothedatabasesoftagownersandmanagers.Ingeneral,smallandinexpensiveRFIDtagsarepassive.Theyhavenoon-boardpowersource;theyderivetheirtransmissionpowerfromthesignalofaninterrogatingreader.Passivetagscanoperateinanyofanumberofdifferentfrequencybands.LF(Low-Frequency)tags,whichoperateinthe124kHz–135kHzrange,havenominalreadrangesofuptohalfameter.HF(High-Frequency)tags,operatingat13.56Mhz,haverangesuptoameterormore(buttypicallyontheorderoftensofcentimeters).UHFtags(UltraHighFrequency),whichoperateatfrequenciesof860MHz–960MHz(andsometimes2.45GHz),havethelongestrange–uptotensofmeters.UHFtags,though,aresubjecttomoreambientinterferencethanlower-frequencytypes.Laterthissurvey,weenumeratethemajorstandardsforpassiveRFIDSomeRFIDtagscontainbatteries.Therearetwosuchtypes:semi-passivetags,whosebatteriespowertheircircuitrywhentheyareinterrogated,andactivetags,whosebatteriespowertheirtransmissions.Activetagscaninitiatecommunication,andhavereadrangesof100mormore.Naturally,theyareexpensive,costingsome$20orRFIDtodayandManyofusalreadyuseRFIDtagsroutinely.ExamplesProximitycards,thatis,thecontactlesscardsusedforbuildingAutomatedtoll-paymenttransponders–thesmallplaquesmountedinautomobilewindshields.(Theseareusuallysemi-passive.)Theignitionkeysofmanymillionsofautomobiles,whichincludeRFIDtagsasatheft-deterrent.Paymenttokens:IntheUnitedStates,theSpeedPassTMtokenforpetrolstationpaymentsisanexample.Contact-lesscredit-cards,likeAmericanExpressExpressPayTMandtheMastercardPayPassTMuseRFID.SomefiftymillionhousepetsaroundtheworldhaveRFIDtagsimplantedintheirbodies,tofacilitatereturntotheirownersshouldthey elost.InaworldwhereeverydayobjectscarriedRFIDtags–perhapstheworldofthefuture–remarkablethingswouldbepossible.Hereareafewpossibilities(amongthemyriadthatthereadermightdreamup):Smartappliances:ByexploitingRFIDtagsingarmentsandpackagesoffood,homeappliancescouldoperatemorecleverly.Washingmachinesmightselectwashcyclesautomatically,forinstance,toavoiddamagetodelicatefabrics.Yourrefrigeratormightwarnyouwhenthemilkhasexpiredoryouhaveonlyoneremainingcartonofyogurt–andcouldeventransmitashoplistautomaticallytoahomedeliveryservice.88ThecompanyMerlonihasbuiltprototypeRFID-enabledappliancesShop:Inretailshops,consumerscouldcheckoutbyrollingshopcartspastpoint-of-saleterminals.Theseterminalswouldautomaticallytallytheitems,computethetotalcost,andperhapsevenchargetheconsumers’RFID-enabledpaymentdevicesandtransmitreceiptstotheirmobilephones.Consumerscouldreturnitemswithoutreceipts.RFIDtagswouldactasindicesintodatabasepaymentrecords,andhelpretailerstrackthepedigreesofdefectiveorcontaminateditems.Interactiveobjects:ConsumerscouldinteractwithRFID-taggedobjectsthroughtheirmobilephones.(SomemobilephonesalreadyhaveRFIDreaders.)Aconsumercouldscanamoviepostertodisplayshowtimesonherphone.Shecouldobtainmanufacturerinformationonapieceoffurnitureshelikesbywavingherphoneoverit.Medicationcompliance:ResearchatInandtheUniversityof[32]exploitsRFIDtofacilitatemedicationcomplianceandhomenavigationfortheelderlyandcognitivelyimpaired.Asresearchershavedemonstrated,forexample,anRFID-enabledmedicinecabinetcouldhelpverifythatmedicationsaretakeninatimelyfashion.Moregenerally,RFIDpromisestobringtremendousbenefitstohospitals[30].Butwhat,really,isWehavediscussedthebasicsofRFIDandlaidoutsomeevocativescenarios.Yetwehavenotformallydefinedtheterm“RFID.”Awhollysatisfyingdefinitioniselusive.Butitisnotamerepedanticexercise:ThedefinitionofRFIDcanhaveanimportantimpactontechnicalandpolicydiscussions.9Inthisarticle,weuse“RFID”todenoteanyRFdevicewhosemainfunctionisidentificationofanobjector .Attherudimentaryendofthefunctionalspectrum,thisdefinitionexcludessimpledeviceslikeretailinventorytags,whichmerelyindicatetheirpresenceandon/offstatus.Italsoexcludesportabledeviceslikemobilephones,whichdomorethanmerelyidentifythemselvesortheirbearers.Abroaddefinitionfor“RFID”isappropriatebecausethetechnicalcapabilitiesanddistinctionsamongRFdeviceswilldriftovertime,andtheprivacyandauthenticationconcernsthatwehighlightinthispaperapplybroadlytoRFidentificationdevicesgreatandsmall.Mostimportantly,though,thenamesofstandardslike‘ISO14443”or”EPCClass-1Gen-2”donottripoffthetongueorinherewellinthemind.Theterm“RFID”willunquestionablyremainthepopularone,andthetermaccordingtowhichmostpeopleframedebateandpolicies-afactitbehoovestechnologiststoremember.SecurityandPrivacy9Forexample,inMarch2005,WiredNewspublishedanarticle[16]highlightingprivacyconcernsraisedbyaDepartmentofHomelandSecurity(DHS)projecttoissueRFIDidentificationcardsknownasDACcards(“DHSaccesscards”).Whilevigilantaboutprivacyconcerns,DHSrespondedthatsuchconcernswerelargelymisplaced,andresultedfromamisunderstanding:DACcards,theagencysaid,wouldnotbeRFIDdevices,butISO14443devices.(ISO14443isaninternationalstandardforproximitycards.)Privacy:RFIDraisestwomainprivacyconcernsforusers:clandestinetrackingRFIDtagsrespondtoreaderinterrogationwithoutalertingtheirownersorbearers.Thus,wherereadrangepermits,clandestinescanningoftagsisaplausiblethreat.Asdiscussedabove,mostRFIDtagsemituniqueidentifiers,eventagsthatprotectdatawithcryptographicalgorithms(aswediscussbelow).Inconsequence,a anRFIDtageffectivelybroadcastsafixedserialnumbertonearbyreaders,providingareadyvehicleforclandestinephysicaltracking.Suchtrackingispossibleevenifafixedtagserialnumberisrandomandcarriesnointrinsicdata.Thethreattoprivacygrowswhenatagserialnumberiscombinedwith information.Forexample,whenaconsumermakesapurchasewithacreditcard,ashopcanestablishalinkbetweenheridentityandtheserialnumbersofthetagsonher MarketerscanthenidentifyandprofiletheconsumerusingnetworksofRFIDreaders–bothinsideshopsandwithout.TheproblemofclandestinetrackingisnotuniquetoRFID,ofcourse.Itaffectsmanyotherwirelessdevices,suchasBluetooth-enabledonesInadditiontotheiruniqueserialnumbers,certaintags–EPCtagsinparticular–carryinformationabouttheitemstowhichtheyareattached.EPCtagsincludeafieldforthe“GeneralManager,”typicallythemanufactureroftheobject,andan“ObjectClass,”typicallyaproductcode,knownformallyasaStockKeeUnit(SKU).(See[47]fordetails.)Thusa carryingEPCtagsissubjecttoclandestineinventorying.Areadercansilentlydeterminewhatobjectsshehasonher ,andharvestimportantalinformation:Whattypesofmedicationssheiscarrying,andthereforewhatillnessesshemaysufferfrom;theRFID-enabledloyaltycardsshecarries,andthereforewheresheshops;herclothingsizesandaccessorypreferences,blemofinventoryingislargelyparticulartoTodaytheproblemsofclandestineRFIDtrackingandinventoryingareoflimitedconcern,sinceRFIDinfrastructureisscarceandfragmentary.Asexplainedabove,thetaggingofindividualretailitemsisprobablysomeyearsaway.OnceRFID pervasive,however,asisalmostinevitable,theprivacyproblemwillassumemoreformidabledimensions.OneharbingeroftheemergingRFIDinfrastructureisVerisign’sEPCDiscoveryService[48].ItcreatesaunifiedviewofsightingsofindividualEPCtagsacrossorganizations.Figure1illustratesthethreatofclandestineRFIDinventoryingasitmightinprincipleemergeinthefuture.Fig1AnillustrationofpotentialconsumerprivacyproblemsofAuthentication:Privacyisahobby-horseinmediacoverageofRFID.Tosomeextent,ithasovershadowedtheequallysignificantproblemofauthentication.10LooselyspeakingRFIDprivacyconcernstheproblemofmisbehavingreadersharvestinginformationfromwell-behavingtags.RFIDauthentication,ontheotherhand,concernstheproblemofwellbehavingreadersharvestinginformationfrommisbehavingtags,particularlycounterfeitones.AskedwhatusestheyforeseeforRFID,ordinaryU.S.consumersmostfrequentlymentionrecoveryofstolengoods[72].Inthepopularimagination,RFIDtagsserveasatrustworthylabelfortheobjectstowhichtheyareattached.BeliefintagauthenticitywillinevitablycometounderpinmanyRFIDapplications.Butitisinsomemeasureanillusion.BasicRFIDtagsarevulnerabletosimplecounterfeitingattacks.Scanningandreplicatingsuchtagsrequireslittlemoneyorexpertise.In[89],JonathanWesthues,anundergraduatestudent,describeshowheconstructedwhatiseffectivelyanRFtape-recorder.Thisdevicecanreadcommercialproximitycards–eventhroughwalls–andsimulatetheirsignalstocompromisebuildingentrysystems.EPCtagswillbevulnerabletosimilarattacks.AnEPC,afterall,isjustabitstring,copyablelikeanyother.EPCtagsoffernorealaccess-controlmechanisms.Itispossiblethat“blank,”i.e.,fullyfield-programmableEPCtags,willbereadilyavailableonthemarket.Moreimportantly,elementaryRFIDsimulationdeviceswillbeeasytocomebyorcreate.10Infact,RFIDwasfirstinventedasa“friend-or-foe”authenticatorforfighterplanesduringWWII.SuchdevicesneednotevenresembleRFIDtagsinordertodeceiveRFIDreaders.Asaresult,EPCtagsmaycarrynorealguaranteeofauthenticity.AttackInordertodefinethenotionsof“secure”and“private”forRFIDtagsinarigorousway,wemustfirstask:“Secure”and“private”againstwhat?Thebestanswerisaformalmodelthatcharacterizesthecapabilitiesofpotentialadversaries.Incryptography,suchamodelusuallytakestheformofan“experiment,”aprogramthatintermediatescommunicationsbetweenamodeladversary,characterizedasaprobabilisticalgorithm(orTuringmachine),andamodelruntimeenvironmentcontainingsystemcomponents(oftencalledoracles).InthemodelforanRFIDsystem,forexample,theadversarywouldhaveaccesstosystemcomponentsrepresentingtagsandreaders.Inmostcryptographicmodels,theadversaryisassumedtohavemore-or-lessunfetteredaccesstosystemcomponentsintheruntimeenvironment.InsecuritymodelsfortheInternet,thismakessense:Anadversarycanmoreorlessaccessanynetworkedcomputingdeviceatanytime.Aserver,forinstance,isalwayson-line,andrespondsfreelytoqueriesfromaroundtheworld.ForRFIDsystems,however,aroundthe-clockaccessbyadversariestotagsisusallytoostronganassumption.Inordertoscanatag,anadversarymusthavephysicalproximitytoit–asporadiceventinmostenvironments.ItisimportanttoadaptRFIDsecuritymodelstosuchrealities.Becauselow-costRFIDtagscannotexecutestandardcryptographicfunctions,theycannotprovidemeaningfulsecurityinmodelsthataretoostrong.Animportantresearchchallenge,therefore,istheformulationofweakenedsecuritymodelsthataccurayreflectrealworldthreatsandreal-worldtagcapabilities.Juels[52],forexample,proposesaso-called“minimalist”securitymodeland protocolsforlow-costtags.Thismodelsupposesthatanadversaryonlycomesintoscanningrangeofatagonaperiodicbasis(andalsothattagsreleasetheirdataatalimitedrate).Moreprecisely,theminimalistmodelassumesacaponthenumberoftimesthatanadversarycanscanagiventagortrytospoofavalidreader;oncethiscapisreached,itisassumedthatthetaginteractsinprivatewithavalidreader.Theminimalistmodelmightassume,forexample,thatanadversarycanscanatargetproximitycardortrytogainunauthorizedentrancetoabuildingonlytentimesbeforethelegitimateownerofthecardachievesvalidbuildingentryoutsidetheeavesdroprangeoftheadversary.JuelsandWeis[61]consideraformalsecuritymodelthattheycalla“detection”model.Theunderlyingassumptionisthattheadversary’sgoalistocloneatagwithoutbeingdetectedintheattempt.Thisisweakerthana“prevention”model,whichassumesthatanadversarycannotcloneatagatall,irrespectiveofwhetheritsattemptsareIntheveinofmorestandardcryptographicmodeling,Molnar,Soppera,and[68]proposeaformalmodelforprivacyintagswithfullcryptographiccapabilities–pseudorandomfunctions,inparticular.Ofspecialinterestisthefactthattheirdefinitionsincludeextensionsfordelegationoftagsecrets.Theyproposeaschemeinwhichatagownercandisclosejustaselectedportionofthetag’sidentifiers.Avoinelikewiseproposessomestrongcryptographicmodelsfortagprivacy.Heyzesseveralschemeswithrespecttothesemodels[11],andidentifiesanumberofformalManycryptographicmodelsofsecurityfailtoexpressimportantfeaturesofRFIDsystems.Asimplecryptographicmodel,forexample,capturesthetop-layercommunicationprotocolbetweenatagandreader.AtthelowerlayersareanticollisionprotocolsandotherbasicRFprotocols.AvoineandOechslin(AO)[13]importantlyenumeratethesecurityissuespresentatmultiplecommunicationlayersinRFIDsystems.Amongotherissues,theyhighlighttherisksofinadequaterandom-numbergenerationinRFIDtags.TheyobservethetrackingthreatsthatcanarisefrommanycompetingRFIDstandards:Atag’sunderlyingstandardcouldserveasashort,identifyingpieceofinformation.AOalsonotepotentialrisksatthephysicallevelinRFIDsystems.NomenclatureandFortheremainderofthissurvey,weclassifyRFIDtagsaccordingtotheircomputationalresources.InsectionII,weconsiderbasictags,meaningthosethatcannotexecutestandardcryptographicoperationslikeencryption,strongpseudorandomnumbergeneration,andhashing.WeturnourattentioninsectionIIItowhatwecallsymmetric-keytags.Thiscategoryincludestagst