基于RFID技术的物联网安全隐患研究

作者：时间：2012-10-16来源：网络收藏

2．2 逻辑空间
物联网系统的逻辑空间由标签层、读写器层、通信层、互联网层和应用层组成。
(1)标签层
标签层由RFID标签和物品组成，RFID标签类似常见的条形码，一般附着在物品表面或嵌入其中，存储着物品的相关信息。
(2)读写器层
RFID读写器是无线发射与接收设备，主要包括射频模块和数字信号处理单元2部分，对标签进行读写操作，读写器对接收到的射频信号进行解调和解码，再通过网络发送到应用系统进行处理．所以具有较强的存储和计算能力。
(3)通信层
标签层与读写器层之间是通过射频信号自动识别标识对象、读取相关信息，以完成通信。
(4)互联网层
读写器层与应用系统层的通信是由互联网实现的。
(5)应用系统层
应用系统实现对标识物的透明管理，通常包括可以运行于任何硬件平台的数据库系统，存储着RFID标签相关的信息，当然它可以由用户根据实际情况进行选择。

3 基于RFID的物联网安全隐患
随着RFID技术的不断发展和基于RFID的物联网系统的广泛应用，物联网在现有的传统网络基础上增加了传感网络和智能处理平台，传统网络安全措施已不能提供可靠的安全保障，从而出现了新的安全隐患。RFID系统主要存在隐私和认证2个方面的安全隐患：在隐私方面主要是防止攻击者对RFID标签进行任何形式的非法跟踪；在认证方面主要是要确保标签层只能与合法的读写器进行通信。
3．1 造成安全隐患出现的主要原因
(1)存储空间局限性
由于成本的限制，RFID标签的存储空间非常有限，有的甚至仅容纳惟一的标识。RFID标签在计算能力和功耗方面具有一定的局限。同时标签自身不具备足够的安全能力，所以会造成一些非法的与标签进行通信，甚至篡改、删除标签内信息。所以标签的安全性、完整性、可用性、真实性、有效性在足够可信任的安全机制的保护下才能够得到保障。
(2)通信网络脆弱性
标签层和读写器层采用无线射频信号通过电磁波进行通信，通信过程中没有任何物理及可见接触，物联网感知层节点和设备一般存在于开放环境中，导致其节点和设备能量、处理能力和通讯范围受限，不能进行高强度的加密运算，使得在给应用系统数据采集提供灵活性和方便性的同时，也使传递的信息缺乏复杂的安全保护能力。
网络连接和业务使用紧密性：传统的互联网中，网络层和业务层的安全是相互独立的，而在物联网中网络层和业务层有着密不可分的关系，是紧密结合的，这就产生了物联网中传输信息的安全性和隐私性问题，而隐私安全也成为了制约物联网进一步发展的重要原因。
3．2 造成安全隐患的主要攻击方式
利用软硬件对读写器和电子标签进行获取数据信息是RFID物联网系统安全的主要威胁。就一般应用RFID技术所设计的系统而言，通常的攻击方式有：信息篡改、信息伪造、信息重放、信息中断，以及非法跟踪标签，干扰读写器和标签的正常工作，截取标签数据传递信息等。

4 避免安全隐患出现的策略
目前避免安全隐患出现的策略主要有：Kill命令、主动干扰、静电屏蔽等物理方法；哈希锁、哈希链、重加密机制、挑战响应机制等安全协议；上述方法的结合使用。
4．1 防止检测标签频率
法拉第网罩方法：是由传导材料构成的一个容器，这个容器可以屏蔽掉无线电信号，使得外部的无线电信号不能进入法拉第网罩。所以把标签放进法拉第网罩，可以阻止标签被扫描，即被动标签接收不到信号，不能获得能量。因此，利用法拉第网罩可以阻止隐私侵犯者扫描标签获取信息。
主动干扰方法：主动干扰无线电信号。标签用户可以通过一个设备主动广播无线电信号，用于阻止或破坏附近的读写器操作。
阻止标签方法：通过采用一个特殊的阻止标签干扰防碰撞算法来实现阻止标签，读写器读取命令每次总是获得相同的应答数据，从而保护标签。
4．2 防止检测标签识读范围和能量
开发一种使用者能够将RFID标签的天线去掉，由此可以缩小标签的可读写范围，达到标签不能被随意读写的目的。
4．3 防止安全协议的检测以及相关认证密钥的窃取
Hash-Lock协议：可以避免信息泄漏和被追踪，它使用伪ID来代替真实的标签ID；随机Hash-Lock协议：采用基于随机数的询问应答机制；Hash链协议：是基于共享秘密的询问应答协议，如果2个不同杂凑函数的读写器发起认证，标签会发送不同的应答，是一个具有自主ID更新能力的主动式标签；基于杂凑的ID变化协议：与Hash链协议相似，系统使用一个随机数尺对标签标识不断进行动态刷新，每次应答中的ID交换信息都不相同，可以抵抗重传攻击；David的数字图书馆RFID协议：使用基于预共享秘密的伪随机函数来实现认证；分布式RFID询问应答认证协议：适用于分布式数据库环境的认证协议，是典型的双向认证协议；LCAP协议：同样是询问应答协议，但是与前面的其他询问应答协议不同，该协议每次执行之后要动态刷新标签的ID。相关认证密钥的保护有Hash锁、随机Hash锁、Hash链、Key值更新随机Hash锁等。
4．4 防止读写器与后端系统接口假冒
可采用相互认证等方式，主要通过安全协议和网络部分的安全策略来解决。
4．5 保证信息安全传输与存储
由于基于RFID技术的物联网信息与用户隐私及商业机密等信息密切相关，因此这些信息通过互联网进行安全传输和存储的问题更加值得研究。目前与传统网络的安全传输问题相似，可以采用VPN(VirtualPrivateNetworks)，TLS(TransportLayerSecurity)等成熟的技术来确保在互联网上传输RFID相关信息的机密性和完整性。

5 结语
互联网将人类社会带人了“信息时代”，而物联网则把人类带入“智慧时代”。人类对周边世界认知能力的革命性提升，以及应对各种以往难于解决的各类难题的智慧普遍而大量的生成，将会使人类社会在生产生活方式、社会组织形态等各个重大方面发生深刻的变革。目前基于RFID技术的物联网正在处于起步阶段，某些领域的核心技术正在不断发展中，但在未来它将会彻底地改变物和物、物和人、人和人之间的信息交流方式。但是基于RFID技术的物联网的安全性和隐私问题尚在探索阶段，并成为其发展的瓶颈。安全机制仍需要在实践中进一步创新、完善和发展，面临的安全挑战比想象的更加严峻。所以有关基于RFID的物联网安全隐患的研究仍然是一个具有挑战性的课题，任重而道远。