基于AES和RSA加密算法的RFID安全机制.pdf

基于AES和RSA加密算法的RFID安全机制.pdf

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厦门大学硕士学位论文基于AES和RSA加密算法的RFID安全机制姓名：

程振申请学位级别：

硕士专业：

电路与系统指导教师：

郭东辉20090801摘要摘要RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别）技术是20世纪60年代开始兴起并在90年代走向成熟的自动识别技术，它是一种非接触式的数据采集和自动识别技术。

非接触式RFID智能卡与其它的自动识别技术相比，具有速度快、稳定性高、存储空间大、安全性能好等优点，随着我国“金卡工程”等智能IC卡应用工程的推广实施，智能IC卡将广泛应用于金融、电信、医疗、保险及交通等国民经济的各个领域，但由于RFID的开放性特点，应用时受到攻击的风险较大，安全和隐私问题成为了制约其进一步发展的瓶颈。

本文通过对RFID的被攻击及对策分析，提出一种可加强智能卡安全机制的方法，结合AES（AdvancedEncryptionStandard）和RSA这两种加密算法，分别利用对称密钥加密算法与非对称加密算法的优点，采用RSA对AES的加密密钥进行加密及授权客户端RSA私钥对系统RSA公钥进行加密的方法，保护了存储于智能卡中的重要信息，保障了智能卡不被非授权的阅读器进行非法读取。

本论文首先介绍了RFID系统的基本工作原理，对RFID的编解码技术和信息完整技术进行讨论，简要给出了当前流行的非接触式智能卡Mifare1系列所支持的国际标准；给出了整个RFID加密系统的硬件实现，包括智能卡、读写模块和SAM加密模块的介绍；介绍了系统的软件设计，包括智能卡的操作流程及MFRC500的底层函数、LCD驱动设计和SAM模块的接口程序设计；重点阐述了SAM加密机制的实现以及系统的FPGA验证结果。

通过FPGA的仿真结果可以得出本方案符合实际的加密要求。

论文工作的创新点主要体现在：

利用Mifare1智能卡自身的安全特性，配合嵌入式SAM模块对智能卡所存储的数据的再加密，提高了整个RFID系统的安全特性，很好地解决了RFID系统所面临的安全和隐私问题。

关键词：

射频识别；MFRC500；Mifare1；AES；RSA；FPGA验证ABSTRACTABSTRACTRFID（RadioFrequencyIdentification）technologyisanautomaticidentificationtechnologywhichisrisingin60Sandbeingmorematuratein90S，itisanon-contactdataacquisitionandautomaticrecognitiontechnologyContractwithotherautomaticidentificationtechnology,RFIDhasadvantagesofspeed，stability,largestoragespace，andgoodsecurityperformanceWiththepromotionof”GoldenCardProject”，intelligentICcardwillbewidelyusedinallareasofthenationaleconomy,suchasfinance，telecommunications，medical，insuranceandtransportationetcButbecauseoftheopennessRFIDcommunication，RFIDapplicationtakeariskofbeingattacked，securityandprivacyissuesbecomeaconstraintbottlenecktoitsfurtherdevelopmentBasedontheanalysisoftheRFIDattacksanditscountermeasures，asecuritymechanismwhichcallenhancethesmartcardsecurityperformanceisproposedThismechanismcombinesAES（AdvancedEncryptionStandard）andRSAencryptionalgorithm，taketheadvantageofsymmetrickeyencryptionalgorithmandnonsymmetricencryptionalgorithmrespectively,throughencryptionofAESkeysbyRSAandtheRSApublickeybyauthorizedclientSRSAprivatekey,protecttheimportantinformationstoredinthesmartcard，meanwilekeepthesmartcardoutofillegalreadbyunauthorizedreadersFirstly,thispaperintroducesthebasicworkingprincipleRFIDsystem，discussestheRFIDcodetechnologyandinformationintegritytechnology,introducesthecurrentprevalentcontactlesssmartcard-Mifare1Seriesanditssupportedinternationalstandards；thenputforwardtheentireRFIDhardwareimplementationofencryptionsystems，includingsmartcard，readerandSAMencryptionmodule；Secondly,systemsoftwaredesign，includingtheoperationofthesmartcardprocessesandtheMFRC500substratefunction，LCDdriverdesignandSAMmoduleinterfaceprogramdesign；Lastly,focusontherealizationofeneryptionmechanismsandsystemSFPGAverificationresultThroughtheFPGAsimulationverification，wecanjudgethisencryptionTheRFIDsecuritymechanismbasedonAESandRSAencryptalgorithmmechanismmeetstheactualrequirementTheinnovationsinthisthesisarethat：

takeadvantageofMifare1smartcardSownsecurityfeature，accompanywiththere-encryptiontothedatastoredonthesmartcardbyembeddedSAMmodule，thissecuritymechanismenhancestheentireRFIDsystemsecurityfeatures，CagoodsolutiontotheRFIDsystemsecurityandprivacyissues