基于AES和RSA加密算法的RFID安全机制.pdf

1、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R F I D(R a d i oF r e q u e n c yI d e n t i f i c a t i o n，射频识别)技术是2 0 世纪6 0 年代开始兴起并在9 0 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R F I D 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I C卡应用工程的推广实施，智能I C 卡将广泛应用于金融、电信

2、、医疗、保险及交通等国民经济的各个领域，但由于R F I D 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R F I D 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A E S(A d v a n c e dE n c r y p t i o nS t a n d a r d)和R S A 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R S A 对A E S 的加密密钥进行加密及授权客户端R S A私钥对系统R S A 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

3、非法读取。本论文首先介绍了R F I D 系统的基本工作原理，对R F I D 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M i f a r e1 系列所支持的国际标准；给出了整个R F I D 加密系统的硬件实现，包括智能卡、读写模块和S A M 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M FR C 5 0 0 的底层函数、L C D 驱动设计和S A M 模块的接口程序设计；重点阐述了S A M 加密机制的实现以及系统的F P G A 验证结果。通过F P G A 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M

4、 i f a r e1 智能卡自身的安全特性，配合嵌入式S A M 模块对智能卡所存储的数据的再加密，提高了整个R F I D 系统的安全特性，很好地解决了R F I D 系统所面临的安全和隐私问题。关键词：射频识别；M FR C 5 0 0；M i f a r e1；A E S；R S A；F P G A 验证A B S T R A C TA B S T R A C TR F I D(R a d i oF r e q u e n c yI d e n t i f i c a t i o n)t e c h n o l o g yi sa na u t o m a t i ci d e n t

5、 i f i c a t i o nt e c h n o l o g yw h i c hi sr i s i n gi n6 0 Sa n db e i n gm o r em a t u r a t ei n9 0 S，i ti san o n-c o n t a c td a t aa c q u i s i t i o na n da u t o m a t i cr e c o g n i t i o nt e c h n o l o g y C o n t r a c tw i t ho t h e ra u t o m a t i ci d e n t i f i c a t

6、i o nt e c h n o l o g y,R F I Dh a sa d v a n t a g e so fs p e e d，s t a b i l i t y,l a r g es t o r a g es p a c e，a n dg o o ds e c u r i t yp e r f o r m a n c e W i t ht h ep r o m o t i o no f”G o l d e nC a r dP r o j e c t”，i n t e l l i g e n tI Cc a r dw i l lb ew i d e l yu s e di na l

7、la r e a so ft h en a t i o n a le c o n o m y,s u c ha sf i n a n c e，t e l e c o m m u n i c a t i o n s，m e d i c a l，i n s u r a n c ea n dt r a n s p o r t a t i o ne t c B u tb e c a u s eo ft h eo p e n n e s sR F I Dc o m m u n i c a t i o n，R F I Da p p l i c a t i o nt a k ear i s ko fb e

8、i n ga t t a c k e d，s e c u r i t ya n dp r i v a c yi s s u e sb e c o m eac o n s t r a i n tb o t t l e n e c kt oi t sf u r t h e rd e v e l o p m e n t B a s e do nt h ea n a l y s i so ft h eR F I Da t t a c k sa n di t sc o u n t e r m e a s u r e s，as e c u r i t ym e c h a n i s mw h i c h

9、c a l le n h a n c et h es m a r tc a r ds e c u r i t yp e r f o r m a n c ei sp r o p o s e d T h i sm e c h a n i s mc o m b i n e sA E S(A d v a n c e dE n c r y p t i o nS t a n d a r d)a n dR S Ae n c r y p t i o na l g o r i t h m，t a k et h ea d v a n t a g eo fs y m m e t r i ck e ye n c r

10、y p t i o na l g o r i t h ma n dn o n s y m m e t r i ce n c r y p t i o na l g o r i t h mr e s p e c t i v e l y,t h r o u g he n c r y p t i o no fA E Sk e y sb yR S Aa n dt h eR S Ap u b l i ck e yb ya u t h o r i z e dc l i e n t SR S Ap r i v a t ek e y,p r o t e c tt h ei m p o r t a n ti n

11、f o r m a t i o ns t o r e di nt h es m a r tc a r d，m e a n w i l ek e e pt h es m a r tc a r do u to fi l l e g a lr e a db yu n a u t h o r i z e dr e a d e r s F i r s t l y,t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h eb a s i cw o r k i n gp r i n c i p l eR F I Ds y s t e m，d i s c u s s e st h eR

12、F I Dc o d et e c h n o l o g ya n di n f o r m a t i o ni n t e g r i t yt e c h n o l o g y,i n t r o d u c e st h ec u r r e n tp r e v a l e n tc o n t a c t l e s ss m a r tc a r d-M i f a r e1S e r i e sa n di t ss u p p o r t e di n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d s；t h e np u tf o r w a

13、 r dt h ee n t i r eR F I Dh a r d w a r ei m p l e m e n t a t i o no fe n c r y p t i o ns y s t e m s，i n c l u d i n gs m a r tc a r d，r e a d e ra n dS A Me n c r y p t i o nm o d u l e；S e c o n d l y,s y s t e ms o f t w a r ed e s i g n，i n c l u d i n gt h eo p e r a t i o no ft h es m a r

14、tc a r dp r o c e s s e sa n dt h eM FR C 5 0 0s u b s t r a t ef u n c t i o n，L C Dd r i v e rd e s i g na n dS A Mm o d u l ei n t e r f a c ep r o g r a md e s i g n；L a s t l y,f o c u so nt h er e a l i z a t i o no fe n e r y p t i o nm e c h a n i s m sa n ds y s t e m SF P G Av e r i f i c

15、a t i o nr e s u l t T h r o u g ht h eF P G As i m u l a t i o nv e r i f i c a t i o n，w ec a nj u d g et h i se n c r y p t i o nT h eR F I Ds e c u r i t ym e c h a n i s mb a s e do n A E Sa n dR S Ae n c r y p ta l g o r i t h mm e c h a n i s mm e e t st h ea c t u a lr e q u i r e m e n t T

16、h ei n n o v a t i o n si n t h i st h e s i sa r et h a t：t a k ea d v a n t a g eo fM i f a r e1s m a r tc a r d So w ns e c u r i t yf e a t u r e，a c c o m p a n yw i t ht h er e-e n c r y p t i o nt ot h ed a t as t o r e do nt h es m a r tc a r db ye m b e d d e dS A Mm o d u l e，t h i ss e c u r i t ym e c h a n i s me n h a n c e st h ee n t i r eR F I Ds y s t e ms e c u r i t yf e a t u r e s，Cag o o ds o l u t i o nt ot h eR F I Ds y s t e ms e c u r i t ya n dp r i v a c yi s s u e s