基于DES算法的RFID安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

其中E表示將右半部分的32 b數(shù)據(jù)擴(kuò)展為48 b，與密鑰異或后經(jīng)過8個(gè)S盒，每個(gè)S盒接收6 b的輸入，產(chǎn)生4 b的輸出。然后經(jīng)過一個(gè)置換矩陣P，與左半部分再次異或后作為下一輪函數(shù)的右半部分?jǐn)?shù)據(jù)。
由于S盒在整個(gè)算法中占據(jù)了很大的面積和功耗，所以本文針對原有算法對S盒進(jìn)行改進(jìn)，采用單個(gè)S盒來代替原來的8個(gè)，將經(jīng)過擴(kuò)展的48 b數(shù)分成8塊，通過一個(gè)多路選擇器依次通過S盒，再將產(chǎn)生的結(jié)果合成為一個(gè)32 b數(shù)輸入置換矩陣P(如圖5)。這樣就大大減少了電路的規(guī)模，同時(shí)由于尺寸的減小整個(gè)電路的功耗也會降低，更適合用于RFID標(biāo)簽。

3 系統(tǒng)性能
3．1 安全性分析
所提出的RFID安全系統(tǒng)能夠防止多種攻擊手段，采用相互認(rèn)證機(jī)制和比較安全的DES算法，提高了系統(tǒng)的安全性。
(1)防止攻擊者竊聽。一般讀寫器和后端數(shù)據(jù)庫之間的信道采用有線連接的方式，可以認(rèn)為是安全信道，而讀寫器和標(biāo)簽之間的信道可以成為攻擊者竊聽的對象。設(shè)計(jì)中，不安全信道上沒有任何明文傳輸，所以竊聽者無法得到有用的信息。
(2)相互認(rèn)證機(jī)制阻止了未授權(quán)讀寫器對標(biāo)簽進(jìn)行讀寫，同時(shí)也防止偽造的標(biāo)簽信息被讀取。
(3)防止攻擊者截取信息進(jìn)行重放攻擊，由于每次發(fā)起請求時(shí)都會首先發(fā)送一個(gè)隨機(jī)數(shù)，攻擊者即使截取了讀寫器與標(biāo)簽傳輸過程中的數(shù)據(jù)也無法進(jìn)行有效攻擊。
(4)采用了基于DES的加密函數(shù)，攻擊者很難從傳輸?shù)拿芪臄?shù)據(jù)中分析出有用信息。該算法的不足是密鑰長度過短，但是算法本身的結(jié)構(gòu)是沒有任何缺陷，破譯該算法需要付出一定代價(jià)，花費(fèi)較長時(shí)間，所以至今仍然有著廣泛的應(yīng)用。對于安全性要求很高的系統(tǒng)可以考慮采用更長的密鑰，或者DES算法的變種(三重DES算法)。
3．2 改進(jìn)的DES算法性能分析
該設(shè)計(jì)以減少芯片面積為主要目的，在原有的DES加密算法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，并用Synopsys公司的綜合工具DesignCompiler分析了改進(jìn)后系統(tǒng)的性能，綜合使用的是stoic 0．18μm工藝庫，性能比較如表1所示。

4 結(jié) 語
安全問題的存在制約著RFID技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，在此分析了EPCglobal協(xié)議中的安全問題和現(xiàn)有安全協(xié)議存在的漏洞，提出了一種安全讀寫機(jī)制，該方案有效地防止了多種攻擊，并結(jié)合DES加密算法進(jìn)一步提高系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。改進(jìn)后的DES算法具有面積小、功耗低的特點(diǎn)，更適合用于RFID標(biāo)簽電路。