基于DES算法的RFID安全系統(tǒng)設計
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DES算法的核心是一個輪函數(shù)，明文數(shù)據(jù)經(jīng)過初始置換后進行16次輪函數(shù)的操作，最后經(jīng)過一個逆初始置換輸出結果。在每一次輪函數(shù)中所使用的密鑰Ki是初始密鑰經(jīng)過置換后的，所以每一輪的密鑰都不同；對于輸入的64 b明文，分成長度相同的兩部分Li，Ri，則輸出給下一輪的64 b數(shù)據(jù)為：本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/158099.htm
其中E表示將右半部分的32 b數(shù)據(jù)擴展為48 b，與密鑰異或后經(jīng)過8個S盒，每個S盒接收6 b的輸入，產生4 b的輸出。然后經(jīng)過一個置換矩陣P，與左半部分再次異或后作為下一輪函數(shù)的右半部分數(shù)據(jù)。
由于S盒在整個算法中占據(jù)了很大的面積和功耗，所以本文針對原有算法對S盒進行改進，采用單個S盒來代替原來的8個，將經(jīng)過擴展的48 b數(shù)分成8塊，通過一個多路選擇器依次通過S盒，再將產生的結果合成為一個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，同時由于尺寸的減小整個電路的功耗也會降低，更適合用于RFID標簽。
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，采用相互認證機制和比較安全的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，可以認為是安全信道，而讀寫器和標簽之間的信道可以成為攻擊者竊聽的對象。設計中，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)相互認證機制阻止了未授權讀寫器對標簽進行讀寫，同時也防止偽造的標簽信息被讀取。
(3)防止攻擊者截取信息進行重放攻擊，由于每次發(fā)起請求時都會首先發(fā)送一個隨機數(shù)，攻擊者即使截取了讀寫器與標簽傳輸過程中的數(shù)據(jù)也無法進行有效攻擊。
(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，但是算法本身的結構是沒有任何缺陷，破譯該算法需要付出一定代價，花費較長時間，所以至今仍然有著廣泛的應用。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 改進的DES算法性能分析
該設計以減少芯片面積為主要目的，在原有的DES加密算法基礎上進行改進，并用Synopsys公司的綜合工具DesignCompiler分析了改進后系統(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 語
安全問題的存在制約著RFID技術的發(fā)展與應用，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制，該方案有效地防止了多種攻擊，并結合DES加密算法進一步提高系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全性。改進后的DES算法具有面積小、功耗低的特點，更適合用于RFID標簽電路。
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