摘?要：隨著科技的不斷發(fā)展和進步，RFID的廣泛應用于物流、制造及公共信息服務等。RFID技術與網(wǎng)絡通信、大數(shù)據(jù)分析等技術相結(jié)合，實現(xiàn)全世界范圍內(nèi)的指定物品信息共享、關鍵環(huán)節(jié)跟蹤、信息驗證。一些非法分子趨于利益誘惑，利用其技術的算法弱點非法復制、偽造和變造標簽，使RFID系統(tǒng)全面受到了潛在的安全威脅。許多應對方案應運而生，然而，這些方案中多數(shù)以更新系統(tǒng)或者更換硬件為代價，提高系統(tǒng)的安全性。研究UHF?RFID射頻通信加密技術，不影響RFID技術性能、標簽成本卻更加安全可靠;同時增加了多種應用，卻使用現(xiàn)有硬件資源;用技術解決安全、防偽、識別、管理等應用領域。RFID的核心是RF射頻通信和加密技術，以下將簡要描述UHF?RFID射頻通信加密技術的內(nèi)容。

關鍵詞：UHF?RFID;射頻通信;加密

1?關于UHF?RFID技術背景

射頻識別（Radio?Frequency?Identification，RFID）技術是通過無線射頻通信技術實現(xiàn)非接觸式自動識別。RFID電子標簽具有數(shù)據(jù)存儲大、標簽體積小、信息安全保密、標簽重復利用、工作壽命長等特點，支持多數(shù)量同時識別、移動過程快速識別、非可視化信息識別、物體定位及物品長期跟蹤和管理等特征。

RIDD技術在二十世紀中期開始，基于雷達技術原理的改進和應用，射頻識別技術就開始逐步使用，此后便開始逐步發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路、數(shù)字通信、網(wǎng)絡通信、信息安全等技術的發(fā)展，RFID技術應用已有半個多世紀的歷史，RFID技術在國內(nèi)外的發(fā)展凸顯，很多國家在服裝、醫(yī)藥、食品、車輛交通等均有較為成熟和先進的RFID系統(tǒng)，由于RFID技術具有高速移動目標識別、多目標同時識別和非接觸識別等特點，RFID技術顯示發(fā)展?jié)摿εc應用空間的優(yōu)勢，被認為是最具有發(fā)展優(yōu)勢的信息技術之一。??RFID技術涉及信息、制造、材料、通信等諸多高技術領域，包括無線通信、芯片設計與加工制造、射頻天線設計與制造、標簽封裝、系統(tǒng)集成和信息安全等技術。射頻標簽有不同的分類方式，RFID標簽分為有源、無源和半有源三種能源供電方式分類;RFID標簽分為低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）和微波頻段（MW）四種工作頻率的分類。UHF標簽由于其具有可遠距離識別和低成本的優(yōu)勢，可廣泛應用于各種惡劣環(huán)境、高速運動物體、固定場景，并能夠同時識別多個電子標簽，RFID標簽具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離遠以及存儲容量大等優(yōu)點。廣泛應用于商業(yè)物流領域和交通運輸領域。UHF?RFID是目前最受關注的RFID應用方向。

但是在高安全性要求的應用中，射頻傳輸?shù)哪Ｊ讲捎妹魑膫鬏敚瑫褂脩粜畔⒈槐I取等不堪設想的后果。因此RFID讀寫器與電子標簽數(shù)據(jù)的安全傳輸是限制其發(fā)展和應用的主要原因之一。

2?UHF?RFID系統(tǒng)組成及射頻通信流程

UHF?RFID系統(tǒng)主要由RFID讀寫器、天線、標簽三部分組成。RFID讀寫器與電子標簽基本結(jié)構如圖1所示。RFID讀寫器模塊的發(fā)射端中振蕩單元產(chǎn)生系統(tǒng)本振振蕩信號，本振信號經(jīng)過載波單元的信號處理輸出射頻載波信號，載波信號再經(jīng)過射頻調(diào)制單元疊加通信信息，由功率放大單元將信號放大為標準信號，通過天線單元輸出RFID射頻通信信號，在識別工作區(qū)域的電子標簽，感應到讀寫器的射頻通信信號，一部射頻載波信號用于產(chǎn)生電能為激活標簽自身工作提供能量，一部分射頻信號用于標簽與讀寫器之間的射頻通信，標簽根據(jù)射頻通信協(xié)議將帶有通信信息的信號經(jīng)過特定編碼、調(diào)制后由標簽天線發(fā)送給RFID讀寫器天線。RFID讀寫器再將接收到的射頻信號傳送給射頻解調(diào)單元進行信號轉(zhuǎn)換操作，然后解碼單元再進行相應射頻通信協(xié)議解碼操作和驗證。

3?對UHF?RFID射頻通信技術框架結(jié)構及加密技術研究

UHF?RFID讀寫器和電子標簽射頻通信過程加密的技術，包括無源UHF頻段RFID電子標簽和信息通訊的RFID讀寫器。RFID讀寫器與電子標簽數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中可能會受到攻擊，比如試圖竊聽傳輸線路以發(fā)現(xiàn)秘密信息而達到非法目的，或者操縱傳輸數(shù)據(jù)并修改。密文傳輸?shù)哪Ｊ骄褪怯脕矸乐惯@些攻擊，因此射頻通信在傳輸前對數(shù)據(jù)加密，使得攻擊者不能推斷出信息的真實內(nèi)容。RFID讀寫器與電子標簽之間的射頻通信的模式為密文傳輸，即在傳輸數(shù)據(jù)前對電子標簽的明文信息加密。UHF?RFID讀寫器和電子標簽射頻天線過程加密技術流程如圖2所示。

第一步：采用簽名算法對RFID電子標簽的信息進行簽名;

第二步：對RFID電子標簽的明文信息采用特定算法加密，形成通信密文;

第三步：RFID讀寫器讀取的電子標簽密文采用解密算法形成明文，并用驗證算法對數(shù)據(jù)進行驗證;

射頻通信的過程為：在電子標簽內(nèi)，明文信息通過簽名算法形成數(shù)字簽名，然后再通過加密算法形成密文。密文通過超高頻射頻傳輸?shù)絉FID讀寫器，在讀寫器內(nèi)，通過解密算法解密密文，形成明文，然后再通過驗證算法驗證數(shù)據(jù)信息。RFID讀寫器和電子標簽相互鑒別的過程如圖2所示。

① RFID讀寫器按照固定頻率發(fā)送查詢標簽命令和查詢口令到標簽。

② RFID電子標簽收到命令，主動生成隨機數(shù)RN，并將信息返回到RFID讀寫器。

③ RFID讀寫器根據(jù)收到的RN，自己產(chǎn)生隨機數(shù)RB，并產(chǎn)生加密的數(shù)據(jù)塊Tokenl給RFID電子標簽，Tokenl包含隨機數(shù)RN、RB和附加的控制數(shù)據(jù)。

④ RFID電子標簽收到Tokenl后使用密鑰信息進行解密，從通信的明文報文中計算出隨機數(shù)RN與之前發(fā)送的隨機數(shù)RN進行對比，如果RN數(shù)據(jù)一致，則電子標簽驗證完成RFID讀寫器與其使用相同加密。

⑤ RFID電子標簽再產(chǎn)生隨機數(shù)RC，使用密鑰和密鑰算法產(chǎn)生Token2，并發(fā)送給RFID讀寫器，Token2包含隨機數(shù)RB、RC和附加的控制數(shù)據(jù)。

⑥ RFID讀寫器收到Token2后用密鑰解密，從通信的明文報文中計算出隨機數(shù)RB與之前發(fā)送的RB進行對比，如果RB數(shù)據(jù)一致，則電子標簽身份驗證合格。

⑦ RFID讀寫器與電子標簽相互驗證合格后，開始進一步的密文通信。

4?結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析技術的蓬勃發(fā)展，人工智能、集成電路技術也在突飛猛進，凸顯出智能電子類設備的互聯(lián)網(wǎng)模式化，使信息安全在通信技術領域顯的尤為重要。RFID技術應用在各個行業(yè)越來越廣泛，信息安全是通信技術發(fā)展的必然趨勢。涉及支付、隱私、信息唯一、溯源等特性的應用領域，RFID技術作為互聯(lián)化支撐基礎能力。在這些領域RFID讀寫器與電子標簽數(shù)據(jù)的安全傳輸是限制其發(fā)展和應用的主要原因之一。

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作者簡介：王飛（1988—??），男，漢族，內(nèi)蒙古巴彥淖爾人，本科，中級工程師，研究方向：智能網(wǎng)聯(lián)及單車智能駕駛的行業(yè)應用。