經(jīng)濟部技術(shù)處在92年度起即開始委托工研院系統(tǒng)中心推動高頻 RFID的研發(fā)計畫,內(nèi)容包括適合各種場合IC晶片、天線、讀取器(Reader)等重要技術(shù)研發(fā),以使RFID能多樣化地應(yīng)用在各方面。
特別在安全管制上,能夠克服早期傳統(tǒng)門禁卡與IC卡的先天限制,利用電子標簽上內(nèi)藏的安全機制電路,及讀取器與電子標簽溝通時資料加密編碼的方式,將系統(tǒng)被破解的風險降至更低。
在過去傳統(tǒng)門禁卡的時代,門禁卡的復(fù)制相當容易,因此在安全性上有極大的漏洞。但在IC晶片卡開始風行後,便能透過各種復(fù)雜的安全認證演算法與加密金鑰,將IC晶片卡復(fù)制的困難度向上提升。在RFID系統(tǒng)日漸成熟的今日,同樣地也面臨RFID電子標簽被破解的重要問題,如何透過增加電子標簽加密編碼的機制,以及系統(tǒng)溝通的防護,已成為各家廠商專注的焦點。
在鎖住狀態(tài)下,電子標簽不再對任何命令作動作,直到電子標簽進入未鎖狀態(tài)時,才恢復(fù)成一般的讀取狀況。以下對詳細的動作流程作說明∶
鎖住狀態(tài)∶
讀取器產(chǎn)生一個金鑰,經(jīng)過「One Way Hash Function」轉(zhuǎn)換後得到一metaID,而後將此寫入電子標簽,電子標簽隨即進入鎖住狀態(tài),最後讀取器會將key與metaID儲存起來并完成整個流程。
解鎖狀態(tài)∶
當讀取器發(fā)出詢問時,電子標簽會回傳metaID至讀取器,此時讀取器收到metaID後,經(jīng)過查表對照,可將metaID對應(yīng)的key取出,將之傳送至電子標簽 。再經(jīng)由電子標簽安全電路部分,會去比對金鑰經(jīng)過「One Way Hash Function」換算過的值是否等於先前所儲存的metaID,如果正確的話,標簽則會進入未鎖狀態(tài)。
而為了達成「One Way Hash Function」,需透過「Cellular Automata」和「Non-linear Feedback Shift Function」方式,這部分在許多的論文都有提及,於此不再贅述。
由於在RFID的規(guī)范ISO-18000-6采用的是Binary Tree方式,此方法中讀取器會廣播電子標簽的ID,所以竊聽者可於相當遠的距離外竊得電子標簽資料,因此可透過傳送資料編碼的方式,將讀取器所廣播的資料再加上一層特殊的編碼,造成竊聽者盜取資料的錯誤,此種防竊的關(guān)鍵在於溝通時資料的編碼,而非單純電子標簽端有安全設(shè)計。
不過此方法的使用上有特殊的條件限制,在這里所設(shè)定的環(huán)境條件是竊聽者的地點必須是在電子標簽功率回傳的范圍之外,如圖一所示;圖中電子標簽與讀取器之間的最大距離是一般被動式電子標簽的最大操作距離。竊聽者與讀取器及電子標簽之間距離則是介於讀取器傳送資料的最遠距離和電子標簽可操作的最遠距離之間,倘若竊聽者是介於讀取器與電子標簽之間,那雙方的資料均可被盜聽,多次的解碼分析後自然被破解的機率便提高了。
不過讀取器與電子標簽之間的距離有一定的長度,往往只有三至四公尺,要在這樣的距離中裝設(shè)竊聽的裝置而不被使用者察覺,機率并不高。
RFID的復(fù)制危機
而RFID IC晶片卡為非接觸式資料傳遞,利用微波的方式來實現(xiàn)資料與能量的傳遞溝通。由於電子標簽本身并沒有裸露的電器接點,復(fù)制的難度更為提高,且晶片本身大小只有1mm x 1mm的外觀,因此在破解與復(fù)制上的困難度更是高於IC晶片卡。缺點在於非主動式的RFID電子標簽往往定位於可拋棄的用完即丟模式,基於本身的成本考量,其內(nèi)藏的記憶體往往非常有限,無法像IC晶片卡一般施行復(fù)雜的編碼認證機制於晶片的電路中,只能在晶片有限的空間內(nèi)作加密處理,除此之外,尚可透過讀取器與標簽之間溝通時的編碼作防盜的處理。
解決方案一
如果考慮將安全機制加入到低成本的電子標簽上,功率與面積便是重要的設(shè)計技巧,在考慮成本的前提下,以目前0.5 或 0.35 CMOS制程,需要將安全機制的電路限制在2000個閘數(shù)以內(nèi),在方法上則可采用「One Way Hash Function」方式,也就是讓電子標簽有兩個狀態(tài),分別為鎖住和未鎖。
解決方案二
除了在電子標簽端加上安全機制的電路外,亦可采用confusion的概念來增加系統(tǒng)的安全性。所謂confusion即是使讀取器與電子標簽的溝通更為復(fù)雜,使竊聽者無法分析的原理。