基于3G的RFID身份识别系统安全研究

站在3G移动支付的角度上，研究了3G移动支付中的信息安全需求，最后设计了一个基于3G的RFID身份识别安全解决方案。

引言

RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)技术是一种带有特定识别信息的无线电波传输技术。最早诞生于第二次世界大战，是战机的敌我识别(IFF)技术的发展。经过半个多世纪的研究和推动，在美国政府大力支持下，自上世纪90年代开始，逐步推向市场各个应用领域。经过20世纪RFID技术的不断创新和飞速突破，到今天，RFID已经深入到人类社会生活的各个方面。

随着3G时代更快的网速以及技术的支持，使得3G与RFID相结合的身份识别以及应用成为未来手机功能的发展趋势。但RFID识别的数据改写的特性，RFID标签中常存放着重要的用户数据，甚至是隐私信息，这样就存在黑客攻击RFID系统的危险。本文就3G手机支付中客户身份识别这一具体的应用，研究了RFID系统的信息安全以及解决方案。

一、RFID系统的基本组成与安全攻击分析

1.1 RFID系统的基本组成
一个典型的射频识别(RFID)系统通常由电子标签(Tag)、读写器(Reader)、中间件(Middleware)及数据管理系统(Database)三部分组成。如图1所示：

电子标签：电子标签也称作智能标签，由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着(或者嵌入)在物体上标识目标对象，分为有源标签和无源标签两种类型。

读写器：读写器又称读头、阅读器等，读取(有时还可以写入)电子标签信息的设备，可设计为手持式或固定式，是RFID系统信息控制和处理中心。读写器一般由射频接口、逻辑控制单元和天线3部分组成。

中间件及数据管理系统：数据管理系统完成RFID数据信息的集中存储和管理，可以是各种数据库系统或者供应链系统，负责采集和处理来自读写器的信息。中间件是RFID系统的神经中枢，负责联系RFID读写器和数据管理系统。

1.2 RFID系统安全攻击分析
针对RFID识别系统的攻击手段可分为主动型攻击和被动型攻击两种。主动攻击主要包括：通过物理手段在对获得的RFID标签进行破解和复制;通过软件或仪器等设备，对RFID电子标签和读写器进行协议分析，寻找协议和算法的弱点，从而进行删除电子标签内容或篡改电子标签内容的攻击;通过干扰、阻塞无线信道或其它手段，产生异常环境，使RFID发生故障，或进行拒绝服务的攻击等。被动攻击主要包括：通过窃听技术，或分析RFID系统正常工作过程中产生的各种电磁特征，以获取RFID标签与读写器之间或其它RFID通信设备之间的通信数据;通过窃听设备，跟踪RFID标签动态等。

常见的攻击手段主要有以下9种：
(1)数据演绎：攻击者利用某种手段获得了RFID标签的当前信息，然后使用演绎的方法，从此信息中推测出该标签的历史信息，这会使整个RFID数据库受到威胁。
(2)跟踪：当被查询的RFID标签会返回固定的信息时，攻击者就可以以此不断跟踪此RFID标签，如果此标签与人联系时就有隐私泄露的可能性。
(3)窃听：攻击者使用射频设备探测读写器和RFID标签之间的通信内容。由于RFID系统通信的不对称性(读写器的发射功率远大于RFID标签的发射功率)，攻击者可以轻松截获前向信道(读写器到RFID标签)内容。窃听是一种常见的被动攻击手段。
(4)物理攻击：攻击者通过分析RFID芯片来获取密钥。但该攻击手段成本过高，对攻击者的吸引力很小。
(5)非法访问：攻击者只要拥有与本RFIF系统协议兼容的读写设备，就可以对RFID标签进行访问并可以获取标签上的信息。有可能导致个人信息的泄漏，严重威胁个人的隐私。
(6)拒绝服务。攻击者不断地发射干扰信号，使RFID系统不能正常通信。这种攻击手段对RFID系统本身并不产生破坏，只是干扰系统的通信，但它不可能在公开场合长时间实施，且系统恢复较快，所以拒绝服务是所有攻击中危害最小的手段。
(7)伪造：攻击者获取标签的敏感信息(例如密钥或产品代码)后，可依此伪造出相同的标签并欺骗读写器进行验证，以获取利益。该手段属于主动攻击类型，破坏性大，是最常用的攻击手段，是RFID系统安全的主要隐患之一。
(8)重放：攻击者通过重复历史信息，达到冒充标签或读写器的目的。
(9)篡改：攻击者利用读写器对合法RFID标签进行信息恶意修改，导致合法RFID标签失效。

二、3G支付中身份识别安全需求分析以及解决方案

2.1 3G支付身份识别安全需求分析
移动支付的巨大市场前景为各方所看好。随着银行、移动运营商、第三方在线支付服务商展开激烈竞争，移动支付开发出了各种各样的应用，但是由于支付中的信息安全问题一直没有大规模的使用。

从目前来看，移动支付主要有三大因素对安全问题造成威