基于PUF的RFID超轻量级所有权转移协议

"本文介绍了一种基于物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)的超轻量级RFID标签所有权转移协议，称为PUROTP。该协议旨在解决RFID（无线射频识别）系统在所有权转移过程中存在的数据完整性、物理克隆攻击、去同步攻击等安全隐私问题。协议设计中，标签的所有权原所有者和新所有者直接进行通信，无需依赖可信第三方，主要运算包括左循环移位变换和异或运算，以及利用标签内置的PUF。PUROTP协议实现双重认证，确保在所有权转移前后，标签与所有者的双向认证。通过BAN逻辑和Scyther协议安全分析工具的验证，该协议显示了良好的安全性，能抵抗各种恶意攻击，并保持了低计算和存储成本，具有社会经济价值。" 在RFID技术中，所有权转移是一个关键环节，通常涉及商品的销售、租赁或回收。传统的所有权转移协议可能存在安全漏洞，例如数据篡改、克隆攻击和中间人攻击。PUF是一种利用芯片制造过程中的微小随机差异生成的独特响应的技术，每个PUF都是独一无二的，这使得它们在保护RFID标签的隐私和安全性方面非常有用。PUROTP协议利用PUF的特性，增强了所有权转移的安全性。 协议的流程主要包括以下几个步骤： 1. 原所有者和标签进行双向认证，确认彼此身份。 2. 新所有者向标签发送所有权转移请求，包含自己的身份信息和特定的挑战。 3. 标签使用其内置的PUF生成响应，结合接收到的挑战进行计算，并将结果发送给新所有者。 4. 新所有者验证响应的正确性，如果验证成功，完成所有权转移。 通过使用BAN逻辑，可以分析通信双方的意图是否一致，以验证协议的安全性。Scyther是一个形式化方法工具，它模拟可能的攻击场景，以检查协议是否能够抵御这些攻击。 PUROTP协议的优点在于： 1. **数据完整性**：通过PUF和加密运算，保证了信息在传输过程中的完整性。 2. **安全性**：抵抗了物理克隆攻击、重放攻击、中间人攻击和去同步攻击等多种威胁。 3. **轻量化**：仅使用简单的运算如左循环移位和异或，降低了计算和存储需求。 4. **双重认证**：确保了所有权转移前后的安全连接。 综上，PUROTP协议提供了一种有效的解决方案，用于解决RFID标签在所有权转移过程中的安全问题，同时保持了协议的高效性和实用性。在物联网和RFID应用日益广泛的今天，这样的安全协议对于保障用户数据安全和隐私具有重要意义。