基于二次剩余的低成本RFID认证协议硬件实现方法设计及其FPGA实现

摘要

RFID是一种非接触式双向通信的自动识别技术，用于实现对物品的标识。RFID技术可以精确、快速、实时的采集和处理对象信息。因此该技术可认为是条形码技术的升级版。然而RFID技术具备很多条形码所不具有的优点，比如：耐高温、读取距离大、存储容量大、防磁、防水操作方便快捷等等。鉴于上述优点，它在医疗、跟踪、定位、零售等诸多领域都被广泛使用，尤其是低成本RFID标签，已经广泛应用在产品追踪、行李追踪、接入控制、存货控制中。因为标签和阅读器之间是经过无线的射频信道进行通信的，所以很容易被敌手攻击并篡改信息，因此RFID认证技术的研究十分重要。基于公钥的RFID认证技术因其密钥管理灵活而逐渐成为热点研究方向，但传统的公钥密码技术计算复杂度高，不满足标签对于低成本的要求，所以优化设计基于公钥的认证协议和公钥密码运算组件的硬件实现结构势在必行。本文对此进行了深入研究，取得了如下成果。
　　研究了一种低汉明重量的基于二次剩余的低成本RFID认证协议。在该协议中，综合考虑了RFID系统的安全需求，以及低成本需求和硬件资源消耗问题，在保证协议安全性的前提下，改进了基于二次剩余困难问题的低汉明重量单向函数和模n运算，极大的简化了公钥算法的复杂度。然后针对在标签上实现该协议所涉及的运算组件设计了硬件实现结构，其中包括3乘3乘法器，1024bit乘法器等等。设计中在保证足够低的资源消耗的前提下尽量提高运行速度。最后在FPGA仿真环境下进行了仿真验证，结果表明这些算法硬件实现的等效逻辑门数为4688，满足低成本RFID认证的需求。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2研究现状

1.3论文内容及写作安排

第二章 相关背景介绍

2.1 RFID系统

2.2 FPGA及其开发工具ISE简介

2.3 Verilog HDL语言简述

第三章 基于二次剩余的低成本RFID认证协议硬件实现设计

3.1一种基于二次剩余的低成本RFID认证协议

3.2协议在RFID标签上实现的设计方案

3.3硬件乘法器设计

第四章 新型低成本大数乘法器的FPGA仿真实现

4.1实验环境介绍

4.2低成本大数乘法器的仿真

第五章总结与展望

5.1工作总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

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