基于RFID的移动电子支付安全

19.2
RFID技术
19.2.1 RFID系统组成
一般的RFID系统由三部分组成：RFID标签、阅读器、后台数据库， 它是一个简单的无线系统。 RFID标签，简称Tag，是由耦合元件及芯片组成的，根据标签的能 量来源，可以分为三大类：被动式标签、半被动式标签和主动式标签 阅读器，即Reader，一般有手持式或固定式，也是一个带有无线收 发功能的设备，以RFID阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来 看大致上可以分成，感应耦合及后向散射耦合两种，一般低频的RFID大 都采用第一种式，而较高频的大多则采用第二种方式。 后台数据库，用于储存标签的相关信息。通过扫描标签，阅读器可以 得到RFID标签的相关信息，如ID或MetaID，阅读器通过连接访问数据 库进行查询，可以从后台数据库中查证该标签是否为系统中的合法标签， 并进一步得到附着标签详细信息Info(ID)。
19.3.1 RFID的安全隐患
19.3
19.3.2 RFID安全机制
RFID安全
1.物理安全机制 使用物理方法来保护RFID安全性的方法主要有如下几类： 1) “Kill命令机制”采用从物理上毁坏标签的办法来防止标签信息 泄露。一旦对标签实施了Kill毁坏命令，标签便不可能再被重用。 2) “静电屏蔽”通过对标签进行屏蔽，使之不能接收任何来自标签 读写器的信号，达到保护的效果。但是此方法需要一个额外的物理设备， 如法拉第网罩，既造成了系统使用的不便，也增加了系统的成本。 3) 阻塞标签法，是在标签上设有专门的隐私比特，来保护用户隐私。 当隐私比特为0时，任何阅读器都能对它读写；当为1时，标签就处于隐 私状态。如对于商场的商品管理，在运输、储存时，隐私比特都置为0， 方便管理，而在消费者购买之后，隐私比特置为1，可以保护用户的购买 隐私。 4) “主动干扰”机制是标签用户通过一个设备主动广播无线信号来 阻止或破坏附近RFID读写设备的操作。但是这种方法也可能会干扰到合 法的RFID设备的正常工作或者其他的无线电信号系统，带来不必要的法 律问题。
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2.基于密码的安全机制
RFID安全
与基于物理方法的硬件安全机制相比，基于密码技术的软件安全机制则受到人 们更多的青睐。 1) 基于Hash函数的方法 Hash-Lock方案基于单向Hash函数，使用metaID隐藏标签的真实ID，但 该方案没有采用动态ID刷新机制，攻击者可追踪标签，并进行重放攻击。 2) 基于LPN的认证方式 HB族安全协议占用资源小为低成本的RFID的安全应用带来了希望，但现有 的协议仍然不够完善，其在安全性问题上仍要进一步提高。 3)基于传统对称密钥方法 基于DES，IDEA算法的认证协议较少被提出，这是因为虽然对称密钥算法的 计算速度比公钥算法快很多，但是对于在资源受限设备上应用来说，其计算和存储 的开销仍然很大，所以研究人员对传统的对称密码算法的实现进行研究，设计轻量 级的DES或IDEA算法，Poschmann等于2007年提出基于DES改进的DESL （DES Lightweight extension）的设计方案，相比于AES在RFID上的设计， 只要45%的芯片资源，同时其执行消耗时间仅需AES的14%。 4) 基于公钥的方法 RFID标签的计算资源和存储资源都十分有限，因此较少有人使用公钥密码体 制设计RFID安全协议。但在近几年，随着对如ECC、NTRU这些相对轻量级公钥 算法研究的深入，不少专家学者也开始考虑将NTRU算法应用到RFID上。中国移 动通信公司在其推荐的基于RFID的RF-SIM卡上，采用了内置的PKI算法引擎， 支持RSA等数字签名算法，但市面价格大概为120元，这样的高成本限制了RFID 的应用，包括类似移动电子支付这样的应用。
19.2
பைடு நூலகம்
RFID技术
19.2.2 RFID技术的基本工作原理
RFID技术的基本工作原理并不复杂，标签进入接收阅读器发出的射频信号的 磁场范围后，被动式标签凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信 息，而主动式标签可直接发送某一频率的信号与阅读器进行信息交互，阅读器读取 信息并解码后，送至中央信息系统进行相关的处理。如图。
19.4
基于RFID的移动电子支付安全
目前移动电子支付主要分有三种形式： 1) 基于WAP网络平台的网上银行交易； 2) 采用STK菜单通过短信方式的手机话费支付； 3) 基于RFID，通过手机终端与POS机进行的短距离通信，可以采 用手机话费支付形式或通过SIM卡与个人银行帐户绑定的形式进行交易。 基于RFID形式的刷卡交易简单易用，无须通过WAP，SMS形式要 通过繁琐的手机输入操作，但目前仍存在着不少问题。首先是RFID设备 本身的安全性问题，由于其资源受限，计算能力较弱，难以加入强度较高 的复杂的安全算法，这对移动电子支付的安全性会带来一定的影响。目前 中国移动推出的RF-SIM卡，支持DES,3DES,RSA算法并内置PKI算法 引擎但这对设备带来安全的同时，成本上的消耗是之前SIM卡的5倍左右， 这将会使得RF-SIM的推广带来一定的限制。 相比于RFID系统，移动支付还需要考虑以下安全问题： 移动终端接入支付平台的安全，包括用户注册时，签约信息是否能安 全传递，用户通过移动终端登录系统时，其间传递的数据如签约用户名、 签约密码等是否能得到安全保障。 支付平台内部数据传输的安全，即支付平台必须保证内部各模块之间 数据传输的安全性。 支付平台数据存储的安全，这涉及到签约用户的机密性的银行卡账户、 密码、签约用户名、签约密码等的安全性，一旦泄露将对用户造成不可估 量的损失。
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总结
近年来电子支付的发展之迅速通过前面的数据大家可以有目共睹，而移 动支付做为一个新型的支付手段，也已经从发展阶段逐步走向成熟阶段。 目前中国许多企业都已联合推出基于RFID的移动支付技术，以便更好 的抢占移动支付的市场，如中国银联的手机SD卡的NFC技术，中国移动的 RF-SIM，中国电信的SIMPass卡，中国联通的基于SWP标准的NFC技 术。这不仅使基于RFID的移动支付的标准化增加了难度，也为移动支付平 台对各种支付技术标准的兼容及建立于标准之上的安全协议技术的统一带来 了一定的挑战。 如何设计基于RFID应用的轻量级的密码算法及安全协议以满足移动支 付的安全需求，吸引用户的使用，已经成为一个公开的议题，这将有待于专 家学者的进一步研究。
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RFID安全
RFID存在着与生俱来的安全隐患，具体有如下几种： 假冒、窃取、 隐私泄露、位置跟踪、重放、拒绝服务攻击等。 假冒，通过假冒RFID标签的电子产品编码EPC进行伪造，从而扰乱 正常的RFID系统； 窃取，由于RFID系统中的很多时候是通过无线进行信息传输的，因 此就存在信号可能会被窃取的危险，这将直接影响到这个体系的安全； 隐私泄露，RFID电子标签中所包含的信息关系到消费者的隐私，这 些数据一旦被攻击者获取，消费者的隐私权将无法得到保障； 位置跟踪，非法用户可以采用多种手段和设施对标签的进行跟踪，从 而了解设备的行动路径； 重放攻击，在重放攻击中，有效的RFID信号被中途截取，并将其中 的数据保存下来，这些数据随后被发送给阅读器，在那里不断地被“重 放”。由于数据是真实有效的，所以系统就会以正常接收的方式来处理这 些数据。 拒绝服务攻击，通过噪声信号使得RFID通信造成射频阻塞（RF Jamming），或是对基于变化ID的RFID认证系统进行攻击，造成标签 和阅读器两端的ID不相同，使得RFID标签无法正常访问。这两种RFID 系统攻击方法都能使RFID系统失效。 移动RFID系统比RFID系统面临着更加严峻的安全与隐私的挑战， 因此必须要设计新的适合于移动RFID系统的安全认证协议，来满足用户 对安全和隐私的需求。
无线通信安全 —理论与技术
第十九章 基于RFID的移动电子支付安全
19.1
概述
电子支付是指单位或个人通过电子终端，直接或间接向银行业金融机构发出支付 指令，实现货币支付与资金转移的行为。 电子支付分类如图。 网上支付即如我们日常生活中在 淘宝、京东商城的网上购物，通过支 付宝、财付通、网上银行等形式进行 的支付手段。 而移动支付（Mobile Payment,简称MPayment）是指使用移动 设备通过无线方式完成支付行为的一 种新型支付方式。移动支付所使用的 移动终端可以是手机、PDA。 而基于RFID技术的移动电子支付，如中国移动推出RF-SIM卡，只需一张具有 RFID功能的SIM卡就能使用移动支付业务，其内置了PKI算法引擎、支付RSA等数 字签名算法，可以保证移动支付的安全性。但在RFID标签这种资源受限设备上要集 成上述的密码算法，在成本方面比较可观，据估计，市面上原来一张普通SIM卡为20 元，而一张具有安全性RFID功能的SIM卡要120元。 综上所述，基于RFID与手机卡相结合的移动支付技术前景十分可观，但安全性 是影响其发展的重要因素。 下面，我们先介绍RFID技术，通过分析RFID本身的安全性，进一步讨论基于 RFID的移动电子支付安全，并对移动支付的前景进行展望，最后对适用于移动支付 领域的安全机制进行总结。