混沌理論

混沌理論是指在確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的類似隨機(jī)的過程，即一個(gè)混沌過程是一個(gè)確定性過程，但它看起來是無序的、隨機(jī)的。

混沌系統(tǒng)與保密系統(tǒng)的密碼特性之間存在著緊密的聯(lián)系，如對(duì)初始條件和控制參數(shù)的敏感性、混沌軌道的偽隨機(jī)性、不可預(yù)測性等等。因此混沌系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于保密通信、數(shù)據(jù)安全、移動(dòng)機(jī)器人全覆蓋便利規(guī)劃等眾多科研領(lǐng)域中。

logistic混沌映射結(jié)構(gòu)簡單、性能良好，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種混沌映射。常被用來生成偽隨機(jī)數(shù)。

Logistic映射

RFID系統(tǒng)主要包含后端系統(tǒng)、讀寫器（含天線）和電子標(biāo)簽三個(gè)部分。后臺(tái)電腦主要負(fù)責(zé)寫入標(biāo)簽和從標(biāo)簽讀回的數(shù)據(jù)應(yīng)用處理等，讀寫器通過天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀出和寫入操作。RFID系統(tǒng)一般組成框圖如圖1所示。

圖1 RFID系統(tǒng)組成

本文提出的防克隆方法是在后端系統(tǒng)中進(jìn)行的。后端系統(tǒng)通過logistic映射產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)即同步密鑰，在標(biāo)簽每次被掃描讀取的時(shí)候?qū)⑼矫荑€寫入標(biāo)簽的可讀寫內(nèi)存中，后端系統(tǒng)記錄系統(tǒng)中每個(gè)標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的同步密鑰，在標(biāo)簽掃描時(shí)進(jìn)行身份認(rèn)證。該方法適用于低成本標(biāo)簽，且無需對(duì)標(biāo)簽的內(nèi)部芯片進(jìn)行更改。圖2為該方法的工作流程圖。

圖2 防克隆方法流程圖

圖3所示，可以將實(shí)際生活中出現(xiàn)的所有克隆情況分為以下三種。

圖3 克隆攻擊情況說明

第一種為最理想的情況，攻擊者實(shí)施克隆攻擊行為之后真卡掃描，此時(shí)系統(tǒng)中的同步密鑰改變，克隆卡進(jìn)行掃描的時(shí)候由于所存儲(chǔ)的同步密鑰和系統(tǒng)中的同步密鑰不相等，會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，此時(shí)該系統(tǒng)準(zhǔn)確的識(shí)別出克隆攻擊行為。

第二種情況是克隆攻擊執(zhí)行之后，克隆卡在真卡之前進(jìn)行掃描，這樣在真卡掃描的時(shí)候會(huì)被系統(tǒng)誤認(rèn)為克隆卡，從而進(jìn)行報(bào)警。這種情況同樣識(shí)別出了克隆攻擊行為，但并沒有識(shí)別出克隆卡，可以增加人為的判斷來識(shí)別真卡和克隆卡。

第三種情況是實(shí)施克隆攻擊行為之后真卡就再?zèng)]有使用過，這樣克隆卡就可以安然無恙地和系統(tǒng)進(jìn)行交互。為避免此種情況，我們可以采取強(qiáng)制措施，射頻卡不用之后必須在管理員處進(jìn)行卡的銷毀。

綜上所述，該系統(tǒng)雖然無法準(zhǔn)確識(shí)別克隆卡，但可以完美的識(shí)別克隆攻擊行為。稍加人為判斷就可以大大提高系統(tǒng)的安全性。

使用混沌同步密鑰的方法是混沌理論與射頻識(shí)別技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用案例。該方法能夠自動(dòng)有效地識(shí)別具有相同ID的真假標(biāo)簽，提高射頻系統(tǒng)的安全性。且該方法對(duì)硬件要求低，人工參與少，無需對(duì)標(biāo)簽芯片進(jìn)行更改，僅需要占用標(biāo)簽的可讀寫內(nèi)存。同時(shí)，由于基于混沌理論產(chǎn)生的偽隨機(jī)數(shù)因其具有的不可預(yù)測性、高復(fù)雜度和易于實(shí)現(xiàn)等特性，可以進(jìn)一步探討基于混沌理論的射頻保密通信可行性。