感知層處在物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的最底層，包括射頻識別技術(shù)、條碼識別技術(shù)、圖像識別技術(shù)以及各種網(wǎng)絡(luò)和路由技術(shù)。其中，射頻識別技術(shù)的安全尤為重要，使用該技術(shù)的智能機車系統(tǒng)，可以利用終端自由的開關(guān)門，在百米之內(nèi)了解汽車的安全情況。但這看似精密的系統(tǒng)也很容易產(chǎn)生漏洞，優(yōu)秀的黑客可以通過監(jiān)聽終端設(shè)備的通信信號加以模擬，復(fù)制出同樣可以打開車門的電子鑰匙。同理，安置在我們家庭的、方便我們生活的智能監(jiān)控設(shè)備和傳感器也很可能會被人利用，比如監(jiān)控我們的生活，甚至在網(wǎng)上泄露我們的隱私，這是相當可怕的。那么，怎樣了解射頻識別攻擊，又怎樣防御和反制呢？

　　黑客攻擊射頻識別系統(tǒng)的目的主要有獲取信息、非法訪問、篡改數(shù)據(jù)和擾亂系統(tǒng)，攻擊方式也是多種多樣，有被動攻擊、假冒攻擊、病毒攻擊和破壞性攻擊。當然，無論黑客使用何種方式攻擊，都是針對射頻識別系統(tǒng)所存在的缺點和漏洞進行的：一是射頻標簽，該組件為了滿足需求，必須要具備低功耗、低成本的特點，加之使用環(huán)境難以控制，就很容易被黑客偽造、篡改和實施破壞；二是閱讀器，該組件的可控性差，容易被人盜竊、復(fù)制和濫用，而且閱讀器的軟件需要定期升級，如果不加以保護，很可能會被盜取密匙。

　　因此，我們在設(shè)計射頻識別系統(tǒng)的時候，一定要考慮以下幾個技術(shù)方面的問題：一是算法復(fù)雜度；電子標簽的一大特點就是快速讀取，這要求算法要在保證安全的同時，不占用過多的計算周期，也就是不能使用高強度加密算法，無源電子標簽的內(nèi)部最多有2000個邏輯門，而普通的DES算法需要20000個邏輯門，即便是輕量級的算法，也需要3500個邏輯門，如何選取合適的算法，是一個重要研究課題；二是密匙管理，在射頻識別系統(tǒng)中，無論是門禁管理還是物流，其電子標簽的數(shù)量都是100起步，如果將每個電子標簽的密匙設(shè)置成惟一，在增強了安全的同時，也增大了管理的難度，反之，如果同系列商品的密匙都相同，那么，當一個密匙被竊取，那與之相關(guān)的所有商品都會受到威脅。除了以上需要考慮的方面外，對傳感器、射頻標簽、讀寫器等設(shè)備的物理保護也是非常有必要的。

　　目前，關(guān)于射頻識別技術(shù)的安全研究成果主要有訪問控制和數(shù)據(jù)加密。

　　第一，訪問控制。主要目的是防止隱私的泄露，使射頻標簽中的數(shù)據(jù)不被輕易讀取。訪問控制設(shè)計的技術(shù)主要有標簽失效、天線能量分析、法拉第籠和阻塞標簽。這些方法實施簡單，缺點是針對性強，不能普遍適用。

　?。?）標簽失效及類似機制。有的不法分子在購買商品時往往會尋找射頻標簽，因為撕下后就可以騙過警報器，從而順利將商品帶走。為了解決這一問題，很多射頻標簽被嵌在了商品內(nèi)部，人力幾乎無法移除。不需要該標簽時，還可以通過“KILL”命令使其芯片進入睡眠狀態(tài)。即便遇到退貨、返倉等情況，射頻標簽還可以被系統(tǒng)重新激活讀取。

　?。?）阻塞標簽。該標簽可作為有效的隱私保護工具，它能在受到閱讀器的監(jiān)測命令后，干擾系統(tǒng)的防沖突協(xié)議，使閱讀器周圍的其他合法標簽無法進行回應(yīng)。該方法的優(yōu)點是不需要射頻標簽進行修改，也不用執(zhí)行運算周期。

　?。?）法拉第籠。就是將射頻標簽的周圍用金屬網(wǎng)或金屬片包裹起來，從而屏蔽黑客的無線電信號，防止第三方非法閱讀射頻標簽的信息。

　　（4）天線能量分析。該系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是：合法閱讀器離標簽很近地概率較大，而惡意閱讀器離標簽通常很遠。因為信號強度隨著距離的增加而減弱，而信噪比逐漸降低，這樣，射頻標簽就可以智能地估計閱讀器的距離。對于近距離的閱讀器，該標簽會告知自己惟一的ID，反之則拒絕被讀取。

　　第二，數(shù)據(jù)加密。密碼技術(shù)不僅可以實現(xiàn)隱私保護，還可以保證射頻識別系統(tǒng)的完整性和真實性。密碼技術(shù)有普及性，在任何射頻標簽上都可以進行，難點就是平衡密碼強度與成本功耗的關(guān)系。目前，最常用的集中密碼技術(shù)解決方案如下：

　?。?）HASH鎖協(xié)議。在最初階段，每個射頻標簽都有一個惟一的ID，并制定一個隨機的鑰匙（KEY值），計算META ID=KEY，然后將ID存儲于標簽中。其認證過程如下：

　　由上圖我們可以看出，協(xié)議認證過程是這樣的：閱讀器監(jiān)測讀取標簽，標簽感應(yīng)到信號后響應(yīng)META ID。同時，閱讀器從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出與該ID對應(yīng)的KEY并傳輸給標簽，標簽確認無誤后將惟一的ID發(fā)送給閱讀器。該協(xié)議的優(yōu)點就是運算量小、數(shù)據(jù)查詢響應(yīng)快，缺點就是標簽容易被跟蹤和克隆。

　?。?）隨機HASH-LOCK協(xié)議。該協(xié)議采用隨機數(shù)的詢問和應(yīng)答規(guī)則，射頻標簽除了基于HASH的函數(shù)外，還存在偽隨機數(shù)生成器，而后端數(shù)據(jù)庫用來存儲所有標簽的ID。其基本工作原理是：閱讀器訪問標簽，標簽隨機返回一組數(shù)值，閱讀器會根據(jù)數(shù)值到數(shù)據(jù)庫中搜索，獲得正確的ID。該協(xié)議采用的是隨機數(shù)的方式，每次響應(yīng)都發(fā)生變化，安全性相對HASH鎖有所增強；缺點就是增加了HASH、函數(shù)運算，功耗和成本上升。

　?。?）移動型射頻識別密匙協(xié)議。該協(xié)議要求在射頻標簽內(nèi)部安置一個HASH函數(shù)，存儲ID和一個秘密值S，并和數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)共享。該協(xié)議的執(zhí)行步驟為：①閱讀器向標簽發(fā)送監(jiān)測和讀取命令；②標簽將ID返回；③閱讀器生成一個隨機數(shù)發(fā)送給標簽；④標簽計算HASH，得出結(jié)果后，通過閱讀器傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫；⑤數(shù)據(jù)庫搜索所有標簽，并進行運算匹配，找到相同值之后就把正確的標簽ID發(fā)給閱讀器。該協(xié)議的安全性和機密性得到了保證，缺點就是密匙管理難度加大。

　?。?）基于HASH的ID變化協(xié)議。該協(xié)議基于HASH鏈接協(xié)議，在每一次認證過程中，與閱讀器交換的信息都會改變。在初始狀態(tài)，射頻標簽內(nèi)存有ID、上次發(fā)送序號（TID）、最后一次發(fā)送序號（LST），而后端數(shù)據(jù)庫中存儲H（ID）、TID、LST和AE，其中，TID=LST。其協(xié)議執(zhí)行步驟為：①閱讀器向標簽發(fā)送監(jiān)測和讀取命令；②射頻標簽將自身的ID加1并保存，并將H、△TID=TID-LST、H（TID丨丨ID）分別計算出來，并發(fā)送給閱讀器；③閱讀器將三個數(shù)值轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)庫；④數(shù)據(jù)庫根據(jù)H搜索標簽，找到后，計算出TID，然后計算H（TID丨丨ID），并與接收到的標簽進行比對認證，通過后，向計算結(jié)果發(fā)送給閱讀器，閱讀器再轉(zhuǎn)送給標簽；⑤標簽利用自身存儲的ID、TID以及各種計算數(shù)值，分析閱讀器與數(shù)據(jù)庫發(fā)送的數(shù)值是否相等，相等則通過認證。該協(xié)議比較復(fù)雜，優(yōu)點是避免了追蹤和第三方監(jiān)控；缺點是對環(huán)境依賴較大，容易受到其他信號的干擾。

　　由上述幾個加密方法可以看出，這些方案采用的都是基于密碼學(xué)的機制，包括HASH函數(shù)、標簽信息更新、隨機數(shù)產(chǎn)生器、服務(wù)器數(shù)據(jù)讀取、公式加密、對稱加密、混沌加密等。這些方案使射頻識別系統(tǒng)的機密性、完整性和隱私性得到了保障，但目前仍然存在著或多或少的問題，如數(shù)據(jù)同步差、抗干擾能力弱等。因此，不管是訪問控制技術(shù)還是數(shù)據(jù)加密技術(shù)，都不是一成不變的，而是隨著新技術(shù)的產(chǎn)生而逐漸創(chuàng)新發(fā)展。