1　引言

　　應急機動衛生分隊作為醫院衛勤機動力量具備獨立行動和執行任務能力，適應于執行戰時衛勤和平時突發事件保障任務需要。衛生分隊的物資管理系統通常采用射頻識別（radio frequency identifier，RFID）技術，在外出機動執行保障任務時?？赏ㄟ^手持PDA來管理物資的使用，在任務結束后再與醫院后臺數據庫進行同步，減少了手工的參與，大大地提高衛生分隊物資管理的自動化程度。然而，現代高科技信息化局部戰爭使醫療物資呈現出高消耗特征llI，同時運輸工具的多樣化使得跨地區執行軍事任務成為常態，衛勤保障地點往往離后方基地庫房較遠，直接從戰備庫房運輸醫療物資顯然不切實際，只能就近采購，戰備物資的應急補充在所難免。傳統應急物資采購的RFID標簽通常包含物資的詳細信息，容易受到監聽和攻擊。為安全起見，應急采購物資的RFID標簽信息應避免使用明碼。針對這一現狀，本文提出一種基于RFID技術的物資安全保障方案。在該方案中。標簽的具體內容保存在后方數據庫中，PDA通過事先約定的RFID標簽編碼，與后方軍用網絡建立無線連接來獲取射頻標簽的物資內容，同時在PDA與RFID之間建立一種雙向認證機制，防止未授權的閱讀器和假冒的標簽參與會話，確保了物資應急保障的安全性和可靠性。

　　2　RFID技術簡介

　　射頻識別技術是一種通過使用輻射電磁場來傳輸和讀取數據的技術。通過將射頻電子標簽粘貼在車輛、包裝箱或單元物品上，就可以實現對在運或貨架上物資等相關信息的自動存儲和傳遞，通常RFID技術可獲取10cm以上距離（高頻13.56MHz標簽）乃至幾十米以上距離（超高頻915MHz、2.4GHz標簽）電子標簽中的信息，然后通過軟件進行格式轉換并存人數據庫。近年來，RFID技術憑借其非接觸、可重復使用和快速讀取等優點，廣泛應用于軍事物流領域。

　　3　基于RFID技術的安全保障方案

　　圖1是我們借鑒移動RFID服務架構體系H建立的安全保障模型。在該模型中，RFID標簽存儲的電子編碼唯一標識了其對應的物資編碼信息。就如同互聯網中的IP地址用來標識網絡中的一臺計算機一樣：PDA用來承擔RFID標簽的數據采集、信息傳輸與獲?。夯究梢允擒娪眯l通車，也可以是通過AP訪問的一個無線網絡，用于連接軍方內部網絡：軍方內部網絡設置有2種服務器，即對象解析服務器和信息內容解析服務器。其中，對象解析服務器用于返回RFID標簽電子編碼的統一資源標識符（URL）地址；信息內容服務器用來提供與電子標簽對應的詳細內容。對于一般訪問模式，用戶首先利用PDA掃描物品上的RFID標簽，獲取標簽信息的電子編碼。電子編碼通過無線方式發送到后方軍隊網絡，然后通過網絡中的對象解析服務器獲得對應的URL，最后，利用給定的URL從信息內容服務器獲得電子編碼對應的物品內容，并返回給PDA。

　　在上述模型中，從2個方面來保障物資的安全，首先，通過約定一種軍事物資RFID標簽的編碼格式，標簽內只存有物資的編碼，而具體的物品信息則在軍方后端數據庫內保存，PDA需要通過無線方式連接到后方網絡才能獲得物資的具體內容；另外，在RFID標簽和PDA之間建立一種基于哈希函數雙向認證機制，只有經過授權的閱讀器和真實的標簽才能進行會話。下面我們從設計安全的電子編碼格式和雙向認證協議2個方面人手，研究、討論基于RFID技術的安全保障方案如何確保物資應急保障的安全性。

　　3.1 設計安全的電子編碼格式

　　在安全方案中，應急保障戰備物資所用的射頻標簽是經過特殊處理的，通常由軍方和廠商約定解決。考慮到這類標簽可以唯一確定某一類具體物資。但是又不能單獨靠PDA得到詳細的物資信息，將RFID標簽的編碼設計由版本號、域名管理和序列號組成。其中域名管理描述了與此電子編碼相關的廠商信息，可用于加快內容檢索速度；序列號唯一標識某種物資信息，如表1描述了護理箱射頻標簽上的編碼情況。為防止這種簡單編碼被截獲和利用，該文引入一串二進制隨機數據，并與原域名管理編碼進行簡單的邏輯運算，從而實現對數據的加密。首先，在衛生分隊和廠商之間約定一個“<序列號，二進制隨機數據>”映射表。針對每個電子編碼序列號。都有一個唯一的二進制隨機數與之對應，在標簽寫入前。先用真實的電子編碼與該隨機數據數進行異或。然后將其結果寫入RFID標簽，代替原有電子編碼中的域名管理字段，使得普通的PDA無法正確讀出標簽信息，只有裝有反向解密軟件的PDA才能透過逆變換，獲取標簽的真實數據。以表1域名管理字段為例，與序列號S對應的二進制隨機數為001110101O111010。則寫入射頻標簽域名管理字段的值應為它們的異或值10110000111011O1。

　　該方法簡單且易實現。對于帶有這一約定映射表的我方PDA來說，只需通過簡單的異或運算便可獲得真正的電子編碼。并進行下一步的查詢。而對敵方來說，在不知道該映射表的前提下，對于每一位編碼都有0、1兩種可能，其破解代價達到216=65536種，從而可以有效地保證電子編碼的安全性。

　　3.2 設計安全的雙向認證協議

　　近年來，國際標準化組織出臺了ISO／IEC29176等移動RFID保護隱私協議來確保智能移動終端與RFID標簽之間的信道安全，很多學者和組織在移動RFID系統的安全與隱私保護方面做了大量研究，并取得一定成果。其中，文獻《一種RFID隱私保護雙向認真協議》提出的零知識雙向認證方法比較典型，它確保了信息擁有者在不泄露標簽ID的情況下。通過一次一換的隨機會話密鑰（randomsessionkey，RSK）和時間戳（datetimestamp，DT），實現了PDA與Tag標簽之間的雙向認證。然而，該方法中隨機數由RFID標簽生成，不僅增加了成本，而且運算速度慢；加上時間戳DT是明文傳輸，也容易被假冒，不能完全實現所謂的零知識認證。因此，本文提出一種改進的雙向認證協議。通過在PDA與Tag之間共享一個單向Hash函數日、擁有極小的初始時間戳、初始共享密鑰（sharedkey，SK）以及對原Tag進行簡單異或等運算。實現PDA與射頻標簽間的雙向安全認證。大致步驟為：

　?。?）PDA向Tag發送隨機數r和Query認證請求。

　?。?）Tag使用自己的ID和SK計算a1=ID⊕H（r⊕SK），發送a1給PDA。

　?。?）PDA計算ID‘=a1⊕H（r⊕SK），在數據庫中查找是否有這樣的ID‘，如果有，Tag則通過初步認證，之后PDA產生一個隨機數RSK，計算bo=DT⊕H（SK），b1=RSK⊕H（DT⊕SK），b2=H（ID⊕RSK⊕SK），并發送{bo、b1、b2}給Tag。

　?。?）Tag收到{bo、b1、b2}，首先，用SK計算DT=bo⊕H（SK），恢復出DT。如果恢復的DT比以前保存的大，則認為其正常并保存，否則停止驗證；然后，用SK計算RSK’=b1⊕H（DT⊕SK），b2'=H（ID⊕RSK⊕SK），如果b2'=b2，說明RSK'=RSK，通過對PDA的驗證；最后，計算a2=H（r⊕SK⊕RSK⊕DT），并發送給PDA作為應答，該應答既確認收到RSK，又證明Tag是整個認證會話的參與者。如果DT不正?；蛘逺SK無效。則Tag忽略此次收到的消息，持續保持靜默。

　?。?）PDA收到a2，并計算a2'=H（r⊕SK⊕RSK⊕DT），如果a2=a2'，則對Tag的認證通過，否則認證錯誤，從而完成雙向身份認證。圖2為其認證流程示意圖。

 　　在該認證過程中，Hash函數的單向性確保了從認證消息中無法獲取SK、標簽ID、時間戳DT等敏感信息；采用的共享SK使得PDA和Tag可以對收到的消息進行正確性和完整性驗證，從而確保認證消息、時間戳DT和RSK的機密性：時間戳既可以作為認證的參照，又可以作為會話序號，防止重放攻擊；認證采用雙向認證的機制可以有效防止未授權的閱讀器和假冒的標簽參與會話，增加認證的安全性。與基于傳統加密算法相比，該雙向認證在計算量和通信量上對RFID標簽是適度的，并可針對應用的不同需求，選擇不同Hash函數等加密變換。

　　4　結語

　　本文提出一種基于RFID技術的物資安全保障方案。在方案中事先約定了RFID標簽的編碼格式，PDA只有與后方數據庫連接、解析才能獲得應急保障物資的詳細內容；同時在PDA與RFID之間建立基于哈希函數的安全雙向認證機制實現了射頻標簽與PDA讀卡器之間編碼的安全讀取與通訊從而較好地解決了衛生分隊外出應急保障中物資應急供應的安全。