Security analysis of ultralightweight RFID protocols

Abstract

RFID (Radyo Frekansı ile Tanımlama), nesnelerin tanımlanması ve izlenmesi amacıyla,radyo dalgaları kullanarak bir okuyucu ve bir elektronik etiket arasında veri alışverişinisağlayan bir teknolojidir. RFID etiketleri, barkod gibi üretim, tedarik zinciri yönetimi vestok kontrolünde kendine uygulama bulan diğer geleneksel tanımlama araçları yerine teknolojikbir değişim olarak düşünülmektedir. RFID teknolojisi hemen hemen tüm çevrelerin hazırve olağan bir parçası olarak gelişmesine devam ederken, RFID' nin güvenlik ve gizlilik yönleridaha da önemli bir hale gelmektedir. RFID sisteminin bileşenleri çoğunlukla düşük işlemgücü ve küçük hafıza boyutlarından sıkıntı çektiği için, güçlü şifreleme protokolleri RFIDetiketleri için uygun değildirler. Buna bağlı olarak, artan sayıda araştırmacı tarafındanbirçok doğrulama protokolünün yakın zamanda önerilmiş olması RFID için güvenlik ve gizlilikmekanizmaları tasarımının çok zorlu olduğunu ortaya çıkarmaktadır. Ancak yinede,bu önerilerin çoğunun güvenliği ve gizliliği sağlayamadığı gösterilmiştir. Bu yüksek lisanstezinde önceki literatürde tanımlanan hafif ağırlıklı RFID protokollerinin güvenlik ve gizlilikanalizleri yapılmıştır ve bu protokollerdeki zayıflıkların anahatları çıkarılmıştır. Ayrıca yenibir hafif ağırlıklı RFID protokolünde XOR işleminin zayıflığından yararlanılarak her bitintanımlanması ile gizli anahtar ele geçirilip, tüm sistemin bozulabilmesi sağlanmıştır. Bu hafifağırlıklı RFID protokolü için elde edilen diğer zayıflıklar ise eşzamansız olma, izlenebilirlikve tekrarlama kusurlarıdır.

RFID (Radio Frequency Identification) is a technology that uses radio waves as amedium to exchange data between a reader and an electronic tag for the purpose of objectidentification and tracking. RFID tags are considered as a replacement technology for barcodesand other means of traditional identification tools which traditionally find applicationsin manufacturing, supply chain management and inventory control. Security and privacy aspectsof RFID are becoming more important as RFID technology continues toflourish asan inherent part of virtually every ubiquitous environment. As the nodes of RFID systemsmostly suffer from low computational power and small memory size, strong cryptographicprotocols are not appropriate for low-cost RFID tags. Therefore, designing security mechanismsfor RFID systems turn out to be very challenging that many authentication protocolshave been proposed recently by an increasing number of researchers. Nevertheless, it isshown that majority of these proposals do not provide security and privacy. The work donein this M.S. thesis is to analyze the privacy and security aspects of ultralightweight RFIDprotocols defined in the previous literature and outline the weaknesses in these protocols.Also in a new ultralightweight RFID protocol we manage to attain a total breakdown bycompromising the secret key information by revealing each bit using the weakness of XORoperation. Other weaknesses, we report for this ultralightweight RFID protocol includedesynchronization, replay and traceabilityflaws.