射频识别技术是目前最为广泛应用的物联网基础技术之一,因其快速读取、可靠性高、制成成本低等优秀特点,在众多领域得到广泛应用,因此射频识别系统的安全直接决定了物联网应用的安全。射频识别系统存在的主要安全问如下:(1)射频识别系统的可用资源受限,所以加密方法不能太复杂。(2)射频识别系统采用无线通信方式实现数据交换,通信过程容易受到干扰和攻击。解决上述两个问题的主要手段是加密算法与认证协议,但传统加密算法和认证协议无法直接应用到资源受限的射频识别系统当中,因此需要对加密算法和认证协议进行轻量化。本文分析了射频识别系统的安全问题和解决方案,对系统资源受到限制的情况下加密算法的轻量化和基于加密算法的认证协议进行研究。本文的具体研究工作如下:1.针对射频识别系统中资源受限的情况,为了满足算法在硬件规模和软件效率上的要求,采用海绵结构与轻量化分组密码算法SPECK算法来设计轻量化的哈希函数。安全分析结果表明本文所设计的哈希函数具有较好的依赖性和抗碰撞性,可满足资源受限的射频识别系统的安全需求。资源开销分析结果表明所设计的哈希函数的硬件规模为1232个门电路,低于低成本实现的2000个门电路数目要求,接近超轻量级实现的1000个门电路数目要求。本文所设计的哈希函数具有较小的硬件规模和较高的品质因素,在软件实现效率上也有所提升。2.分析了射频识别系统中常见的基于哈希函数的认证协议,为了解决协议在安全和效能方面存在的问题,本文提出一种基于哈希函数的双向认证协议。在轻量化哈希函数的基础之上利用消息自更新机制来提升协议的安全性,使用先检索再认证的策略来提升认证过程的执行效率。对协议进行建模和仿真实验分析,分析结果表明本文所设计的认证协议能够抵御绝大部分针对射频识别系统的攻击类型,且能够保障射频识别系统中信息的一致性,提高了认证过程的执行效率。本文所设计的协议具有更低的资源消耗和更高执行效率,达到了轻量级认证协在安全和效能方面的需求。