Projeler > RFID
Proje Adı:
Güvenli RFID Sistemlerinin Tasarımı ve Gerçeklenmesi
Proje Tanımı:
RFID teknolojisinin üretim, ürün tedarik zinciri yönetimi, döküm kontrolü gibi alanlarda kullanımı hızla artmaktadır. Düşük üretim maliyeti ve küçük boyutları sebebiyle barkod gibi geleneksel doğrulama yöntemlerinin yerini almaktadır. Barkod yöntemine göre avantajı doğrulamanın uzaktan yapılabilmesidir.
Doğrulamanın uzaktan yapılması bir avantaj olmasının yanı sıra çözülmesi gereken yeni problemler ortaya çıkarmaktadır. Bu problem de doğrulama sırasında paylaşılan bilginin gizliliği, yanlış etiketlerin doğru etiketler yerine geçmesi, verilerin istenmeyen kişiler tarafından değiştirilmesi gibi sorunlar ortaya çıkarır. Bu sebeple RFID teknolojisi kullanılarak yapılan doğrulama yöntemleri güvenli olacak şekilde gerçeklenmelidir.
Açık anahtarlı kriptografi sistemleri genel olarak doğrulamada ihtiyaç duyulan bütün hizmetleri sunmalarına rağmen düşük maliyetli, küçük alanlı ve düşük güç tüketimli RFID etiketlerinin üzerinde gerçeklenmeleri yakın gelecekte mümkün olmayacaktır. Fakat endüstrinin güvenlik ve özel hayat problemlerine çözüm olan ve aynı zamanda RFID speklerine uygun mekanizmalara ihtiyacı vardır. Bu ihtiyaç güvenlik alanında çalışan araştırmacıların ilgisini çekmiş ve son yıllarda pek çok doğrulama protokolü önerilmiştir. Aynı zamanda önerilen protokollerin yine pek çoğunun açıkları olduğu da gösterilmiştir. Yalnız pek çok protokol önerisi yapılırken uygulamaların getireceği ideal olmayan hallerin etkisi göz önünde bulundurulmamıştır. Bu duruma iki örnek verilebilir 1) Bazı protokollerde etiket ve okuyucularda yapılan işlemlerin süreleri yok sayılmıştır 2) Bazı protokollerde etiket ve okuyucuların arasındaki haberleşmede gönderilecek verinin bütün bitlerinin paralel gönderildiği varsayılmıştır
Bu sebeple protokoller pratik olarak gerçeklendiğinde ortaya çıkan işlem süresi, haberleşme süresi gibi etkenler protokollerin gerçeklemelerinin güvenlik açıklarının olmasına sebep olabilirler. Bu projede doğrulama protokolleri içinden matematiksel olarak açıkları gösterilmemiş olanları gerçeklemek üzere RFID etiket ve okuyucusu ve aralarındaki haberleşme katı tasarlanacaktır. Tasarım aşamasında ideal olmayan durumların getirdiği açıklar incelenecektir. Bu açıklar giderilmeye çalışılacak, giderilemiyorsa o protokolün gerçeklemesinden vazgeçilecektir.
RFID sistemlerinde kullanılacak etiketlerin gezici olmaları sebebiyle düşük alan ve düşük güç tüketimli, okuyucuların ise pek çok etiketten paralel veri okuyabilmeleri için hızlı olarak gerçeklenmeleri gerekmektedir. Bu performans ihtiyaçlarına tek başına donanım veya yazılım ile ulaşılamaz. Bu sebeple bu projede sistemler donanım/yazılım ortak tasarım yöntemi kullanılarak gerçeklenecektir. Donanım ve yazılım parçalaması sistemim SystemC modeli ve performans kısıtları kullanılarak CoWare programı ile yapılacaktır. Bu program sayesinde donanım/yazılım ortak benzetimi ve seçilen platform üzerinde performans tahminleri yapılabilecektir. Bu sonuçlar istekleri karşılayana kadar parçalama işlemi tekrarlanabilir. Parçalama istenen kısıtları sağladığında donanım parçası için bir VHDL kodu, yazılım parçası için de bir C kodu CoWare’den alınabilmektedir. Bu yaklaşım tasarım süresini kısaltacaktır. Literatürde henüz bu yöntem kullanılarak herhangi bir güvenlik sisteminin tasarımı ve gerçeklemesi bulunamamıştır.
Tasarım aşamasında güvenli bulunan protokoller FPGA, mikroişlemciler ve RF haberleşme devreleri kullanılarak gerçeklenecektir. Gerçeklemelere RF haberleşme kanalından ölçümler alınarak ataklar uygulanacaktır. Bu ataklardaki amaç sadece haberleşme kanalındaki veriyi okuma gibi pasif olabileceği gibi, veriyi değiştirme, haberleşmeyi geciktirme, daha önceki bir haberleşmede gönderilen veriyi gönderme, etiket ve okuyucu arasında haberleşme kanalı gibi davranıp verileri istendiği gibi yönlendirme gibi aktif de olabilir. Projede ataklara karşı güvenli olacak şekilde önce tasarımda, eğer yeterli değilse protokolün matematiksel tanımında değişiklik yapılacaktır.
Protokollerde her etikete özel bir kimlik numarası kullanılmaktadır. Bu numara etikette bellekte saklanmaktadır. Bu gerçekleme şekli büyük alan ve belleğe erişim için de yüksek güç tüketimi anlamına gelmektedir. Bu sebeple sayısal devreleri tek başına tanımlayabilecek bir yapı olan fiziksel kopyalanamaz fonksiyonlar önerilmiştir. Bu yapılar aynı fonksiyona sahip iki kombinezonsal kapının farklı iki tümleşik devrede gerçeklemelerinin gecikme gibi farklı fiziksel özelliklere sahip olmasına dayanmaktadır. Bu projede önerilen bu yapı RFID etiketlerinin kimlik doğrulaması için kullanılacaktır.
Yan kanal analizlerinde kriptografi işlemlerinde kullanılan gizli parametreleri öğrenmek amacıyla gerçeklemeye özel karakterlerden yararlanılır. Bu analizlerde saldırı yapan kişi şifreli yazı cihazının normal fonksiyonlarını kullanır. Normal işleyişin fiziksel ve/veya elektriksel etkileri analiz için kullanılır. Bu etkiler istek dışı olarak gizli anahtar hakkında bilgi veriyorlarsa verdikleri bilgilere yan kanal bilgileri ve bu etkilere de yan kanallar denir.
Kriptografi algoritmaları düşük güç tüketimli tasarlandığında cihazın işlem süresi, güç tüketimi ve çalışma sırasında ortaya çıkan elektromanyetik yayınım işlenen bilgiye daha çok bağımlı hale gelmektedir. Bu da cihazın yan kanal analizi ataklarına karşı daha açık olması demektir. Bu sebeple projede gerçeklenen RFID etiket ve okuyuculara yan kanal analizi atakları yapılacaktır. Tasarımlar yan kanal analizlerine karşı güvenli olacak şekilde değiştirilecektir. Ancak literatürdeki yan kanal analizine karşı durma yöntemlerinin hemen hepsi alan ve güç tüketimini artırmaktadır. Bu sebeple projede yan kanal analizlerine karşı durma ve performans arasında bir denge kurulacak şekilde tasarımlar güncellenecektir.
Projede yapılacaklar şu adımlarla özetlenebilir:
- RFID güvenlik protokollerinin donanım/yazılım ortak tasarım yöntemi kullanılarak gerçeklenmesi.
- RFID güvenlik protokollerinin gerçeklemelerine haberleşme kanalından ölçümler alınarak pasif ve aktif saldırlar yapılması.
- RFID güvenlik protokollerinin önce gerçeklemelerinin yeterli değilse matematiksel tanımlarının haberleşme kanalından ölçümler alınarak yapılan pasif ve aktif saldırılara karşı güvenli hale getirilmesi.
- Etiket ve okuyucudan zaman, güç tüketimi ve elektromanyetik yayınım ölçümleri alınarak yan kanal saldırıları yapılması.
- Etiket ve okuyucu gerçeklemelerini yan kanal saldırılarına karşı güvenli hale getirilmesi.
Proje Yürütücüsü:
Doç. Dr. Sıddıka Berna Örs Yalçın
Proje Çalışanları:
Abidin Altınbaş
Mehmet Soybalı
Özen Özkaya
Okan Emre Özen
Subutay Giray Başkır
İnternet Sitesi:
Destekleyen Kuruluşlar:
TÜBİTAK
Toplam Destek:
399.063 TL
Başlangıç Tarihi / Süre:
2010 / 3 yıl
Çıktılar: