第36卷第3期 计算机学报 Vol.36 No.3 2013年3月 CHINESE JOURNAL OF COMPUTERS Mar.2013 RFID数据管理：算法、协议与性能评测 谢磊殷亚凤陈曦陆桑璐陈道蓄 (南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210093) 摘要随着物联网关键理论及技术的发展,RFID作为物联网的核心支撑技术,成为物联网领域备受关注的研究 热点之一.文中以RFID的数据管理为切人点，从算法、协议以及性能评测3个层面对RFID的研究工作进行闸述 与分析，着重介绍了RFID的防冲突算法、认证与隐私保护协议以及真实环境下系统的性能评测与分析等方面的研 究成果及进展.最后展望了未来的研究方向. 关键词射频识别；数据管理；防冲突算法；认证与隐私保护；性能优化；物联网 中图法分类号TP393 DOI号10.3724/SP.J.1016.2013.00457 RFID Data Management: Algorithms, Protocols and Performance Evaluation XIE Lei YIN Ya-Feng CHEN Xi LU Sang-Lu CHEN Dao-Xu (State Key Laboratory for Novel Softuare Technology, Nanjing University, Nanjing 210093) Abstract With the development of critical theories and technologies in Internet of Things (IOT), as a key supporting technology, RFID has become one of the hotspots in the field of Internet of Things. Focusing on RFID data management, this paper describes and analyzes the re- search work on three aspects: algorithm, protocol and performance evaluation. In this paper, we introduce the research progress in RFID with anti-collision algorithm, authentication and privacy protection protocols, as well as performance evaluation of RFID systems in realistic settings. Fi- nally, we outlook the future research directions and conclude. Keywords RFID; data management; anti-collision algorithm; authentication and privacy protec- tion; performance optimization; Internet of Things 追踪等.随着RFID的技术原理被进一步深入理解、 1引言 廉价的RFID组件相继出现以及RFID的安全得到 保障，RFID技术将会在物联网应用中发挥越来越 随着“物联网”时代的来临，新一代IT技术将 重要的作用 被充分运用在各行各业之中.射频识别(RFID)作为 物联网的核心理念是在普适环境下实现“物-物 物联网应用的一项核心支撑技术，在学术界与工业 相联”，即通过对物理世界信息化、网络化，将传统上 界已经得到广泛关注.目前，RFID技术正在越来越 分离的物理世界与信息世界实现互联与整合.这就 频繁地出现在大量的物联网应用中，包括物流管理、 需要将“智能”嵌人到每一个物理对象当中，并且提供 电子支付、RFID护照、安全访问控制、目标监测与 一种有效的、低成本的通信方式，RFID技术的出现 收稿日期：2012-02-08：最终修改稿收到日期：2012-05-27.本课题得到国家“九七三”重点基础研究发展规划项目基金(2009CB320705)、国家 自然科学基金(61100196,61073028,61021062)以及江苏省自然科学基金(BK2011559)资助.谢磊，男，1982年生，博士，讲师，中国计算机 学会(CCF)会员，主要研究方向为传感器网络、RFID系统、车联网、高性能计算.E-mail:lxie@nju.edu.cn.殷亚凤，女，1989年生，博士研究 生，中国计算机学会(CCF)学生会员，主要研究方向为RFID.陈曦，男，1988年生，硕士研究生，中国计算机学会(CCF)学生会员，主要研究 方向为RFID.陆桑璐，女，1970年生，博士，教授，博士生导师，中国计算机学会(CCF)会员，主要研究领域为普适计算、分布式计算、传感 器网络.陈道蓄，男，1947年生，教授，博士生导师，中国计算机学会(CCF)高级会员，主要研究领域为普适计算、分布式计算、计算机网络书 第３６卷第３期 ２０１３年３月 计 算 机 学 报 ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳ Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１３ 收稿日期：２０１２０２０８；最终修改稿收到日期：２０１２０５２７．本课题得到国家“九七三”重点基础研究发展规划项目基金（２００９ＣＢ３２０７０５）、国家 自然科学基金（６１１００１９６，６１０７３０２８，６１０２１０６２）以及江苏省自然科学基金（ＢＫ２０１１５５９）资助．谢磊，男，１９８２年生，博士，讲师，中国计算机 学会（ＣＣＦ）会员，主要研究方向为传感器网络、ＲＦＩＤ系统、车联网、高性能计算．Ｅｍａｉｌ：ｌｘｉｅ＠ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．殷亚凤，女，１９８９年生，博士研究 生，中国计算机学会（ＣＣＦ）学生会员，主要研究方向为ＲＦＩＤ．陈曦，男，１９８８年生，硕士研究生，中国计算机学会（ＣＣＦ）学生会员，主要研究 方向为ＲＦＩＤ．陆桑璐，女，１９７０年生，博士，教授，博士生导师，中国计算机学会（ＣＣＦ）会员，主要研究领域为普适计算、分布式计算、传感 器网络．陈道蓄，男，１９４７年生，教授，博士生导师，中国计算机学会（ＣＣＦ）高级会员，主要研究领域为普适计算、分布式计算、计算机网络． 犚犉犐犇数据管理：算法、协议与性能评测 谢磊殷亚凤陈曦陆桑璐陈道蓄 （南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京２１００９３） 摘要随着物联网关键理论及技术的发展，ＲＦＩＤ作为物联网的核心支撑技术，成为物联网领域备受关注的研究 热点之一．文中以ＲＦＩＤ的数据管理为切入点，从算法、协议以及性能评测３个层面对ＲＦＩＤ的研究工作进行阐述 与分析，着重介绍了ＲＦＩＤ的防冲突算法、认证与隐私保护协议以及真实环境下系统的性能评测与分析等方面的研 究成果及进展．最后展望了未来的研究方向． 关键词射频识别；数据管理；防冲突算法；认证与隐私保护；性能优化；物联网 中图法分类号ＴＰ３９３ 犇犗犐号１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１３．００４５７ 犚犉犐犇犇犪狋犪犕犪狀犪犵犲犿犲狀狋：犃犾犵狅狉犻狋犺犿狊，犘狉狅狋狅犮狅犾狊犪狀犱犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲犈狏犪犾狌犪狋犻狅狀 ＸＩＥＬｅｉＹＩＮＹａＦｅｎｇＣＨＥＮＸｉＬＵＳａｎｇＬｕＣＨＥＮＤａｏＸｕ （犛狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔犳狅狉犖狅狏犲犾犛狅犳狋狑犪狉犲犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犖犪狀犼犻狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犖犪狀犼犻狀犵２１００９３） 犃犫狊狋狉犪犮狋 ＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｒｉｔｉｃａｌｔｈｅｏｒｉｅｓａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ （ＩＯＴ），ａｓａｋｅｙｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＲＦＩＤｈａｓｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｈｏｔｓｐｏｔｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆ ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ．ＦｏｃｕｓｉｎｇｏｎＲＦＩＤｄａｔａｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓａｎｄａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｒｅ ｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｏｎｔｈｒｅｅａｓｐｅｃｔｓ：ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｐｒｏｔｏｃｏｌａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎＲＦＩＤｗｉｔｈａｎｔｉｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｒｉｖａｃｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＲＦＩＤｓｙｓｔｅｍｓｉｎｒｅａｌｉｓｔｉｃｓｅｔｔｉｎｇｓ．Ｆｉ ｎａｌｌｙ，ｗｅｏｕｔｌｏｏｋｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｎｄｃｏｎｃｌｕｄｅ． 犓犲狔狑狅狉犱狊ＲＦＩＤ；ｄａｔａｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ａｎｔｉｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｒｉｖａｃｙｐｒｏｔｅｃ ｔｉｏｎ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ １引言 随着“物联网”时代的来临，新一代ＩＴ技术将 被充分运用在各行各业之中．射频识别（ＲＦＩＤ）作为 物联网应用的一项核心支撑技术，在学术界与工业 界已经得到广泛关注．目前，ＲＦＩＤ技术正在越来越 频繁地出现在大量的物联网应用中，包括物流管理、 电子支付、ＲＦＩＤ护照、安全访问控制、目标监测与 追踪等．随着ＲＦＩＤ的技术原理被进一步深入理解、 廉价的ＲＦＩＤ组件相继出现以及ＲＦＩＤ的安全得到 保障，ＲＦＩＤ技术将会在物联网应用中发挥越来越 重要的作用． 物联网的核心理念是在普适环境下实现“物物 相联”，即通过对物理世界信息化、网络化，将传统上 分离的物理世界与信息世界实现互联与整合．这就 需要将“智能”嵌入到每一个物理对象当中，并且提供 一种有效的、低成本的通信方式，ＲＦＩＤ技术的出现