Meccanismi di sicurezza e privacy per sistemi RFID

4 
 
continui  attacchi  ideati  e messi  in  atto  dai  pirati  informatici.  Le  contromisure  vengono  anche  testate 
cercando di scovarne i punti deboli e simulando attacchi da parte degli hackers; i meccanismi in gioco sono 
gli stessi del caso ladri/ideatori di antifurto. 
Studi  autorevoli  condotti  dal  ‘Departimento  della  Difesa’  americano  (DoD)  indicano  nella  Sicurezza  
informatica un  target  concreto per una  futura, nuova  e  raffinata  forma di  guerra,  la  cosiddetta  ‘Guerra 
Informatica’,  che,  senza  far  ricorso  agli  armamenti  e  alle  inevitabili  perdite  umane,  riesce  comunque  a 
produrre  danni  ingenti  e  significativi  all’apparato  tecnologico  e  strategico  di  uno  stato  nemico 
abbattendone uno degli elementi cardine: le ‘Infrastrutture Elettroniche  e di Telecomunicazioni’. 
In  ambito  strettamente  telecomunicazionistico,  le  problematiche  relative  alla  sicurezza  dei  sistemi  di 
trattamento e di rice‐trasmissione del segnale informativo scambiato durante il processo di comunicazione 
coinvolgono in misura variabile un po’ tutte le tecnologie e i tipi di comunicazione, incluse le ‘tecnologie e le 
comunicazioni wireless’. Quest’ultime, anzi, rispetto alle comunicazioni  ‘fisicamente connesse’ o  ‘cablate’,  
come  si può  facilmente  immaginare,  sono maggiormente esposte  a diverse  tipologie di  attacchi  in  virtù 
della  condivisione  del  ‘mezzo  radio’  in  ogni  istante  temporale  e  in  ogni  punto  del  rispettivo  intervallo 
spaziale di operatività. 
In tale ambito, questa tesi si concentrerà sulla ‘Sicurezza della Comunicazione’ nei Sistemi RFID, ovvero una 
particolare  tecnologia wireless  sempre più utilizzata a  supporto di  servizi vari  in una  società  sempre più 
tecnologizzata, in particolare per l’Identificazione Automatica di Oggetti in moltissime situazioni d’interesse 
pratico e commerciale, come ad esempio le ‘catene produttive’. Poiché tali tecnologie sono molto diffuse in 
quest’ultimo ambito,  la violazione della segretezza o confidenzialità della comunicazione, ovvero dei dati 
relativi all’oggetto, tramite attacchi mirati al sistema costituisce un ‘rischio di business’ non trascurabile per 
l’azienda  con  danni  potenziali  economicamente  rilevanti  per  l’attività  produttiva  e  commerciale  (e  allo 
stesso  tempo un potenziale guadagno economico‐finanziario per  i competitor dell’azienda).  L’estensione 
della  tecnologia RFID,  inoltre, ad altre applicazioni pratiche nel campo dei servizi  in  reti di computazione 
cosiddette  ‘ubiquitarie’ comporta, come vedremo, ulteriori nuovi problemi e  rischi  legati alla Privacy del 
consumatore e del cittadino in generale. 
Anche per i sistemi RFID, come, più in generale per la ‘Sicurezza Informatica’, il problema della Sicurezza è 
stato  storicamente  sottovalutato  e  trascurato  rispetto  alla  primaria  implementazione  fisica  del  sistema. 
Tuttavia,  in  molte  applicazioni  tecnologiche  RFID,  come  ad  esempio  per  certe  forme  di  pagamenti 
elettronici,  la Sicurezza non è tanto o solo un valore aggiunto, quanto piuttosto una stringente necessità. 
Con  il mercato RFID  in  forte espansione  (la crescita è  stimata esponenziale),  si presume che  il  successo 
dipenderà fortemente anche dalle misure di sicurezza proposte e adottate da produttori e sviluppatori.  
La tesi si articola come segue: 
5 
 
‐ nel  primo  capitolo  si  affronterà  la  descrizione  della  tecnologia  RFID,  l’architettura  hardware  e 
software di tali sistemi ovvero i dispositivi elettronici coinvolti, le specifiche tecniche, i protocolli di 
funzionamento  della  comunicazione,  i  costi  di  implementazione,  senza  trascurare  lo  sviluppo  
storico di tale tecnologia, le applicazioni tecnico‐pratiche di questi sistemi fino a comprendere una 
panoramica degli Standard di riferimento proposti;  
‐ il secondo capitolo,  invece, è dedicato alla discussione del problema della Sicurezza mediante sia 
l’analisi di tutti possibili tipi di ‘attacchi’ alla sicurezza di tali sistemi e il relativo target, sia l’esame 
dei vari schemi di protezione già adottati negli standard dei dispositivi in uso a livello commerciale 
evidenziandone  i  loro  pregi,  i  loro  limiti,  le  problematiche  connesse  allo  sviluppo  di  nuove 
metodologie di sicurezza,  le nuove soluzioni affrontate  in ambito di ricerca nonché, da ultimo, gli 
sviluppi futuri della ricerca stessa.  
Scopo della  tesi è  fornire dunque uno  ‘stato dell’arte’  sulle problematiche e  sulle  soluzioni per  far 
fronte al problema della Sicurezza nei  sistemi RFID,  svelarne  la  complessità anche dal punto di vista dei 
diversi  tipi di attacchi,  infine  illustrare gli  ingegnosi meccanismi di sicurezza proposti, a volte dotati di un 
livello di complessità molto al di là della semplicità concettuale della tecnologia hardware RFID. 
Un particolare ringraziamento va al mio relatore, il Prof. Ing. Stefano Salsano, e al correlatore, l’Ing. Donato 
Battaglino, per  la  loro disponibilità a chiarimenti e suggerimenti di miglioramento sugli argomenti trattati 
nella presente tesi. 
  
1.1 COSE’ LA RFID TECHNOLOGY? 
 
La Radio Frequency  Identification è una tecnologia wireless che sviluppa  le classiche tecnologie di AIDC, 
‘Automatic  Identification  and  Data  Capture‘,  ovvero  i  Sistemi  Automatici  di  Identificazione  di  oggetti, 
persone o animali  (Auto‐ID, ad es.  il classico codice a barre o a banda magnetica) utilizzando, anziché gli 
usuali metodi ottici (laser) o magnetici di contatto, una comunicazione a radiofrequenza (RF) tra un lettore 
(reader) e un’etichetta (tag) identificatrice dell’oggetto attraverso un codice seriale identificativo ID.                                  
L‘adozione  di  tale  tecnologia,  certamente  più  evoluta  e  complessa  da  implementare  e  gestire,  è 
ampiamente giustificata dai vantaggi rispetto ai metodi tradizionali. L’oggetto,  infatti, può essere rilevato 
anche al di là della sua ‘linea di vista’ (line of sigth) con il lettore grazie alle capacità di penetrazione delle 
onde radio nei materiali (con  l’eccezione dei materiali conduttori riflettenti e dei  liquidi assorbenti), senza 
necessità di contatto (contactless), quindi con un incremento di velocità per assenza di manualità da parte 
dell’operatore.  Di  conseguenza  aumenta  l’intervallo  spaziale  di  operatività,  il  numero  di  Identification 
nell’unità  di  tempo  (oltre  un  centinaio  al  secondo),  la  quantità  di  dati  informativi  scambiabili  relativi 
6 
 
all’oggetto da  identificare. Non ultimo  il vantaggio della miniaturizzazione grazie alle moderne tecnologie 
elettroniche.  La  tecnologia RFID  si mostra quindi decisamente più  flessibile  rispetto a quella  classica dei 
‘bar‐code’. 
 
1.2  DESCRIZIONE DEI DISPOSITIVI   (Strato Fisico) 
 
Un sistema RFID è composto in generale dai seguenti elementi o sottosistemi  [1]: 
• Sottosistemi RF che comunicano tra loro a Radiofrequenza (RF) ovvero lettore (reader) e etichetta 
(tag) identificatore. 
• Sottosistema  di  Elaborazione  dei  dati  raccolti  dal  lettore  tramite  computer  e  relativo  software 
specifico. 
1. L’RFID Tag è un dispositivo elettronico (microchip) attaccato all’oggetto o all’interno di esso, che svolge 
la funzione di ‘transponder’, e che è contraddistinto da un identificatore ID e, nel caso più generale, da 
altri dispositivi opzionali aggiuntivi quali una memoria per aggiungere dati, sensori ambientali e relative 
funzionalità  di  sicurezza.  A  volte  il  tag  è  un microchip  a  striscia  adesiva  da  attaccare  sull’oggetto.  Il 
lettore  ha  invece  funzionalità  di  ‘transceiver’  ovvero  di  ‘radio‐rice‐trasmettitore  [1].  Date  le  diverse 
funzionalità dei dispositivi coinvolti la modalità di comunicazione è detta ‘asimmetrica’. 
Tag  e  lettore hanno entrambi  incorporata un’antenna  (in genere un’antenna a dipolo) per trasmettere e 
ricevere  i  dati  ed  hanno  la  capacità  di  modulare  e  demodulare  il  segnale  informativo  su  canale 
bidirezionale.  Il  canale  di  comunicazione  lettore/tag  è  detto  ‘canale  diretto’  (forward  channel) mentre 
quello di risposta nella comunicazione tag /lettore è detto ‘canale di ritorno’ (backward channel) [1]. 
Le  caratteristiche  dei  tag  variano  da  dispositivo  a  dispositivo  in  funzione  della  loro  applicazione, ma  in 
generale ogni tag è contraddistinto da almeno i seguenti elementi: 
1. Formato  Identificatore 
2. Sorgente di Energia di alimentazione 
3. Frequenze Operative 
4. Funzionalità 
5. Fattore Forma  
 
2. Il  Formato  Identificatore  rappresenta  la  codifica  dell’identificatore  che  identifica  a  sua  volta  l’oggetto 
ovvero  il numero di  serie; nel  caso di oggetti  commerciali di vendita  si  tratta del Codice Elettronico del 
Prodotto (EPC Electronic Product Code). Il formato sarà standard se deve essere usato da più organizzazioni 
7 
 
all’interno  della  stessa  catena  produttiva  (supply  chain),  in  caso  contrario,  per motivi  di  sicurezza,  sarà 
invece un codice interno all’azienda .  
Il  Codice  EPC  è  una  stringa  di  96  bit  suddivisa  in  4  sotto‐campi:  un  ‘intestazione’  (header)  di  8  bit,  un 
‘Identificatore di gestore’ EPC (EPC manager  ID), ovvero  il produttore o possessore del tag, di 28 bit, una 
‘classe oggetto’  (object  class) di 24 bit  che  specifica  il  tipo di prodotto, e un  ‘numero di  serie’ di 36 bit 
identificativo del particolare prodotto  taggato. Questo  formato di  codice  è  stato  sviluppato dall’Auto‐ID  
Center, un laboratorio specifico del MIT, e si è ampiamente diffuso negli States mentre in Europa vigeva il 
formato EAN (European Article Number) promosso dall’omonima associazione. Tutto ciò fino al 2004, anno 
in cui accordi e standardizzazioni internazionali varie hanno portato alla fusione tra UCC e EAN nella società 
GS1 e all’affermarsi di un codice unico universale appartenente allo standard EPCGlobal. [1] 
3. La Sorgente di Energia, utilizzata per  l’alimentazione del  tag, varia all’variare  della complessità circuitale 
del tag stesso e delle sue funzionalità.   
Si distinguono i seguenti  tipi di tag [1]: 
• Passivi:     non hanno bisogno di una batteria interna per trasmettere i propri dati potendo sfruttare 
l’energia  elettromagnetica  da  essi  retro‐diffusa  (backscattering)  precedentemente  emessa  dal 
reader,  in maniera del  tutto  simile a quanto accade  in un  sistema Radar, grazie a meccanismi di 
induzione  elettromagnetica  dell’onda  ricevuta  sul  circuito  ricevente  (circuiti  di  accoppiamento 
induttivo o  capacitivi a  carico  variabile).  Sono più piccoli ed economici degli  altri  tipi, ma hanno 
limitazioni  sulle  loro  funzionalità  e  sul  range  operativo  di  rilevabilità  data  la  bassa  potenza  del 
segnale emesso. Per i bassi costi (pochi centesimi) e l’applicabilità a sistemi di controllo e gestione 
di oggetti coinvolti, ad esempio, in catena produttiva (supply chain managment), è proprio questa 
tipologia di RFID a destare maggiore interesse, oltre a essere la più diffusa. 
• Attivi:  utilizzano  una  batteria  interna.  Supportano  maggiori  funzionalità,  più  ampi  range  di 
operabilità e possono  rispondere a segnali più deboli da parte del  lettore; d’altro canto sono più 
costosi, hanno un  tempo di vita  limitato e sono di dimensioni generalmente più grandi.  Trovano 
applicazione  in  sistemi  più  specifici  dove  sono  richieste  maggiori  funzionalità  operative  e 
computazionali. 
• Semi‐attivi:    utilizzano una batteria interna che si attiva però all’arrivo della segnalazione da parte 
del  lettore rimanendo  inattivi  in tutti gli altri istanti temporali e riuscendo così ad  incrementare  la 
durata (lifetime) della batteria stessa. 
• Semi‐passivi:  hanno  una  batteria  interna  utilizzata  però  solo  per  le  funzionalità  interne  di 
computazione/elaborazione  e non per la trasmissione del segnale di risposta al lettore che è invece 
basata ancora una volta sul ‘backscattering’ elettromagnetico del segnale inviato dal reader. 
8 
 
4. Per quanto  riguarda  le Radiofrequenze Operative,  si va  in genere dalle LF  (30‐300 kHz), alle HF  (30‐300 
MHz), alle UHF (300 MHz  ‐ 1GHz), fino alle Microonde (>1GHz) [1].  
Le  frequenze  più  alte  consentono  un  maggiore  trasferimento  dati,  quindi  la  lettura  di  più  tags 
contemporaneamente.  ‘Ultra High  Frequency’  (UHF)  e  ‘Microonde’  consentono  range  di  operatività  più 
ampi  rispetto  alle  ‘High  Frequency  ‘(HF) e  ‘Low  Frequency’  (LF)  anche  se  con  inevitabile maggior  rischio 
sicurezza.  
Basse frequenze consentono  la penetrazione di materiale organico‐biologico  in applicazioni biomediche e 
animali (chip sottocutanei).  
Inoltre, particolari  frequenze vengono utilizzate per sfruttare  la  loro schermatura da parte di determinati 
materiali e  far  fronte  così,  come  vedremo  in  seguito,  ai problemi  legati  alla  sicurezza.  Inevitabile  che  la 
scelta delle frequenze dipenda anche dalla possibilità di  interferenza radio con altre sorgenti di radiazioni 
ad onda lunga. 
Nella tabella sottostante sono descritte  le frequenze operative utilizzate,  il relativo campo di applicabilità 
nei sistemi RIFD  e le possibili sorgenti di interferenza: 
Range di Frequenze  
 
Applicazione in Sistemi  
 
Possibili  Sorgenti  di 
Interferenza 
 
<  500 kHz  
 
Controllo di Accesso,  
Conteggio/Etichettatura di 
Animali,   
Dispositivi bloccaggio auto, 
 Sistemi EAS,  
Controllo di Inventario,  
Applicazioni di tele‐inseguimento. 
 
 
 
Applicazioni di navigazione radio e 
radio‐marittime.  
 
 
1.95 MHz ‐ 8.2 MHz  
 
 
Sistemi EAS (Electronic Article 
Surveillance). 
 
Applicazioni radio amatoriali, 
aeronautiche, marittime mobili, 
terrestri mobilii, e di 
radiolocalizzazione.  
 
 
13.553 ‐ 13.567 MHz  
 
 
 
Controllo di Accesso, 
Etichettatura, Sistemi EAS, 
 
 
Applicazioni ISM e radio mobile 
terrestri private.