RFID与射频卡介绍.ppt

什么是RFID 它是RadioFrequencyIdentification的英文简称 上世纪末兴起的一种新型非接触自动识别技术 与传统的条型码 磁卡及IC卡相比 射频卡具有非接触 阅读速度快 无磨损 不受环境影响 不怕水油不怕磁 寿命长 便于使用的特点和具有防冲突功能 能同时处理多张卡片 射频卡促进了物联网现代化 目前生产射频技术RFID产品的很多公司都采用自己的标准 国际上还没有统一的标准 目前 可供射频卡使用的几种射频技术标准有ISO10536 ISO14443 ISO15693和ISO18OOO 当前主流应该是飞利浦的mifare1s50系列的产品 其支持标准的是iso14443 传输协议 物理特性等 一 什么是RFID 它是RadioFrequencyIdentification的英文简称 上世纪末兴起的一种新型非接触自动识别技术 与传统的条型码 磁卡及IC卡相比 射频卡具有非接触 阅读速度快 无磨损 不受环境影响 不怕水油不怕磁 寿命长 便于使用的特点和具有防冲突功能 能同时处理多张卡片 目前生产射频技术RFID产品的很多公司都采用自己的标准 国际上还没有统一的标准 目前 可供射频卡使用的几种射频技术标准有ISO10536 ISO14443 ISO15693和ISO18OOO 当前主流应该是飞利浦的mifare1s50系列的产品 其支持标准的是iso14443 传输协议 物理特性等 M1卡是ISO14443TPYEA类卡 没有CPU 安全性也不高 像一般公交车就是这种 还有CPU卡 是ISO1443TPYEB 有CPU 安全性高 IC卡是这种卡的统称 区别于以前的磁条卡 银行卡就是磁条卡 射频卡的优点 二 射频卡的优点1 可靠性高非接触式IC卡与读写器之间无机械接触 避免了由于接触读写而产生的各种故障 例如 由于粗暴插卡 非卡外物插入 灰尘或油污导致接触不良等原因造成的故障 此外 非接触式卡表面无裸露的芯片 无须担心芯片脱落 静电击穿 弯曲损坏等问题 既便于卡片的印刷 又提高了卡片的使用可靠性 2 操作方便 快速由于非接触通讯 读写器在10cm范围内就可以对卡片操作 所以不必插拨卡 非常方便用户使用 非接触式卡使用时没有方向性 卡片可以任意方向掠过读写器 即可完成操作 这大大提高了每次使用的速度 3 防冲突非接触式卡中有快速防冲突机制 能防止卡片之间出现数据干扰 因此 读写器可以 同时 处理多张非接触式IC卡 这提高了应用的并行性 无形中提高了系统工作速度 4 可以适合于多种应用非接触式卡的存储结构特点使它一卡多用 能应用于不同的系统 用户可根据不同的应用设定不同的密码和访问条件 5 加密性能好非接触式卡的序列号是唯一的 制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化 不可再更改 非接触式卡与读写器之间采用双向验证机制 即读写器验证IC卡的合法性 时IC卡也验证读写器的合法性 非接触式卡在处理前要与读写器进行三次相互认证 而且在通讯过程中所有的数据都加密 此外 卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件 因为ID卡具有以上无可比拟的优点 所以它很适宜应用于电子钱包 公路自动收费系统和公共汽车自动售票系统等 三 读写芯片RC522的介绍Rc522是mifare1的芯片就是读写芯片 工作频率在13 56mhz 支持iso14443a模式 需要外接27 12mhz的晶振 通过内部分频得到13 56M的频率 同时支持mifare系列的同类产品 mifare协议标准 Rc522和符合14443a协议的ic射频卡双向传输可达最快的传输速度848kb s rc522与控制器的接口有spi iic uart三种方式 手上这块是采用spi接口的 三种接口的传输速度各不相同 spi可达到10mb s iic可达到400kb s 高速时可达到3400kb s uart可达到1228 8kb s 64字节的发送缓冲buffer 四 射频卡ic介绍电气特性 容量为8K位EEPrOM 分为16个扇区 每个扇区为4块 每块16个字节 以块为存取单位 每个扇区有独立的一组密码及访问控制 每张卡有唯一序列号 为32位 具有防冲突机制 支持多卡操作 无电源 自带天线 内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路 工作温度 20 50 工作频率 13 56MHZ 通信速率 106KBPS 读写距离 可达10mm 与读写器以及卡天线尺寸有关 数据保存期为10年 可改写10万次 读不限次 ic卡存储结构 存储结构 MF1卡分为16个扇区 每区有4块 块0 块3 共64块 按块号编址为0 63 第0扇区的块0 即绝对地址块0 用于存放芯片商 卡商相关代码 已经固化不可更改 其他各扇区的块0 块1 块2为数据块 用于存贮用户数据 块3为各扇区控制块 用于存放密码A 存取控制条件设置 密码B 各区控制块结构相同 如下所示 五 工作原理介绍卡片由一个卷绕天线和特定用途集成电路模块组成 其中 模块由一个高速 106KB波特率 的RF接口 一个控制单元和一个8K位E2PROM组成 读写器向MF1卡发出一组固定频率 13 56MHZ 的电磁波 卡片内有一个LC串联谐振电路 其频率与读写器发射的频率相同 在电磁波的激励下 LC谐振电路产生共振 从而使谐振电容内有了电荷 在这个电容的另一端 接有一个单向导通的电子泵 将电容内的电荷送到模块存储电容内储存 当所积累的电荷达到2V以上时 此电容可作为电源向模块电路提供工作电压 将卡内数据发射出去或接收读写器的数据 六 如何实现通讯安全介绍 A 环 由MIFARE1卡片向读写器发送一个随机数据RB B 环 由读写器收到RB后向MIFARE1卡片发送一个令牌数据TOKENAB 其中包含了用读写器中存放的密码加密后的RB及读写器发出的一个随机数据RA C 环 MIFARE1卡片收到TOKENAB后 用卡中的密码对TOKENAB的加密的部分进行解密得到RB 并校验第一次由 A 环中MIFARE1卡片发出去的随机数RB是否与 B 环中接收到的TOKENAB中的RB 相一致 若读写器与卡中的密码及加密 解密算法一致 将会有RB RB 校验正确 否则将无法通过校验 D 环 如果 C 环校验是正确的 则MIFARE1卡片用卡中存放的密码对RA加密后发送令牌TOKENBA给读写器 E 环 读写器收到令牌TOKENBA后 用读写器中存放的密码对令牌TOKENBA中的RA 随机数 进行解密得到RA 并校验第一次由 B 环中读写器发出去的随机数RA是否与 D 环中接收到的TOKENBA中的RA 相一致 同样 若读写器与卡中的密码及加密 解密算法一致 将会有RA RA 校验正确 否则将无法通过校验 如果上述的每一个环都为 真 且都能正确通过验证 则整个的认证过程将成功 读写器将允许对刚刚认证通过的卡片上的这个扇区进入下一步的操作 读 写等操作 七 工作流程 呼叫 REQUESTSTANDARD ALL 卡上电复位后 通过发送request应答码 ATQA符合ISO IEC14443A 能够回应读写器向天线范围内所有卡发出的request命令 防冲突循环 ANTICOLLISIONLOOP 在防冲突循环中 读回一张卡的序列号 如果在读写器的工作范围内有几张卡 它们可以通过唯一序列号区分开来 并可选定以进行下一步交易 未被选定的卡转入待命状态 等候新的request命令 选卡 SELECTCARD 读写器通过selectcard命令选定一张卡以进行认证和存储器相关操作 该卡返回选定应答码 ATS 08h 明确所选卡的卡型 三轮认证 3PASSAUTHENTICATION 选卡后 读写器指定后续读写的存储器位置 并用相应密钥进行三轮认证 认证成功后 所有的存储器操作都是加密的 认证后可执行下列操作 读数据块 写数据块 减值 减少数据块内的数值 并将结果保存在临时内部数据寄存器中 加值 增加数据块内的数值 并将结果保存在数据寄存器中 恢复 将数据块内容移入数据寄存器 转存 将临时内部数据寄存器的内容写入数值块 八 数据传递的完整性在读写器和卡之间的非接触通讯链接中实施下列机制 以保证数据传输的可靠性 每块16bitCRC 每字节的奇偶位 位计数检查 位编码 以区分 1 0 和无信息 通道监控 协议序列和位流分析 Reader ic100 ask编码方式 ic reader根据速度不同可选择bsk和曼彻斯特编码方式 九 密钥更改控制每个扇区的用户密码和存取控制条件都是独立设置的 可以根据实际需要设定各自的密码及存取控制 在存取控制中 每个块都有三个控制位相对应 用以决定某数据块或控制块的读写条件 定义为 CXxy 见表1所示 其中CX代表每块控制位号 C1 C3 x代表某块所属扇区号 0 15 y代表该扇区内某块号 例如C1x2即为x扇区内块2的第1控制位 以此类推 举例说明54EC29EB7A08040012345678EDCBA9871234567801FE01FE00000000000000000000000000000000000000000000FF078069FFFFFFFFFFFF012345678910111213141507 000001