RFID技术的介绍讲解.doc

重庆邮电大学课程报告重庆邮电大学课程报告学院名称：通信与信息工程学院专 业：电子与通信工程班 级：通信12班学生姓名：刘超学 号：S160131097指导老师：尚凤军目录摘要1关键字11 RFID基本介绍21.1 定义21.2 概念21.3 结构21.4组成部分21.5 工作原理和特点31.5.1 工作原理31.5.2 工作特点32 RFID系统面临的安全问题42.1 RFID 系统安全问题分类42.2 RFID系统的安全需求53 RFID的应用实例5参考文献8RFID技术的介绍摘要：射频识别，RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频的话，一般是微波，1-100GHz，适用于短距离识别通信。RFID读写器也分移动式的和固定式的，目前RFID技术应用很广，如：图书馆，门禁系统，食品安全溯源等。关键字：射频识别；微波；近距离通信；读写器1 RFID基本介绍1.1 定义射频识别（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。无线电的信号是通过调成无线电频率的电磁场，把数据从附着在物品上的标签上传送出去，以自动辨识与追踪该物品。某些标签在识别时从识别器发出的电磁场中就可以得到能量，并不需要电池；也有标签本身拥有电源，并可以主动发出无线电波（调成无线电频率的电磁场）。标签包含了电子存储的信息，数米之内都可以识别。与条形码不同的是，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内。许多行业都运用了射频识别技术。将标签附着在一辆正在生产中的汽车，厂方便可以追踪此车在生产线上的进度。仓库可以追踪药品的所在。射频标签也可以附于牲畜与宠物上，方便对牲畜与宠物的积极识别（积极识别意思是防止数只牲畜使用同一个身份）。射频识别的身份识别卡可以使员工得以进入锁住的建筑部分，汽车上的射频应答器也可以用来征收收费路段与停车场的费用。某些射频标签附在衣物、个人财物上，甚至于植入人体之内。由于这项技术可能会在未经本人许可的情况下读取个人信息，这项技术也会有侵犯个人隐私忧患。1.2 概念从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。1.3 结构从结构上讲RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器和很多应答器组成。1.4组成部分应答器：由天线，耦合元件及芯片组成，一般来说都是用标签作为应答器，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象。阅读器：由天线，耦合元件，芯片组成，读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式rfid读写器或固定式读写器。应用软件系统 ：是应用层软件，主要是把收集的数据进一步处理，并为人们所使用。1.5 工作原理和特点1.5.1 工作原理RFID技术的基本工作原理并不复杂：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源标签或被动标签），或者由标签主动发送某一频率的信号（Active Tag，有源标签或主动标签），解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。一套完整的RFID系统， 是由阅读器与电子标签也就是所谓的应答器及应用软件系统三个部份所组成，其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量，用以驱动电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据， 送给应用程序做相应的处理。以RFID 卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成：感应耦合及后向散射耦合两种。一般低频的RFID大都采用第一种式，而较高频大多采用第二种方式。阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。应答器是RFID系统的信息载体，应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。1.5.2 工作特点1.快速扫描。RFID辨识器可同时辨识读取数个RFID标签！2.体积小型化、形状多样化。RFID在读取上并不受尺寸大小与形状限制，不需为了读取精确度而配合纸张的固定尺寸和印刷品质。此外，RFID标签更可往小型化与多样形态发展，以应用于不同产品。3.抗污染能力和耐久性。传统条形码的载体是纸张，因此容易受到污染，但RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性。此外，由于条形码是附于塑料袋或外包装纸箱上，所以特别容易受到折损；RFID卷标是将数据存在芯片中，因此可以免受污损。4.可重复使用。现今的条形码印刷上去之后就无法更改，RFID标签则可以重复地新增、修改、删除RFID卷标内储存的数据，方便信息的更新。5.穿透性和无屏障阅读。在被覆盖的情况下，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。而条形码扫描机必须在近距离而且没有物体阻挡的情况下，才可以辨读条形码。6.数据的记忆容量大。一维条形码的容量是50Bytes，二维条形码最大的容量可储存2至3000字符，RFID最大的容量则有数MegaBytes.随着记忆载体的发展，数据容量也有不断扩大的趋势。未来物品所需携带的资料量会越来越大，对卷标所能扩充容量的需求也相应增加。7.安全性。由于RFID承载的是电子式信息，其数据内容可经由密码保护，使其内容不易被伪造及变造。RFID因其所具备的远距离读取、高储存量等特性而备受瞩目。它不仅可以帮助一个企业大幅提高货物、信息管理的效率，还可以让销售企业和制造企业互联，从而更加准确地接收反馈信息，控制需求信息，优化整个供应链。2 RFID系统面临的安全问题 2.1 RFID 系统安全问题分类 目前， RFID 主要存在的安全问题可以分为如下几类：1. 物理破坏。主要是指针对 RFID 设备的破坏和攻击。攻击者一般会毁坏附在物品上的标签，或使用一些屏蔽措施如“法拉第笼”使 RFID 的标签失效。对于这些破坏性的攻击，主要考虑使用监控设备进行监视10、将标签隐藏在产品中等传统方法。另外，“ KILL”命令和“ RFID Zapper”的恶意使用或者误用也会使 RFID 的标签永久失效。为了降低恶意使用或者误用“KILL”命令带来的风险，在 Class-1 Gen-2 EPC 标准中，“ KILL”命令的使用必须要有一个 32 位的密码认证。 2.“中间人”攻击。攻击者将一个设备秘密地放置在合法的 RFID 标签和读写器之间。该设备可以拦截甚至修改合法标签与读写器之间发射的无线电信号。目前在技术上一般利用往返时延以及信号强度等指标来检测标签和读写器之间的距离，以此来检测是否存在“中间人”攻击。比较著名的有 Hancke & Kuhn 提出基于超宽带（ Ultra wide band）脉冲通信的距离限（ distance bound）协议之后，Reid 等人研究了基于超宽带脉冲通信的距离限协议的缺陷，然后提出了另一种基于 XOR 操作的距离限协议。 3.隐私保护相关问题。隐私问题主要是指跟踪（ Tracking）定位问题，即攻击者通过标签的响应信息来追踪定位标签。要想达到反追踪的目的，首先应该做到 ID 匿名。其次，我们还应考虑前向安全性。前向安全性是指如果一个攻击者获取了该标签当前发出的信息，那么攻击者用该信息仍然不能够确定该标签以前的历史信息。这样，就能有效的防止攻击者对标签进行追踪定位。 4.数据通信中的安全问题。主要有假冒攻击、重传攻击等。通常解决假冒攻击问题的主要途径是执行认证协议和数据加密，而通过不断更新数据的方法可以解决重传攻击。 5.对中间件的攻击。缓冲器溢出和恶意代码植入是常见的对中间件的攻击。缓冲器溢出使程序随意执行代码，从而危及中间件后台系统安全。恶意代码植入是入侵者先制作恶意URLs，欺骗用户点击，激活时这些脚本将执行攻击。当然，针对 RFID 系统的威胁与攻击还不止这些。随着应用的加深，新的攻击还会出现。因此，关于 RFID 系统安全问题的研究还任重而道远。2.2 RFID系统的安全需求 根据上面对现存安全问题的分类和分析， 我们着重针对隐私保护和数据通信中存在的安全问题提出了 RFID 系统相应应满足的安全要求，包括访问控制、前向安全性、防假冒、反追踪和抵御重传攻击五个方面。实际上由于 RFID 系统的计算能力有限，除了需要考虑上述的安全性需求外，算法的复杂度和系统的开销、成本等方面也必须予于考虑。如果盲目追求安全保密性，而导致系统开销、成本急剧上升，其应用场合必然受到限制，结果也没有太大的实际意义。因此，我们需要在系统安全性和系统性能及成本之间进行权衡，找到一个可以接受的平衡点。 3 RFID的应用实例1、射频门禁门禁系统应用射频识别技术，可以实现持有效电子标签的车不停车，方便通行又节约时间，提高路口的通行效率，更重要的是可以对小区或停车场的车辆出入进行实时的监控，准确验证出人车辆和车主身份，维护区域治安，使小区或停车场的安防管理更加人性化、信息化、智能化、高效化。2、电子溯源溯源技术大致有三种：一种是RFID无线射频技术，在产品包装上加贴一个带芯片的标识，产品进出仓库和运输就可以自动采集和读取相关的信息，产品的流向都可以记录在芯片上；一种是二维码，消费者只需要通过带摄像头的手机拍摄二维码，就能查询到产品的相关信息，查询的记录都会保留在系统内，一旦产品需要召回就可以直接发送短信给消费者，实现精准召回；还有一种是条码加上产品批次信息（如生产日期、生产时间、批号等），采用这种方式生产企业基本不增加生产成本。电子溯源系统可以实现所有批次产品从原料到成品、从成品到原料100%的双向追溯功能。这个系统最大的特色功能就是数据的安全性，每个人工输入的环节均被软件实时备份。3、食品溯源 采用rfid技术进行食品药品的溯源在一些城市已经开始试点，包括宁波，广州，上海等地，食品药品的溯源主要解决来食品来路的跟踪问题，如果发现了有问题的产品，可以简单的追溯，直到找到问题的根源。4、产品防伪RFID技术经历几十年的发展应用，技术本身已经非常成熟，在我们日常生活中随处可见，应用于防伪实际就是在普通的商品上加一个RFID电子标签，标签本身相当于一个商品的身份证，伴随商品生产、流通、使用各个环节，在各个环节记录商品各项信息。标签本身具有以下特点：唯一性：每个标签具有唯一的标识信息，在生产过程中将标签与商品信息绑定，在后续流通、使用过程中标签都唯一代表了所对应的那一件商品。高安全性：电子标签具有可靠的安全加密机制，正因为如此现今的我国第二代居民身份证和后续的银行卡都采用这种技术。易验证性：不管是在售前、售中、售后只要用户想验证时都可以采用非常简单的方式对其进行验证。随着NFC手机的普及，用户自身的手机将是最简单、可靠的验真设备。为了考虑信息的安全性，RFID在防伪上的应用一般采用13.56M频段标签，RFID标签配合一个统一的分布式平台，这就构成了一套全过程的商品防伪体系。RFID防伪虽然优点很多，但是也存在明显的劣势，其中最重要的是成本问题，成本问题主要体现在标签成本和整套防伪体系的构建成本，标签成本一般在1块多钱，对于普通廉价商品来说想要使用RFID防伪还不太现实，另外整套防伪体系的构建成本也比较高，并不是一般企业可以花得起这个钱去实现并推广出去，对于规模不大的企业来说比较适合直接使用第三方的RFID防伪平台。5、博物馆加州技术创新博物馆正使用RFID技术来拓展和增强参观者的参观体验。他们给前来参观的访问者每人一个RFID标签，使其能够在今后其个人网页上浏览此项展会的相关信息；这种标签还可用来确定博物馆的参观者所访问的目录列表中的语言类别。或许在未来的某天，美国的技术创新博物馆将会开发出一种展示品，用来探测RFID技术对于整个世界的影响。但是，位于加州的该博物馆正使用RFID技术来拓展和增强参观者的参观体验。该博物馆成立于1990年。自成立以来，就成为了硅谷有名又受欢迎的参观地，并吸引了很多家庭和科技爱好者前来参观访问。每年大约能接待40万参观者。从参观者所做出的积极良好的反应看来，使用RFID标签是成功的。博物馆对于那些对人类科学、生命科学及交流等做出贡献的科学技术将会进行永久性的展列，并将对硅谷的革新者等所做出的业绩进行详细的展示。一个名为Genetics: Technology With a Twist的生命科学展会于2004年3月举行，在此会上，该博物馆展示了使用RFID 标签的方案，即给前来参观的访问者每人一个RFID标签，使其能够在今后其个人网页上浏览采集此项展会的相关信息。由于其他参观者的影响以及时间限制等问题，参观者并不能够像其所期望的能够很好的了解和学习较多的与展示相关的知识。通过使用RFID标签来自动的创造出个人化的信息网页，参观者便可以选择在其方便的时候在网页上查询某个展示议题的相关资料，或者找寻博物馆中的相关资料文献。在参观结束之后，参观者还可以在学校或家中通过网络访问网站并键入其标签上一个16位长的ID号码并登陆。这样他们就可以访问其独有的个人网页了。很多家美国及其它国家的博物馆都打算在卡片或徽章的同一端上使用RFID技术。至少丹麦的一家自然历史博物馆以PDA的形式将识读器交到前来参观者手中，并将标签与展示内容结合起来。但是据技术创新博物馆的副馆长Greg Brown所知，其博物馆是第一家使用RFID技术腕圈的博物馆。6、世博会在上海举行的会展数量以每年20%的速度递增。上海市政府一直在积极探索如何应用新技术提升组会能力，更好地展示上海城市形象。RFID 在大型会展中应用已经