基于RFID技术的身份识别系统设计与实现 PPT课件

1 基于RFID技术的身份识别系统设计与实现 物流110111010201蔡碧玉 2 RFID身份识别系统的设计与实现 RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写 即射频识别技术 俗称电子标签 RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据 识别工作无须人工干预 可工作于各种恶劣环境 RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签 操作快捷方便 基于此 我们开发了一个无线身份识别系统 用于对进出房间者进行身份识别和数据统计 3 1 1RFID系统的基本组成及特点 最基本的RFID系统由电子标签 Tag 阅读器 Reader 和天线 Antenna 三部分组成 如图1所示 阅读器 应答器 数据 天线 主机 图1RFID射频识别系统基本组成部分 4 电子标签 电子标签也称作智能标签 它是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签 其内置的射频天线用于和阅读器进行通信 由耦合元件及芯片组成 每个标签具有唯一的电子编码 EPC 附着在要标识的目标物体上 阅读器 阅读器又称读头 读写器等 它在RFID系统中扮演着重要的角色 主要负责与电子标签的双向通信 同时接受来自主机系统的控制指令 阅读器的频率决定了RFID系统工作的频段 其功率决定了身频识别的有效距离 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 阅读器通常由射频接口 逻辑控制单元和天线3部分组成 5 2 1电子标签的设计 在本系统中 我们选择TI公司的CCS511做为电子标签 TI公司的CC2511是无线通信应用设计的低功耗2 4GHz的SoC芯片 CC2511集成了TI公司研发的被称为业界最佳的RF收发器 其芯片特性如下 主处理器 增加8051 存储单元 32kBFLASH用于数据和程序的存储 4kB数据空间 安全组件 支持AES对称算法 接口支持 支持USB2 0协议全速率12Mb s工作模式 功耗 最低功耗模式下电流为300nA 射频 频率范围从2400 2483 5MHz可自由调节 6 2 2存储数据防静态分析设计 为保障存储器中数据的安全 在设计中我们使用CC2511中的AES模块对数据进行加密后再存储 密钥存储于CC2511的片内数据区中 在芯片第一次上电时随机生成 不可读出 这样保证了存储在EEPROM中数据的静态安全性 此外 为防止硬件上的安全隐患 即EEPROM被人为替换 我们采取CC2511与EEPROM的ID号匹配认证的方式 以实现两个芯片的一一对应 具体的匹配流程如图2所示 7 CC2511与EEPROM中写入密文序列号 CC2511读写数据 管理员发卡 检查EEPROM中序列号是否匹配 继续操作 出错 否 是 图2存储区与主芯片匹配流程 8 2 3存储数据的访问控制设计 为了保证存储在电子标签中的数据安全性 需要对访问电子标签的读卡器进行身份认证操作 为此 我们受到MifareOne卡中存储区按块和扇区划分的启发 将该电子标签EEPROM中连续的存储空间映射成扇区的方式读写 并设置每一扇区有各自的读写权限 扇区又分为若干的块 读卡器操作时读写的最小单位为块 一个块有16字节的空间 卡片将读卡器发来的扇区 块的地址映射成扇区 偏移量的地址进行读卡 读卡器发来读写卡的命令同时包含被读写扇区的权限密钥 CC2511此时就起到了数据加解密与访问控制的作用 它是一种强制访问控制方式 9 2 4身份识别系统认证协议设计 为了保证读卡器和电子标签之间的相互认证和双方通信数据的安全性 我们采用了不涉及到第三方的鉴别机制实现读卡器和标签的认证和密钥协商 10 3 不涉及到可信第三方的鉴别机制 这种鉴别机制中 Reader和Card在开始运行鉴别机制之前应共享一个公共的秘密鉴别密钥K 并假设其是安全的 其机制流程如图3所示 Reader Carder 1 AUTHENTICATION 2 ACK 3 Erd 4 Edr 5 Edr Erd K Ra ID 图3不涉及到可信第三方的鉴别机制 11 不涉及到可信第三方的鉴别机制的执行过程如下 Reader广播AUTHENTICATION命令 Card返回相应信息ACK Reader接收到ACK后 产生随机数A公共密钥加密和Card的ID号运算用形成ERD发送给Card Card接收到ERD与自己的ID号比较 相同 解密随机数A并产生随机数B运算 用公共密钥加密形成EDR发送给Reader 不相同 停止 Reader成功接收后将接收的EDR再一次发送给Card 并用公共密钥解密EDR 提取随机数A 并与自己产生的随机数A对比 相同 Reader方认证成功 否则 认证失败 Card成功接收EDR后 用公共密钥解密EDR 提取随机数B 并与自己产生的随机数B对比 相同 Card方认证成功 否则 认证失败 这种鉴别机制中 唯一性 时间性是通过产生并检验随机数来控制的 在 中 Reader再一次发送EDR是为了给Card验证随机数B 12 4结语 RFID技术由于识别工作无须人工干预 可工作于各