射频识别RFID总结

-.z射频识别〔RFID〕总结电子101班容悦怀32号目录第1章：RFID技术概述第2章：RFID技术根底第3章：RFID的频率标准与技术规*第4章：RFID系统的构成及工作原理第5章：RFID系统的体系构造和中间件第6章：RFID系统中的平安和隐私管理第7章：RFID系统的关键技术第8章：EPC与物联网技术第9章：基于RFID的数字化仓库管理系统与设计与实现第10章：基于RFID无线传感网的供应链物流管理得应用第1章：RFID技术概述RFID的概念RFID是RadioFrequencyIdentification的缩写，即无线射频识别。它常常被称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等，俗称电子标签或容许器。RFID的根本组成局部标签〔Tag〕：由耦合元件及芯片组成，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〔Reader〕：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〔如：C5000W〕或固定式读写器；固定式超高频读写器天线〔Antenna〕：在标签和读取器间传递射频信号。第2章：RFID技术根底RFID技术根底之频谱根底知识不同频段的RFID产品会有不同的特性，下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和超高频的频率*围内的符合不同标准的不同的产品，而且不同频段的RFID产品会有不同的特性。其中感应器有无源和有源两种方式，下面详细介绍无源的感应器在不同工作频率产品的特性以及主要的应用。低频〔从125KHz到135KHz)其实RFID技术首先在低频得到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的方式进展工作，也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用。通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流，可作供电电压使用.磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。高频〔工作频率为13.56MHz)在该频率的感应器不再需要线圈进展绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式进展工作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化，实现用远距离感应器对天线电压进展振幅调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开，则这些数据就能够从感应器传输到读写器。超高频〔工作频率为860MHz到960MHz之间〕超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，但是读取的区域不是很好进展定义。该频段读取距离比较远，无源可达10m左右。主要是通过电容耦合的方式进展实现。RFID技术根底之天线的根本知识在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。发射机所产生的已调制的高频电流能量〔或导波能量〕经馈线传输到发射天线，通过天线将转换为*种极化的电磁波能量，并向所需方向出去。到达接收点后，接收天线将来自空间特定方向的*种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量，经馈线输送到接收机输入端。第3章：RFID的频率标准与技术规*RFID标准概述制定标准的目的是为在混乱中建立秩序！标准能够确保协同工作的进展、规模经济的实现、工作实施的平安性，以及其他许多方面工作的更高效地开展。三大RFID技术标准简介目前RFID技术存在三个标准体系：ISO标准体系、EPCGlobal标准体系和UbiquitousID标准体系。〔1〕ISO标准体系国际标准化组织〔ISO〕以及其他国际标准化机构如国际电工委员会〔IEC〕、国际电信联盟〔ITU〕等是RFID国际标准的主要制定机构。大局部RFID标准都是由ISO〔或与IEC联合组成〕的技术委员会〔TC〕或分技术委员会〔SC〕制定的。〔2〕EPCGlobal标准体系EPCGlobal是由美国统一代码协会〔UCC〕和国际物品编码协会〔EAN〕于2003年9月共同成立的非盈利性组织，其前身是1999年10月1日在美国麻省理工学院成立的非盈利性组织Auto-ID中心，以创立“物联网〞(InternetofThings)为自己的使命。为此，该中心将与众多成员企业共同制订一个统一的、类似于Internet的开放技术标准，在现有计算机互联网的根底上，实现商品信息的交换与共享。旗下有沃尔玛集团、英国Tesco等100多家欧美的零售流通企业，同时有IBM、微软、飞利浦、Auto-IDLab等公司提供技术研究支持。〔3〕UbiquitousIDUbiquitousIDCenter是由日本政府的经济产业省牵头，主要由日本厂商组成，目前有日本电子厂商、信息企业和印刷公司等达300多家参与。该识别中心实际上就是日本有关电子标签的标准化组织。第4章：RFID系统的构成及工作原理RFID系统构架(1)电子标签(Tag，或称射频标签、应答器)：由芯片及内置天线组成。芯片内保存有一定格式的电子数据，作为待识别物品的标识性信息，是射频识别系统真正的数据载体。内置天线用于和射频天线间进展通信。(2)阅读器：读取或读/写电子标签信息的设备，主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号，并接收标签的应答，对标签的对象标识信息进展解码，将对象标识信息连带标签上其它相关信息传输到主机以供处理。(3)天线：标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。图1RFID系统根本模型图RFID的工作原理是电子标签进入天线磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能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〕，或者主动发送*一频率的信号〔有源标签〕，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进展有关数据处理。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种：(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律。(2)电磁反向散射耦合[1]。雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。图2电感耦合图3电磁反向散射耦合第5章：RFID系统的体系构造和中间件RFID系统的体系构造RFID中间件体系构造分布式RFID中间件分层构造示意图RFID中间件技术涉及的内容比较多，包括：并发技术、目录效劳及定位技术、数据及设备监控技术、远程数据、平安和集成技术、进程及会话管理技术等。但任何RFID中间件应能够提供数据读出和写入、数据过滤和聚合、数据的分发、数据的平安等效劳。根据RFID应用需求，中间件必须具备通用性、易用性、模块化等特点。对于通用性要求，系统采用面向效劳架构〔ServiceOrientedArchitecture，SOA〕的实现技术，WebServices以效劳的形式承受上层应用系统的定制要求并提供相应效劳，通过读写器适配器提供通用的适配接口以"即插即用"的方式接收读写器进入系统；对于易用性要求，系统采用B/S构造，以Web效劳器作为系统的控制枢纽，以Web浏览器作为系统的控制终端，可以远程控制中间件系统以及下属的读写器。第6章：RFID系统中的平安和隐私管理RFID的平安和隐私问题为实现信息平安,很多组织已经进展了大量投资,建立了诸如防火墙、入侵检测、VPN、PKI/CA等设施,这些措施在一定程度上可以解决组织内部存在的平安问题。但由于RFID系统的数据源和界面扩大了平安周边的*围,因此引入了原有控制措施无法有效解决的新风险。按照人们的设想,RFID标签ID不仅要包含传统条形码所包含的内容,而且它将是标签唯一的序列码,通过它将唯一地识别对象。但标签可以响应任何RFID读写器的询问信号,所有拥有读写器的人员或机构都可缺乏控制的标签,平安问题显而易见。一个RFID读写器能够识别带有RFID标签的对象位置,从位于多个地点的读写器中收集相关的数据便可以追踪对象的移动路线,即使对标签采取了保护措施,他们仍然可以通过检测标签的异常响应信号而跟踪对象的移动。更为严重的是,RFID读写器的传输信号能在几公里之外通过射频扫描器和天线获得,如果此传输信号没有被保护,将会导致数据的未授权,标签ID被假冒、复制或重放,从而危害RFID系统的平安。另外,RFID系统中存在标签欺骗问题,如一个超市内的RFID系统,偷盗者可通过标签欺骗,使自动检验设备误认为被拿走的物品还在原处,或者利用其他物品的标签ID替代高价值物品的标签ID,从而到达自己的目的。针对上述平安问题,已经出现多种解决方法,但大多只是针对*一平安问题而提出的,还没有一种方法能够完全满足所有的平安需求。RFID的平安解决方法攻击树模型构建

攻击树模型[5]是由Bruce

Scheier提出的一种使用树型构造模拟攻击方法和攻击实例表示整个攻击过程的方法(如图1所示)。该模型使用树来表示攻击行为及步骤之间的相互依赖关系．每个节点代表一个攻击行为或子目标．根节点表示攻击的最终目标

模型中用“与分解〞和“或分解〞表示两种不同的树构造．“与分解〞树表示所有子目标实现父目标才能实现．“或分解〞树表示子目标中任一目标的实现父目标就可实现[6].

根据RFID系统的实际需要．以攻击者的角度模拟所有可能的攻击路径和方法．使用“与分解〞和“或分解〞描述全部攻击行为或子目标．并使用深度优先方式从攻击树中推导出实现最终目标的攻击路径。一般可以先采用原语描述整个攻击过程，在原语描述中AND和OR分别表示“与分解〞树和“或分解〞树，G表示攻击目标．通过原语的描述最终推导出攻击树模型。

(2)平安策略选择

在RFID攻击树模型中．由于中间节点可以由其子节点描述(即父目标需要子目标实现才能实现)，因此攻击路径不含有中间节点．而只含有各层的叶子节点．不同的攻击路径对应着不同的子目标或攻击方式。目前RFID系统平安策略主要有物理平安机制和密码平安机制两大类．两类平安机制从不同的方面解决现有的RFID系统平安隐私问题．有针对性地选择不同的平安策略有助于更好地维护整个RFID系统平安。

(3)复合平安策略构成

RFID系统复合平安策略应该根据标签的性能和应用场合灵活选择．一般由物理平安机制和密码平安机制整合而成

对于不同的平安级别所需要的复合平安策略是不同的．一种攻击模型可能存在多种不同的复合平安策略．因此应该根据RFID系统实际要求选择最适宜的复合平安策略。此外．在构成平安策略时应该考虑各平安机制之间兼容性问题，如静电屏蔽和阻塞标签．保证各平安机制能够正常执行。

第7章：RFID系统的关键技术RFID中的防碰撞技术目前的RFID系统有很多工作频段:低频、高频和超高频,其工作原理也不尽一样。一般来讲,在同一个RFID系统中所有的射频标签都工作在一样的频率段。因此,如果阅读器的作用*围内有多个标签存在,同一时刻可能有多个标签向阅读器发送信息,这样就会出现互相干扰,使读写器不能正确识别标签,称为标签冲突或碰撞(Collision)[1,2]。因此,需要一种防碰撞技术来识别多个标签,解决碰撞的算法称为反碰撞算法。二进制防碰撞协议中，阅读器应用二进制搜索算法能够成功地读取它*围内的所有标签。标签含有唯一的ID序列号〔由一些二进制码构成〕，阅读器在每次查询过程中只发送一位0或1,标签中与接收的位一样的才会发生应答，并发送自己的下一位直至所有ID序列号传完。标签中与接收到的位不一样的就会转到待机状态，直到*个标签被识别剩余的标签重置。在一个识别过程中，如果阅读器发现冲突就会发0,否则发送从标签接收的那一位作为下一个查询位。状态转换图如图2所示。RFID中的定位技术射频标签〔RFID〕定位技术也是普通民众可以关注的领域,它可以由用户自己布置在特定区域进展定位，例如停车场、滑雪场。在这些区域的特定地点〔例如关键出入口〕安放射频标签读写器之后，系统可以实时检测到带有RFID装置的物体处于什么位置，其原理类似于在关键位置安排众多看守人员对过往物品进展登记，需要寻找特定物体的时候只要查询一下看守人员的登记信息就可以了。从医疗部门到制造业，在实时数据重要的地方以及运输中需要定位的地方，都已经出现了RFID定位系统的身影。例如英国一些医院应用RFID定位系统对医疗器械、医疗保健设备进展定位和追踪，减少医疗器械设备失窃等事件的发生；丰田汽车在汽车物流供应链建立RFID定位系统，该系统降低了人工本钱，使工作流程自动化，而且系统会告诉员工应该去哪里取汽车；美国科罗拉多州一个滑雪场则是世界上第一个为游客配备定位装置的滑雪场，游客在这个滑雪场带上内置RFID的表带之后会被遍布滑雪场的读写器探测到，利用这套系统游客可以知道其伙伴在滑雪场的位置。RFID定位系统不需要卫星或者手机网络的配合，其准确度在于RFID读写器的分布，而读写器的分布可以由用户自身根据实际需要进展设置，很适合只需要在特定区域进展定位的用户，具有极高实用价值。根据调查，仅2005一年，全球使用RFID定位技术的企业就比上年增长了3倍之多。第8章：EPC与物联网技术EPC与物联网的产生与开展物联网〞的概念出现于二十世纪九十年代末，当时，射频识别〔RFID〕技术有了突破性的进展，制造本钱大幅度降低，开场大量进入民用领域。与此同时，信息高速路——全球的信息互联网络〔Internet〕在全球形成，信息的流通变得准确、快捷，并且全球互联互通。在这样的背景条件下，1998年，美国麻省理工大学〔MIT〕的Sarma，Brock，Siu创造性地提出将信息互联网络技术与RFID技术有机地结合，即利用全球统一的物品编码〔EPC，ElectronicProductCode〕作为物品标识，利用RFID实现自动化的“物品〞与Internet的联接，无需借助特定系统，即可在任何时间、任何地点、实现对任何物品的识别与管理，即“物联网〞〔TheInternetofThings〕。因EPC代码是“物联网〞中物品信息交换的统一语言，所以当时的“物联网〞也被称为EPC系统。随着信息技术的开展，在商品条码的根底上诞生了EPC技术，即电子标签编码技术，它借助RFID〔射频识别〕和网络技术，不仅可以实现单个产品的跟踪和追溯，提高物流效率，而且为实现供应链的可视化管理提供了有效手段。EPC是商品条码的开展和延续，是商品条码的电子标签表现形式，是商品条码技术体系的重要组成局部。EPC是一个完整的技术体系，适应于全球开放流通领域，可以对商品、物流