V moderním světě je nepochybně oceňována schopnost rychle a snadno získat velké množství informací. Každý rok probíhá vývoj s cílem vytvořit pohodlná a kompaktní média pro ukládání, přenos a ochranu určitých dat.
Dnes lidstvo udělalo velký krok do éry digitálních technologií a poskytlo téměř každému člověku možnost přístupu k internetu. Digitalizuje se vše: od starých ručně psaných knih po dokumenty a peníze. Lidé používají hotovost stále méně, preferují bezkontaktní bankovní karty, vládní resorty stále častěji hovoří o zavedení jednotných elektronických pasů s přístupem k jakýmkoli informacím o člověku na dva kliky. Už nemusíte trávit hodiny ve frontách, abyste dostali ten či onen kus papíru – můžete jednoduše odeslat žádost prostřednictvím webu. Nelze popřít, že takové změny usnadňují život obyčejnému člověku. A tyto vymoženosti se netýkají jen takových věcí, jako jsou doklady. To platí pro celá průmyslová odvětví.
V tomto článku se dotkneme tématu RFID identifikace, technologie, která byla hojně využívána v desítkách oblastí výroby a hlavně kterou denně využívá téměř každý z vás.
Co je tedy RFID a k čemu se používá?
RFID (Radio-frequency identification) v angličtině znamená radiofrekvenční identifikace. Jinými slovy, jedná se o způsob identifikace objektů, při kterém rádiové signály zapisují nebo čtou informace uložené na RFID štítcích (nazývají se také transpodéry).
RFID označuje bezdrátový systém, který se skládá ze dvou součástí: štítku a čtečky. Čtečka je zařízení, které má jednu nebo více antén, které vysílají rádiové vlny a přijímají signály zpět z RFID štítku.
Obecné schéma fungování RFID
Štítky RFID mohou uchovávat různé informace od jediného sériového čísla po více stránek dat. Čtečky mohou být mobilní (odtud název “transpondéry”), takže je lze nosit v ruce, nebo je lze připevnit na tyč nebo nad hlavu.
V zásadě mohou být transpondéry RFID poskytovány téměř ve všech tvarech, materiálech, velikostech a barvách. Jejich konkrétní provedení závisí na způsobu použití. Společným znakem všech různých RFID transpondérů je, že se skládají ze dvou komponent. Interně se každý RFID transpondér skládá z alespoň jednoho mikročipu a jedné tištěné, rozložené nebo leptané antény. Čip a anténa (také nazývaná vložka) jsou velmi citlivé, což znamená, že jejich odolnost vůči mechanickým, tepelným a chemickým vlivům je omezená. V důsledku toho je zapotřebí speciální „balíček“ těchto elektronických součástek. Nejjednodušší formou balení je RFID štítek.
“Jednočipový” transpondér se skládá ze substrátu obsahujícího anténu a čip, jehož krátký název je tab. Transpondérový systém se skládá ze čtečky, softwaru a aplikačního procesu včetně odpovídající služby.
Klasifikace RFID
Podle typu zdroje energie
Existují dva hlavní typy transpondérů – aktivní a pasivní.
Aktivní RFID – transpondéry mají vlastní napájecí systém, například vestavěnou baterii, a mohou přenášet data na velké vzdálenosti (až 100 m).
Pasivní RFID transpondéry přijímají energii pro přenos dat pouze z elektromagnetického pole RFID zapisovače-čtečky.
Kromě toho existuje mezityp reprezentovaný semiaktivními nebo semipasivními transpondéry, které na jedné straně mají vlastní zdroj energie, ale samy nefungují jako vysílače. RFID transpondér je napájen z baterie, a proto se nemusí spoléhat na charakteristiky elektromagnetického pole, ale odezva je generována modulací pole, která pole dále nezesiluje.
Podle typu použité paměti
RO (pouze pro čtení) – informace se do těchto značek zapisují pouze jednou. Jsou velmi vhodné pro jednorázovou identifikaci.
WORM (Napiš jednou přečteno) – obsahuje blok paměti pro jeden zápis, kterou lze číst mnohokrát.
RW (čtení a zápis) – transpondéry, do kterých lze mnohokrát zapisovat a číst data.
Podle provozní frekvence
Nízká frekvence (LF = 125 kHz)
Toto volně dostupné frekvenční pásmo se vyznačuje nízkou přenosovou rychlostí a krátkou přenosovou vzdáleností. Ve většině případů je tvorba těchto systémů levná, snadno použitelná a nevyžaduje registraci, stejně jako další poplatky. RFID transpondéry využívají elektromagnetické vlny blízkého pole a přijímají energii prostřednictvím indukční vazby. Výhodou je, že RFID transpondéry v tomto frekvenčním pásmu jsou relativně odolné vůči kovům nebo kapalinám, díky čemuž jsou vhodné pro použití při identifikaci zvířat a lidí. Tyto transpondéry se vyznačují kolizemi – chybami současného přenosu informací v prostředí sdíleného přístupu.
Vysoká frekvence (HF 13,56 MHz)
Vysokofrekvenční transpondéry jsou všestranné a mají vysoké přenosové rychlosti a vysoké hodinové frekvence. Odpovídající RFID transpondéry pracují na frekvenci 13,56 MHz. Jedná se o krátkou vlnovou délku, která vyžaduje pouze několik otáček antény. V důsledku toho mohou být antény RFID menší a jednodušší. To umožňuje použití leptaných nebo tištěných antén, což zase znamená, že jazýčky (=čip + anténa) mohou být vyrobeny jako spojitá cívka, což značně zjednodušuje následné zpracování, pokud je v roli velké množství produktů. to-roll proces .
Mikrovlnná trouba (UHF 860 – 950 MHz, rozděleno do dílčích pásem)
Tyto systémy mají skutečně velmi vysoké přenosové rychlosti a dosahy. Vzhledem ke kratším vlnovým délkám stačí jako anténa místo cívky dipól, pro paprskovou optiku stačí rozšíření pole, které zase zajišťuje cílené šíření. Kromě toho se UHF transpondéry vyrábějí hlavně ve formě fólie, což je užitečné pro manipulaci s velkými objemy v procesu hraní rolí.
V této souvislosti je také vhodné zmínit, že některá frekvenční pásma v mikrovlnném spektru zatím nejsou finančně dostupná a navíc se na ně mohou vztahovat místní licenční omezení.
přihláška
Možná se zamyslíme nad jeho aplikací v lékařské oblasti.
RFID systémy využívají k přenosu dat rádiové vlny na několika různých frekvencích. Ve zdravotnických zařízeních a nemocnicích zahrnují technologie RFID následující aplikace:
Detekce vstávání z postele a detekce pádu
Zajistit, aby pacienti dostávali správné léky a zdravotnické prostředky.
Zabránění šíření padělaných léků a zdravotnických prostředků.
Poskytování dat pro systémy elektronických zdravotních záznamů
FDA si není vědom žádných vedlejších účinků spojených s RFID. Existují však obavy z potenciálního nebezpečí elektromagnetického rušení (EMI) elektronických lékařských zařízení z vysokofrekvenčních vysílačů, jako je RFID. Elektromagnetické rušení je degradace zařízení nebo systémů (jako jsou lékařské přístroje) způsobená elektromagnetickým rušením.
A to jen pro jednu oblast!
Technologie se také používá v:
Dopravní a skladová logistika, prevence krádeží v obchodních podlažích;
Systémy kontroly a řízení přístupu
Systémy pro správu zavazadel
Výhody použití technologie
Každý čip má jedinečné sériové číslo, které je celosvětově přiděleno pouze jednou (UID nebo TID). To zaručuje jasné přiřazení v rámci jednotlivého produktu a zajišťuje individualizaci celého sortimentu.
Přepisovatelná datová paměť na čipu. Informace na datovém nosiči RFID lze kdykoli změnit, smazat nebo doplnit. Údaje o produktu, službě, výrobě nebo službě jsou k dispozici přímo na produktu. (Výhoda oproti konvenčním čárovým kódům)
Komunikace, která probíhá mezi datovým nosičem RFID a systémem zápisu a čtení bez požadavku na vizuální kontakt, zajišťuje odolnost vůči nečistotám umístěním na chráněná místa a také pro neviditelnou integraci do stávajících produktů a zjednodušených procesů. optimalizace.
Vysoká rychlost přenosu dat je 100 % prvního průchodu v případě čárových kódů.
Možnost současného čtení více RFID datových nosičů v jednom pracovním kroku (hromadné snímání), což urychluje procesy.
Je všechno tak dobré?
Použití RFID vyvolalo značnou kontroverzi, přičemž někteří zastánci soukromí spotřebitelů zahájili bojkot produktů. Experti na ochranu spotřebitelů Katherine Albrecht a Liz McIntyre, dva prominentní kritici, identifikovali dva hlavní problémy ochrany soukromí u RFID, kterými jsou:
Vzhledem k tomu, že vlastník předmětu si nemusí být vědom přítomnosti štítku RFID a štítek lze přečíst na dálku bez vědomí osoby, lze citlivé údaje získat bez souhlasu.
Pokud je za označené zboží zaplaceno kreditní kartou nebo v kombinaci s věrnostní kartou, pak bude možné nepřímo identifikovat zákazníka načtením globálně jedinečného identifikátoru tohoto zboží obsaženého v RFID štítku. To je možné, pokud má sledující osoba také přístup k údajům o věrnostní kartě a kreditní kartě a osoba s vybavením ví, kde se zákazník bude nacházet.
Bezpečnostní cíle
Při diskusi o bezpečnostních vlastnostech různých návrhů RFID je užitečné formulovat jasné bezpečnostní cíle.
Štítky (dále jen „štítky“) nesmí ohrozit soukromí svých vlastníků.
Informace by neměly být sdíleny s neoprávněnými čtenáři a neměly by umožňovat vytváření dlouhodobých přidružení ke sledování mezi značkami a jejich vlastníky.
Aby se zabránilo sledování, musí být majitelé schopni detekovat a deaktivovat všechny štítky, které nosí.
Výstupy veřejných štítků by měly být náhodné nebo snadno měnitelné, aby se předešlo dlouhodobému spojení mezi štítky a držiteli.
Obsah privátního tagu by měl být chráněn řízením přístupu a, pokud jsou pollingové kanály považovány za nezabezpečené, šifrováním.
Tagy i čtenáři si musí navzájem důvěřovat. Spoofing kteroukoli stranou by mělo být téměř nemožné.
Vzájemná autentizace mezi tagy a čtečkami poskytuje kromě mechanismu řízení přístupu také určitý stupeň důvěry. Problémem je také únos relace a přehrání útoků. Indukce poruchy nebo přerušení napájení nesmí porušovat protokoly nebo otevírat okna pro pokusy o neoprávněnou manipulaci. Tagy i čtečky musí být odolné vůči opakovanému přehrávání nebo útokům typu man-in-the-middle.
Způsoby zabezpečení použití technologie RFID
S ohledem na tyto bezpečnostní cíle se podívejme na bezpečnostní vlastnosti pasivních továrních značek pouze pro čtení. Každá značka obsahuje jedinečný identifikátor. I když není nic více „špinavého“ než optický čárový kód, automatické monitorování RF tagů je možné. Tento základní vzorec jasně porušuje cíl ochrany soukromí, protože sledování vlastníků značek a čtení obsahu značek je možné, pokud je značka správně uvedena v poli dotazu čtenáře. Štítky ani čtečky nejsou autentizovány, proto neexistuje koncept důvěry.
Předpokládejme, že k odstranění těchto nedostatků zavedeme politiku odstraňování jedinečných sériových čísel v místě prodeje. Štítky uchovávané spotřebiteli budou stále obsahovat informace o kódu produktu, nikoli však jedinečná identifikační čísla. Sledování je bohužel stále možné přidružením „agregátů“ určitých typů značek k ID držitelů. Například jedinečná záliba v botách Gucci označených RFID, hodinkách Rolex a doutníků Cohiba by mohla prozradit vaši anonymitu. Navíc tento vzor stále nenabízí mechanismus důvěry.
Zajištění uvedených bezpečnostních cílů vyžaduje implementaci řízení přístupu a ověřování. Řešení nabízí kryptografie s veřejným klíčem. Každá značka může mít specifický (typ) veřejný klíč čtečky a jedinečný soukromý klíč. Během dotazování se mohou tagy a čtečky vzájemně autentizovat pomocí těchto klíčů pomocí dobře srozumitelných protokolů. Aby se zabránilo odposlechu v oblasti hlasování, mohou tagy zašifrovat svůj obsah pomocí náhodného nonce, aby se zabránilo snoopingu. Podpora silné kryptografie s veřejným klíčem bohužel přesahuje zdroje levných (0,05-0,10 $) tagů, ačkoli existují řešení pro dražší tagy.
Symetrické ověřování zpráv vyžaduje, aby každý štítek měl jedinečný klíč pro čtečku nebo aby byl klíč sdílen mezi balíkem štítků. Udržování jedinečného klíče pro každou značku vyžaduje složitou režii správy klíčů. Pokud mají být klíče sdíleny, musí být štítky odolné proti fyzickým útokům popsaným v; jinak kompromitace jednoho efektivního tagu ohrozí celou dávku. Implementace bezpečné paměti na levném štítku se stovkami logických hradel je náročná, zejména s ohledem na obtížnost zabezpečení paměti na čipových kartách s relativně náročnými zdroji. I podpora silného symetrického šifrování je z krátkodobého hlediska problém.
S ohledem na krátkodobá omezení zdrojů levných štítků diskutujeme o jednoduchém bezpečnostním schématu RFID založeném na jednosměrné hashovací funkci. V praxi bude postačovat hardwarově optimalizovaná kryptografická hašovací funkce za předpokladu, že ji lze implementovat s podstatně menšími prostředky než symetrické šifrování. V tomto schématu každý hashovatelný tag obsahuje část paměti vyhrazenou pro „meta identifikátor“ a funguje buď v odemčeném nebo uzamčeném stavu. Po odemknutí jsou všechny funkce štítků a paměť dostupné všem v oblasti průzkumu.
Pro uzamčení tagu majitel vypočítá hodnotu hash náhodného klíče a odešle ji tagu jako hodnotu zámku, tj. lock = hash(key). Značka zase uloží hodnotu zámku do oblasti paměti meta-identifikátoru a přejde do uzamčeného stavu. Když je značka uzamčena, odpovídá na všechny požadavky aktuální hodnotou meta ID a omezuje všechny ostatní funkce. K odemknutí štítku vlastník odešle na štítek původní hodnotu klíče. Značka pak tuto hodnotu zahašuje a porovná ji se zámkem uloženým pod meta identifikátorem. Pokud se hodnoty shodují, štítek se odemkne.
Každý tag vždy reaguje na požadavky v té či oné podobě a tím vždy odhalí svou existenci. Štítky budou vybaveny fyzickým samodestrukčním mechanismem a budou se odemykat pouze při připojení k autorizované čtečce. V případě výpadku napájení nebo přerušení přenosu se tagy vrátí do výchozího uzamčeného stavu. Důvěryhodný kanál lze vytvořit pro funkce správy, jako je správa klíčů, deaktivace štítků nebo dokonce zápis štítků, což vyžaduje fyzický kontakt mezi zařízením pro správu a štítkem. Vyžadování fyzického kontaktu pro kritické funkce pomáhá chránit před sabotáží bezdrátové sítě nebo útoky typu denial-of-service.
Uzamykací mechanismus na bázi hash řeší většinu našich obav o soukromí. Řízení přístupu k obsahu štítků je omezeno na držitele klíčů.
Ačkoli tato možnost návrhu částečně splňuje některé požadované vlastnosti zabezpečení, bezpečnější implementace vyžadují několik vylepšení. Jednou z klíčových oblastí výzkumu je další vývoj a implementace nízkonákladových kryptografických primitiv. Patří mezi ně hašovací funkce, generátory náhodných čísel a kryptografické funkce symetrických a veřejných klíčů. Levný hardware by měl minimalizovat plochu obvodu a spotřebu energie bez negativního dopadu na dobu výpočtu. Bezpečnost RFID může těžit jak z vylepšení stávajících systémů, tak z nového vývoje. Dražší RFID zařízení již nabízejí symetrické šifrování a algoritmy veřejného klíče. Přizpůsobení těchto algoritmů pro nízkonákladová pasivní RFID zařízení by mělo být realitou během několika let.
Protokoly využívající tato kryptografická primitiva musí být odolné vůči výpadkům napájení a poruchám. Ve srovnání s čipovými kartami jsou štítky RFID vůči těmto typům útoků zranitelnější. Protokoly musí brát v úvahu narušení bezdrátových kanálů nebo pokusy o zachycení komunikace. Samotné tagy se musí po výpadku napájení nebo přerušení komunikace hladce obnovit, aniž by došlo k obětování bezpečnosti. Neustálé pokroky v technologii neustále stírají hranice mezi zařízeními RFID, čipovými kartami a všudypřítomnými počítači. Výzkum zaměřený na zlepšení zabezpečení RFID zařízení pomůže připravit cestu pro univerzální, bezpečný a všudypřítomný výpočetní systém. Veškerý vývoj související s RFID štítky a dalšími vestavěnými systémy může přispět k vytvoření spolehlivé a bezpečné infrastruktury, která nabízí mnoho zajímavých potenciálních aplikací.
Technologie RFID neboli Radio Frequency Identification Technology je moderní polohovací systém určený ke sledování mobility osob nebo předmětů. Platforma je založena na softwaru, čtečce a RFID tagech (transpondérech) instalovaných venku nebo uvnitř. Identifikace se provádí pomocí rádiových signálů, které umožňují čtečce určit a zaznamenat data uložená v RFID zařízeních.
Jak funguje technologie RFID
Zařízení je minizařízení sestávající z mikročipu pro ukládání informací a antény, která odešle přijatá data do čtečky. K ochraně čipu a antény před působením vnějšího prostředí slouží mušle, která je umístěna v plastovém pouzdře s úchyty na zboží nebo předměty.
Čtečka může být manuální nebo stacionární a může pracovat s jakýmkoli typem antény. Software obsahuje motor a další serverové a klientské moduly, které umožňují snadné nasazení systému RFID jakékoli složitosti.
Pro rozpoznání dat uložených v RFID tagu odešle čtečka signál do transpondéru. Štítek na požadavek reaguje pomocí radiofrekvenčního záření, kde jsou informace potřebné k identifikaci zašifrovány. Dále čtečka přijme signál a odešle data do počítačového vybavení se speciálním softwarem k dalšímu zpracování.
Klasifikace RFID štítků
Štítky v systému RFID mají širokou klasifikaci, která definuje jejich konfiguraci, účel a způsoby použití.
Podle zdroje energie
Na základě zdroje poskytujícího energii se transpondéry dodávají v následujících typech:
- Pasivní – zařízení bez vlastního napájení, přenášejí informace modulací odražených rádiových signálů nosné frekvence. Vysokofrekvenční štítky mají dosah přenosu od jednoho centimetru do dvou metrů a ultravysokofrekvenční transpondéry – v rozmezí 1-10 metrů.
- Aktivní – vybavené vestavěnou baterií a mají větší celkovou velikost. Aktivní RFID je schopno reprodukovat odchozí signály vyšší úrovně ve srovnání s pasivními a lze je číst na vzdálenost až 300 metrů.
- polopasivní – miniaturní mikročipy s vlastní baterií. Dosah takových zařízení je dán citlivostí čtečky.
Podle použité paměti
Transpondér lze použít pro zápis nebo pouze pro čtení. To je ovlivněno typem paměti poskytnuté v mikročipu:
- Pouze ke čtení – data jsou zaznamenána jednou během výrobního procesu. Během provozu nemůže uživatel přidávat na čip další informace ani mazat stávající. Takové transpondéry jsou ideální pro identifikaci produktů v obchodech.
- Napsat jednou přečteno mnoho Informace se zapisují jednou, ale lze je číst vícekrát. Není možné vymazat data z čipu. Zařízení tohoto typu se používají ve skladové a dopravní logistice.
- Číst a psát – umožňují vícenásobné čtení a zápis. Takové štítky se používají například pro kontrolu přístupu zaměstnanců do zakázaných prostor nebo prostor (ve formě přístupových karet, odznaků apod.).
Popravou
Technologie RFID neomezuje výrobce ve formě a provedení transpondérů. Mohou být vyráběny v následujících formách:
- Samolepky – tenké samolepky na papírovém nebo plastovém podkladu, na které lze nalepit jakékoliv informace o produktu.
- Zabalené štítky – produkty v plastovém nebo skleněném pouzdře, které chrání čip před nečistotami, vlhkostí, náhodnými kapkami.
- Štítky, štítky – podobně jako samolepky lze integrovat do štěpkovacích předmětů. Často se aplikuje na látku nebo samotný produkt.
- Intarzie – mají polyetylenovou nebo plastovou základnu, používají se k výrobě bankovních nebo klubových karet, průkazů.
- Speciální transpondéry – jsou vyráběny pro řešení konkrétních problémů. Mohou mít například samořezné šrouby při štípání stromů nebo být vyrobeny ve formě náramků pro účastníky akcí nebo pacienty některých zdravotnických zařízení.
Aplikace RFID
Moderní RFID monitorovací systém se používá v různých oblastech. Uplatnění najde jak v obchodě či průmyslu, tak v dopravním či logistickém průmyslu.
Průmysl
Využití technologií v průmyslovém sektoru zajišťuje automatizaci procesů řízení a jasnou koordinaci práce každého zaměstnance. Pomocí čipů můžete označovat materiály, suroviny, obaly, vozidla a vybavení. Technologie RFID je žádaná zejména v automobilovém průmyslu.
Doprava
RFID je ideální pro vytváření bezkontaktních cestovních karet ve veřejné dopravě. To umožňuje zlepšit výběr plateb od cestujících a snížit náklady dopravních společností. Štítky se často používají k automatizaci zpoplatněných silnic. S jejich pomocí můžete chránit účastníky silničního provozu před přestupky, sledovat auta s překročením rychlosti.
logistika
V sektoru logistiky systém pomáhá sledovat pohyb vozidel a zboží. RFID zařízení je vhodné použít při příjmu nebo vykládce zboží ze skladu nebo pro sledování technického stavu vozidel přepravujících produkty. Mnoho logistických společností používá transpondéry v kontejnerové přepravě. Čipy obsahují informace o nákladu v kontejnerech a umožňují majiteli zboží kontrolovat jeho pohyb z jednoho místa na druhé.
Maloobchodní
V oblasti obchodu řeší využití RFID tyto úkoly:
- účtování příchozích/odchozích transakcí;
- prevence krádeží;
- identifikace padělků pro vyřazení ze sortimentu;
- automatizace skladového účetnictví;
- shromažďování statistik pro analýzu.
Visačka je umístěna na každém produktu a naskenována u pokladny během prodeje. Tyto informace jsou automaticky odesílány do obecné databáze maloobchodu a regulačních orgánů, čímž se vyhnete velkému množství dodatečné práce.
