RFID идентификация
Предисловие
В современном мире, несомненно, ценится возможность быстро и просто получать большие объёмы информации. Каждый год ведутся разработки для создания удобных и компактных носителей для хранения, передачи и защиты тех или иных данных.
На сегодняшний день человечество сделало большой шаг в эру цифровых технологий, обеспечив практически каждого человека возможностью выхода в Интернет. Цифровизируется всё: начиная со старых рукописных книжек, заканчивая документами и деньгами. Люди всё меньше пользуются наличными, отдавая предпочтение бесконтактным банковским картам, в государственных ведомствах всё больше говорят о введении единых электронных паспортов с доступом к любой информации о человеке за два клика. Больше не нужно проводить часы в очередях за получением той или иной бумажки – можно просто подать заявление через сайт. Нельзя отрицать, что подобные изменения упрощают жизнь простого человека. И касаются эти удобства не только таких вещей как документы. Это касается целых отраслей промышленности.
В этой статье мы затронем тему RFID индефикации – технологии, которая получила широкое применение в десятках сфер производства и, что самое главное, которой пользуется каждый день практически каждый из вас.
Так что же такое RFID и с чем его едят?
RFID (Radio-frequency identification) в переводе с английского означает радиочастотную идентификацию. Иными словами, это способ опознания объектов, при котором радиосигналы записывают или считывают информацию, хранящуюся на RFID-метках (ещё их называют трансподерами).
RFID относится к беспроводной системе, состоящей из двух компонентов: метки и считывателя. Считыватель – это устройство, которое имеет одну или несколько антенн, которые излучают радиоволны и принимают сигналы обратно от RFID-метки.
Общая схема работы RFID
RFID-метки могут хранить различную информацию от одного серийного номера до нескольких страниц данных. Считыватели могут быть мобильными (отсюда и название «транспондеры»), чтобы их можно было переносить в руке, или они могут быть установлены на столбе или над головой.
Классификация RFID
По типу источника питания
Пассивные транспондеры RFID получают энергию для передачи данных только от электромагнитного поля устройства записи-считывания RFID.
Кроме того, существует промежуточный тип, представленный полуактивными или полупассивными транспондерами, которые, с одной стороны, имеют собственный источник питания, но сами не функционируют как отправители. Электропитание транспондера RFID осуществляется через батарею, и, следовательно, нет необходимости полагаться на характеристики электромагнитного поля, но ответ создается посредством модуляции поля, которое не усиливает поле дальше.
По типу используемой памяти
RO (Read Only) – в эти метки информация записывается лишь единожды. Их очень удобно использовать для единоразовой идентификации.
WORM (Write Once Read Many) – содержит блок однократно записываемой памяти, которую можно считать много раз.
RW (Read and Write) – транспондеры, в которые можно записывать и считывать данные много раз.
По рабочей частоте
Низкочастотные (LF = 125 кГц)
Эта свободно доступная полоса частот характеризуется низкой скоростью передачи и короткими расстояниями передачи. В большинстве случаев создание этих систем дешево, легко в обращении и не требует регистрации, а также дополнительных сборов. Транспондеры RFID используют электромагнитные волны ближнего поля и получают энергию через индуктивную связь. Преимущество состоит в том, что транспондеры RFID в этой полосе частот относительно устойчивы к металлам или жидкостям, что делает их подходящими для использования при идентификации животных и людей. Для этих транспондеров свойственны коллизии – ошибки одномоментной передачи информации в среде с коллективным доступом.
Высокочастотные (HF 13,56 МГц)
Эти системы действительно имеют очень высокие скорости и дальности передачи. Из-за более коротких длин волн в качестве антенны вместо катушки достаточно диполя, для лучевой оптики достаточно расширения поля, что, в свою очередь, обеспечивает целевое распространение. Кроме того, UHF-транспондеры в основном производятся в виде фольги, что полезно для обработки больших объемов в ролевом процессе.
Также стоит упомянуть в этом контексте, что некоторые полосы частот в микроволновом спектре еще не стали доступными с финансовой точки зрения рентабельности, и, более того, они могут подпадать под действие местных разрешительных ограничений.
Применение
Пожалуй, рассмотрим применение в сфере медицины.
Системы RFID используют радиоволны на нескольких разных частотах для передачи данных. В медицинских учреждениях и больницах технологии RFID включают следующие приложения:
Обнаружение выхода из постели и обнаружение падения
Обеспечение того, чтобы пациенты получали правильные лекарства и медицинские устройства.
Предотвращение распространения поддельных лекарств и медицинских изделий.
Наблюдение за пациентами
Предоставление данных для систем электронных медицинских карт
И это использование только в одной сфере!
Так же технология применяется в:
Транспортной и складской логистике, предотвращение краж в торговых залах;
Системах контроля и управления доступом
Системы управления багажом
Преимущества использования технологии
Каждая микросхема имеет уникальный серийный номер, который назначается только один раз во всем мире (UID или TID). Это гарантирует четкую назначаемость в рамках отдельного продукта и обеспечивает индивидуализацию всего диапазона продукта.
Перезаписываемая память данных в микросхеме. Информация на носителе данных RFID может быть изменена, стерта или дополнена в любое время. Данные о продукте, обслуживании, производстве или обслуживании доступны непосредственно на продукте. (Преимущество перед обычными штрих-кодами)
Связь, которая осуществляется между носителем данных RFID и системой записи-считывания без требования визуального контакта, обеспечивает устойчивость к грязи за счет размещения в защищенных местах, а также для невидимой интеграции в существующие продукты и упрощения процесса. оптимизация.
Высокая скорость передачи данных составляет 100% первого прохода в случае штрих-кодов.
Возможность одновременного считывания нескольких носителей данных RFID за один рабочий этап (массовый захват), что ускоряет процессы.
Всё ли так хорошо?
Использование RFID вызвало серьезные споры, и некоторые защитники конфиденциальности потребителей инициировали бойкот продукции. Эксперты по защите прав потребителей Кэтрин Альбрехт и Лиз Макинтайр, два выдающихся критика, назвали две основные проблемы конфиденциальности в отношении RFID, которые заключаются в следующем:
Поскольку владелец предмета может не знать о наличии метки RFID, а метку можно прочитать на расстоянии без ведома человека, конфиденциальные данные могут быть получены без согласия.
Если отмеченный товар оплачивается кредитной картой или в сочетании с использованием карты лояльности, то можно будет косвенно установить личность покупателя, прочитав глобальный уникальный идентификатор этого товара, содержащийся в теге RFID. Это возможно, если человек, наблюдающий, также имел доступ к данным карты лояльности и кредитной карты, а человек с оборудованием знает, где будет покупатель.
Цели безопасности
При обсуждении свойств безопасности различных конструкций RFID полезно сформулировать четкие цели безопасности.
Безопасность
Метки (в дальнейшем «теги») не должны ставить под угрозу конфиденциальность их владельцев.
Информация не должна передаваться неавторизованным читателям и не должна дать возможность создания долгосрочных ассоциаций отслеживания между тегами и их владельцами.
Чтобы предотвратить отслеживание, владельцы должны иметь возможность обнаруживать и отключать любые теги, которые они несут.
Общедоступные выходные данные тегов должны быть случайными или легко изменяемыми, чтобы избежать долгосрочных ассоциаций между тегами и держателями.
Содержимое частного тега должно быть защищено контролем доступа и, если предполагается, что каналы опроса небезопасны, шифрованием.
И теги, и читатели должны доверять друг другу. Спуфинг любой из сторон должен быть практически невозможным.
Помимо обеспечения механизма контроля доступа, взаимная аутентификация между тегами и считывателями также обеспечивает определенную степень доверия. Атаки с перехватом сеанса и повторным воспроизведением также вызывают беспокойство. Индукция отказа или прерывание питания не должны нарушать протоколы или открывать окна для попыток взлома. И теги, и считыватели должны быть устойчивы к повторному воспроизведению или атакам типа «злоумышленник в середине».
Способы обезопасить использование технологии RFID
Предположим, что для устранения этих недостатков мы применяем политику удаления уникальных серийных номеров в точках продажи. Бирки, хранимые потребителями, по-прежнему будут содержать информацию о коде продукта, но не уникальные идентификационные номера. К сожалению, отслеживание все еще возможно путем связывания «совокупностей» определенных типов тегов с идентификаторами держателя. Например, уникальная склонность к обуви Gucci с RFID-меткой, часам Rolex и сигарам Cohiba может выдать вашу анонимность. Более того, этот паттерн по-прежнему не предлагает механизма доверия.
Обеспечение заявленных целей безопасности требует реализации контроля доступа и аутентификации. Криптография с открытым ключом предлагает решение. В каждый тег могут быть встроены определенный (тип) открытый ключ считывателя и уникальный закрытый ключ. Во время опроса метки и считыватели могут взаимно аутентифицировать друг друга с помощью этих ключей, используя хорошо понятные протоколы. Чтобы предотвратить подслушивание в зоне опроса, теги могут шифровать свое содержимое, используя случайный одноразовый номер, чтобы предотвратить отслеживание. К сожалению, поддержка надежной криптографии с открытым ключом выходит за рамки ресурсов недорогих (0,05–0,10 долл. США) тегов, хотя существуют решения для более дорогих тегов.
Симметричная аутентификация сообщений требует, чтобы каждый тег имел уникальный ключ для считывателя или чтобы ключ был совместно использован пакетом тегов. Для поддержки уникального ключа для каждого тега необходимы сложные накладные расходы на управление ключами. Если ключи должны быть общими, теги должны быть устойчивы к физическим атакам, описанным в; в противном случае компрометация одного эффективного тега ставит под угрозу всю партию. Внедрение защищенной памяти на недорогой бирке с числом логических вентилей, исчисляемым сотнями, является сложной задачей, особенно в свете сложности защиты памяти на смарт-картах с относительно большим количеством ресурсов. Даже поддержка надежного симметричного шифрования является проблемой в краткосрочной перспективе.
Рассматривая краткосрочные ограничения на ресурсы недорогих тегов, мы обсуждаем простую схему безопасности RFID, основанную на односторонней хэш-функции. На практике будет достаточно аппаратно-оптимизированной криптографической хеш-функции, если предположить, что она может быть реализована с затратой значительно меньших ресурсами, чем симметричное шифрование. В этой схеме каждый тег с поддержкой хеширования содержит часть памяти, зарезервированную для «мета-идентификатора», и работает либо в разблокированном, либо в заблокированном состоянии. В разблокированном состоянии все функции и память метки доступны для всех в зоне опроса.
Чтобы заблокировать тег, владелец вычисляет хеш-значение случайного ключа и отправляет его в тег как значение блокировки, то есть lock = hash (key). В свою очередь, тег сохраняет значение блокировки в области памяти мета-идентификатора и переходит в заблокированное состояние. Пока тег заблокирован, он отвечает на все запросы текущим значением мета-идентификатора и ограничивает все остальные функции. Чтобы разблокировать тег, владелец отправляет тегу исходное значение ключа. Затем тег хеширует это значение и сравнивает его с блокировкой, хранящейся под мета-идентификатором. Если значения совпадают, тег разблокируется.
Каждый тег всегда отвечает на запросы в той или иной форме и, таким образом, всегда раскрывает свое существование. Теги будут оснащены физическим механизмом самоуничтожения и будут разблокированы только во время связи с авторизованным читателем. В случае потери питания или прерывания передачи теги вернутся в заблокированное состояние по умолчанию. Доверенный канал может быть установлен для функций управления, таких как управление ключами, отключение тегов или даже запись тегов, требуя физического контакта между устройством управления и тегом. Требование физического контакта для критически важных функций помогает защититься от саботажа беспроводной сети или атак типа «отказ в обслуживании».
Механизм блокировки на основе хеша решает большинство наших проблем с конфиденциальностью. Контроль доступа к содержимому тегов ограничен держателями ключей.
Хотя этот вариант проекта частично удовлетворяет некоторым желаемым свойствам безопасности, более безопасные реализации требуют нескольких разработок. Одним из ключевых направлений исследований является дальнейшее развитие и внедрение недорогих криптографических примитивов. К ним относятся хэш-функции, генераторы случайных чисел, а также криптографические функции с симметричным и открытым ключом. Недорогое аппаратное обеспечение должно минимизировать площадь схемы и энергопотребление без отрицательного влияния на время вычислений. Безопасность RFID может выиграть как от улучшений существующих систем, так и от новых разработок. Более дорогие устройства RFID уже предлагают симметричное шифрование и алгоритмы с открытым ключом. Адаптация этих алгоритмов для недорогих пассивных устройств RFID должна стать реальностью в считанные годы.
Протоколы, использующие эти криптографические примитивы, должны быть устойчивыми к прерываниям питания и возникновению неисправностей. По сравнению со смарт-картами, RFID-метки обладают большей уязвимостью к этим типам атак. Протоколы должны учитывать нарушение беспроводных каналов или попытки перехвата связи. Сами теги должны плавно восстанавливаться после потери питания или прерывания связи без ущерба для безопасности. Постоянное совершенствование технологий неуклонно стирает границы между устройствами RFID, смарт-картами и повсеместными компьютерами. Исследования, направленные на повышение безопасности устройств RFID, помогут проложить путь к универсальной, безопасной повсеместно распространенной вычислительной системе. Все разработки, связанные с RFID-метками и другими встроенными системами, могут способствовать созданию надежной и безопасной инфраструктуры, предлагающей множество интересных потенциальных приложений.
Выводы
Таким образом, несомненными достоинствами RFID идентификации являются:
Отсутствие необходимости прямого контакта или видимости
Быстрота и точность
Неограниченный срок эксплуатации
Большой объем хранимой информации на маленьком носителе
Технология RFID – что это?
Технология RFID (Radio Frequency IDentification) – система связи, которая позволяет идентифицировать объекты при помощи радиоволн. Такая технология помогает легко и быстро получать необходимую информацию о предмете через метки. Благодаря специальным считывателям, можно сканировать RFID-метку и получать готовые данные.
Любая система RFID состоит из трех составляющих: считыватель, программное обеспечение, метки. Данная технология значительно упрощает работу складских помещений, логистику и производство, так как позволяет без непосредственного контакта с предметом получать максимально полную информацию о нем.
Где применяют RFID-технологии?
Сегодня применение RFID-технологий встречается все чаще. Такая система идентификации актуальна для отслеживания перемещений объектов, оптимизации работ, предотвращения краж и невозможности подделки, упрощения системы учета. Рассмотрим несколько примеров, где уже используют данную технологию.
Наиболее известные сферы, в которых уже внедрили RFID-технологии:
В производстве данную технологию используют для маркировки упаковок и готовых продуктов, координации и отслеживания сотрудников, упрощения процесса погрузки и отправки товаров, автоматизации управления, учета данных и многого другого.
Систему RFID часто можно встретить на больших складах. Так гораздо проще маркировать места для хранения товаров, а также отслеживать перемещение товаров по складу и за его пределами.
3. Контроль доступа
При помощи меток RFID можно регулировать доступ сотрудников к определенным помещения или продуктам. Более того, благодаря этим меткам многие компании налаживают работу парковок и дверей, создавая возможность доступа только ограниченному кругу лиц.
4. Платежная система
Технология Radio Frequency IDentification используется как платежная система. При помощи автоматической идентификации денежных переводов оплату можно производить в транспорте и даже автоматах с едой.
В сфере медицины RFID-технология получила широкое распространение и помогла ей сделать значительный шаг в развитии. На метки RFID можно внести абсолютно любые данные о пациенте: группу крови, возраст, наличие аллергии и т.д. А метки чаще всего наносят на браслеты, которые носят эти пациенты. Также такие метки можно заметить на лекарствах.
В сфере транспортировки различных грузов данная технология позволяет регулировать перемещения, своевременную доставку, безопасность перевозки, а также значительно упрощает процесс комплектовки и сортировки грузов перед отправкой.
До недавнего времени метки наносили на изделия из меха, но сегодня на бирках и ценниках любого магазина можно найти такой чип. Он позволяет покупателю получить информацию о товаре: информацию о производителе, материалах, правилах стирки, а также перемещении товара.
Метки актуальны при торговле сложным оборудованием, в том числе и складским. В них содержится инструкция сборки и эксплуатации.
Именно благодаря чипу RFID, все магазины предотвращают кражи. Наклейка с чипом на алкогольной продукции, изделиях одежды, книгах и других товарах не позволяет вынести что-либо за пределы рамок. В данной ситуации рамы распознают чип и срабатывают.
Как работает RFID?
Внутри каждого считывателя находится двухсторонний передатчик, благодаря которому происходит процесс считывания информации со специальных микросхем. Метки хранят в себе всю необходимую информацию об объекте, на который их нанесли. После можно даже удаленно получать информацию. Таким образом, процесс работы RFID-технологии состоит из трех основных этапов:
Идентификация происходит по числовому коду, который вписывают в каждый чип. Именно в нем хранится вся информация о предмете.
RFID-считыватель
RFID-считыватель, другими словами ридер, позволяет считывать данные с метки. Более того, в случае с пассивными метками, он выступает как источник энергии. С его помощью осуществляется процесс получения, обработки и анализа данных, содержащихся на метках. А также он позволяет записывать и изменять данные на RFID-метках.
Существует три наиболее распространенных вида RFID-считывателя:
RFID-метки. Определение и виды.
RFID-метка, иногда ее называют транспондер, представляет собой устройство, которое получает и отправляет сигналы считывающему устройству. Это микроустройство, со встроенным чипом. Чип имеет персональный номер и хранит информацию об объекте. Состоит устройство RFID из следующих элементов:
Задача любого транспондера заключается в передаче информации, а также отслеживании объекта. На сегодняшний день существует огромное множество видов RFID-меток. Они могут отличаться по внешнему виду:
Также RFID различаются по источникам питания:
Radio Frequency IDentification также бывают разными по типу памяти:
Карты и ключи с использованием RFID-технологий
Наибольшую популярность приобрели карты и ключи, созданные с технологией RFID. Такое нововведение значительно упрощает работу любого офиса, магазина, склада или завода.
RFID-карта
RFID-карта представляет собой самую обычную пластиковую карту, внутрь которой внедрен специальный микрочип. Такая карта позволит отслеживать работу персонала (отсутствие/присутствие на рабочих местах, время прихода/ухода, продолжительность перерывов), контролировать доступ к различной информации, идентифицировать человека. К основным возможностям RFID-карты можно отнести:
Для складских помещений такая технология открывает возможности автоматизации работ. Позволяет упростить работу сотрудников, а также отследить ее качество.
RFID-ключ
Такие ключи чаще всего выглядят как небольшой брелок, браслет или карта. Основной задачей RFID-ключа является идентификация и допуск к проходу. Наверняка каждый сталкивался с этой технологией, заселяясь в номер отеля, открывая дверь в подъезд, приходя на работу.
Стоит отметить, что такие ключи бывают простые, которые просто открывают доступ в определенные помещения или программы. Но также бывают с дополнительными возможностями. Обычно такой ключ имеет администратор, который может менять условия доступа для других.
Плюсы и минусы использования RFID-технологий
Чипирование превзошло все предыдущие методы учета и идентификации. Привычные штрихкоды заменяют современными RFID-метками. Но, как и у любой техники, у таких чипов есть свои достоинства и недостатки.
Преимущества
Недостатки
Пожалуй главным и единственным недостатком технологии Radio Frequency IDentification является ее цена. Если обычные штрихкоды можно создать на принтере за считанные секунды, то разработка чипа RFID требует специального оборудования, цена которого не меньше сорока тысяч рублей.
Конечно, как и любая техника при неосторожном использовании становится непригодной для использования, так и чип утрачивает свои функции. Испорченный чип становится нечитаемым. Поэтому рекомендуют не мочить и не нагревать чип; не носить с предметами, которые могут поцарапать; не оставлять на магнитных поверхностях.
RFID в России
В последние годы доля рынка RFID-меток значительно выросла. В СМИ часто обсуждается эффективность, роль и дальнейшее развитие радиочастотной идентификации.
Сегодня RFID-технологии используют в самых различных сферах. Их популярность растет с каждым днем и вскоре будет сложно найти привычные всем штрихкоды, так как их полностью заменят чипы RFID. Данная технология является уникальной в сравнении с привычными методами идентификации, она обладает высокой производительностью и дальностью считывания. Хотя в России к RFID-меткам некоторые до сих пор относятся с осторожностью, они уже активно применяются в самых привычных местах. Например, общественный транспорт в крупных городах России давно оборудован валидаторами со считывателями. В метро, трамвае, автобусе, поезде или электричке давно расплачиваются при помощи RFID-технологии.
Большую роль в росте популярности Radio Frequency IDentification играет цифровизация жизни. Благодаря развитию онлайн-мира, интернет-устройств и сети, использование RFID-технологий значительно упрощает процессы. Прогнозы развития данной технологии говорят о том, что все крупные организации вскоре начнут использование RFID-меток. Такое решение позволяет провести полную автоматизацию процессов работы.
Почему же не все компании внедряют технологию радиочастотной идентификации? К сожалению, внедрение данной технологии представляет не самый простой и быстрый процесс. Для того чтобы перейти на работу с этой системой, необходимо научиться разбираться в ней, приобрести необходимые навыки и знания. Более того, внедрение меток RFID требует не малых вложений и непонятно, когда окупятся эти инвестиции. Вторая сложность, с которой сталкиваются предприниматели, принимая решение о внедрении технологии, является сам процесс работы. Перед тем как использовать метки RFID, необходимо навести полный порядок во всех рабочих процессах. В противном случае радиочастотная идентификация не упростит процесс, а только запутает.
Для России технология радиочастотной идентификации до сих пор остается новой и не до конца изведанной. Поэтому перед решением внедрять RFID-метки, следует проконсультироваться со специалистами, а также внимательно проанализировать перспективы, которые будут ждать компанию после.
Стоимость
Далеко не все компании перешли от использования штрихкодов к RFID-меткам. Это происходит из-за значительно высокой стоимости. Если создание штрихкода не требует особых усилий и средств, то переход к таким меткам до сих пор выглядит как ненужное вложение средств, которое не принесет прибыль. Функциональность RFID-меток никто не оспаривает, но вкладывать в них такие деньги, пока не готовы. Следовательно, как только цены пойдут на спад, их популярность возрастет в разы.
Сам считыватель не такой дорогой, а вот производство метки стоит недешево. На сегодняшний день средняя стоимость RFID-метки на рынке варьируется от 1 до 4 долларов. Самая недорогая метка, которая представляет собой наклейку с чипом и антенной, стоит не дешевле 50 центов.
Экономическая эффективность
Все же экономическая эффективность от внедрения технологии RFID есть. Функциональные выгоды понятны, но именно из них будут вытекать и финансовые. При помощи использования радиочастотной идентификации происходит автоматизация многих процессов. Более того, благодаря метка проще предотвращать кражи, отличать подделки, ускорить многие процессы, избежать ошибок.
Таким образом руководитель получает четкий, налаженный механизм работы. Разберем пример применения RFID-технологии в работе склада. Благодаря RFID-меткам сотрудникам становится проще сортировать и формировать поставки, вести учет, отслеживать перемещения. Поэтому теперь с этими задачами может справляться меньшее количество работников. А благодаря сэкономленному времени, количество отправок, которое делает компания, увеличится.
Одобрение и интерес партнеров также будет обеспечен. Каждый деловой человек заинтересован в развитии и оптимизации своего бизнеса. Использование новейшей, еще не всем знакомой технологии RFID способствует формированию имиджа и репутации компании. Для любого партнера это будет показателем надежности.
Хотя внедрение меток радиочастотной идентификации пока что является скорее инновационным решением и требует затрат, будущие выгоды можно отследить уже сейчас.
Заключение
В условиях постоянного развития и расширения рынков, компаниям важно идти в ногу со временем. Технология-RFID позволяет упростить многие процессы, предотвращает потери, уменьшает риски появления ошибок и многое другое. Актуальность использования данной технологии обуславливается ее широкими возможностями.
Для того, чтобы средства потраченные на переход к RFID-технологии окупились, важно продумать систему их использования. Если вы только задумываетесь об открытии своего бизнеса, обратите внимание на уникальную возможность арендовать складское помещение для хранения ваших товаров в Подмосковье от компании “Апаринки Владение 5”. Выстраивайте здесь оптимизированную работу склада с новейшей технологией радиочастотной идентификации.
