Počítače Okna Internet

Typy rfid. RFID a alternativní metody automatické identifikace. Podle zdroje energie


RFID (English Radio Frequency IDentification, radio Frequency identification) je metoda automatické identifikace objektů, při které se pomocí rádiových signálů čtou nebo zapisují data uložená v takzvaných transpondérech neboli RFID tagech.

RFID je moderní identifikační technologie, která poskytuje podstatně více možností než tradiční značkovací systémy.

Jakýkoli systém RFID se skládá ze čtečky (čtečky, čtečky nebo dotazovače) a transpondéru (alias RFID tag, někdy se také používá termín RFID tag).

Většina štítků RFID se skládá ze dvou částí. Prvním je integrovaný obvod (IC) pro ukládání a zpracování informací, modulaci a demodulaci signálu rádiové frekvence (RF) a některé další funkce. Druhá je anténa pro příjem a vysílání signálu.

Klasifikace RFID tagů

Pro klasifikaci štítků a systémů RFID existuje několik ukazatelů:

 Podle provozní frekvence

 Zdrojem energie

 Podle typu paměti

 Realizací

Podle typu napájecího zdrojeŠtítky RFID jsou klasifikovány jako pasivní, semi-pasivní a aktivní.

Pasivní tagy RFID nemají vestavěný zdroj napájení. Elektrický proud indukovaný v anténě elektromagnetickým signálem ze čtečky poskytuje dostatečný výkon pro křemíkový CMOS čip umístěný v tagu, aby fungoval a vysílal signál odezvy.

Semi-pasivní RFID tagy, také nazývané poloaktivní, jsou velmi podobné pasivním tagům, ale jsou vybaveny bateriemi, které zajišťují napájení čipu. Rozsah působení těchto tagů přitom závisí pouze na citlivosti přijímače čtenáře a mohou fungovat na větší vzdálenost a s lepšími vlastnostmi.

Aktivní tagy RFID mají vlastní napájení a nezávisí na energii čtečky, v důsledku čehož jsou čitelné na velkou vzdálenost, mají velké rozměry a mohou být vybaveny další elektronikou. Tyto značky jsou však nejdražší a mají omezenou výdrž baterie.

Aktivní tagy ve většině případů poskytují lepší přesnost čtení než pasivní tagy. Aktivní tagy, které mají vlastní zdroj energie, mohou generovat vyšší úroveň výstupního signálu, což jim umožňuje použití v agresivním prostředí: ve vodě, kovech (lodní kontejnery, auta) a na dlouhé vzdálenosti venku. Aktivní tagy umožňují přenášet signál na vzdálenosti stovek metrů a životnost baterie takového tagu může být až 10 let. Některé štítky RFID mají například integrovaná čidla pro sledování teploty zboží podléhajícího rychlé zkáze. Jiné typy senzorů ve spojení s aktivními tagy lze použít k měření vlhkosti, záznamu šoků / vibrací, světla, záření, teploty a přítomnosti plynů v atmosféře.

Poloměr čtení pro aktivní tagy je až 300 m. Mají větší paměťovou kapacitu než pasivní tagy a jsou schopné ukládat větší množství informací. V současné době nejsou aktivní štítky větší než běžné pilulky a prodávají se za pár dolarů.

Podle typu použité pamětiŠtítky RFID jsou rozděleny do následujících typů:

 RO (pouze pro čtení) - data se zapisují pouze jednou, bezprostředně během výroby. Takové štítky jsou vhodné pouze pro identifikaci. Ne nová informace nelze do nich zapisovat a prakticky je nelze kovat.

 WORM (Write Once Read Many) - kromě jedinečného identifikátoru obsahují takové tagy blok paměti pro jednorázový zápis, kterou lze přečíst mnohokrát později.

 RW (čtení a zápis) - takové štítky obsahují identifikátor a paměťový blok pro čtení / zápis informací. Data v nich lze mnohokrát přepsat.

Podle provozní frekvence RFID tagy rozlišují následující rozsahy:

Štítky v rozsahu LF 125-134 kHz

Pasivní systémy této řady jsou levné a podle svých fyzických vlastností se používají k implantaci podkožních značek zvířat, lidí a ryb. Mají významná omezení, pokud jde o dosah a přesnost (kolize během čtení).

Štítky pásma 13,56 MHz HF

13MHz systémy jsou dostatečně levné, nemají žádné problémy s životním prostředím, jsou dobře standardizované a mají širokou škálu řešení. Používají se v platebních systémech, logistice, osobní identifikaci. Pro frekvenci 13,56 MHz byla vyvinuta norma ISO 14443 (typy A / B). Na rozdíl od Mifare 1K v tento standard je k dispozici systém diverzifikace klíčů, který umožňuje vytváření otevřených systémů. Používají se standardizované šifrovací algoritmy.

Na základě normy ISO 14443 B byly vyvinuty desítky systémů, například mýtný systém pro veřejnou dopravu v Paříži a na předměstí.

Prevalence systémů v tomto rozsahu ukázala existenci bezpečnostních problémů. Byly zaznamenány případy hackování takových systémů, například platebních systémů v městské a veřejné dopravě v Nizozemsku.

Stejně jako v rozsahu LF, v HF systémech existují problémy spojené se čtením na dlouhé vzdálenosti, v podmínkách vysoké vlhkosti, v kovovém prostředí a vzhledu kolizí.

Štítky pásma UHF (860-960 MHz)

Značky pásma UHF mají nejdelší dosah. Mnoho standardů pro etikety v tomto rozsahu vyvinulo antikolytické mechanismy. Zpočátku se značky UHF zaměřovaly na použití ve skladové a průmyslové logistice a neměly jedinečný identifikátor. Předpokládalo se, že identifikátorem štítku bude číslo EPC (Electronic Product Code) výrobku, které každý výrobce zadá do štítku samostatně během výroby. Brzy však vyšlo najevo, že kromě funkce nosiče čísla EPC produktu by bylo dobré tagu přiřadit i funkci kontroly autenticity. To znamená, že vznikl požadavek, který si sám protiřečí: současně zajistit jedinečnost štítku a umožnit výrobci zapsat libovolné číslo EPC.

Po dlouhou dobu neexistovaly žádné čipy, které by tyto požadavky zcela uspokojovaly. Čip Gen 1.19 vydaný společností Philips měl nezměnitelný identifikátor, ale neměl žádné vestavěné funkce pro banky hesel paměti tagů a data z tagu byla snadno čitelná s příslušným vybavením. Později vyvinuté čipy standardu Gen 2.0 již měly funkce ochrany paměťových bank (heslo pro čtení, pro zápis), ale neměly jedinečný identifikátor tagu, což v případě potřeby umožňovalo vytvářet identické klony tagů.

Ještě později NXP vydal dva nové čipy, které aktuálně splňují všechny výše uvedené požadavky. Čipy SL3S1202 a SL3FCS1002 jsou vyráběny ve standardu EPC Gen 2.0, ale liší se od svých předchůdců v tom, že paměťové pole TID (Tag ID), do kterého je při výrobě obvykle zapsán kód typu tagu, který se v rámci jednoho článku neliší od tag to tag je rozdělen na dvě části. Prvních 32 bitů je vyhrazeno pro kód a značku výrobce a dalších 32 bitů pro jedinečné číslo samotného čipu. Pole TID je neměnné, a proto je každý tag jedinečný. Každá banka paměti tagů může být chráněna před čtením nebo zápisem pomocí hesla a číslo EPC může být zapsáno výrobcem zboží v době označení.

Pokud jde o náklady, UHF tagy jsou levnější než jejich bratranci LF a HF, ale celkově je UHF RFID systém dražší na úkor zbytku vybavení.

V současné době je kmitočtový rozsah UHF (mikrovlnný) otevřen pro bezplatné použití v Ruské federaci v takzvaném „evropském“ rozsahu-863-868 MHz.

O standardizaci

Negativní postoje k technologii RFID jsou umocněny mezerami ve všech současných normách. Přestože proces vývoje standardů neskončil, v mnoha z nich existuje tendence skrývat některé značkové týmy před veřejností. Například příkaz „Authentication“ v technologii Philips MIFARE, který používá standard ISO / IEC 14443, po kterém musí tag šifrovat své odpovědi a přijímat pouze šifrované příkazy, lze neutralizovat nějakým příkazem, který vývojář tají.

Opatrný přístup k RFID lze změnit, pokud budou vyvinuty úplné a otevřené standardy.

Používání štítků v rozsahu UHF (mikrovlnné trouby) v Ruské federaci v současné době upravuje SanPiN 2.1.8 / 2.2.4.1383-03, schválené usnesením hlavního státního hygienického lékaře Ruské federace č. 135 ze dne 09.06. 2003.

Mezinárodní standardy RFID, jako nedílná součást technologie automatické identifikace, jsou vyvíjeny a přijímány mezinárodní organizací ISO společně s IEC. Příprava projektů pro rozvoj standardů probíhá v úzké spolupráci s proaktivními zainteresovanými organizacemi a společnostmi.

Mezinárodní organizace pro vývoj standardů

EPCglobal

Sjednocuje organizace GS1 a GS1 USA a pracuje na vývoji mezinárodních standardů RFID a EPC s cílem vytvořit mezinárodní systém pro identifikaci jakéhokoli objektu v dodavatelském řetězci po celém světě. Společnost EPCglobal oznámila své poslání zefektivnit velký počet protokolů RFID, které se ve světě objevují od 90. let, a vytvořit jediný protokol RFID pro použití v komerčních organizacích.

CÍL globální

AIM Global aktivně pracuje na průmyslových standardech od roku 1972. Jedná se o mezinárodní obchodní sdružení zastupující poskytovatele automatické identifikace a mobilní technologie... Sdružení aktivně podporuje vývoj standardů AIM prostřednictvím vlastního výboru pro technickou symboliku, poradních skupin pro globální standardy a expertní skupiny pro RFID, jakož i účasti v průmyslových, národních (ANSI) a mezinárodních (ISO) skupinách.

V Rusku byl vývoj norem RFID svěřen Ruské asociaci UNISCAN / GS1.

Standardy

ISO 15693 je mezinárodní standard v oblasti RFID. Popisuje princip přenosu informací, časové parametry přenosu signálu v systémech RFID atd.

EPC Gen2 (EPCglobal Generation 2)

V roce 2004 přijala ISO / IEC jedinou mezinárodní normu ISO 18000, která popisuje výměnné protokoly (vzduchová rozhraní) ve všech frekvenčních rozsazích RFID od 135 kHz do 2,45 GHz. Rozsah UHF (860-960) MHz odpovídá standardu ISO 18000-6A / B. Aby se vyřešily technické problémy, které se vyskytují při čtení tagů třídy 0 a 1 první generace, vytvořili v roce 2004 specialisté Hardware Action Group EPCglobal nový výměnný protokol mezi čtečkou a UHF tagem - Class 1 Generation 2. V roce 2006 EPC Návrh Gen2 s drobnými úpravami, byl přijat ISO / IEC jako doplněk C ke stávajícím možnostem A a B normy ISO 18000-6 a ISO / IEC 18000-6C je v současnosti nejpoužívanějším standardem technologie RFID v pásmu UHF.

Štítky Gen 2 jsou k dispozici s číslem zaznamenaným výrobcem nebo bez něj. Číslo zaznamenané výrobcem zboží lze zablokovat stejným způsobem jako původně vestavěné. Moderní tagy standardu Gen 2 využívají účinný antikolizní mechanismus založený na vyvinuté technologii „slotů“-více relační správa stavu tagů během čtení v oblasti pokrytí. Tento mechanismus umožňuje zvýšit rychlost čtení až na 1 500 značek / s (zápis - až 16 značek / s). Štítky Gen 2 navíc umožňují efektivně využívat několik čteček současně v překrývajících se a blízkých oblastech (technologie Dense Reader Mode) díky oddělení frekvenčních kanálů čteček od sebe.

Ze všech milovaných (alespoň v to opravdu doufám) seriálu „Insight“ - více než šest měsíců. Není to tak, že by nebylo o čem psát nebo mluvit, jen překonali případy, které se stanou předmětem jednoho z mých dalších článků o Habrém (doufám, že nebude sešrotován, protože nebude zcela věnován IT témata). Mezitím je volná minuta, pojďme zjistit, co je to RFID (radiofrekvenční identifikace) - připojí se k nim jednodušší tagy - nebo jak jeden malý technologický krok dramaticky změnil životy milionů a dokonce miliard lidí v okolí svět.

Úvodní slovo

Chtěl bych provést rezervaci hned.

Před zahájením práce na tomto článku jsem velmi doufal, že pomocí mikrografů, a zejména optiky, informací nalezených na internetu a některých znalostních databází z minulých publikací, bude možné určit, kde a jaké prvky mikroobvodu se nacházejí. Přinejmenším na „každodenní“ úrovni: říkají, toto je paměť, toto je napájecí obvod a tady je zpracování informací. Skutečně by se zdálo, že RFID je nejjednodušší zařízení, nejjednodušší „počítač“, na který můžete myslet ...

Život si však udělal vlastní úpravy a vše, co se mi podařilo najít: obecný diagram zařízení nové generace štítků, fotografie, jak by například měla vypadat paměť - ani nevím, proč jsem nevěnoval tomu pozornost v článku o RAM (možná ještě mám možnost se zlepšit?!), a skandály-intriky-odhalující procesory A5 z chipworks.

Část teoretická

Tradičně začněme nějakou úvodní částí.
RFID
Historie technologie rozpoznávání rádiových frekvencí - snad takto lze nazvat všechny myslitelné i nepředstavitelné verze RFID (radiofrekvenční identifikace) - sahá do 40. let 20. století, kdy byly aktivně vyvíjeny všechny typy elektronických zařízení SSSR, Evropa a USA ...

V té době byl jakýkoli produkt poháněný elektřinou ještě kuriozitou, takže před vědci nebylo zorané pole: kamkoli nalepíte rukojeť lopaty, jako v oblasti Černé země, strom vyroste. Posuďte sami: Maxwell navrhl své zákony teprve před půl stoletím (v roce 1884). A teorie založené na těchto rovnicích se začaly objevovat po 2-3 desetiletích (mezi lety 1900 a 1914), včetně teorie rádiových vln (od jejich objevu po modely modulace signálu atd.). Navíc příprava a průběh druhé světové války zanechaly v této oblasti své stopy.

V důsledku toho byly na konci 40. let vyvinuty systémy rozpoznávání přátel nebo nepřátel, které byly poněkud větší než systémy popsané v tomto článku, ale ve skutečnosti fungovaly na stejném principu jako moderní tagy RFID.

První demonstrace téměř moderního RFID byla provedena v roce 1973 ve výzkumné laboratoři Los Alamos a jeden z prvních patentů pro tento druh identifikačního systému byl získán o deset let později - v roce 1983. Další informace o historii RFID lze nalézt na Wiki a některých dalších webech.

Vzhledem k vestavěné baterii mají aktivní tagy výrazně větší pracovní poloměr, rozměry, složitější „nacpání“ (tag můžete doplnit teploměrem, vlhkoměrem, nebo dokonce celým GPS pozičním čipem) a odpovídající cenou.

Štítky lze klasifikovat různými způsoby: podle pracovní frekvence (LF-nízkofrekvenční ~ 130KHz, HF-vysokofrekvenční ~ 14MHz a UHF-ultra-vysokofrekvenční ~ 900MHz), podle typu paměti uvnitř tagu (pouze pro čtení) , napište jednou a přepište). Mimochodem, všemi výrobci milované a propagované NFC patří do řady HF, která má řadu známých problémů.

Jiné štítky
Bohužel náklady na RFID tagy ve srovnání s jinými typy identifikace jsou poměrně vysoké, proto jsou například poskytovány potraviny a další „horké“ zboží, které stále nakupujeme pomocí čárových kódů (nebo čárových kódů), někdy QR kódů, a zabezpečení proti krádeži pomocí takzvaných štítků proti krádeži (nebo EAS-elektronické sledování zboží)

Nejběžnější jsou tři typy (všechny fotografie jsou převzaty z Wiki):

Před námi je mnoho nádherných objevů, někdy zcela nečekaných a samozřejmě tvrdých geek porno ve formátu HD!

Pokud se někomu tato teorie zdála málo, vítejte na tomto webu v anglickém jazyce.

Praktická část

Jaké štítky tedy byly nalezeny ve světě kolem nás:


Levý sloupec shora dolů: mapa moskevského metra, průkaz Aeroexpress, plastovou kartu pro přístup do budovy RFID tag představený společností Perekrestok na výstavě RosNanoForum-2011. Pravý sloupec shora dolů: radiofrekvenční EAS tag, akustický magnetický EAS tag, bonusový lístek na veřejnou dopravu v Moskvě s magnetickým pruhem, RFID karta pro návštěvníka RosNanoForum dokonce obsahuje dva tagy.

První, kdo bude oznámen, je karta moskevského metra - pojďme začít.

V prvním kruhu. Lístek na moskevské metro
Nejprve kartu namočíme do čisté vody, abychom odstranili vrstvy papíru, které skrývají samotné srdce této „značky“.


Ořezaná mapa moskevského metra

Nyní se na to pečlivě podívejme při malém zvětšení optickým mikroskopem:


Mikrofotografie čipové karty pro přístup k moskevskému metru

Čip je upevněn docela pevně a chci vás upozornit na skutečnost, že všechny 4 „nohy“ jsou připevněny k anténě - to se nám bude dále hodit pro srovnání s jiným RFID tagem. Sklopením plastové základny na polovinu v místě, kde se nachází čip, a mírným zatřesením ze strany na stranu se snadno uvolní. V důsledku toho máme čip velikosti oka jehly:


Optické mikrografy čipu bezprostředně po oddělení od antény

Pojďme si hrát se zaměřením:


Změňte polohu zaostření ze spodní vrstvy na horní

Nyní trochu intrik.

Říká se, že Mikron vlastními silami vyvíjí a vyrábí čipy pro moskevské metro pomocí podobné technologie Mifare (přinejmenším, připojení k anténě je jiné - nohy jiného tvaru). 22. srpna BarsMonster bez vyhlášení války a bezmyšlenkovitě poslal výzvu Mikronovi, aby objasnil, zda je možné tento čip někde vidět, do 3.11 nepřišla žádná odpověď. Jeden z novinářů (jmenovitě Alexander Erlich) na fóru IXBT se také chystal objasnit tyto informace se zástupci Mikrona, ale v tuto chvíli věci stále existují, to znamená, že oficiální zástupci Mikronu se vyhýbají odpovídat přímo na otázka.

Lístek uvažovaný výše byl zjevně vyroben (nebo byl jen namontován na anténu?) V podniku Micron (Zelenograd) - viz odkazy níže - pomocí technologie známé v kruzích RFID společností NXP, která je ve skutečnosti jasně naznačena 3 velká písmena a rok vydání technologie (a možná rok výroby) na horní metalizační vrstvě čipu. Pokud předpokládáme, že se rok 2009 vztahuje k roku, kdy byla technologie uvedena na trh, a zkratka CUL1V2 se dekóduje jako Circuit ULtralite 1 verze 2 (tento předpoklad potvrzuje i tato novinka), pak na webu NXP najdete jejich podrobný popis žetony (poslední dva řádky v seznamu)

Mimochodem, v loňském roce byla pro účastníky internetové olympiády v nanotechnologii uspořádána exkurze do závodu Mikron (fotoreportáže a videoreportáže), takže nemá smysl říkat, že je tam zařízení nečinné, ale také prohlášení "strýčku v bílém plášti", že vyrábějí značky podle standardů 70 nm, zeptal bych se ...

Podle statistik sestavených společností BarsMonster po analýze čipů 109 jízdenek metra (poměrně reprezentativní vzorek) je podle normálního rozdělení šance na nalezení „neobvyklého“ lístku ~ 109 ^ 1/2 nebo asi 10%, ale mizí s každým otevřeným lístkem ...

Pozorný pohled již zaznamenal hlavní rozdíl mezi oběma čipy Mifare - nápis Philips2001. V roce 1998 společnost Philips skutečně koupila amerického výrobce mikroelektroniky Mikron (nezaměňovat s naším Zelenograd Micron). A v roce 2006 se NXP oddělil od společnosti Philips.

Je také snadné si všimnout značky CLU1V1C, která na základě výše uvedeného znamená Circuit ULtralite 1 verze 1C. To znamená, že tato značka je předchůdcem Mifare používaného moskevským metrem, a proto je s ní kompatibilní v základních parametrech. Stejně jako v předchozím případě je však rok 2001 indikací roku vývoje a implementace technologie nebo roku výroby. Je zvláštní, že Aeroexpress používá zastaralé tagy ...

Ve třetím kruhu. Plastová karta
Jednou jsem se rozhodl ukázat jednomu ze svých známých články a fotografie na Habrahabr. Poté se zeptal, jestli nemá nějakou zbytečnou kartu pro další článek o RFID. V té době se právě přestěhovala studovat na EPFL a předložila mi kartu, která slouží ke vstupu do jedné z budov Moskevské státní univerzity. Mapa je tedy bez označení a nejsem si ani jistý, že je na ní něco napsáno, kromě obvyklého klíče pro vstup do budovy.
Karta je zcela plastová, takže ji okamžitě vložíme do acetonu na několik desítek minut:


Bereme acetonové koupele

Všechno uvnitř je docela standardní - anténa a čip, ale ukázalo se, že je na malém kousku PCB. Bohužel bez označení - typický čínský noname. Jediná věc, kterou lze o tomto čipu a kartě zjistit, je, že jsou vyrobeny / odkazují na nějaký standard TK41. Takových karet, jako je ali-baba a dealextreme, je v prodeji spousta.

Ve čtvrtém kruhu. Rozcestí
Dále chci zvážit dva tagy představené na výstavě RosNanoForum 2011. První z nich byl prezentován s velkým patosem s tím, že je to téměř všelék na zloděje a krádeže v obchodech. Tento štítek každopádně umožní obchodům zcela přejít na samoobsluhu. Efektivní manažer se bohužel ukázal být v záležitostech školní fyziky trochu více než zcela nekompetentní. A poté, co návrh na kontrolu jeho účinnosti a štítku pomocí silného magnetu připevněného na štítku rychle utišil téma ...

Po několika nákupech v SmartShopu mi zbylo několik štítků. Po vyčištění jednoho z nich od lepidla a bílé ochranné vrstvy vidíme následující:


Nový štítek řetězce obchodů Perekrestok

Postupujeme stejně jako Mifare, opatrně jej odpojíme od polymerové základny a antény a postavíme na jeviště optického mikroskopu:


Optické mikrofotografie štítku pro použití v SmartShopu

Naštěstí (buď se lepidlo napumpovalo, nebo tak bylo koncipováno) byla značka rychle odtržena od základny a její povrch zůstal beze stop lepidla. Chtěl bych vás upozornit na skutečnost, že pokud má Mifare všechny 4 kontakty připojené k anténě (2 kontakty pro každý její konec), pak zde vidíme, že dva kontakty jsou připojeny ke dvěma malým oblastem, které nejsou v kontaktu s anténu.

Pojďme si trochu pohrát se zaměřením v různých částech štítku:


Změna zaměření ...


Maximální zvětšení optického mikroskopu

Poslední fotografie vlevo nahoře s největší pravděpodobností zachycuje paměťový modul EEPROM, protože zabírá asi třetinu povrchu čipu a má „pravidelnou“ strukturu.

Zatímco v zemi probíhají novoroční prázdniny a všichni odpočívají, já konečně posbírám veškerý nahromaděný materiál na jednu hromádku. Na blog jsem dlouho nepsal, letos se pokusím zlepšit. Nepíšu o politice, filozofii, událostech ve svém životě, jen o kusech železa. Bohužel nemohu z určitých důvodů psát o žlázách v práci, ale hromadí se materiál populárně vědecké a vzdělávací povahy. Je velmi obtížné psát lépe než to, co je již napsáno na stejné Wikipedii.

RFID - R. adio F nutnost ID entifikace - identifikace frekvence rádia. RFID tagy jsou dnes širší koncepcí a jsou zde zahrnuty také bezdrátové senzory, ačkoli identifikace není jejich hlavním zaměstnáním. RFID tag je malé zařízení, které vám umožňuje číst data na něm uložená z dálky, bez přímé viditelnosti, a identifikovat tak předmět. Je to jako čárový kód u produktu, který funguje pouze v rádiu.

Štítky RFID se dodávají v různých typech. Podle způsobu napájení se rozlišují pasivní (jsou plně napájeny pro provoz ze záření čtečky) a aktivní (mají na sobě baterii). Pasivní mají samozřejmě nižší akční rozsah, ale životnost není ničím omezena. Aktivní se zlepšují, dojezd i plnění jsou inteligentnější, ale bude třeba vyměnit baterii.

Podle rozsahu rádiových frekvencí se rozlišují LF (125 kHz), HF (13,56 MHz) a UHF (860-960 MHz).

Princip činnosti

Čtečka a tag mají induktory tvořící oscilační obvod. Když čtečka vytváří se svou cívkou střídavé magnetické pole, magnetický tok procházející cívkou tagu v ní budí proud. Stejně tak funguje například bezdrátové nabíjení. Značka přijímá energii z proudu buzeného v cívce a pomocí tranzistoru může po určitou dobu (napájeno v tuto chvíli z náboje nahromaděného v kondenzátoru) cívku zkratovat, čímž se změní hodnota amplitudy proudu ve čtečce cívka. Čtečka tyto změny opravuje, čímž přijímá signál z tagu.

Zařízení řady UHF fungují stejným způsobem, pouze místo cívek - dipólů:

(Ilustrace z RFID Handbook od Klause Finkenzellera, 2. vydání)

Samozřejmě to znamená, že veškerá výměna dat mezi tagem a čtečkou probíhá veřejně, a to je třeba vzít v úvahu při řešení problémů s určováním pravosti.

Aktivní značky jsou designově rozmanitější, některé z nich jsou ve skutečnosti rádiovými majáky, několikrát za sekundu pouhým odesláním jejich čísla (parsec) do vysílání. RFID tag, kromě mikrokontroléru, který zajišťuje přenos jedinečného čísla, může být vybaven různými senzory. Například snímač tlaku. Takový senzor lze umístit do pneumatiky automobilu a nepřetržitě sledovat tlak v pneumatikách.

Štítky RFID nacházejí každý den stále více aplikací. Od použití jako klíče interkomu po tagy proti krádeži v samoobslužných obchodech. Je to nárůst poptávky, pokles nákladů v důsledku hromadné výroby, který nám umožňuje najít stále více nových aplikací.

V reakci na požadavek značka předá čtenáři své jedinečné číslo. Složitější tagy mají na paměti málo paměti a mohou ukládat jakékoli informace, například počet zbývajících výletů, což eliminuje potřebu vytvářet centrální server a mít jej neustále připojený. Značka může mít také krypto procesor na palubě a poskytovat autentizaci nebo výměnu tajných dat. Problematika přidávání štítků RFID k bankovkám je zkoumána jako další bezpečnostní opatření.

V budoucnu je možné, že všechny produkty budou ve fázi výroby vybaveny RFID tagy a lednice čtečkou RFID. Potom večer vzhůru vzhůru z lednice krabici mléka říká lidským hlasem: „Zbláznil ses? Vyhoď to, je to ve mně půl roku, dlouho se to zhoršuje. “

Příklady

Ekarta je cestovní karta pro všechny druhy dopravy v Jekatěrinburgu. Představuje kartu Mifare. Vzhled:

Několik acetonových lázní a po obvodu vidíte induktor. Systém je zcela decentralizovaný a informace o množství peněz jsou uloženy na samotné kartě v šifrované podobě.

Moskevské metro. Konstrukce je jednodušší, aby se snížily náklady, karta je na jedno použití:

Klíčenka od interkomu „Factorial“

Uvnitř také RFID čip od Texas Instruments

V tomto případě se při každém otevření dveří přepíší data v klíči, takže není možné zvýšit počet klíčů. Kopie bude fungovat, ale po prvním otevření originál přestane fungovat, protože se změní data v klíči. S touto chytrou aktualizací faktoriál znemožnil kopírování klíčů od vrátného.

Aktivní tagy parsec

Jedná se o uzavřený kontejner s mikrokontrolérem, baterií a rádiovým modulem, který několikrát za sekundu vysílá do vzduchu své jedinečné číslo. Tím, že to na autě opravíte, můžete určit, která auta jsou aktuálně například v garáži. Hlavní úkol těchto značek je v automatickém otevírání bran a závor.

V tomto případě je možnost na poslední fotografii také vybavena pasivním štítkem, můžete jej zavěsit jako klíčenku na klíče a otevřít nejen brány, ale i dveře.

Skutečná bezpečnost automobilu založená na přítomnosti takové značky je zranitelná.

Pokud rozebereme klíč od auta, najdeme v něm čip imobilizéru, který je ve skutečnosti také štítkem RFID:

Na pravé straně víka. Spolehlivost a utajení mechanických zámků je omezena přesností obrábění a dosáhla svého limitu. Elektronické zámky a klíče mají mnohem větší počet kombinací.

Značky RFID lze implementovat ve fázi výroby, například pro kytary:

Tímto způsobem si výrobce nejen usnadňuje sledování produktů ve skladech, ale také si zaručuje způsob, jak odlišit své výrobky od padělků.

Zde je klobouk se štítkem RFID ušitým během výroby:

Další z bundy:

Některá rozpouštědla a dostáváme značky:

Samostatné slovo si zaslouží takzvané štítky proti krádeži neboli 1bitové transpondéry. Toto je tag RFID, který přenáší pouze 1 bit - informace o jeho přítomnosti. Takové štítky se používají k ochraně zboží před krádeží. Mluvím o jednom z těchto. Nejčastěji existují značky elektromagnetického systému (značka je oscilační obvod) a acoustomagnetické. Značky jiných typů jsou v naší oblasti vzácné.

Pokud jste paranoidní

Může se hodit RFID Zapper. Štítek můžete také trvale vypnout v mikrovlnné troubě jednoduchým zapnutím na několik sekund. Pasivní tagy se čtou na vzdálenost několika metrů (pro LF a HF obvykle ne více než 20 cm). Aby čtenář přečetl štítek na vzdálenost 100 metrů, bude muset pumpovat obscénně vysoké kapacity.

Již známé aplikace RFID (bezkontaktní karty v systémech řízení přístupu a správy, systémy dálkové identifikace a v platebních systémech) získávají s rozvojem internetových služeb další popularitu.

Historie štítků RFID

Technologie, která je tomu nejblíže, je systém IFF (Identification Friend or Foe), vynalezený výzkumnou laboratoří amerického námořnictva v roce 1937. Spojenci jej během druhé světové války aktivně používali k určení, zda je předmět na obloze jejich vlastní nebo ne. Podobné systémy se stále používají ve vojenském i civilním letectví.

Dalším milníkem ve využívání technologie RFID je poválečné dílo Harryho Stockmana ( Harry chovatel) pod názvem "Komunikace prostřednictvím odraženého signálu" (angl. „Komunikace prostředky k odražené energii“) (Zprávy IRE, s. 1196-1204, říjen 1948). Stockman poznamenává, že „... významná práce v oblasti výzkumu a vývoje byla provedena před vyřešením hlavních problémů v echo komunikaci a před nalezením aplikací pro tuto technologii“.

První demonstrace nejmodernějších čipů RFID (zpětně rozptýlených), pasivních i aktivních, se konala ve výzkumné laboratoři Los Alamos. Vědecká laboratoř Los Alamos) v roce 1973. Přenosný systém fungoval na 915 MHz a používal 12bitové tagy.

Klasifikace RFID tagů

Existuje několik způsobů, jak organizovat tagy a systémy RFID:

Podle zdroje energie

Podle typu zdroje napájení se štítky RFID dělí na:

  • Pasivní
  • Aktivní
  • Semi-pasivní

Pasivní

Pasivní tagy RFID nemají vestavěný zdroj napájení. Elektrický proud indukovaný v anténě elektromagnetickým signálem ze čtečky poskytuje dostatečný výkon pro křemíkový čip CMOS umístěný ve značce pro provoz a přenos signálu odezvy.

Komerční implementace nízkofrekvenčních RFID tagů mohou být vloženy do nálepky nebo implantovány pod kůži (viz VeriChip).

Kompaktnost štítků RFID závisí na velikosti externích antén, které jsou mnohonásobně větší než čip, a zpravidla určují rozměry štítků. Štítky RFID s nejnižší cenou, které se staly standardem pro společnosti jako Wal-Mart, Target, Tesco ve Velké Británii, Metro AG v Německu a americké ministerstvo obrany, jsou přibližně 5 centů za pevnou značku. SmartCode(při nákupu od 100 milionů kusů). Navíc kvůli kolísání velikostí antén mají štítky různé velikosti - od poštovní známky po pohlednici. V praxi se maximální vzdálenost čtení pasivních tagů pohybuje od 10 cm (4 palce) (podle ISO 14443) do několika metrů (EPC a ISO 18000-6), v závislosti na zvolené frekvenci a velikosti antény. V některých případech lze anténu vytisknout.

Výrobní procesy od Alien Technology oprávněný Fluidní vlastní montáž, z SmartCode - Synchronizovaný přenos flexibilní oblasti (FAST) a od Symbolové technologie - PICA jsou zaměřeny na další snížení nákladů na značky pomocí masivní paralelní produkce. Alien Technology v současné době používá k vytváření tagů procesy FSA a HiSam, zatímco PICA je proces od Symbolové technologie- je stále ve vývoji. Proces FSA produkuje přes 2 miliony IC destiček za hodinu a proces PICA přes 70 miliard tagů ročně (pokud se dále rozvíjejí). V těchto technických procesech jsou integrované obvody připevněny k štítkovým štítkům, které jsou zase připojeny k anténám, aby vytvořily kompletní čip. Upevnění integrovaných obvodů na oplatky a následně oplatky na antény jsou prostorově nejcitlivějšími prvky výrobního procesu. To znamená, že když se velikost zmenší, výběr a umístění se stane nejdražší operací. Alternativní výrobní metody, jako jsou FSA a HiSam, mohou výrazně snížit náklady na štítky. Průmyslová měřítka nakonec povedou k dalšímu poklesu cen štítků, pokud budou zavedeny ve velkém měřítku.

Nesilikonové štítky mohou být vyrobeny z polymerních polovodičů. V současné době je vyvíjí několik společností po celém světě. Laboratorní značky pracující na 13,56 MHz byly v roce 2005 předvedeny společnostmi PolyIC(Německo) a Philips(Holandsko). V průmyslovém prostředí budou polymerové štítky potištěny válcováním (technologie podobná tisku časopisů a novin), čímž budou levnější než štítky na bázi IC. Nakonec by to mohlo skončit tak snadným tiskem jako čárové kódy a stejně levným tiskem pro většinu aplikací.

Aktivní tagy mají obvykle mnohem větší poloměr čtení (až 300 m) a kapacitu paměti než pasivní tagy a jsou schopny uložit větší množství informací pro odesílání transceiverem.

Semi-pasivní

Semi-pasivní RFID tagy, nazývané také poloaktivní, jsou velmi podobné pasivním tagům, ale jsou vybaveny baterií, která napájí čip. Rozsah působení těchto tagů přitom závisí pouze na citlivosti přijímače čtenáře a mohou fungovat na větší vzdálenost a s lepšími vlastnostmi.

Podle typu použité paměti

Podle typu použité paměti jsou značky RFID rozděleny na:

  • RO(English Read Only) - data jsou zapsána pouze jednou, bezprostředně během výroby. Takové štítky jsou vhodné pouze pro identifikaci. Nelze do nich zapsat žádné nové informace a je téměř nemožné je předstírat.
  • ČERV(Anglicky Write Once Read Many) - kromě jedinečného identifikátoru obsahují takové tagy blok paměti pro jednorázové zapisování, kterou lze v budoucnu číst mnohokrát.
  • RW(Anglicky Read and Write) - takové tagy obsahují identifikátor a paměťový blok pro čtení / zápis informací. Data v nich lze mnohokrát přepsat.

Podle provozní frekvence

Štítky pásma LF (125-134 kHz)

Pasivní systémy této řady mají nízké ceny a díky svým fyzikálním vlastnostem se používají pro podkožní štítky při štěpkování zvířat a lidí. Vzhledem k vlnové délce jsou však problémy se čtením na velké vzdálenosti a také problémy spojené se vznikem kolizí během čtení.

Značky pásma VF (13,56 MHz)

13 MHz systémy jsou levné, nemají žádné problémy s životním prostředím a licencemi, jsou dobře standardizované a mají širokou škálu řešení. Používají se v platebních systémech, logistice, osobní identifikaci. Pro frekvenci 13,56 MHz byla vyvinuta norma ISO 14443 (typy A / B). Na rozdíl od Mifare 1K tento standard poskytuje systém pro diverzifikaci klíčů, který vám umožňuje vytvářet otevřené systémy. Používají se standardizované šifrovací algoritmy.

Na základě standardu 14443 B bylo vyvinuto několik desítek systémů, například mýtný systém pro veřejnou dopravu v pařížském regionu.

U standardů, které existovaly v tomto frekvenčním rozsahu, byly zjištěny závažné problémy s bezpečností: pro levné čipy karet neexistovala absolutně žádná kryptografie Ultralehký Mifare zavedený v Nizozemsku pro systém sběru jízdného v městské hromadné dopravě OV-chipkaart, později byla karta hacknuta, což bylo považováno za spolehlivější Klasika Mifare.

Stejně jako u pásma LF mají systémy vestavěné v pásmu KV problémy se čtením na dlouhé vzdálenosti, se čtením při vysoké vlhkosti, kovem a problémy s kolizemi čtení.

Štítky pásma UHF (860-960 MHz)

Značky tohoto rozsahu mají nejdelší záznamový rozsah; mnoho standardů tohoto rozsahu obsahuje antikolizní mechanismy. Štítky UHF byly původně navrženy pro potřeby skladové a průmyslové logistiky a neměly jedinečný identifikátor. Předpokládalo se, že identifikátorem značky bude číslo EPC ( Elektronický kód výrobku) zboží, které každý výrobce zadá do štítku samostatně během výroby. Brzy však vyšlo najevo, že kromě funkce nosiče EPC čísla zboží by bylo dobré štítku přiřadit i funkci kontroly pravosti. To znamená, že vznikl požadavek, který si sám protiřečí: současně zajistit jedinečnost štítku a umožnit výrobci zapsat libovolné číslo EPC.

Po dlouhou dobu neexistovaly žádné čipy, které by tyto požadavky zcela uspokojovaly. Vydáno společností Philipsčip Gen 1.19 měl nezměnitelný identifikátor, ale neměl žádné vestavěné funkce pro banky hesel paměti tagů a data z tagu mohl přečíst kdokoli s příslušným vybavením. Čipy standardu Gen 2.0 vyvinuté následně měly funkce ochrany paměťových bank heslem (heslo pro čtení, pro zápis), ale neměly jedinečný identifikátor tagu, což v případě potřeby umožňovalo vytvářet identické klony tagů.

Nakonec v roce 2008 NXP vydal dva nové čipy, které dnes splňují všechny výše uvedené požadavky. Čipy SL3S1202 a SL3FCS1002 jsou vyráběny ve standardu EPC Gen 2.0, ale liší se od všech jejich předchůdců v tom, že TID ( ID značky), do kterého je kód typu tagu obvykle zapsán během výroby (a neliší se od tagu ke tagu v rámci stejného článku), je rozdělen na dvě části. Prvních 32 bitů je vyhrazeno pro kód výrobce značky a její značku a dalších 32 bitů pro jedinečné číslo samotného čipu. Pole TID je neměnné, a proto je každý tag jedinečný. Nové čipy mají všechny výhody značek Gen 2.0. Každá paměťová banka může být chráněna před čtením nebo zápisem heslem, číslo EPC může být zapsáno výrobcem zboží v době označení.

V UHF RFID systémech jsou ve srovnání s LF a HF náklady na tagy nižší, zatímco náklady na další vybavení jsou vyšší.

V současné době je frekvenční rozsah UHF otevřen pro bezplatné použití v Ruské federaci v takzvaném „evropském“ rozsahu-863-868 MHz.

RF tagy UHF v blízkém poli

Ve srovnání s přenosnými mají čtečky tohoto typu obvykle větší čtecí plochu a kapacitu a jsou schopny současně zpracovávat data z několika desítek tagů. Stacionární čtečky jsou připojeny k PLC, integrovány do DCS nebo připojeny k PC. Úkolem takových čtenářů je postupně zaznamenávat pohyb označených předmětů v reálném čase, případně identifikovat polohu označených předmětů v prostoru.

mobilní, pohybliví

Mají relativně kratší dosah a často nemají trvalé spojení s řídicím a účetním programem. Mobilní čtečky mají vnitřní paměť, do kterého se zapisují data z načtených tagů (pak je lze tyto informace stáhnout do počítače) a podobně jako stacionární čtečky jsou schopni do tagu zapisovat data (například informace o provedené kontrole).

V závislosti na frekvenčním rozsahu tagu bude vzdálenost stabilního čtení a zápisu dat v nich odlišná.

RFID a alternativní metody automatické identifikace

Kreditní a debetní karty s integrovanými značkami RFID (Radio Frequency Identification) jsou nyní standardem. Ale to je jen jedna oblast, ve které se používá technologie RFID.

Existuje mnoho dalších míst, kde používáte technologii RFID, možná aniž byste si to uvědomovali.

Co je to tedy RFID?

RFID je použití rádiových vln ke čtení, zachycování a interakci s informacemi uloženými v tagu / tagu. Štítky jsou obvykle připevněny k předmětům a lze je přečíst ze vzdálenosti několika metrů. Štítek navíc nemusí být vždy v přímé viditelnosti, aby zahájil interakci.

RFID tag je snadný způsob přiřazení objektu jedinečný identifikátor... Navíc nepotřebují interní zdroj energie, zatímco štítek může být malý jako zrnko černého pepře. To znamená, že je lze snadno implementovat téměř všude - odtud jejich popularita.

Jak funguje RFID?

Základní systém RFID se skládá ze dvou částí: štítku a čtečky.

Označení

Štítek RFID má vestavěný vysílač a přijímač. Vlastní RFID komponenta obsažená v tagu se skládá ze dvou částí: integrovaného obvodu pro ukládání a zpracování informací a antény pro příjem a vysílání signálu. RFID tag je energeticky nezávislá paměť a může obsahovat buď pevnou, nebo programovatelnou logiku pro zpracování přenosových a senzorových dat.

Štítky mohou být pasivní, aktivní nebo pasivní s baterií.

Pasivní štítek je nejlevnější možností a neobsahuje baterii. Štítek používá rádiový přenos přenášený čtečkou.

Aktivní štítek má vestavěnou baterii, která pravidelně předává svá pověření.

Dobíjecí pasivní štítek má také malou vestavěnou baterii, ale aktivuje se pouze pomocí čtečky RFID.

Štítek je také přístupný jen pro čtení nebo číst / psát. Štítek jen pro čtení má továrnu sériové číslo slouží k identifikaci v databázi, zatímco štítek číst psát může mít uživatelská specifická uživatelská data zapsaná do tagu.

Čtenář

Čtečka RFID je vybavena obousměrným rádiovým vysílačem (transceiverem), někdy také nazývaným vyšetřovatel. Transceiver vysílá kódovaný rádiový signál pro interakci se značkou. Rádiový signál v podstatě probudí nebo aktivuje značku. Tag transpondér zase převádí rádiový signál na použitelný výkon a reaguje na čtečku.

Typ systému RFID obvykle klasifikujeme podle typu štítku a čtečky. Existují tři obecné kombinace:

  • Aktivní tag pasivní čtečky (PRAT):Čtečka je pasivní; přijímá rádiové signály pouze z aktivní značky. Protože je značka nabitá baterií, dosah přenosu / příjmu může být od 0 do 600 m. PRAT je tedy flexibilní řešení RFID.
  • Pasivní tag aktivní čtečky (ARPT):čtečka je aktivní, vysílá rádiový signál požadavku a přijímá odpovědi na autentizační signály z pasivních značek.
  • Active Tag Active Reader (ARAT):čtečka je aktivní a komunikuje s aktivními nebo pasivními značkami baterie.

Kromě typu systému RFID používá RFID sadu nastavitelných frekvenčních pásem.

Co je OPID?

Optical RFID (OPID) je alternativou k RFID, která využívá optické čtečky. OPID pracuje v elektromagnetickém spektru mezi 333 THz a 380 THz.

Kolik dat?

Množství informací uložených v tagu RFID se mění. Například pasivní značka může ukládat pouze 1024 bajtů informací - to je jen jeden kilobajt (KB). Směšné z hlediska moderní úložné kapacity, ale dost na uložení celého jména, ID, narozenin, SSN, informací o kreditní kartě a dalších. Letecký a kosmický průmysl však používá pasivní ultra vysokofrekvenční RFID tagy s 8KB úložištěm ke sledování historie dílů v čase. Mohou ukládat obrovské množství osobních údajů.

Obecné použití RFID

RFID tagy jsou všude. Vzhledem k tomu, že se snadno připojí téměř ke všemu, nepotřebují energii, používají se ve všech oblastech života, včetně:

  • Správa a sledování položek
  • Pozorování lidí a zvířat
  • Bezkontaktní platby
  • Cestovní dokumenty
  • Čárové kódy a bezpečnostní štítky
  • Správa zdravotních dat
  • Načasování

RFID také vytváří vlny na stále rostoucím inteligentním domácím trhu. V roce 2010 náklady na RFID výrazně poklesly. V důsledku globálního přechodu na standardy RFID se zároveň zvýšila spolehlivost RFID. Najednou se objevil extrémně spolehlivý, ale nákladově efektivní systém sledování nebo identifikace.

Bezpečnostní

Náhlý nárůst RFID také způsobil obavy o bezpečnost. Nověji se objevily bezkontaktní platební karty s RFID visačkou. Bezohlední lidé hackovali bezkontaktní karty pomocí přenosných platebních terminálů, když byla karta s podporou RFID v cílové kapse nebo peněžence.

Ve Velké Británii další příklad zahrnuje RFID tagy uložené v pase. Při prvním zadání bylo heslo pro nový britský pas prolomeno do 48 hodin. Kromě toho se objevily zprávy, že zločinci kradli poštu obsahující nový pas, skenovali RFID tagy na data a poté je posílali dále po cestě.

RFID zde zůstane

RFID je obrovský průmysl. Používáme téměř každý den. Balíček, který vám dorazil domů, karta, kterou jste zaplatili za oběd, karta s klíčem, která otevírá dveře, chytrá domácnost, ruční implantát a další, to vše využívá technologii RFID.

K čemu používáte RFID? Používáte ho ve své chytré domácnosti? Koupili jste si peněženku blokující RFID? Dejte nám vědět v níže uvedených komentářích!