CH射频识别技术【更新】

物联网技术基础李世明副教授/硕士生导师网络信息工程教研室Telmail:HSDLSM@163.COMQQ:43242567计算机科学与信息工程学院第4章 射频识别技术4.1 自动识别技术4.2 RFID的工作原理与系统基本部件4.3 RFID系统的安全问题4.4 射频技术的应用4.5 本章小结4.6 课后习题学习指导学时分配：理论8学时；重点内容：自动识别技术RFID系统组成与特征RFID工作原理RFID技术标准RFID系统的安全问题第4章 射频识别技术自动识别技术产生于20世纪40年代左右，并在70年代开始逐步发展，近十年得到迅速发展自动识别技术是指根据现实数据，利用计算机系统，进行信息化数据自动采集和识读，在实际应用中为使用者提供相关工作的决策信息或自动化装置等技术系统的控制信息。是一门以计算机和通信技术为基础的综合性科学技术。第4章 射频识别技术作为当前信息技术的一个重要分支，自动识别技术为各个应用行业提供自动识别与数据采集技术为主的信息化产品与服务，很大程度提高了供应链的应用效率，推动我国信息化建设，具有广阔的发展前景。4.1 自动识别技术自动识别技术是指利用一定的自动识别装置对现实数据进行信息化数据自动采集和识读来自动获取被识别物品的相关信息，并由后台计算机处理系统完成相关后续处理的一种技术。在实际应用中，自动识别技术为使用者提供相关工作的决策信息或自动化装置等技术系统的控制信息。4.1 自动识别技术自动识别技术以计算机技术和通信技术的发展为基础，以信息数据自动识读、自动输入计算机为重要方法和手段；因此，自动识别技术的实质就是一种高度自动化的信息或数据采集技术，是一门综合多个学科的科学技术。4.1.1 概述自动识别技术是一门独立学科，拥有庞大的家族体系，主要包含条形码技术、磁卡技术、光学与图像识别技术、射频识别技术、语音识别技术以及生物特征识别技术等。不同识别技术具有自己的特征和适用领域，总体发展呈现多种识别技术的集成化应用，领域不断拓展，并向纵深方向发展。4.1.1 概述1．条形码技术以条码为主要表现形式条码是一组规则排列的“条”、“空”以及相应的数字，用以表示一定的字符、数字及符号组成的信息。“条”指对光线反射率较低的部分“空”指对光线反射率较高的部分“条”和“空”有各种组合，以构成不同的图形符号4.1.1 概述1．条形码技术条码根据维数可分为一维条码、二维条码等条码一旦被破坏后便不能再使用4.1.1 概述1．条形码技术一维条码不断向二维和三维条码方向发展。二维条码是在水平和垂直两维空间存储信息，具有信息容量大、编码范围广、式多样、尺寸小、纠错能力强等优势。二维条码分为两类：由矩阵代码和点代码组成，相关数据是以二维空间的形态编码；包含重叠或多行条码符号，相关数据以成串的数据行显示。4.1.1 概述2．磁卡技术以磁卡为主要表现形式应用了物理学和磁力学的基本原理薄薄的由定向排列的铁磁性氧化粒子组成的材料，用树脂粘合在一起并涂到诸如纸或塑料这类的非磁性基片上4.1.1 概述2．磁卡技术磁卡通过事先在卡片中编码记录一定的信息，在使用过程中当磁卡通过读卡器的磁头时，读取或写入二进制编码信息，其最大的优势是写数据功能3．光学与图像识别通过扫描机、摄像机等将印刷品的图像信息转化成相应的文本信息，应用于办公室自动化中的文本输入、邮件自动处理和相关领域中的自动获取文本过程等。4.1.1 概述4．射频识别技术射频识别技术是一种非接触自动识别技术，融合无限射频技术、传感器网络技术、网格技术以及软件中间件等技术，非人工干预进行大量数据自动化快速识别、实现处理和信息交互。基于优异特性，RFID应用广泛，主要包括物流跟踪、车辆的自动识别、智能交通系统、生产线自动化及过程控制、动物监测与管理、图书馆应用等。4.1.1 概述5．语音识别技术也叫声音识别技术将人类语音转化成电信号，再将电信号输入到具有特定含义和规范的编码模式中，从而转换成计算机可以识别的数据形式，以启动组织文件、发出声音等行为主要应用在汽车行业的制造和检查任务、物流仓储和配送的物品跟踪、运输业的收货装车作业等领域。4.1.1 概述5．语音识别技术以分批式和实时式两种形式收集信息。图4-3IPone电话使用的语音识别技术4.1.1 概述6．生物特征识别技术生物识别技术是指通过计算机对人类自身生理或行为特征进行身份认定，作为身份识别和认证手段主要应用在金融证券、海关、教育等领域。基于人体特征不可复制性的特性，将捕捉到的生物特征与识别系统中的生物特征资料进行匹配，进行身份识别和认证。4.1.1 概述自动识别技术优点缺点条形码输入速度快、价格低、可非接触式识读、设备种类多数据不可更改、不可用眼直接阅读、条码不能重复使用、受环境影响大磁卡输入速度快、数据密度高、可更改数据不可用眼直接阅读、不能非接触式识读光学与图像识别可用眼直接识读、可扫描输入速度低、接触式识读、数据格式有限、设备价格高射频识别速度快、可非接触式识读、抗环境能力强、可更改数据、可用眼直接识读设备价格高、标准尚未达成一致语音识别非接触式识读、用声音代替手技术不够成熟、未得到普遍推广生物特征识别安全性和准确性高设备价格高、技术有待推广和成熟表4-1六种自动识别技术优缺点比较表4.1.2 射频识别技术无线射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，简称RFID）是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号或空间耦合（电感或电磁耦合）的传输特性，实现对物体或商品的自动识别。具有抗干扰能力强、信息量大、非视觉范围读写和寿命长等优点，被广泛应用于物流、供应链、动物和车辆识别、门禁系统、图书管理、自动收费和生产制造等领域。年代发展历程1941-1950年雷达的改进和应用催生了RFID技术，1948年奠定了RFID技术的理论基础。1951-1960年为RFID技术的早期探索阶段，主要进行实验室研究，其相关理论和技术尚不成熟。1961-1970年RFID技术的理论得到了发展，开始了一些应用领域的尝试。1971-1980年RFID技术与产品研发处于快速发展时期，并出现了一些早期的RFID应用。1981-1991年RFID技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。1991-2000年RFID技术标准化问题日趋得到重视，RFID产品得到了广泛应用，RFID产品逐渐成为人们生活中的必不可少的一部分。2001-至今RFID标准化问题日趋为人们所重视，RFID产品种类更加丰富。有源标签、无源标签及半无源标签均得到了发展，标签成本不断降低，行业的应用规模不断扩大，促使RFID技术的理论得到了丰富和完善。特别是世界头号零售商沃尔玛宣布大范围使用RFID和美国军方宣布军需物品均使用RFID来进行识别和跟踪，极大地推动了RFID技术的研究与应用。4.1.2 射频识别技术RFID技术是直接继承了雷达的概念，并在此基础上发展起来的一种新的自动识别技术无需人工干预，适用于自动化系统，具有以下特点：识别精度高，可快速准确的识别物体。采用无线电射频，可以绕开障碍物，并透过外部材料读取数据，可工作于恶劣的环境中。可以同时对多个物体进行识读。储存的信息量大且信息可加密保存，是一般条形码存贮信息量的几十倍，甚至上百倍。4.1.2 射频识别技术1．技术标准RFID系统的互联和兼容问题-RFID的标准化RFID的标准化包括标识编码规范、操作协议及应用系统接口规范等多个部分。标识编码规范包括标识长度、编码方法等；操作协议包括空中接口、命令集合、操作流程等规范当前主要的RFID技术标准有欧美的EPC标准、日本的UID（UbiquitousID）标准和ISO18000系列标准。4.1.2 射频识别技术2．标签成本限制RFID技术商业应用能否取得成功的关键RFID标签主要由IC芯片、天线和封装等几部分构成随着集成电路技术的进步和应用规模扩大，RFID标签的成本将不断降低4.1.2 射频识别技术3．关键技术RFID关键技术的研究主要集中在频率选择、天线技术、低功耗技术、封装技术、定位与跟踪、防碰撞与安全技术等。（1）频率选择工作频率的选择是RFID技术中的一个关键问题。当前RFID工作频率跨越多个频段，不同频段具有各自优缺点，它既影响标签的性能和尺寸大小，还影响标签与读写器的价格。4.1.2 射频识别技术3．关键技术（2）天线技术RFID标签通常需要贴在不同类型、不同形状的物体表面，甚至需要嵌入到物体内部。标签和读写器天线还分别承担接收和发射能量的作用。如何有效发送和接收数据，对天线的设计都提出了严格的要求。4.1.2 射频识别技术3．关键技术（3）低功耗技术无论是有源方式还是无源方式工作的RFID模块，一个最基本的要求是具备低功耗的特点，以提高卡片的寿命、扩大应用场合和提高标签的识别距离。在实际的应用中，降低功耗，同保证一定的有效通信距离是同等重要的。因此标签内的芯片一般都采用非常苛刻的低功耗工艺和高效节能技术。例如，在电路设计中采用“休眠模式”的设计技术，在硬件中采用SMIC0.18μm标准CMOS工艺设计实现存储器和全CMOS结构的电流受限型环形振荡器等。4.1.2 射频识别技术3．关键技术（4）封装技术由于RFID标签中需要安装天线、芯片和其它特殊部件，为确保标签的大小、厚度、柔韧性和高温高压工艺中芯片电路的安全性，需要特殊的封装技术和专门设备。标签的封装不但不受标准形状和尺寸的限制，而且其构成也是千差万别，甚至需要根据各种不同要求进行特殊的设计。4.1.2 射频识别技术3．关键技术（5）定位与跟踪技术RFID技术的发展为空间定位与跟踪服务提供了一种新的解决方案。RFID定位与跟踪系统主要利用标签对物体的惟一标识特性，依据读写器与标签之间射频信号的强度来测量物品的空间位置，主要应用于GPS系统难以应用的室内定位领域。典型的RFID定位与跟踪系统包括MITOxygen项目开发的Cricket系统、密歇根州立大学的LANDMARC系统、微软公司的RADAR系统。该技术己经广泛应用于在矿井内对人员的定位和跟踪上4.1.2 射频识别技术3．关键技术（6）防冲撞技术随着有源标签的出现和RFID技术在高速移动物体中的应用，迫切需要读写器在有限时间内高效快速的识别大量标签。防碰撞算法分为读写器和标签防碰撞算法两种，其中标签防碰撞算法就是要解决在读写器有效通信范围内，多个标签同时与读写器进行通信的问题。在高频（HF）频段，标签的防碰撞算法一般采用ALOHA及相关算法。在超高频（UHF）频段，主要采用二进制搜索算法来避免碰撞。4.1.2 射频识别技术3．关键技术（6）防冲撞技术常用的防碰撞算法识别时间较长，不能满足对高速运动标签的识别要求。而大多新算法虽然识别时间较短，但对标签设计要求较高，如需要增加随机数产生器、记位器或延迟器等，很难满足系统设计的低成本要求。因此在保持一定复杂度和成本的条件下，最大限度的减少搜索时间，提高识别效率，是防碰撞算法研究的方向和趋势。4.1.2 射频识别技术3．关键技术（7）安全技术随着RFID技术的发展和其在军事、安全和金融领域中的应用，RFID相关安全技术对于保护信息安全和用户隐私变得更加重要。密码分析学的不断发展和形形色色的“黑客”出现使得基于传统安全技术的RFID系统正受到日益严重的威胁。由于RFID设备的特殊性，例如有限的计算能力、有限的存储空间和电源供给等问题，为RFID系统的安全设计提出了特殊的要求。因此在全世界范围内，设计安全、高效、低成本的RFID安全协议仍然是一个具有挑战性的研究课题。4.2RFID的工作原理与系统基本部件RFID技术通过读写器将目标物上射频标签发出的射频信号进行自动识别，获取相关的数据，不需人工接触、不需光学可视即可完成信息的输入和处理，其操作简单快捷，广泛适用于工业、商业、金融、教育及安全等各种领域。4.2.1 RFID系统组成及特征RFID在自动识别标识物体过程中，利用射频信号空间耦合（电感或电磁耦合）传输特性，实现对被识别物体所携带信息的自动化提取和识别。电感耦合指依据电磁感应规律，基于变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合；电磁耦合指依据电磁波空间传播规律，基于雷达原理模型，通过发射的电磁波碰到目标后反射同时带回目标信息。法拉第电磁感应定律实验4.2.1 RFID系统组成及特征系统的硬件基本组成是相同的，一般由射频标签、读写器和后台服务系统三部分构成射频标签由天线及芯片组成，每个芯片都含有惟一的识别码，粘贴在待识别物体的表面读写器是可非接触地读取和写入标签信息的设备，它通过网络与其他计算机系统进行通信，可设计为手持式或固定式；4.2.1 RFID系统组成及特征数据管理系统主要完成数据信息的存储和管理，它包含了所有电子标签的信息，并对标签进行读写控制。通常认为数据库管理系统与读写器之间的通信是安全的，而读写器与标签之间的通信是不安全的。4.2.1 RFID系统组成及特征图4-5RFID系统基本组成RFID标签工作原理4.2.1 RFID系统组成及特征1．射频标签RFID标签是一种集成电路产品。相对CPU复杂的设计而言，RFID标签设计比较简单，一般由标签天线和标签专用芯片（仅包含数千个逻辑门电路）组成。标签放置在要识别的物体上，是射频识别系统真正的数据载体，由耦合元件以及微电子芯片（包含调制器、编码发生器、时钟及存储器）组成标签用来存储需要识别传输的信息。4.2.1 RFID系统组成及特征4.2.1 RFID系统组成及特征4.2.1 RFID系统组成及特征射频标签可从不同角度进行分类。根据标签的能量来源可分为有源标签、半有源标签和无源标签；根据标签的信号调制方式可分为主动式标签、被动式标签和半被动式标签；根据标签的可读写性可分为只读标签、读写标签和一次写入多次读出标签等。用来衡量射频标签的技术参数比较多，包括能量需求、工作频率、计算能力、封装形式、内存、数据传输速率和数据安全性等等。按封装材料分类纸质封装RFID标签塑料封装RFID标签玻璃封装RFID标签按标签封装的形状分类标签分类技术参数体现形式能量标签用于通信和执行计算的能量可以来自内部也可以由外部提供。有源标签功能强大，结构复杂，成本较高，但使用寿命较短。无源标签利用耦合的读写器发射的电磁场能量作为自身的工作能量，其结构简单、体积小，寿命可以非常长，可以制成各种薄片或挂扣卡，成本较低，但发射距离受限制。工作频率工作频率与识别距离是紧密相关的，通常把RFID系统的工作频率定义为读写器识别标签时发送射频信号所使用的频率。RFID系统读写器发送的频率基本上划归4个频段：低频（30~300KHz）、高频（3~30MHz）、超高频（300MHz~3GHz）和微波（2.5GHz以上）。存储容量存储容量与标签成本紧密相关。低成本RFID标签存储空间极其有限，最便宜的Tag只有64~128bit的ROM，仅仅能容纳一个唯一标识符。有源读写Tag的存储容量从8~64KB不等，无源读写Tag的存储容量一般不超过1KB。计算能力有些标签没有计算能力，只用于远程访问的存储容量。另外一些标签设计功能简单，相对来说价格便宜，可以执行逻辑XOR和AND操作。功能更加强大的标签拥有具有集成对称加密或者Hash功能的能力。最完善的RFID标签允许进行非对称加密，但不能归入低成本标签。数据传输速率要满足对快速移动的多目标进行识别，要求系统读取和更新标签的时间越来越短。数据传输速率是标签很重要的技术特征之一，分为只读速率、无源读取速率和有源读取速率。传输速率随实际应用产品种类的不同而不同。封装形式通常天线占据了射频标签的绝大部分空间，天线尺寸决定着使用频率和通信距离，所以封装形式主要取决于标签天线的形状。根据不同应用的需要，电子标签可封装成线形、卡片形、盘形、玻璃管形、钥匙扣形、钉子形、手表形等多种形式。4.2.1 RFID系统组成及特征2．读写器读写器（阅读器，扫描器，Reader）读写器是用来读或读/写标签信息的装置。基本构成分为软件和硬件两部分，硬件包含射频模块、控制模块（读写模块）、耦合单元（天线）。读写器是RFID系统构成的主要部件之一。由于标签的非接触性质，必须借助于位于应用系统与标签之间的读写器来实现数据的读写功能。4.2.1 RFID系统组成及特征2．读写器天线是读写器发射和接收射频载波信号的装置，读写器的作用距离大小取决于发射功率。读写器可接收标签发送的数据或向标签发送数据，并能通过标准接口与计算机网络进行通信。读写器也具有各种各样的结构与外观形式。根据天线与读写模块的分离与否可分为分离式读写器和集成式读写器；根据应用场合可分为固定式读写器、手持式读写器模块、工业读写器、读卡器等。4.2.1 RFID系统组成及特征2．读写器五粮液酒的小型超高频电子标签防伪检查4.2.1 RFID系统组成及特征读写器的主要特征包括协议和频率的抽象、适应性、易于扩展、易于维护等。通常读写器应具有以下功能：（1）与标签通信的功能通过标准接口与后端服务器网络连接，并提供读写器的识别码、读写器识读标签的日期和时间、读写器读出的标签信息等相关信息，以实现多读写器在系统网络中的运行。4.2.1 RFID系统组成及特征读写器的主要特征包括协议和频率的抽象、适应性、易于扩展、易于维护等。通常读写器应具有以下功能：（2）具备防碰撞功能可在读写区域内实现多个标签同时识读、适用于不同活动状态标签的识读、能校验读写过程中的错误信息、对于有源标签，能读出标签电池的相关信息等。4.2.1 RFID系统组成及特征3．后台服务系统后台服务系统主要由RFID中间件、RFID应用软件和后台数据库组成，这三者间的关系如图4-8所示，图4-8后台服务系统结构图4.2.1 RFID系统组成及特征3．后台服务系统（1）RFID中间件RFID中间件作用于RFID读写器和RFID应用软件之间，大部分的RFID中间件都包括三大部分，4.2.1 RFID系统组成及特征（2）RFID应用软件RFID应用软件由控制模块和功能模块组成，由不同的行业根据自己的需求而开发的。其中控制模块控制读写器对标签进行读写；功能模块将读写器读取的信息进行统计、计算等，如门禁管理、自动收费等。4.2.1 RFID系统组成及特征（3）后台数据库后台数据库主要是用来存储RFID系统所有标签的信息，还有读写器和其他的一些信息，完成读写器对标签认证过程中信息的比对，并给应用系统传递相应的动作信息。4.2.2 RFID工作原理基本工作原理是读写器与标签之间通过无线信号建立双方通信通道，读写器通过天线发出电磁信号，电磁信号携带了读写器向标签的查询指令。当标签处于读写器工作范围时，标签将从电磁信号中获得指令数据和能量，并根据指令将标签标识和数据以电磁信号的形式发送给读写器，或根据读写器的指令改写存储在RFID标签中的数据。4.2.2 RFID工作原理读写器可接收RFID标签发送的数据或向标签发送数据，并能通过标准接口与后台服务器通信网络进行对接，实现数据的传输。根据标签能量获取方式，RFID系统工作方式可分为：电感耦合方式和电磁反向散射耦合方式。4.2.2 RFID工作原理工作方式采用模型参考定律使用场合工作频率识别距离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适用于中、低频工作的近距离射频识别系统125kHz、225kHz和13.56MHz识别作用距离小于lm，典型作用距离为10~电磁反向散射藕合雷达原理模型发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时返回目标消息，依据的是电磁波的空间传播规律适用于高频、微波工作的远距离射频识别系统433MHz、915MHz、2.45GHz和5.8GHz识别距离大于lm，典型作用距离为3~RFID系统工作方式4.2.3 RFID系统的分类按采用的频率不同可分为四大类:低频系统中高频系统超高频微波系统，频段描述作用距离穿透能力125~134KHz低频（LF）能穿透大部分物体13.553~13.567MHz高频（HF）1~勉强穿透金属和液体400~1000MHz超高频（UHF）3~穿透能力较弱2.54GHz微波（Microwave）穿透能力较弱4.2.3 RFID系统的分类按能量供应可分为有源系统标签通常有内装电池，具有较远的工作距离无源系统标签自己没有电源，其工作能量从读写器发出的射频波束中获取；有源电子。4.2.3 RFID系统的分类从标签内保存信息的注入方式可分为集成电路固化式现场有线改写式现场无线改写式根据读写电子标签数据的技术手段可分为广播发射式倍频式反射调制式4.2.3 RFID系统的分类根据系统的基本工作方式全双工系统半双工系统时序系统。4.2.4 RFID技术标准RFID还未形成统一的全球化标准对于RFID标准竞争的核心主要体现在RFID标签中数据编码这一领域，如ISO系列标准产品电子码（ElectronicProductCode，EPC）标准（由欧美Auto-ID中心研发）UID（UbiquitousIDCenter）标准（由日本泛在中心研发）等。4.2.4 RFID技术标准EPC标准由EPCGlobal标准组织制定该标准组织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月共同组建而成，是一所非营利性RFID标准研究机构，在全球拥有上百家成员，得到了零售业巨头沃尔玛、制造业巨头强生及宝洁等大型跨国公司的支持。EPCGlobal的目标是建立一套全球中立的、开放的、透明的RFID标准，以促进符合标准的低成本RFID技术在供应链的应用。4.2.4 RFID技术标准EPC编码组成体系是EPC系统的核心与关键目前，EPC代码有64位、96位和256位三种，为了使标签成本尽可能降低，一般采用96位。EPC编码是由四个部分组成的一串数字，依次为版本号、域名管理者、对象分类和序列号，可以为物理世界的每个对象提供惟一标识。4.2.4 RFID技术标准EPC标签是电子产品代码的信息载体，根据功能将标签分为5类，目前所开展的EPC测试使用的是Class1和Class2标签。EPCGlobal推出一项叫做1类、2代（C1G2）的标准，是RFID标签的一项新的开发型、全球性的标准，于2006年6月通过ISO认定。4.3 RFID系统的安全问题4.3.1 RFID系统的安全隐患1．标签本身的访问缺陷RFID技术要得到广泛应用，其标签成本在不久的将来期望控制在0.05美元左右。低成本RFID标签的存储空间和处理能力极其有限，最便宜的标签只有64～128bit的ROM，仅仅只能容纳一个唯一标识符，其本身很难具备足以保证安全的能力，非法用户可以利用合法的读写器或自制的读写器直接与标签通信，获取标签内所存的数据，标签还面临被破解、复制、伪造和篡改的风险。4.3 RFID系统的安全问题4.3.1 RFID系统的安全隐患2．通信链路上的安全隐患通信链路上的安全威胁主要来自两个方面：一是读写器与标签之间的通信漏洞给系统造成潜在安全威胁；二是读写器与后端服务器之间的通信借助于标准的互联网设施，其存在的安全问题与互联网是相同的。尽管与计算机网络的安全问题类似，但RFID的安全问题要严峻得多。4.3 RFID系统的安全问题4.3.1 RFID系统的安全隐患3．读写器内部的安全风险在读写器中，除了中间件完成数据筛选、时间过滤和管理外，只能提供用户业务接口，而不能提供能够让用户自行提升安全性能的接口。另外，RFID系统当初的设计思想是——系统对应用是完全开放的，所以RFID系统本身就包含了比计算机网络更多的不安全节点，这是RFID系统出现安全隐患的根本原因。4.3 RFID系统的安全问题4.3.1 RFID系统的安全隐患3．读写器内部的安全风险图4-10RFID系统中安全隐患4.3.2 RFID系统面临的安全攻击1．主动攻击种类通过物理手段去除RFID标签中，芯片封装，使用微探针获取敏感讯号，进行攻击。通过软件，通过扫描RFID标签和响应读写器的探询，寻求安全协议、加密算法以及它们实现的弱点，进而删除RFID标签内容或篡改可重写RFID标签内容的攻击。通过干扰广播、阻塞信道或其它手段，产生异常的应用环境，使合法处理器产生故障，拒绝服务的攻击等。4.3.2 RFID系统面临的安全攻击2．被动攻击种类通过采用窃听技术，分析微处理器正常工作过程中产生的各种电磁特征，来获得RFID标签和读写器之间或其它RFID通信设备之间的通信数据；通过读写器等窃听设备，跟踪商品流通动态等。4.3.2 RFID系统面临的安全攻击主动攻击是影响RFID应用系统正常使用的重要安全因素，它通过物理或软件方法篡改标签内容，以及通过删除标签内容及干扰广播、阻塞信道等方法来扰乱合法处理器的正常工作。尽管被动攻击不改变RFID标签中的内容，也不影响RFID应用系统的正常工作，但它是获取RFID信息、个人隐私和物品流通信息的重要手段，也是RFID系统应用的重要安全隐患。4.3.2 RFID系统面临的安全攻击典型的安全攻击行为主要有：（1）非法访问：攻击者采用未授权的读写器，并使用这个读写器来获取某商品的标签上的信息。（2）跟踪：攻击者利用测试仪器向标签发射简易的命令，探测标签反射的通信信息，利用探测到的信号对附着标签的物品进行跟踪监视。（3）窃听：RFID系统在通信的过程中，攻击者藏匿在附近对前向信道的信息进行探测，或者是在读写器和标签之间架设一个探测器，通过窃听它们之间的通信来获得标签上的信息。4.3.2 RFID系统面临的安全攻击典型的安全攻击行为主要有：（4）伪造：伪造也称欺骗，攻击者使用窃听到的标签发射的信号，仿制能够发射相同信号的标签，并使用伪造的标签来标识伪造的商品，从而达到自己的非法目的。（5）数据演绎：攻击者利用某种手段获得了某一个标签上的数据，然后希望使用演绎的方法从这一信息推测出其它标签上的数据，以至于掌握整个RFID系统的数据。4.3.2 RFID系统面临的安全攻击典型的安全攻击行为主要有：（6）重放攻击：该攻击也称回放攻击或重传攻击，攻击者用特定的中转装置截获合法RFID标签与读写器之间的通信信息，然后再加以重发，使读写器当其为合法的身份，从而达到自己非法的目的。（7）DOS攻击：该攻击是使服务器或读写器一方工作失常，从而破坏系统的正常读写功能。。4.3.3 RFID系统的安全需求一般而言，我们假定读写器与后台数据库的通信信道是安全的，而读写器与Tag之间的通信信道则是不安全的。一个比较完善的低成本RFID系统，必须能够抵抗监听、主动攻击、跟踪及拒绝服务等各种攻击，具备机密性、完整性、可用性、真实性和隐私性等基本特征。4.3.3 RFID系统的安全需求1．机密性一个完备的RFID安全方案必须能够保证电子标签中所包含的信息仅能被授权读写器访问。2．完整性在RFID系统中，通常使用消息认证码来进行数据完整性的检验，它使用的是一种带有共享密钥的散列算法，即将共享密钥和待检验的消息连接在一起进行散列运算，对数据的任何细微改动都会对消息认证码的值产生较大影响。4.3.3 RFID系统的安全需求3．可用性RFID系统的安全解决方案所提供的各种服务要求能够被授权用户所使用，并能够有效防止非法攻击者企图中断RFID系统服务的恶意攻击。同时，一个合理的安全方。4．真实性攻击者可以伪造电子标签，也可通过某种方式隐藏标签，使读写器无法发现该标签，从而成功地实施物品转移。读写器只有通过身份认证才能确信消息是否是从正确的电子标签处发送过来的。4.3.3 RFID系统的安全需求5．隐私性一个安全的RFID系统应当能够保护使用者的隐私或相关经济实体的商业利益。同个人携带物品的商标可能泄漏个人身份一样，个人携带物品的RFID标签也可能会泄漏个人身份，通过读写器能够跟踪携带系列不安全RFID标签的个人，并将这些信息进行综合和分析，从而获取使用者个人喜好和行踪等隐私信息。4.4 射频技术的应用目前定义RFID产品的工作频率有低频、高频和超高频的频率范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。4.4.1 各频段产品特征及应用1．低频（工作频率125KHz~135KHz）该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作，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。4.4.1 各频段产品特征及应用1．低频（工作频率125KHz~135KHz）特性：（1）工作在低频的感应器的一般工作频率从120KHz到134KHz，TI的工作频率为134.2KHz。该频段的波长大约为2500m.（2）除了金属材料影响外，一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。（3）工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。4.4.1 各频段产品特征及应用1．低频（工作频率125KHz~135KHz）特性：（4）低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵，但是有10年以上的使用寿命。（5）虽然该频率的磁场区域下降很快，但是能够产生相对均匀的读写区域。（6）相对于其他频段的RFID产品，该频段数据传输速率比较慢。（7）感应器的价格相对与其他频段来说要贵4.4.1 各频段产品特征及应用1．低频（工作频率125KHz~135KHz）（1）ISO11784RFID畜牧业的应用－编码结构。（2）ISO11785RFID畜牧业的应用－技术理论。（3）ISO14223-1RFID畜牧业的应用－空气接口。（4）ISO14223-2