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RFID射頻識別技術在產品防偽應用中的關鍵技術研究
發布時間:2016-9-10 12:11:43

RFID射頻識別技術介紹

隨著我國市場經濟的發展,在國民經濟迅速發展的同時,假冒偽劣產品的生產和流通也日益猖獗,嚴重損害了國家.集體、消費者和名優產品廠家的利益-.有的還直接危害公民的身體健康和人身、財產安全。傳統防偽技術應用多年,假冒偽劣產品依然氣焰囂張廠家深受其害,國家深受其害。有效打擊假冒偽劣。確保產品安全,建立產品的追蹤追溯體系,受到普遍關注。

RFID射頻識別技術在產品防偽應用中的關鍵技術研究

RFID使產品更安全

傳統防偽技術存在許多問題,無法有效的打擊假冒偽劣:另外在產品出現問題的時候做出及時反應往往要花費很大的力氣,在大家一籌莫展的時候,RFID射頻識別技術的.出現使得問題的解決出現了轉機。假冒偽劣產品的源頭在生產領域,但其泛濫則是在流通領域。因此建立一個安全的產品供應鏈,建立產品的追蹤追溯體系,將是一個非常重要且具有挑戰性的任務。

2.1如何使產品更安全

任何一個防偽系統的最終日標都是確保最終的產品——產品本身——不是假冒偽劣產品。最好的解決辦法是參與供應鏈的每一個組織和個體都可以準確且快速的直接驗證產品的真偽,像政府組織的.

質量監督局一樣,如葡萄酒,可以打開每個瓶子里的酒進行驗證。然而在近期內這樣是很不現實的。那么,做到怎樣才能算是一個安全的產品供應體系,使得大家相信眼前的產品是一個真實、安全的產品呢。如果能夠做到如下三點,我們將會對產品的安全和真實非常有信心了:

(1)可信的包裝,驗證包裝是否真實。

(2)包裝的完整性,包裝沒有被拆開,里面的產品沒有被更換過。

(3)產品流通歷史,確保產品在其生命周期中是被可信任的參與者處理。

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2.1.1其他防偽技術

傳統的防偽技術,像激光防偽、熒光防偽、溫變防偽、特種制版一般都重視產品包裝的不可偽造性,由于這些防偽技術含量低,一段時間后就被人仿冒,另外對于大批量物品來說,需要一個一個比對,工作量太火;短信防偽、電話防偽、以及條形碼防偽一般要求輸入序列號,然后與數據庫中資料核對,判斷是否真假,也存在同樣的問題,在流通中驗證產品量比較大的時候,工作效率很低;而且這些序列號都是可見的,因此序列號的安全性無法保證,甚至有可能成為保護假冒產品的護身符,在產品出現問題的時候這些防偽手段都無法做出很及時地響應。

2.1.2.RFID防偽技術的優勢

目前國際防偽領域逐漸興起了一股利用RFID射頻識別技術防偽的潮流,其優勢已經引起了廣泛的關注:非接觸、多物體、移動識別;企業加入防偽功能簡單易行;防偽過程幾乎不用人工干預;防偽過程中標簽數據不可見,無機械磨損,防污損;支持數據的雙向讀寫;與信息加密技術結合,使得RFID電子標簽不易偽造;易于與其他防偽技術結合使用進行防偽。目前工作頻率在UHF(860MHz.960MHz)的射頻識別技術,讀寫距離達到10米,而且無源被動式射頻標簽成本低,因此在供應鏈管理領域受到了廣泛的關注。利用RFID射頻識別技術建立全的供應鏈,建立產品的追蹤追溯體系的時機已經成熟。下面我們看看RFID自動識別技術如何做到的這三點:

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2.1.2.1可信的包裝

采用具有驗證功能的RFID射頻標簽。首先,由于RFID射頻標簽支持雙向的信息傳輸,可以將基丁PIG的數字簽名信息,寫入到RFID射頻標簽中I.,這個數字簽名可以強有力的證明該射頻標簽由哪些組織處理過;其次,RFID射頻標簽可以對希望讀寫它的讀寫器進行驗證,防止非法的讀寫器讀取其上的內容,由于信息是不可見的,這樣安全度就又增加了。采用RFID射頻識別技術,可以將基于PIG的數字簽名寫入射頻標簽中,使得包裝上的射頻標簽驗證的安全設置提高了一個等級,如果在射頻標簽的制作工藝中再加入一些特有的防偽特性,有可能將產品包裝的可信度再提高一些。

2.1.2.2包裝的完整性

包裝的完整性,是指包裝沒有被打開過,包裝里面的產品沒有被篡改。在包裝上加入一個能夠標明產品沒有被打開過的指示,例如一次打開后即失效的指示,如果包裝被打開過,就會有指示。如果能夠加上自動驗證包裝完整性功能的話,那么產品包裝完整性的可信度將增加到c+,利用RFID射頻標簽,打開包裝后可以使RFID射頻標簽失效或者在賣出后自動清除RFID射頻標簽中的數字簽名信息,使得產品包裝不能被非法者重新使用,那么產品包裝完整性的可信度將增加到B。

2.1.2.3產品流通歷史

產品流通歷史,記錄了產品從生產到流通,再到使用的整個過程。相當于建立了一個產品跟蹤和追查機制,有了這樣一個可靠的記錄,可以對產品的流通實施有效的監控,在產品出現問題時,迅速進行追查。

另外,對于接收者可以查閱產品的流通歷史,與射頻標簽中攜帶的流通信息進行比較,確認標簽沒有.拔偽造同時確認產品是在可以信任的組織中流通,因此大大提高了接收者對產品真實性的可信度B.

2.1.3結果對比

在采用RFID射頻識別技術前后參與者對產品可信度的對比:

A.表示采用了電子和物理的手段,極難被偽造,可信度最高

B.表示采用了高技術手段進行了高等級的驗證設置,難于偽造,可信度高

C.表示低水平的防偽設置,容易被偽造,或者付出很少的努力就能仿造,.可信度低

O.表示沒有物理特征或電子信息來進行真偽驗證,可信度最低

2.2.RFID防偽系統體系結構的設計

為了實現上述目標,我們采用工作頻率在UHF段的RFID射頻識別技術設計了一個解決方案:首先,做到可信的產品包裝,采用RFID中間件認證的方式實現射頻識別標簽與讀寫器的相互認證,把對讀寫器的限制釋放出來;其次,建立追蹤追溯數據庫,數據庫由政府職能部門或第三方維護,記錄產品的流通歷史信息,實現供應鏈的可視化管理,在產品出現問題時及時做出反應。

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2.2.1射頻標簽和讀寫器之間的安全分析

防偽體系中,射頻標簽和讀寫器之間的安全是非常重要的一個環節,他們之間要保證高度安全防止以下幾種情況的出現:

(1)為了復制與/或改變數據,術經授權地讀出射頻標簽。

(2)將外來的射頻標簽置入某個閱讀器的詢問范闈內,企圖得到非授權的許可。

(3)為了假冒真正的射頻標簽,竊聽無線電通信并重放數據。

為了往一定程度上達到上述目標,防偽安全應該達到如下要求:射頻標簽與讀寫器之間必須進行相互鑒別.加密的數據傳輸.可以設置射頻標簽永久失效,確保標簽的數據不能再被讀出。一方面,保護了購買者的隱私:另一方面,保證了包裝回收后,不會被用于偽造產品:另外,整個供應鏈的建立需要很多獨立的組織建立,盡量采用兼容性高的射頻標簽。

2.2.2利用導出密鑰的認證

實現射頻標簽和讀寫器的相互認證,目前用的比較多的是導出密鑰”的認證,每個射頻標簽(數據載體)使用不同的密鑰來保護,并在射頻標簽生產過程中讀出其序列號,使用加密算法和主控密鑰計算出密鑰K,從而完成了射頻標簽的初始化過程。這樣每個射頻標簽都擁有了一個與自己識別號和主控密鑰相關的密鑰。

1.讀寫器發送查洵lD識別號口令:

2.射頻標簽返回ID識別號,和一個隨機數A,讀寫器根據ID識別號與主控密鑰算出相互認證的密鑰K,讀寫器產生一個隨機數B,使用共同的密鑰K和共同的密碼算法E算出一個加密的數據塊,包含兩個隨機數,發給射頻標簽;

3.射頻標簽解碼,取得隨機數A’與A比較,若一致則認為讀寫器合法,射頻標簽對B加密,發送給讀寫器;

4.讀寫器解碼得到B’,與B比較,若一致則認為射頻標簽合法:

5.雙方進行進一步的通信。

這種設計的主要缺點是:

(1)各企業必須采剛專用的讀寫器:

(2)由于不能控制掌握讀寫器的人是誰,因此密鑰一旦泄密,射頻標簽就很容易被偽造;

(3)普通用戶必須到有專用讀寫器的地方才能查看產品的信息。

2.2.3基于PKI的RFID中間件認證

鑒于導出密鑰的認證方式的上述缺點,做了以下改進,采用基于PKI的中間件雙向認證方案:射頻標簽與讀寫器的相互認證由RFID中間件實現;合法的產品發送方(是指生產廠家和數據載體中指定的接收方)通過指定或修改數據載體中的接收方公鑰MPK來指定下一個接收方;只有合法的接收方通過自己的中間件才可以讀取標簽中的信息;接收方通過認證后,就可以修改數據標簽的公鑰MPK,成為了合法的產品發送方。

①.讀寫器發送查詢命令:

②.數據載體產生一個隨機數A,用接收者的公鑰MPK加密與廠家身份一起發送到中間件;

③.中間件的驗證模塊從公鑰數據庫中找到該廠家射頻標簽的公鑰RPK;

④.中間件用接收者的私鑰MSK解密得到.再產生一個隨機數B,再用自己的私鑰MSK加密.,用射頻標簽的公鑰RPK加密B,一起發送給射頻標簽;

⑤.射頻標簽用接收者的公鑰MPK的解密得到.’,然后.’與A對比,一致則認為讀寫器通過驗證。射頻標簽用自己的私鑰RSK解密得到B’,然后再用私鑰RSK加密B’,.發送給中間件;

⑥.中間件用公鑰RPK解密,得到B”,B與B”比較,相等,則射頻標簽通過認證;然后雙方進行加密的數據傳輸。

這樣做的優點是:.

(1)整個通信過程中,對于讀寫器來說是透明的,只是起到一個傳遞數據的作用;

(2)相比較單密鑰,如果一旦公鑰被破解也不會造成標簽被偽造;

(3)企業可以不必使剛專用的讀寫器,只要安裝具有驗證功能的中間件軟件即可;

(4)產品售出后,清除產品中的私鑰和數字簽名信息,標簽中寫入公共公鑰PPK,消費者可以利用通用的讀寫器,通過網絡,通過一個公用的中問件來檢索產品的生產信息及流通信息。如圖4所示。

2.2.2.追蹤和追溯數據庫設計分析

數據庫記錄產品的整個流通歷史信息。因為,跟蹤和追蹤數據庫集中記錄了大批的產品的信息,許多人都會對這些信息感興趣,因此里面的數據一定是高度可靠。

(1)追蹤和I追溯數據庫應由具有政府職能機構或者獨立的第三方來負.

責維護;

(2)供應鏈的各個參與主體,在產品進入和離開時,把相應的信息及時提交到追蹤和追溯數據庫;

(3)產品發送方,通過將接收方的公鑰寫入到射頻標簽中,指定產品的接受方;

(4)供應鏈的每一個參與主體的操作權限要限制,只能對自己的數據進行操作;

(5)對于屬于競爭關系的企業,他們不希望競爭對手看劍自己的產品流通信息,因此必須采取措施,只能看到自己擁有的產品信息,不能看到其他主體的信息;

(6)在零售點確認將產品賣出時,消除標簽中的私鑰和數字簽名信息并及時向追蹤追溯數據庫提交產品已賣出信息(有效防止包裝被回收再進行利用);消費者可以利用通用的讀寫器,通過網絡,通過一個專用的中間件來檢索產品的生產信息及流通信息。

本文簡要論述了其他防偽技術的不足,而RF1D技術在克服這些缺點的同時,又幫助企業建立了產品追蹤追溯體系,使得產品的安全問題有望得到很大的改觀。在射頻標簽和讀寫器的認證方式上,與PIG技術結合在RFID中間件部分實現,使得企業不必束縛于專用的讀寫器。

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