射频识别安全技术的研究
射频识别技术，即RFID，它通过交变磁场或电磁场产生的射频信号在空间中进行耦合，以此实现无接触式的信息传输，并借助这些传输的信息实现对目标的识别。RFID技术支持无线双向通信，能够实现大量数据的批量读取和远距离读取，还能识别快速移动的物体，操作起来既快捷又便利。RFID技术相较于条形码kaiyun.ccm，具备防水、抗磁、耐高温等特性，使用寿命更长，读取距离更远，且标签上的数据可以加密，存储容量大，信息更改灵活。因此，在全球高科技领域，RFID技术被誉为具有广阔市场前景、能够深刻改变人类生活方式和重塑高科技产业面貌的关键技术。射频识别技术在工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、军事应用、商品防伪、监控、定位以及工业等多个领域得到了广泛的应用。
一、RFID系统的构成和数据传输交换过程
射频卡的种类繁多，具体来说，它们可以根据供电方式区分为有源和无源两种；依据载波频率的不同，又可分为低频、中频和高频射频卡；按照调制方式的不同，又可以分为主动式和被动式两种；再根据作用距离的远近，可以分为密耦合卡、近耦合卡、疏耦合卡以及远距离卡。
目前存在四种使用频率较高的标签，它们分别对应不同的无线电频率。具体来说，有低频标签，其工作频率为125或134.2千赫；高频标签，其工作频率为13.56兆赫；超高频标签，其工作频率介于868到956兆赫之间；还有微波标签，其工作频率为2.45GHz。然而，由于尚未有全球统一的规范来指导超高频标签的使用，因此这类标签在全球范围内尚未实现统一应用。超高频标签的运用目前备受瞩目，这类标签主要被用于物流行业。其频率越高，其作用范围就越广，数据传输速度也随之提升，同时，识别标签的尺寸可以做得更小巧，然而，相应的成本也会相应增加。
众多生产RFID产品的企业均采纳了自定的标准，而国际上尚未形成统一的标准体系。目前，射频卡可遵循的规范包括ISO10536、ISO14443、ISO15693以及ISO18000等。其中，ISO14443和ISO15693的应用尤为广泛。这两个标准均涵盖了物理属性、射频能量、信号接口、初始化过程、反碰撞机制以及传输协议等五个关键要素。
可供选择的接口类型包括：RJ45接口、RS232接口、RS-485/RS-422接口、遵循802.11标准的无线接口以及韦根接口。
系统由硬件和软件两大模块构成。硬件模块涵盖了标签、阅读器和天线等设备；软件模块则包含了RFID系统软件、中间件以及应用软件。硬件组件主要负责识别与收集数据，而软件模块则承担着管理及处理标签与阅读器之间、阅读器与主机之间的数据传输任务。
标签是由耦合元件和芯片构成的，其中内置了天线，该天线负责与射频天线进行通讯。阅读器的作用是读取（在读写卡中还可以执行写入操作）标签上的信息。天线在标签与读取器之间传递射频信号。系统运行期间，阅读器会利用天线发射特定频率的无线电波，一旦射频卡踏入天线的作用范围，便会在其中激发出感应电流。射频卡吸收能量并激活后，便将自身的编码及其他信息通过内置天线发送出去。接收天线捕捉到射频卡发出的调制信号，经过天线调节器的处理，传递至阅读器。阅读器对信号进行解调和解码，随后将信息传输至后台的主系统进行处理。主系统会依据逻辑运算规则对卡片的有效性进行评估，并依据既定参数进行相应的操作与调控，进而发出指令信号以驱动执行机构进行动作。
RFID系统的数据传输遵循“主从模式”。指令的发送路径是从应用系统至阅读器，然后至电子标签；而应答信息的返回路径则是反方向。通常，电子标签内存储着格式化的电子数据。读出装置，亦称作阅读器，具备非接触式读取与辨识电子标签内存储的电子信息的本领，随后，它能够借助计算机和计算机网络，完成对物体识别信息的搜集、加工以及远距离传输等一系列管理任务。当标签踏入磁场区域，它便开始接收由解读器发射的射频信号，并利用感应电流获取的能量，将芯片内存储的产品数据传输出去，亦或是主动发出特定频率的信号。随后，读写器接收到这些信息并进行解码，最终将数据传输至中央信息系统，以便进行相应的数据处理。
阅读器的核心控制单元具备多项功能，如与系统软件的通讯互动，执行系统软件下达的指令；管理射频卡通信流程，遵循主从模式；进行信号编码与解码。此外，针对特定系统，它还能执行反碰撞算法，对射频卡与阅读器间传输的数据进行加密与解密处理，并实施身份验证等额外功能。
射频识别技术的读写范围是至关重要的一个指标。现阶段，能够实现长距离读写功能的射频识别设备成本较高，所以探寻提升其读写距离的有效途径显得尤为迫切。射频卡读写距离受多种因素影响，如天线的工作频率、阅读器的射频输出功率、接收灵敏度、射频卡的能耗、天线和谐振电路的品质因数、天线指向、阅读器与射频卡的耦合程度，还有射频卡接收到的能量以及发射信息的能量等。
二、RFID系统在应用中的限制及安全防护和不安全因素
RFID技术融合了芯片、无线电及计算机技术，其在应用时存在一些限制，具体包括：容易受到周围开放电磁环境的影响；在电磁波传播受干扰的物体上使用效果不佳；识读效果受到发射电波能量的制约；标签的识读率和速度存在限制；识读设备之间容易出现相互干扰。
RFID系统的安全防护体系由三个层面的安全措施构成：首先是电子标签制造过程中的安全技术；其次是芯片的物理保护技术，包括防止非法读写和软件追踪等措施；最后是卡片通信过程中的安全技术，例如采用加密算法等。这三个层面的安全措施共同构筑了电子标签的安全防护网，确保了电子标签从生产到使用的全过程安全无忧。
射频识别系统的攻击手段涵盖空中侵袭、电子标签数据的篡改、中间数据的伪造以及后台数据的攻击。针对标签与阅读器之间的空中接口，攻击手段包括误导、植入、重放以及服务拒绝。误导攻击指的是攻击者向系统发送与真实信息极为相似的虚假信息，使其被系统接收。其中，典型的攻击形式有域名误导、IP地址误导、MAC地址误导。在RFID技术领域，若要获取准确的数据信息，一种常见的手段是在空中传播一个伪造的电子产品编码（EPC）。
插入攻击即是在数据输入环节嵌入系统指令的行为，此方法之所以能得逞，是因为它基于一个前提假设：所有数据均来源于输入，从而不会产生无效信息。在RFID系统的标签数据存储区域，存储的并非是有效数据，而是一段系统指令。
在重播攻击过程中，原本有效的RFID信号被非法截获，随后这些信息被储存起来。这些信息被发送至阅读器，并持续不断地进行重播。由于这些数据保持了真实性，系统便将其当作正常接收的数据进行处理。
拒绝服务攻击亦称作洪水攻击，这种攻击发生在数据流量超出系统处理极限，进而导致信号被淹没。此时，系统可能遭遇射频阻塞，或者失去准确处理输入数据的能力。
三、安全策略建立
为确保各类射频识别系统在不同应用场景和环境中的安全，需设立多样化的安全级别。一个性能卓越且保障周全的射频识别系统，需具备抵御以下单一攻击的能力：有效阻止未授权的非法数据读取；防止读写器范围内非法数据载体的写入；以及防范对无线电通信的窃听和数据的重放。
安全措施涉及对物理手段和逻辑手段的综合考量，具体措施涵盖以下几方面：采取限制或彻底摧毁标签的物理手段；实施访问权限的读取与控制；进行标签的认证流程；以及执行标签数据的加密处理。
安全协议旨在通过交换协议信息来确认通信参与者的身份，并为后续的秘密通信环节分配会话密钥。确保通信双方身份的验证至关重要，而在这一过程中，对关键信息的保密性和完整性同样不可或缺。安全协议主要包括密钥交换协议、身份验证协议以及电子商务协议等。物理手段涵盖：摧毁标识（消除标签）、遮挡标识（利用法拉第笼）、主动干扰技术、以及阻断标识。在逻辑手段方面（读取与访问控制）：截至目前，已有多款RFID系统的安全协议被提出，例如Hash-LOCK协议、随机化的Hash-LOCK协议、以及Hash-CHAIN协议。
Hash-LOCK协议的优势在于其成本较低，它只需进行Hash值的计算以及存储一个metaID值，在认证环节中，则采用对真实ID进行加密后的metaID进行验证。然而，其不足之处在于密钥的传输是明文的kaiyun全站网页版登录，同时metaID保持不变，这给信息跟踪的防御带来了不利影响。随机Hash-LOCK协议在认证环节引入的随机信息有效阻断了信息追踪的可能，然而，它依然存在ID信息以明文形式传输的隐患，这使其面临被监听的潜在风险。Hash-CHAIN协议则因其难以识别性和良好的前向安全性而受到青睐。不过，它也容易遭受重放和伪造攻击，并且计算成本较高，因此在标签数量众多的情况下并不适用。
这三种协议大体上仅具备了单方面的身份验证功能，也就是说，读写器（包括后台数据库）对标签的身份进行了验证，但标签对读写器的验证功能尚未实现。在未来的通信系统中，双向认证的安全方案被视为理想目标，因此需要进一步优化和完善，并开发出更加可靠的认证机制。
四、结束语
射频识别技术，即RFID，汇聚了高频技术、电磁兼容性、半导体技术、数据保护与密码学、通信以及制造技术等多个领域的专业知识。得益于这些相关技术的共同进步，RFID技术得以不断发展。展望未来，RFID标签芯片的能耗将显著降低kaiyun官方网站登录入口，作用范围将大幅增加，同时还能实现对于高速移动物体的快速识别与检测。未来，无源标签和半无源标签技术将逐渐走向成熟，其无线读写功能将更加完善，同时，系统的网络化程度和兼容性也将得到显著提升。
