RFID-индентификация используется каждый день каждым человеком, но мало кто задумывается, как она работает. Рассказываем о самых массовых бытовых чипах, которых миллионы вокруг нас
Радиочастотная идентификация (RFID, Radio-frequency\u000Aidentification) сыграла ключевую роль в развитии технологий отслеживания — от\u000Aрозничной торговли до управления цепочками поставок и т.
д. Несмотря на широкое\u000Aраспространение и присущие ей преимущества, мало кто задумывается, как она\u000Aработает. В данной статье представлен подробный обзор технологии RFID, ее\u000Aпринципов работы, применения и потенциальных последствий.Что такое RFID
Аббревиатура RFID\u000Aрасшифровывается как Radio Frequency Identification (радиочастотная\u000Aидентификация). Это технология, использующая электромагнитные поля для\u000Aавтоматической идентификации и отслеживания меток, прикрепленных к объектам.\u000AЭти метки содержат информацию, хранящуюся в электронном виде, позволяя отличать\u000Aодин предмет от другого.
В целом, технология\u000ARFID основана на использовании радиоволн для связи между меткой и считывающим\u000Aустройством. Эта связь позволяет автоматически идентифицировать и отслеживать\u000Aперемещение объектов в различных точках, что делает технологию RFID\u000Aуниверсальным инструментом в различных областях применения — от розничной\u000Aторговли до здравоохранения и т. д.
Основными\u000Aкомпонентами RFID-системы являются RFID-метка (или транспондер),\u000ARFID-считыватель (интеррогатор) и антенна.
Метка состоит из\u000Aмикрочипа (хранящего данные) и антенны (передающей и принимающей сигналы).
Метки могут быть\u000Aактивными (со встроенным аккумулятором) или пассивными (без аккумулятора,\u000Aполучающими энергию от радиоволн, опрашивающих считыватель). Данные, хранящиеся\u000Aна микрочипе метки, могут включать уникальный идентификационный номер или\u000Aдругую специфическую информацию об объекте, к которому она прикреплена.
Как работают RFID-чипы
В простейшем виде\u000Aпроцесс RFID-идентификации выглядит так:
· \u000AСчитыватель посылает электромагнитные волны.
· \u000AАктивная RFID: метка, питаясь от батареи,\u000Aпередает сигнал, который воспринимается считывателем. После подачи питания\u000Aмикросхема метки модулирует волны и отправляет информацию на считыватель.
· \u000AПассивная RFID: считыватель излучает\u000Aэнергию на пассивную метку, обеспечивая ее питание. Затем метка использует эту\u000Aэнергию для отражения модулированного сигнала со своей информацией.
· \u000AПосле того как считыватель получает данные с\u000Aметки, он отправляет их в компьютерную систему через совместимый интерфейс\u000A(например, RS-232, RS-485 или Ethernet).
Затем эти данные\u000Aобрабатываются и интегрируются в приложения, например, для управления запасами,\u000Aчто позволяет получить практическую информацию. Во\u000Aмногих сложных RFID-системах имеется также программное обеспечение, называемое «промежуточным\u000AПО». ПО обрабатывает данные, поступающие от RFID-считывателя, и интегрирует их в более крупную систему, помогая\u000Aрешать такие задачи, как фильтрация исходных данных, управление несколькими\u000Aвходами считывателя и пересылка уточненных данных в другие корпоративные\u000Aсистемы.
Какими бывают RFID-чипы
RFID-чипы, часто\u000Aназываемые метками (или транспондерами), бывают разных типов, каждый из которых\u000Aподходит для различных применений в зависимости от таких факторов, как радиус\u000Aдействия, требуемая мощность и условия окружающей среды.
Есть несколько\u000Aспособов их классификации.
1. По источнику\u000Aпитания и механизму работы.
Пассивные\u000ARFID-метки:
— не имеют\u000Aсобственного источника питания;
— для отправки\u000Aответа получают энергию от электромагнитных волн считывателя;
— как правило,\u000Aменьше, легче и дешевле активных меток;
— ограниченная\u000Aдальность считывания (обычно до 7 метров для\u000AUHF-меток).
Активные\u000ARFID-метки:
— содержат\u000Aвстроенный аккумулятор для питания;
— могут активно\u000Aпередавать сигналы, что обеспечивает большую дальность считывания (часто более\u000Aтридцати метров);
— обычно крупнее и\u000Aдороже пассивных меток.
Активные метки\u000Aтакже делятся на подклассы:
Транспондеры:\u000Aожидают сигнала от считывающего устройства, прежде чем ответить на него.
Биконы: излучают сигнал через заданные\u000Aинтервалы времени. Чаще всего это небольшие передатчики, которые издают\u000Aуникальный радиосигнал и с помощью технологии Bluetooth (BLE) контактируют с\u000Aприложениями на смартфонах и планшетах.
Полупассивные\u000A(или полуактивные) RFID-метки:
— имеют батарею,\u000Aно, как и пассивные метки, они полагаются на считыватель для инициирования\u000Aсвязи;
— батарея может\u000Aпитать дополнительные функции метки, например, датчики.
2. По частоте\u000Aработы.
Низкочастотные\u000A(НЧ) RFID-метки:
— работают в\u000Aдиапазоне от 125 до 134 кГц;
— ограниченный\u000Aдиапазон считывания (от нескольких сантиметров до нескольких метров);
— менее\u000Aчувствительны к помехам от жидкостей и металлов, чем высокочастотные.
Высокочастотные\u000A(ВЧ) RFID-метки:
— работают на\u000Aчастоте около 13,56 МГц;
— дальность\u000Aсчитывания аналогична НЧ-меткам;
— обычно используются\u000Aдля продажи билетов, платежей и передачи данных.
Ультравысокочастотные\u000A(UHF) RFID-метки:
— работают в\u000Aдиапазоне от 856 МГц до 960 МГц;
— дальность\u000Aсчитывания может достигать восьми метров и более\u000Aдля пассивных меток;
— используются для управления\u000Aцепочками поставок, контроля времени движения и доступа.
Микроволновые\u000ARFID-метки:
— работают на\u000Aчастоте 2,4 ГГц и выше;
— используются в\u000Aприложениях с большим радиусом действия, но могут быть более дорогостоящими.
3. По принципу\u000Aпамяти и хранения данных.
RFID-метки\u000Aтолько для чтения:
— данные\u000Aзаписываются один раз, в процессе производства, и не могут быть изменены.
Метки RFID типа «запись\u000A— один раз, чтение — много» (WORM):
— позволяют\u000Aпользователю один раз записать данные, а затем заблокировать их.
Перезаписываемые\u000ARFID-метки:
— пользователи\u000Aмогут постоянно обновлять или изменять данные на метке.
Бывают также специализированные\u000Aметки.
Защищенные\u000ARFID-метки:
— предназначены для\u000Aработы в жестких условиях, таких как высокие температуры или химическое\u000Aвоздействие.
Температурные\u000ARFID-метки:
— в них встроены\u000Aдатчики, позволяющие отслеживать и регистрировать изменения температуры.
Метки\u000Aизготавливаются под разные задачи в различных форм-факторах.
Метки-наклейки\u000Aили метки-этикетки: используются для маркировки предметов, аналогично\u000Aштрих-кодам.
Пластыри: используются\u000Aв больницах или на мероприятиях для идентификации.
Брелоки: используются\u000Aв системах контроля доступа.
Встраиваемые\u000Aметки: могут быть встроены в предметы или продукты.
Это лишь несколько\u000Aкатегорий RFID-чипов. На самом деле, разнообразие дизайна и функциональности\u000ARFID-меток огромно, что обусловлено множеством приложений и сред, в которых они\u000Aиспользуются. При выборе RFID-метки необходимо учитывать специфические\u000Aпотребности конкретного приложения, включая дальность считывания, окружающую\u000Aсреду, требования к данным и ограничения по стоимости.
Чем RFID отличается от NFC?
И RFID, и NFC — это\u000Aтехнологии, обеспечивающие беспроводную связь и обмен данными, поэтому их\u000Aдовольно часто путают. Собственно, NFC (Near Field\u000ACommunication — «коммуникация ближнего поля») развилась из технологии RFID\u000Aи была специально разработана для одноранговой связи между двумя электронными\u000Aустройствами. В основном она используется для бесконтактных платежей, продажи\u000Aэлектронных билетов и обмена данными.
Их технические\u000Aотличия в следующем.
Диапазон связи
RFID: некоторые\u000ARFID-системы, особенно использующие UHF-метки (сверхвысокочастотные), могут\u000Aработать на расстоянии более нескольких метров.
NFC: как следует из\u000Aназвания, NFC требует, чтобы устройства находились очень близко (обычно в\u000Aпределах 4 см или менее) для установления связи.
Частота
RFID: работает на\u000Aразличных частотах, включая низкочастотные (LF, около 125 кГц), высокочастотные\u000A(HF, около 13,56 МГц) и сверхвысокочастотные (UHF, 860-960 МГц).
NFC: работает на\u000Aчастоте 13,56 МГц, которая относится к высокочастотному (HF) диапазону RFID.
Скорость\u000Aпередачи данных
RFID: в зависимости\u000Aот типа и применения скорость передачи данных RFID может быть различной, но,\u000Aкак правило, небольшой.
NFC: обычно имеет\u000Aболее высокую скорость передачи данных по сравнению с высокочастотными\u000Aрадиометками — от 106 до 424 кбит/с.
Режимы работы
RFID: обычно\u000Aработает в одном направлении; метка получает сигнал от считывателя, а затем\u000Aотправляет свою информацию обратно.
NFC: может работать\u000Aв двух режимах — пассивном (аналогичном RFID) и активном (одноранговом), когда\u000Aоба устройства могут отправлять и получать информацию.
Применение
RFID: широко\u000Aиспользуется в управлении цепочками поставок, розничной торговле, взимании\u000Aплаты за проезд, отслеживании животных и т. д.
NFC: преимущественно\u000Aиспользуется в бесконтактных платежных системах, смарт-постерах, системах\u000Aпродажи билетов и передачи данных со смартфонов.
Безопасность
RFID: некоторые\u000Aсистемы RFID, особенно старые, имеют известные уязвимости, которые могут быть\u000Aиспользованы для несанкционированного считывания или фальсификации данных. Для\u000Aповышения безопасности иногда применяется шифрование и другие меры защиты.
NFC: учитывая, что\u000ANFC применяется для платежей и передачи данных, в нем изначально заложены более\u000Aнадежные средства шифрования и защиты. Малый радиус действия также обеспечивает\u000Aфизический уровень безопасности, так как подслушивание становится более сложной\u000Aзадачей.
Стоимость
RFID: стоимость\u000ARFID-меток может сильно варьироваться в зависимости от типа, объема памяти и\u000Aфункциональности. В основном пассивные метки, производимые массово, могут быть\u000Aочень дешевыми.
NFC: метки NFC,\u000Aособенно с расширенными функциями защиты, заметно дороже базовых меток RFID.
Таким образом, NFC\u000Aможно рассматривать как подмножество технологии RFID, специально предназначенное\u000Aдля связи на близком расстоянии с расширенными возможностями.
Где используются RFID-чипы
RFID-чипы,\u000Aблагодаря своей способности обеспечивать автоматическую и беспроводную\u000Aидентификацию и отслеживание, находят применение в самых разных отраслях и сферах.\u000AВот лишь несколько примеров.
1. Розничная\u000Aторговля
Управление\u000Aзапасами: отслеживание товаров по всей цепочке поставок, от производителя до\u000Aмагазина.
Защита от кражи: ворота\u000Aбезопасности на выходе из магазина могут обнаруживать неактивированные RFID-метки.
Бесконтактные\u000Aплатежи: кредитные карты с RFID-метками позволяют осуществлять платежи по\u000Aпринципу «Прикоснись и иди».
2.\u000AЗдравоохранение
Отслеживание\u000Aпациентов: RFID-браслеты позволяют мгновенно предоставлять информацию о\u000Aпациенте.
Отслеживание\u000Aмедицинского оборудования: определение местонахождения и управление\u000Aоборудованием в больницах.
Подтверждение\u000Aподлинности лекарств: обеспечение подлинности и правильного распределения\u000Aлекарственных средств.
3. Логистика и\u000Aцепочки поставок
Отслеживание\u000Aместоположения в реальном времени: контроль местонахождения товаров во время\u000Aтранспортировки.
Управление складом:\u000Aэффективное отслеживание товаров на складе и улучшение управления запасами.
Управление\u000Aавтопарком: отслеживание транспортных средств в режиме реального времени для\u000Aоптимизации маршрутов.
4. Сельское\u000Aхозяйство
Отслеживание\u000Aживотных: контроль перемещения, здоровья и местоположения домашнего скота с\u000Aпомощью ушных меток или имплантатов RFID.
Управление\u000Aсельскохозяйственными культурами: RFID-датчики позволяют получать данные о\u000Aсостоянии почвы и других факторах окружающей среды.
5. Транспорт
Сбор платы за\u000Aпроезд: транспортные средства с RFID-метками могут автоматически взимать плату\u000Aза проезд без остановки.
Общественный\u000Aтранспорт: бесконтактные транспортные карты используют RFID для оплаты проезда.
Отслеживание\u000Aтранспортных средств: отслеживание местоположения и состояния транспортных\u000Aсредств в крупных автопарках.
6. Безопасность\u000Aи контроль доступа
Доступ в здания:\u000ARFID-карты или брелоки могут предоставлять доступ в охраняемые зоны.
Бесключевой доступ\u000Aв автомобиль: многие современные автомобили используют RFID для бесключевого\u000Aдоступа и зажигания.
Паспорта: в\u000Aнекоторых странах в паспорта встраиваются RFID-чипы для хранения биометрических\u000Aданных.
7. Мероприятия
Билеты:\u000ARFID-браслеты или карты могут служить в качестве электронных билетов на\u000Aмероприятия.
Контроль доступа: контроль\u000Aдоступа к определенным зонам в рамках мероприятия или места проведения.
Бесплатные\u000Aтранзакции: некоторые мероприятия позволяют посетителям привязывать\u000ARFID-браслеты к методам оплаты для совершения безналичных покупок.
8. Производство
Отслеживание\u000Aактивов: контроль инструментов и оборудования на производстве.
Контроль качества: отслеживание\u000Aпроизводственных процессов и соблюдения стандартов качества.
9. Библиотеки и\u000Aуслуги проката
Отслеживание книг: управление\u000Aзапасами и автоматизация процессов выдачи и возврата книг.
Отслеживание\u000Aпредметов проката: отслеживание таких предметов, как DVD-диски или\u000Aоборудование.
10. Аэрокосмическая\u000Aи оборонная промышленность
Отслеживание\u000Aоборудования: мониторинг и управление инструментами и оборудованием.
История\u000Aтехнического обслуживания: RFID-метки могут хранить данные о техническом\u000Aобслуживании компонентов самолета.
11. Спорт
Время соревнований:\u000ARFID-чипы могут быть прикреплены к спортсменам для автоматического отслеживания\u000Aвремени старта и финиша в гонках.
12. Охрана\u000Aокружающей среды и утилизация отходов
Отслеживание\u000Aотходов: контроль наполненности мусорных контейнеров и оптимизация маршрутов\u000Aсбора отходов.
Экологический\u000Aмониторинг: использование RFID-датчиков для отслеживания экологических факторов\u000Aв чувствительных зонах.
13. Исследования\u000Aи охрана животных
Отслеживание диких\u000Aживотных: отслеживание перемещений и повадок диких животных в целях сохранения\u000Aи изучения природы.
Проблемы с безопасностью RFID
Технология RFID не\u000Aлишена собственных уязвимостей, поскольку дешевизна и массовость плохо\u000Aсочетаются с защищенностью.
1. Подслушивание
Неавторизованные\u000Aсчитыватели могут перехватывать сообщения между легитимными RFID-считывателями\u000Aи метками. Таким образом, злоумышленники могут получить несанкционированный\u000Aдоступ к конфиденциальной информации.
2. Фальсификация\u000Aданных
Без соответствующей\u000Aзащиты данные, хранящиеся на RFID-метках, могут быть изменены или испорчены\u000Aнеавторизованными лицами.
3. Спуфинг
Злоумышленники\u000Aмогут создавать поддельные метки и внедрять их в систему. Например, они могут\u000Aпродублировать легитимную метку или создать новую метку с ложными данными.
4. Атаки перехвата
Злоумышленник\u000Aперехватывает законные RFID-транзакции и затем воспроизводит их для получения\u000Aнесанкционированного доступа или привилегий. Например, если RFID-карта\u000Aпредоставляет доступ на охраняемый объект, перехват и воспроизведение ее\u000Aсигнала может позволить получить несанкционированный вход.
5. Отказ в\u000Aобслуживании (DoS)
Злоумышленники\u000Aмогут перегрузить RFID-системы потоком фиктивных запросов на считывание или\u000Aглушить радиочастоты, делая невозможными законные операции.
6. Приватность
RFID-метки могут считываться\u000Aбез ведома владельца, что приводит к возможности отслеживания или\u000Aпрофилирования. Например, кредитная карта с RFID-меткой может быть считана\u000Aнеавторизованными устройствами, что позволит узнать о привычках и\u000Aместонахождении покупателя.
7. Скимминг
Несанкционированные\u000Aсчитывающие устройства могут скрытно собирать данные с RFID-меток. Например,\u000Aкто-то может использовать скрытый считыватель для сбора данных с RFID-карт или\u000Aпаспортов, которые носят с собой ничего не подозревающие люди.
8. Слабая криптография
Во многих дешевых\u000ARFID-системах используются слабые или устаревшие криптографические методы, что\u000Aделает их уязвимыми для криптографических атак.
9. Проблемы\u000Aпрямой и обратной секретности
Если злоумышленник\u000Aскомпрометирует ключ RFID-системы в один момент времени, он может получить\u000Aдоступ к прошлым (обратная секретность) или будущим (прямая секретность)\u000Aсообщениям.
Для решения этих\u000Aпроблем были предложены и реализованы различные решения. Среди них — сильные\u000Aкриптографические методы, протоколы взаимной аутентификации между метками и\u000Aсчитывателями, команды «kill» для окончательного отключения меток, методы\u000Aэкранирования для предотвращения несанкционированного считывания, а также\u000Aразработка технологий, повышающих уровень конфиденциальности.
Перспективы развития RFID
Перспективы развития технологии RFID весьма обширны. По мере\u000Aразвития этой технологии будет меняться и спектр ее применения, и эффективность\u000Aвнедрения, и способы решения существующих проблем.
1. Снижение затрат
По мере развития технологии и повышения эффективности\u000Aпроизводственных процессов ожидается снижение стоимости микросхем и систем\u000ARFID. Это снижение будет способствовать дальнейшему распространению технологии\u000Aв различных отраслях промышленности.
2. Увеличение интеграции с IoT
RFID уже считается одним из основных компонентов Интернета\u000Aвещей (IoT). По мере развития экосистемы IoT технология RFID будет играть\u000Aрешающую роль в соединении миллиардов устройств и объектов, обеспечивая сбор и\u000Aанализ данных в режиме реального времени.
3. Усовершенствованное хранение и обработка данных
Будущие RFID-метки могут быть оснащены расширенной памятью и\u000Aвычислительными возможностями, что позволит выполнять более сложные операции\u000Aнепосредственно на метке, включая расширенные криптографические функции.
4. Увеличение дальности и скорости считывания
Технологический прогресс позволит увеличить дальность\u000Aсчитывания RFID-меток, что даст возможность сканировать объекты с больших\u000Aрасстояний и на более высоких скоростях.
5. Улучшение мер безопасности
В связи с ростом осведомленности об уязвимостях RFID-меток\u000Aповышенное внимание будет уделяться разработке безопасных протоколов RFID,\u000Aиспользованию надежного шифрования и обеспечению более надежной защиты\u000Aконфиденциальности.
6. Разнообразные форм-факторы и материалы
В будущем RFID-метки могут быть выполнены из гибких материалов,\u000Aчто позволит использовать их на неровных поверхностях или в носимых\u000Aустройствах. Это расширит область применения, особенно в таких отраслях, как\u000Aмода, здравоохранение и бытовая электроника.
7. Экологически чистые метки
По мере того как проблемы охраны окружающей среды будут\u000Aстановиться все более актуальными, прогнозируется тенденция к созданию\u000Aбиоразлагаемых или перерабатываемых RFID-меток для уменьшения количества\u000Aэлектронных отходов.
8. Интеграция с другими технологиями
RFID может быть интегрирована с другими технологиями, такими\u000Aкак датчики или исполнительные механизмы, что позволит не только\u000Aидентифицировать объект, но и взаимодействовать с окружающей средой.
9. Стандартизация
По мере повсеместного распространения RFID все большее\u000Aзначение будет иметь разработка глобальных стандартов для обеспечения\u000Aсовместимости, безопасности и эффективности различных систем и секторов.
10. Новые рыночные возможности
Развивающиеся рынки и отрасли, в которых традиционно не\u000Aиспользовалась технология RFID, могут начать осваивать ее, открывая для себя\u000Aновые области применения и варианты использования.
11. Интеграция с искусственным интеллектом и машинным\u000Aобучением
Объединение данных RFID с алгоритмами искусственного\u000Aинтеллекта (ИИ) и машинного обучения может привести к созданию более\u000Aинтеллектуальных систем инвентаризации, прогнозируемому техническому\u000Aобслуживанию и улучшению пользовательского опыта.
12. Возможности пассивного зондирования
Будущие RFID-метки могут быть оснащены сенсорными\u000Aвозможностями, позволяющими им определять изменения окружающей среды, такие как\u000Aтемпература, влажность или давление. Это будет особенно полезно при управлении\u000Aцепочками поставок скоропортящихся товаров.
В заключение следует отметить, что будущее RFID выглядит весьма\u000Aперспективным. По мере внедрения технологии в нашу повседневную жизнь и\u000Aпромышленные процессы метки стремительно дешевеют, поэтому весьма вероятно, что\u000Aвскоре они позволят дистанционную идентификацию множества предметов быта, а\u000Aтакже транспортных средств и даже людей. Это позволит радикально расширить сбор\u000Aинформации о нашем потребительском и общественном поведении, что, как всегда,\u000Aрешит одни проблемы, но создаст новые.
В этом и состоит технический прогресс, не так ли?
Свежие комментарии