Transcript RFID（續）
RFID（無線射頻辨識系統）(續） reference: 1. “RFID實踐非接觸式智慧卡系統開發”，邱瑩青 著，學貫出版 2. “RFID系統入門-無線射頻辨識系統 ”，陳宏宇 著，松崗出版 3. “RFID概論與應用” ，陳瑞順著，全華出版 IT RFID 1 智慧卡的種類－依IC功能來分類 ISO對智慧卡的規範和定義： 1. 卡片實體規格需符合ISO 7816 2. 卡片需具有IC晶片，且IC 晶片具有儲存或處理資料 的功能 3. 需具有與外界通訊的介面 智慧卡包含： CPU、EEPROM、ROM和 RAM IT RFID 2 智慧卡的種類－以資料傳輸方式來分類 以資料傳輸方式來分類： 1. 2. 3. 雙晶片式 接觸式智慧卡（Contact Smart Card） （Hybrid card） 非接觸式智慧卡（Contactless Smart Card） 單晶片式 (Combi-card) 二合一式（Dual Interface Card） 將上述接觸式和非接觸式智慧卡的IC晶片，結 合在同一張卡片上 二合一式智慧卡 接觸式智慧卡 IT RFID非接觸式智慧卡 3 接觸式智慧卡與非接觸式智慧卡的差異對照表 IT 項目 接觸式智慧卡 非接觸式智慧卡 通訊方式 接觸式 非接觸式 儲存容量 128 K 以上 1 ~ 16 K 運算能力 有 內鍵系統指令 系統更新 可自行載入應用程式 無 安全機制 高 低 連線系統 適合 不適合 使用壽命 短 長 適用領域 金融、憑證等 門禁、識別等 RFID 4 非接觸式智慧卡介紹 非接觸式智慧卡： 例如：台北捷運悠遊卡 除去非接觸式智慧卡正面印刷層，檢視卡片的實體 組成元件，可以看到主要有感應線圈和晶片兩個部 分 感應線圈 感應線圈 IT 晶片 晶片 RFID 5 非接觸式智慧卡種類 卡片名稱 製造廠商 ISO標準 EEPROM MIFARE PHILIPS ISO 14443A 384 bit~8 K MM4000L Motorola ISO 14443B 8K LEGIC KABA 無 1~2 K EYECON OTi ISO 14443A / B 1~16 K Felica SONY 無 4K Temic 5550 / 5560 ATMEL 無 264-320 bit MN63Y Panasonic ISO 14443B 無 IT RFID 6 非接觸式智慧卡－非接觸式通訊原理 非接觸式通訊原理 (1)訊號(與能量) (1)訊號(與能量) 讀卡機 讀卡機 (2)切換為接受狀態 (2)切換為接受狀態 卡片 卡片 (3)資料 IT RFID 7 非接觸式智慧卡通訊技術 非接觸式智慧卡通訊技術，有3類： 1. 電容式（Capacitance）： 2. 微波式（Microwave）： 3. 微波式使用時需與讀卡機成一直線的對準 無線射頻式（Radio Frequency；RF） IT 電容式的非接觸式智慧卡在使用時，需要與讀卡機幾乎 完全貼近 無線射頻式就沒有這些限制 現在使用的非接觸式智慧卡，大多都是採用無線射頻式 射頻（RF）系統具有成本、耗材低廉和可替代性高的優 點，常使用於一般商店、大賣場、書店之商品防竊上； 其缺點是易受電子或金屬物品的干擾而引起誤報 松崗 RFID 8 非接觸式智慧卡－非接觸式通訊的優點 非接觸式通訊的優點： 接觸式智慧卡透過卡片上導電性端子與讀卡機連 接，而端子會因灰塵、油污或其他磨損導致接觸 不良 非接觸式智慧卡不需接觸讀寫裝置就能完成運作， 因此避免了接觸式磨損的缺點 在一般情況下，卡片的使用壽命約為十年以上， 資料存取也可達十萬次以上 IT RFID 9 RFID標籤編碼的ISO標準 14443 A/B IT RFID 全華 10 非接觸式智慧卡的三種ISO標準 非接觸式智慧卡的三種ISO標準： 1. 2. 3. IT ISO 10535的非接觸式智慧卡： 極短距離非接觸式智慧卡（Close Coupled IC Cards），感應距離約0 ~ 2 mm ISO 14443的非接觸式智慧卡： 近距離非接觸式智慧卡（Proximity Cards）， 感應距離0 ~ 10 cm ISO 15693的非接觸式智慧卡： 鄰近距離非接觸式智慧卡（Vicinity Cards）， 感應距離可到1 m RFID 11 ISO 14443規範 ISO 14443規範 ： IT ISO 14443的非接觸式智慧卡依其調變、編碼， 以及防碰撞差異又分為ISO 14443A與ISO 14443B 兩種 本書所使用的MIFARE卡，即是以PHILIPS、 SIEMENS和HITACHI為代表的ISO 14443A ISO 14443B則是以Motorola、NEC等為代表 ISO 14443B比ISO 14443A有更多好處，日本、中 國、美國等地採用的標準 全華 RFID 12 非接觸式智慧卡的特性與優點 非接觸式智慧卡的特性與優點： 壽命長 2. 安全性高 3. 使用方便 4. 速度快 1. 注意： 相較於接觸式智慧卡適用於金融交易、電子 憑證，非接觸式智慧卡只適用於小額交易 IT RFID 13 非接觸式智慧卡的資料傳輸說明 卡片與讀卡機的資料傳輸、驗證過程，原則上可分 解為四各步驟 (1)TokenAB (1)TokenAB 讀卡機 讀卡機 (3)TokenBA (3)TokenBA 卡片 卡片 (2)驗證RC、PRWD RRWD (2)驗證RC、PRWD RRWD (4)驗證RC、PRWD與SNR (4)驗證RC、PRWD與SNR IT RFID 處理與回應訊息 處理與回應訊息 14 通訊指令結構說明 指令流程： 步驟一 讀卡機 讀卡機 卡片 卡片 步驟二 指令 指令 步驟一 讀卡機 讀卡機 資料 資料 卡片 卡片 指令 指令 步驟三 步驟四 資料 資料 ACK ACK 讀取資料指令流程 IT 步驟二 ACK ACK 或資料 或資料 傳送資料指令流程 RFID 15 傳送資料指令結構 傳送資料指令結構： 起始位元 起始位元 資料位元 資料位元 結束位元 結束位元 指令 或 資料 讀卡機對非接觸式智慧卡的傳送指令結構 起始位元 起始位元 資料位元 資料位元 CRC CRC 資料 非接觸式智慧卡對讀卡機的傳送指令結構 IT RFID 16 硬體的安全機制 智慧卡晶片的實體安全設計包括： 1. 電壓偵測器 當電壓過低時，晶片的邏輯系統會立即停止工作 2. 時脈偵測器 防止外界以降低智慧卡時脈方式，來偵測智慧卡對外 的輸出訊號 3. 曝光感應器 晶片被拆解曝光時，這組電路邏輯系統會立即停止工 作 4. 解剖感應器 當晶片感應到被解剖時，所有在EEPROM的資料會立 即消失 5. 虛設記憶體 讓不同編碼的資料消耗幾近相同的電源 6. 錯綜的位址編號 資料打散存放在不位連續的記憶體位址 IT RFID 17 認證的安全機制 三次來回驗證（Three Pass Authentication） ISO 9798-2 的認證程序 22 讀卡機 讀卡機 44 55 SNR:卡片序號 Rc Rc 11 F1(PWD) RWD F(PWD) RWD F(PWD) Key KeyA/B A/B RC:亂數 F(PWD) Rc Rc SNR SNR RRWD RRWD Key KeyA/B A/B F1(CARD) F(CARD) Rc Rc SNR SNR RRWD RRWD Key KeyA/B A/B RRWD:亂數 卡片 卡片 33 F’(F(PWD)) RWD F’(F(PWD)) Key KeyA/B A/B F1(CARD) F1(CARD) IT RFID 18 資料的安全機制 非接觸式智慧卡的EEPROM有獨特的設計 例：MIFARE卡其記憶體規劃是將EEPROM分割成數 個區塊，稱為儲存區（sector） 每個儲存區都有獨立的儲存區控制欄（sector trailer） 存取權限控制與金鑰 欲存寫某一區塊的資料 必須先通過該金鑰認證 侷限於各自所負責的儲 存區，避免爭議和惡意 竊取、竄改 IT RFID 19 EEPROM EEPROM： 或稱 E2PROM 電子抹除式可複寫唯讀記憶體 (ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory) 相比 EPROM，EEPROM 不需要用紫外線照射， 也不需取下，就可以用特定的電壓，來抹除晶片 上的資訊，以便寫入新的數據 IT RFID 20 其他安全控管 關於非接觸式智慧卡系統的安全控管 1. 2. 3. 4. IT 基碼（金鑰）管理 基碼系統架構、基碼的產生與更新，以及基 碼的分持 發卡控管 發卡人員無法得知金鑰與安全演算法 卡片稽核管理 由交易記錄資料分析是否有異常的交易紀錄 防偽驗證設計 線上驗證或離線事後驗證方式 RFID 21 中介軟體與應用系統 中介軟體： 負責處理前端各式各樣RFID硬體連接，及與後端應用系統 (Application Systems)的相關運作 中介軟體功能有下列幾項： 1. 資訊傳遞的橋樑 2. 資料解讀 3. 傳遞路徑最佳化 4. 排定訊息優先順序 RFID解決方案： 台灣企業推出的RFID解決方案常常沒有對中介軟體與後端的應 用系統做區分，因此架構上比較簡單，缺點則是比較不具彈性 圖2-6 IT 簡易型RFID解決方案架構圖 國外如IBM、MS、HP、SUN提出較完整的RFID解決方案 RFID 全華 22 IBM的RFID解決方案架構圖 圖2-7 IBM的RFID解決方案架構圖 資料來源：IBM產品型錄 IT RFID 全華 23 RFID的可追蹤性 RFID的可追蹤性： 可追蹤性(Traceability) ： 指的是「將資訊做可追蹤化管理」，透過RFID 的技術來紀錄公開每項產品的資訊 台灣面對消費者的需求及對食品衛生與健康安全 的考量，許多製造商紛紛開始導入RFID的技術來 監控整個產品製造的過程 RFID能和現有的製造執行系統整合，如ERP、 CRM，建立更為強大的資訊鏈來達成可追蹤性 IT RFID 全華 24 可追蹤性的運用 生產履歷的制度： 生產者利用「生產履歷」的制度，在食品的生產、加工、運 銷等各階段，都能詳實自動紀錄相關資訊於RFID tag內，以 便能追根究源 例：日本畜牧業導入RFID是由有農場之冠的稱呼的Porkland 有限公司和十和田湖高原農場有限公司首開先例 利用小豬耳朵上佩帶的小型RFID標籤，來進行各種資料 管理。每個標籤裡都存有小豬個別的編號。生產者利用 PDA來感應讀取RFID標籤裡所記錄的編號，來確認每一隻 小豬的身分 例：以RFID技術來開發漁業生產履歷與活魚維生系統，讓民 眾可以選購健康的鮮魚，吃的更安心 為了讓消費者對食品衛生放心，微軟提供RFID無線射頻 技術來建立安全辨認系統，控制活魚從育成到消費的整 個供應鏈流程，來確保食材的衛生和食用安全 IT RFID 全華 25 運用RFID豬肉的生產作業流程 圖5-1 運用RFID豬 肉的生產作業流程 IT RFID 全華 26 RFID的定位能力 RFID的定位能力： 利用RFID做室內追蹤物的定位，目前已有一些可 以應用的方向，例如： 1. 醫院內的醫療物品追蹤 2. 大型室內環境中對於失蹤老人及孩童的搜尋 3. 商店及製造商內部的物流管理 例：在SpotON系統中的定位方法，就是利用RFID 讀取器、許多感應標籤，建構一個有一定涵蓋範 圍的室內無線感測網路環境 例：LANDMARC定位方法： 事先決定好數量的RFID讀取器及帶有RFID感 應標籤，再利用讀取器來收集的訊號強度 IT RFID 全華 27 RFID的產業趨勢 國外推動現況： 美國：美國零售業龍頭Wal-Mart公司在2003年宣布，海關 也以RFID技術推動了貨櫃安全的相關計畫 日本：日本政府從2003年開始，推動了四個RFID的先導性 應用系統，應用在家電業、服飾業、圖書業以及食品業 新加坡：新加坡政府五個RFID供應鏈體系 台灣推動現況： 台灣在2004年，在工研院與經濟部的主導下，成立了「 RFID研發及產業應用聯盟」 S 計畫：以新加坡為標竿，推動大物流聯盟的計畫 R 計畫：推動RFID平台的服務研發計畫 IT RFID 全華 28 RFID系統的應用 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. IT 動物監控、晶片鑰匙 門禁管制 、 人員管制 生產管控、倉儲管理、 物流管理 非接觸式智慧卡（悠遊卡） 醫療管理、圖書管理 防竊管理、 資產回收 交通運輸管理、聯合票證 RFID 松崗 29