目錄
• RFID 簡介
• RFID典型應用領域和具體應用
• 無源RFID標簽結構組成以及工作原理
• RFID工作頻率指南和典型應用
• RFID標簽成黑客新攻擊目標
RFID 簡介
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RFID的含義
RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別技術，俗稱電子標簽。
什么是RFID技術？
RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽， 操作快捷方便。
埃森哲實驗室首席科學家弗格森認為RFID是一種突破性的技術："第一，可以識別單個的非常具體的物體，而不是像條形碼那樣只能識別一類物體；第二，其采用無線電射頻，可以透過外部材料讀取數據，而條形碼必須靠激光來讀取信息；第三，可以同時對多個物體進行識讀，而條形碼只能一個一個地讀。此外，儲存的信息量也非常大。"
什么是RFID的基本組成部分？
最基本的RFID系統由三部分組成：
標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；
閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；
天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。
一套完整的系統還需具備：數據傳輸和處理系統。
RFID技術的基本工作原理是什么？
RFID技術的基本工作原理并不復雜：標簽進入磁場后，接收解讀器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處理。
什么是RFID中間件？
RFID是2005年建議企業可考慮引入的十大策略技術之一，而 中間件（Middleware）可稱為是RFID運作的中樞，因為它可以加速關鍵應用的問世。
RFID產業潛力無窮，應用的范圍遍及制造、物流、醫療、運輸、零售、國防等等。Gartner Group認為，RFID是2005年建議企業可考慮引入的十大策略技術之一，然而其成功之關鍵除了標簽（Tag）的價格、天線的設計、波段的標準化、設備的認證之外，最重要的是要有關鍵的應用軟件（Killer Application），才能迅速推廣。而 中間件（Middleware）可稱為是RFID運作的中樞，因為它可以加速關鍵應用的問世。
是什么讓零售商如此推崇RFID？
據Sanford C. Bernstein公司的零售業分析師估計，通過采用RFID，沃爾瑪每年可以節省83.5億美元，其中大部分是因為不需要人工查看進貨的條碼而節省的勞動力成本。盡管另外一些分析師認為80億美元這個數字過于樂觀，但毫無疑問，RFID有助于解決零售業兩個最大的難題：商品斷貨和損耗（因盜竊和供應鏈被攪亂而損失的產品），而現在單是盜竊一項，沃爾瑪一年的損失就差不多有20億美元，如果一家合法企業的營業額能達到這個數字，就可以在美國1000家最大企業的排行榜中名列第694位。研究機構估計，這種RFID技術能夠幫助把失竊和存貨水平降低25%。
RFID典型應用領域和具體應用
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車輛自動識別治理
鐵路車號自動識別是射頻識別技術最普遍的應用。
高速公路收費及智能交通系統
高速公路自動收費系統是射頻識別技術最成功的應用之一，它充分體現了非接觸識別的優勢。在車輛高速通過收費站的同時完成繳費，解決了交通的瓶頸問題，提高了車行速度，避免擁堵，提高了收費結算效率。
貨物的跟蹤、治理及監控
射頻識別技術為貨物的跟蹤、治理及監控提供了快捷、準確、自動化的手段。以射頻識別技術為核心的集裝箱自動識別，成為全球范圍最大的貨物跟蹤治理應用。
倉儲、配送等物流環節
射頻識別技術目前在倉儲、配送等物流環節已有許多成功的應用。隨著射頻識別技術在開放的物流環節統一標準的研究開發，物流業將成為射頻識別技術最大的受益行業。
電子錢包、電子票證
射頻識別卡是射頻識別技術的一個主要應用。射頻識別卡的功能相當于電子錢包，實現非現金結算。目前主要的應用在交通方面。
生產線產品加工過程自動控制
主要應用在大型工廠的自動化流水作業線上，實現自動控制、監視，提高生產效率，節約成本。
動物跟蹤和治理
射頻識別技術可用于動物跟蹤。在大型養殖廠，可通過采用射頻識別技術建立飼養檔案、預防接種檔案等，達到高效、自動化治理牲畜的目的，同時為食品安全提供了保障。射頻識別技術還可用于信鴿比賽、賽馬識別等，以準確測定到達時間。
無源RFID標簽結構組成以及工作原理
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無源RFID標簽本身不帶電池，依靠讀卡器發送的電磁能量工作。由于它結構簡單、經濟實用，因而獲得廣泛的應用。無源RFID標簽由RFID IC、諧振電容C和天線L組成，天線與電容組成諧振回路，調諧在讀卡器的載波頻率，以獲得最佳性能。
生產廠商大多遵循國際電信聯盟的規范，RFID使用的頻率有6種，分別為135KHz、13.56MHz、43.3-92MHz、860-930MHz（即UHF）、2.45GHz以及5.8GHz。無源RFID主要使用前二種頻率。
RFID標簽結構
RFID標簽天線有兩種天線形式：（1）線繞電感天線；（2）在介質基板上壓印或印刷刻腐的盤旋狀天線。天線形式由載波頻率、標簽封裝形式、性能和組裝成本等因素決定。例如，頻率小于400KHz時需要mH級電感量，這類天線只能用線繞電感制作；頻率在4~30MHz時，僅需幾個礖，幾圈線繞電感就可以，或使用介質基板上的刻腐天線。
選擇天線后，下一步就是如何將硅IC貼接在天線上。IC貼接也有兩種基本方法：（1）使用板上芯片（COB）；（2）裸芯片直接貼接在天線上。前者常用于線繞天線；而后者用于刻腐天線。CIB是將諧振電容和RFID IC一起封裝在同一個管殼中，天線則用烙鐵或熔焊工藝連接在COB的2個外接端了上。由于大多數COB用于ISO卡，一種符合ISO標準厚度（0.76）規格的卡，因此COB的典型厚度約為0.4mm。兩種常見的COB封裝形式是IST采用的IOA2（MOA2）和美國HEI公司采用的WorldⅡ。
裸芯片直接貼接減少了中間步驟，廣泛地用于低成本和大批量應用。直接貼接也有兩種方法可供選擇，（1）引線焊接；（2）倒裝工藝。采用倒裝工藝時，芯片焊盤上需制作專門的焊球，材料是金的，高度約25祄，然后將焊球倒裝在天線的印制走線上。引線焊接工藝較簡單，裸芯片直接用引線焊接在天線上，焊接區再用黑色環氧樹脂密封。對小批量生產，這種工藝的成本較低；而對于大批量生產，最好采有倒裝工藝。
基本工作原理
無線RFID標簽的性能受標簽大小，調制形式、電路Q值、器件功耗以及調制深度的極大影響。下面簡要地介紹它的工作原理。
RFID IC內部備有一個154位存儲器，用以存儲標簽數據。IC內部還有一個通導電阻極低的調制門控管（CMOS），以一定頻率工作。當讀卡器發射電磁波，使標簽天線電感式電壓達到VPP時，器件工作，以曼徹斯特格式將數據發送回去。
數據發送是通過調諧與去調諧外部諧振回路來完成的。具體過程如下：當數據為邏輯高電平時，門控管截止，將調諧電路調諧于讀卡器的截波頻率，這就是調諧狀態，感應電壓達到最大值。如此進行，調諧與去調諧在標簽線圈上產生一個幅度調制信號，讀卡器檢測電壓波形包絡，就能重構來自標簽的數據信號。
門控管的開關頻率為70KHz，完成全部154位數據約需2.2ms。在發送完全部數據后，器件進入100 ms的休眠模式。當一個標簽進入休眠模式時，讀卡器可以去讀取其它標簽的數據，不會產生任何數據沖突。當然，這個功能受到下列因素的影響：標簽至讀卡器的距離、兩者的方位、標簽的移動以及標簽的空間分布。
設計實例
MCRF 355/360是Microchip公司生產的13.56MHz器件。355既可用于COB，也可用于直接貼接；而360內部有1個100pf電容，只需外部電感。該器件近乎以100%調制發送數據，調制深度決定了標簽的線圈電壓從“高”至“低”的變化，亦即區分調諧狀態和去調諧狀態。
外接元件值通常在三分之一至二分之一處優化。例如，在天線A與天線B之間電感線圈是3圈的話，那未天線B至VSS之間為1圈。當MCRF 355制作成COB時，內置2個串聯的68Pf相同電容。電容C1連接在天線A至天線B之間，C2在天線B至VSS之間。
為了達到設計的性能，標簽應準確地調諧在讀卡器的載波頻率。然而使用的元件總會有偏差的，引起讀數距離的變化。電感的誤差可控制在1~2%以內，因此讀數距離主要由電容誤差引起的。外接電容的誤差應在5%以內，Q值大于100。MCRF360R的內部電容是用氧化硅制作的，同一硅片上的誤差在5%以內，而不同批次的誤差在10%左右。
MCRF355/360的存儲器數據可以托付生產廠在出廠前編程好，也可以在現場用接觸式編程器編程.
RFID工作頻率指南和典型應用
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不同頻段的RFID產品會有不同的特性，下面詳細介紹無源的感應器在不同工作頻率產品的特性以及主要的應用。
目前定義RFID產品的工作頻率有低頻、高頻和甚高頻的頻率范圍內的符合不同標準的不同的產品,而且不同頻段的RFID產品會有不同的特性。其中感應器有無源和有源兩種方式，下面詳細介紹無源的感應器在不同工作頻率產品的特性以及主要的應用。
一、低頻(從125KHz到134KHz)
其實RFID技術首先在低頻得到廣泛的應用和推廣。該頻率主要是通過電感耦合的方式進行工作, 也就是在讀寫器線圈和感應器線圈間存在著變壓器耦合作用.通過讀寫器交變場的作用在感應器天線中感應的電壓被整流,可作供電電壓使用. 磁場區域能夠很好的被定義，但是場強下降的太快。
特性：
1. 工作在低頻的感應器的一般工作頻率從120KHz到134KHz, TI 的工作頻率為134.2KHz。該頻段的波長大約為2500m.
2. 除了金屬材料影響外，一般低頻能夠穿過任意材料的物品而不降低它的讀取距離。
3. 工作在低頻的讀寫器在全球沒有任何特殊的許可限制。
4．低頻產品有不同的封裝形式。好的封裝形式就是價格太貴，但是有10年以上的使用壽命。
5．雖然該頻率的磁場區域下降很快，但是能夠產生相對均勻的讀寫區域。
6．相對于其他頻段的RFID產品，該頻段數據傳輸速率比較慢。
7．感應器的價格相對與其他頻段來說要貴。
主要應用：
1． 畜牧業的管理系統
2． 汽車防盜和無鑰匙開門系統的應用
3． 馬拉松賽跑系統的應用
4． 自動停車場收費和車輛管理系統
5． 自動加油系統的應用
6． 酒店門鎖系統的應用
7． 門禁和安全管理系統
符合的國際標準：
a) ISO 11784 RFID畜牧業的應用－編碼結構
b) ISO 11785 RFID畜牧業的應用－技術理論
c) ISO 14223-1 RFID畜牧業的應用－空氣接口
d) ISO 14223-2 RFID畜牧業的應用－協議定義
e) ISO 18000-2 定義低頻的物理層、防沖撞和通訊協議
f) DIN 30745 主要是歐洲對垃圾管理應用定義的標準
二、高頻(工作頻率為13.56MHz)
在該頻率的感應器不再需要線圈進行繞制，可以通過腐蝕活著印刷的方式制作天線。感應器一般通過負載調制的方式 的方式進行工作。也就是通過感應器上的負載電阻的接通和斷開促使讀寫器天線上的電壓發生變化，實現用遠距離感應器對天線電壓進行振幅調制。如果人們通過數據控制負載電壓的接通和斷開，那么這些數據就能夠從感應器傳輸到讀寫器。
特性：
1. 工作頻率為13.56MHz，該頻率的波長大概為22m。
2. 除了金屬材料外，該頻率的波長可以穿過大多數的材料，但是往往會降低讀取距離。感應器需要離開金屬一段距離。
3. 該頻段在全球都得到認可并沒有特殊的限制。
4. 感應器一般以電子標簽的形式。
5. 雖然該頻率的磁場區域下降很快，但是能夠產生相對均勻的讀寫區域。
6. 該系統具有防沖撞特性，可以同時讀取多個電子標簽。
7. 可以把某些數據信息寫入標簽中。
8. 數據傳輸速率比低頻要快，價格不是很貴。
主要應用：
1． 圖書管理系統的應用
2． 瓦斯鋼瓶的管理應用
3． 服裝生產線和物流系統的管理和應用
4． 三表預收費系統
5． 酒店門鎖的管理和應用
6． 大型會議人員通道系統
7． 固定資產的管理系統
8． 醫藥物流系統的管理和應用
9． 智能貨架的管理
符合的國際標準：
a) ISO/IEC 14443 近耦合IC卡，最大的讀取距離為10cm.
b) ISO/IEC 15693 疏耦合IC卡，最大的讀取距離為1m.
c) ISO/IEC 18000-3 該標準定義了13.56MHz系統的物理層，防沖撞算法和通訊協議。
d) 13.56MHz ISM Band Class 1 定義13.56MHz符合EPC的接口定義。
三、甚高頻(工作頻率為860MHz到960MHz之間)
甚高頻系統通過電場來傳輸能量。電場的能量下降的不是很快，但是讀取的區域不是很好進行定義。該頻段讀取距離比較遠，無源可達10m左右。主要是通過電容耦合的方式進行實現。
特性：
1． 在該頻段，全球的定義不是很相同－歐洲和部分亞洲定義的頻率為868MHz，北美定義的頻段為902到905MHz之間，在日本建議的頻段為950到956之間。該頻段的波長大概為30cm左右。
2． 目前，該頻段功率輸出目前統一的定義(美國定義為4W，歐洲定義為500mW)。 可能歐洲限制會上升到2W EIRP。
3． 甚高頻頻段的電波不能通過許多材料，特別是水，灰塵，霧等懸浮顆粒物資。相對于高頻的電子標簽來說，該頻段的電子標簽不需要和金屬分開來。
4． 電子標簽的天線一般是長條和標簽狀。天線有線性和圓極化兩種設計，滿足不同應用的需求。
5． 該頻段有好的讀取距離，但是對讀取區域很難進行定義。
6． 有很高的數據傳輸速率，在很短的時間可以讀取大量的電子標簽。
主要應用：
1． 供應鏈上的管理和應用
2． 生產線自動化的管理和應用
3． 航空包裹的管理和應用
4． 集裝箱的管理和應用
5． 鐵路包裹的管理和應用
6． 后勤管理系統的應用
符合的國際標準：
a) ISO/IEC 18000-6 定義了甚高頻的物理層和通訊協議；空氣接口定義了Type A和Type B兩部分；支持可讀和可寫操作。
b) EPCglobal 定義了電子物品編碼的結構和甚高頻的空氣接口以及通訊的協議。例如：Class 0, Class 1, UHF Gen2。
c) Ubiquitous ID 日本的組織，定義了UID編碼結構和通信管理協議。
在將來，甚高頻的產品會得到大量的應用。例如WalMart, Tesco, 美國國防部和麥德龍超市都會在它們的供應鏈上應用RFID技術。
有源RFID技術（2.45GHz、5.8G）
有源RFID具備低發射功率、通信距離長、傳輸數據量大,可靠性高和兼容性好等特點,與無源RFID相比,在技術上的優勢非常明顯。被廣泛地應用到公路收費、港口貨運管理等應用中。
RFID標簽成黑客新攻擊目標
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RFID標簽即我們俗稱的電子標簽不僅讓提倡保護隱私的人感到擔憂，而且將可能讓店主不得安寧，一位德國技術顧問周三表示。
小巧又低廉的RFID標簽因技術先進和方便管理而被眾多零售商添加在商品包裝上，以實時跟蹤商品的流動情況，但是，它也可能被黑客和技術高明的商店扒手所利用，成為他們作案的手段之一，GmbH高級顧問Lukas Grunwald表示。當這一技術嚴重威脅到顧客的隱私時，店主又遇到更加棘手的問題：就是竊賊通過篡改商品的身份來蒙騙店主。
“對企業來說，這是一個巨大的風險，”Grunwald在Black Hat安全簡報會議上下結論道，“這為瘋狂的黑客和商店扒手開辟了一個全新的作案領域。”
他說，當昂貴的RFID識讀器和難以操作的軟件影響到這一領域的安全研究時，作案者就不再有什么阻礙了。會上專家宣布了一個新軟件，可以用來識讀和改編電子標簽。當這個新軟件被廣泛使用時，黑客和動機不良的人就可以使用一個手持設備和這一軟件將貴重商品減價，通過自我檢測后，便可大搖大擺地走出商店。未成年的黑客可能試著超越年齡限制，觀看成人電影或喝上幾杯，提前體驗一下成人生活。喜歡惡作劇的人可能會隨意地交換標簽以制造混亂，讓店家不得進行人工編目。
Grunwald說，這一軟件叫RFDump，可輕易改寫RFID標簽。當大量不懷好意的人都在使用這一軟件時，顧客可能也會用它來保護自己。
他說：“每個人都有權力在他離開商店后對RFID標簽進行消磁處理。”消磁處理過的電子標簽可以避免商店內或其它地方的RFID檢查點的繼續跟蹤。
然而，解決這一商業安全問題可不容易。當密碼可能被未經授權的刺探者所秘密掌控時，并非許多RFID芯片都能用密鑰來解決這一棘手問題。而且，處理這些艱難任務的RFID標簽可能是市場上最貴的標簽了，用它來處理一盒奶酪，往往得不償失。
商店老板可能有數據服務器，本想通過采用RFID標簽上固定不變的連續數碼，并將它們加以程序化來跟蹤他們的商品，可是直到萬萬沒有想到，采用這一技術卻增添了如此之多的麻煩?？磥?，沒有用過RFID的人真對這一技術知道的不多。
