《物聯(lián)網(wǎng)射頻識別(RFID)核心技術(shù)教程》-PPT-10

《物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映《物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程》點(diǎn)擊此處結(jié)束放映電子教案《物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程》《物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程》本書《物聯(lián)網(wǎng)-射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程》由《物聯(lián)網(wǎng)-射頻識別（RFID）核心技術(shù)詳解》一書改編而來?！段锫?lián)網(wǎng)-射頻識別（RFID）核心技術(shù)詳解》2011年11月榮獲陜西省普通高等學(xué)校優(yōu)秀教材一等獎，2012年12月修訂出版第2版，2013年榮獲陜西省高等教育教學(xué)成果二等獎?！段锫?lián)網(wǎng)-射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程》2016年出版，本書適合作為高校教材。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程第10章

數(shù)據(jù)的完整性與

數(shù)據(jù)的安全性點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程

RFID系統(tǒng)是一個開放的無線系統(tǒng)，外界的各種干擾容易使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生錯誤，同時數(shù)據(jù)也容易被外界竊取，因此需要有相應(yīng)的措施，使數(shù)據(jù)保持完整性和安全性。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

數(shù)據(jù)的完整性10.1數(shù)據(jù)的安全性10.2物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映數(shù)據(jù)的完整性10.1物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程

在讀寫器與電子標(biāo)簽的無線通信中，存在許多干擾因素，最主要的干擾因素是信道噪聲和多卡操作。在RFID系統(tǒng)中，為防止各種干擾和電子標(biāo)簽之間數(shù)據(jù)的碰撞，經(jīng)常采用差錯控制和防碰撞算法來分別解決這兩個問題。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映在RFID系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾源嬖趦蓚€方面的問題：1、外界的各種干擾可能使數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生錯誤；2、多個應(yīng)答器同時占用信道使發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞。運(yùn)用數(shù)據(jù)檢驗（差錯檢測）和防碰撞算法可分別解決這兩個問題。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾源嬖谀男﹩栴}？物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程10.1.1差錯控制

差錯控制是一種保證接收數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確的方法。在數(shù)字通信中，差錯控制利用編碼方法對傳輸中產(chǎn)生的差錯進(jìn)行控制，以提高數(shù)字消息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程1.差錯的分類

（1）隨機(jī)錯誤

（2）突發(fā)錯誤2.差錯的衡量指標(biāo)

誤碼率（BitErrorRatio，BER）是衡量在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程3.差錯控制的基本方式

差錯控制編碼可以分為檢錯碼和糾錯碼。檢錯碼能自動發(fā)現(xiàn)差錯的編碼；

糾錯碼不僅能發(fā)現(xiàn)差錯，而且能自動糾正差錯的編碼。

（1）反饋糾錯（ARQ）

（2）前向糾錯（FEC）

（3）混合糾錯點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映差錯的控制方式前向糾錯接收端通過糾錯解碼自動糾正傳輸中出現(xiàn)的差錯，所以該方法不需要重傳。這種方法需要采用具有很強(qiáng)糾錯能力的編碼技術(shù)。檢錯重發(fā)中，在發(fā)送端加入少量的監(jiān)督碼元，在接收端根據(jù)編碼規(guī)則對收到的信號進(jìn)行檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有錯碼是，即向發(fā)送端發(fā)出詢問信號，要求重發(fā)。發(fā)送端收到詢問信號后，立即重發(fā)，直到信息正確接收為止?；旌霞m錯是ARQ和FEC的結(jié)合，設(shè)計思想是對出現(xiàn)的錯誤盡量糾正，糾正不了則需要通過重發(fā)來消除差錯。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程4.誤碼控制的基本原理

為了使信源代碼具有檢錯和糾錯的能力，應(yīng)當(dāng)按照一定的規(guī)則在信源編碼的基礎(chǔ)上增加一些冗余碼元(又稱為監(jiān)督碼元)，使這些冗余碼元與被傳送信息碼元之間建立一定的關(guān)系。在收信端，根據(jù)信息碼元與監(jiān)督碼元的特定關(guān)系，可以實現(xiàn)檢錯或糾錯。

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（1）信息碼元與監(jiān)督碼元

信息碼元又稱為信息序列或信息位，這是發(fā)端由信源編碼得到的被傳送的信息數(shù)據(jù)比特，通常以

表示。監(jiān)督碼元又稱為監(jiān)督位或附加數(shù)據(jù)比特，這是為了檢糾錯碼而在信道編碼時加入的判斷數(shù)據(jù)位，監(jiān)督碼元通常以

表示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映檢糾錯碼信息碼元與監(jiān)督碼元信息碼元k監(jiān)督碼元r

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（2）許用碼組與禁用碼組

（3）編碼的效率

編碼效率越高，信道中用來傳送信息碼元的有效利用率就越高。編碼效率的計算公式為

（4）碼重與碼距點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程5.誤碼控制編碼的分類

不同的編碼建立在不同的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，具有不同的檢錯與糾錯特性。

（1）糾正隨機(jī)錯誤碼與糾正突發(fā)錯誤碼

（2）線性碼與非線性碼

（3）分組碼與卷積碼點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映檢糾錯碼的分類物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程6.奇偶校驗碼

奇偶校驗碼無論信息位有多少，監(jiān)督碼元只有一位。

（1）偶數(shù)監(jiān)督碼

在偶數(shù)監(jiān)督碼中，它使碼組中“1”的數(shù)目為偶數(shù)。

（2）奇數(shù)監(jiān)督碼

在奇數(shù)監(jiān)督碼中，它使碼組中“1”的數(shù)目為奇數(shù)。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映奇偶校驗碼是一種最簡單而有效的數(shù)據(jù)校驗方法。實現(xiàn)方法:在每個被傳送碼的左邊或右邊加上1位奇偶校驗位0或1,若采用奇校驗位,只需把每個編碼中1的個數(shù)湊成奇數(shù);若采用偶校驗位,只要把每個編碼中1的個數(shù)湊成偶數(shù)。檢驗原理:這種編碼能發(fā)現(xiàn)1個或奇數(shù)個錯,但因碼距較小,不能實現(xiàn)錯誤定位。對奇偶校驗碼的評價:它能發(fā)現(xiàn)一位或奇數(shù)個位出錯，但無錯誤定位和糾錯能力。盡管奇偶校驗碼的檢錯能力較低，但對出錯概率統(tǒng)計,其中70～80％是1位錯誤,另因奇偶校驗碼實現(xiàn)簡單,故它還是一種應(yīng)用最廣泛的校驗方法。實際應(yīng)用中,多采用奇校驗,因奇校驗中不存在全“0”代碼,在某些場合下更便于判別。

00001000100010000111010000101101101011101000010011101011011011001110101110011111RFID系統(tǒng)中的差錯校驗物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映奇偶校驗的校驗方程設(shè)7位信息碼組為C7C6C5C4C3C2C1,校驗碼為C0,則對偶校驗,當(dāng)滿足C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0＝0……（1）

時,為合法碼;對奇校驗,當(dāng)滿足C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0

＝1……（2）

時,為合法碼。這里的⊕表示模2相加。對于偶校驗,合法碼字應(yīng)滿足n∑Ci⊕C0＝0……（3）i-1對于奇校驗,合法碼字應(yīng)滿足n∑Ci⊕C0＝1……（4）i-1注意:公式(1)(2)為奇偶校驗位的生成方程;公式(3)(4)為校驗方程。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程7.行列監(jiān)督碼

行列監(jiān)督碼是二維的奇偶校驗碼。行列監(jiān)督碼的基本原理與奇偶校驗碼相似，不同的是每個碼元要受到縱和橫的兩次監(jiān)督。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程8.CRC校驗

循環(huán)冗余校驗（CyclicRedundancyCheck，CRC）是RFID常用的一種差錯校驗方法。循環(huán)碼具有循環(huán)性，即循環(huán)碼中任意一個碼組循環(huán)一位(將最右端的碼移至最左端)以后，仍為該碼中的一個碼組。

（1）CRC碼的特點(diǎn)

（2）生成CRC碼的原則

（3）CRC碼的校驗方法

（4）常用的CRC生成多項式點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

循環(huán)冗余校驗碼(CyclicRedundancyCheck,CRC)

M(X)·XkG(X)＝Q(X)＋R(X)／G(X)CRC碼是一種檢錯、糾錯能力很強(qiáng)的數(shù)據(jù)校驗碼,主要用于網(wǎng)絡(luò)、同步通信及磁表面存儲器等應(yīng)用場合。1．循環(huán)冗余校驗碼的編碼方法循環(huán)冗余校驗碼由兩部分組成,左邊為信息位,右邊為校驗位。若信息位為N位,校驗位為K位,則該校驗碼被稱為(N＋K,N)碼。編碼步驟如下：(1)將待編碼的N位有效信息位表示為一個n－1階的多項式M(X)。(2)將M(X)左移K位,得到M(X).Xk（K由預(yù)選的K＋1位的生成多項式G(X)決定）。(3)用一個預(yù)選好的K＋1位的G(X)對M(X).Xk作模2除法。(4)把左移K位后的的有效信息位與余數(shù)作模2加法,形成長度為N＋K的CRC碼。M(X).Xk＋R(X)＝Q(X).G(X)信息位校驗位N位K位循環(huán)冗余校驗碼的格式物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映舉例例:選擇生成多項式為G(X)＝X4＋X＋1(10011),請把8位有效信息11110111編碼成CRC碼。

解：步驟1：M(X)＝X7＋X6+X5＋X4+X2＋X1+1＝11110111步驟2:M(X).X4＝111101110000(即左移4位）步驟3：模2除，M(X)·X4／G(X)＝111101110000

／10011＝11100101＋1111／10011，即R(X)＝1111步驟4：模2加，得到循環(huán)冗余碼為M(X)·X4＋R(X)＝111101110000

＋1111

＝111101111111

物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映糾錯原理

由于M(X).Xk＝Q(X).G(X)＋R(X)，根據(jù)模2加的規(guī)則M(X).Xk

＋R(X)＝Q(X).G(X)＋R(X)＋R(X)＝Q(X).G(X)上式表明,合法的CRC碼應(yīng)當(dāng)能被生成多項式整除。若CRC碼不能被生成多項式整除，說明出現(xiàn)了信息的傳送差錯。

4672616E7A4672616E7AE580E5800發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)CRCCRC校驗物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映生成多項式的選擇生成多項式被用來生成CRC碼,但并非任何一個K＋1位的多項式都能作為生成多項式用,它應(yīng)滿足下列要求：（1）任何一位出錯都應(yīng)使余數(shù)不為0。（2）不同位出錯應(yīng)使余數(shù)不同。（3）對余數(shù)繼續(xù)作模2除法，應(yīng)使余數(shù)循環(huán)。生成多項式的選擇主要靠經(jīng)驗，但已有3種多項式成為標(biāo)準(zhǔn)而被廣泛運(yùn)用,它們都具有極高的檢錯率,分別是:CRC-12＝X12＋X11＋X3＋X2＋X＋1CRC-16＝X16＋X15＋X2＋1CRC-CCITT＝X16＋X12＋X5＋1CRC-32=X32＋X26＋X23+X22＋X16＋X12+

X11＋X10＋X8+X7＋X5＋X4+X2＋X＋1物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

多項式除法，可用除法電路來實現(xiàn)。除法電路的主體由一組移位寄存器和模2加法器(異或單元)組成。以CRC-ITU為例，它由16級移位寄存器和3個加法器組成，見下圖(編碼/解碼共用)。編碼、解碼前將各寄存器初始化為"1"，信息位隨著時鐘移入。當(dāng)信息位全部輸入后，從寄存器組輸出CRC結(jié)果。補(bǔ)充1：物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映補(bǔ)充2：16位CRC適用于校驗4000字節(jié)長的數(shù)據(jù)塊的完整性，超過此長度，性能下降。RFID中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊都比4000字節(jié)短，故也可用12位或8位的CRC。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程10.1.2數(shù)據(jù)傳輸中的防碰撞問題

在RFID系統(tǒng)中，讀寫器的作用范圍經(jīng)常有多個電子標(biāo)簽同時要求通信，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)常發(fā)生碰撞問題，因此需要對防碰撞進(jìn)行研究。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映不需拆箱即可同時讀取多筆資料同時要求通信會發(fā)生碰撞嗎？橘色書一本藍(lán)色字典一本灰色小說一本物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

在RFID系統(tǒng)應(yīng)用中，因為多個讀寫器或多個標(biāo)簽，造成的讀寫器之間或標(biāo)簽之間的相互干擾，統(tǒng)稱為碰撞。？什么是碰撞1、標(biāo)簽碰撞2、讀寫器碰撞？碰撞的類型物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程1.數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?/p>

（1）無線電廣播方式

讀寫器發(fā)送的信號同時被多個電子標(biāo)簽接收。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程（2）多路存取方式

在這種工作方式中，讀寫器的工作范圍同時有多個電子標(biāo)簽，多個電子標(biāo)簽同時將數(shù)據(jù)傳送給讀寫器。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映電子標(biāo)簽1電子標(biāo)簽2電子標(biāo)簽4電子標(biāo)簽3電子標(biāo)簽5物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映電子標(biāo)簽1電子標(biāo)簽2電子標(biāo)簽4電子標(biāo)簽3電子標(biāo)簽5物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映R1RrRrReader2Reader1讀寫器-讀寫器頻率干擾

Rr為Reader1和Reader2的讀取范圍

從標(biāo)簽T反射到讀寫器Reader2的信號很容易被從Reader1發(fā)出的信號干擾。Tag讀寫器碰撞物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映Tag3Tag2Tag1Reader1Reader2多讀寫器一標(biāo)簽干擾

標(biāo)簽1接收到的信息為兩個讀寫器發(fā)射信號的矢量和,是一個未知信號。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映無線通信技術(shù)中，通信碰撞的四種解決防碰撞方法：空分多址(SDMA)頻分多址(FDMA)碼分多址(CDMA)時分多址(TDMA)二、防碰撞機(jī)制的實現(xiàn)

如何解決碰撞的問題呢？物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映空分多址SDMA法空間分割多重存取ReaderTagTagTag

分離的空間范圍內(nèi)重新使用確定的資源（通信容量）1、自適應(yīng)SDMA，電子控制定向天線，天線的方向直接對準(zhǔn)某個標(biāo)簽2、減少單個讀寫器的作用范圍物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映讀寫器Tag1Tag3Tag5Tag4Tag2閱讀器廣播命令閱讀器讀寫區(qū)域f1f2f3f4f5頻分多址FDMA法RFID系統(tǒng)把不同載波頻率的傳輸通道分別提供給電子標(biāo)簽用戶物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映時間分割TDMAa’b’c’abcReaderTag1Tag2Tag3a’ab’bc’cTDMA是把整個可供使用的信道容量按時間分配給多個同戶的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區(qū)分，而是用各自不同的編碼序列來區(qū)分，或者說，靠信號的不同波形來區(qū)分。如果從頻域或時域來觀察，多個CDMA信號是互相重疊的。CDMA是利用不同的碼序列分割成不同信道的多址技術(shù)。

CDMA的頻帶利用率低，信道容量較小，地址碼選擇較難、接收時地址碼捕獲時間較長，其通信頻帶和技術(shù)復(fù)雜性在RFID系統(tǒng)中難以應(yīng)用。碼分多址(CDMA)

物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映標(biāo)簽控制（驅(qū)動法）

以電子標(biāo)簽為主控器，讀寫器對數(shù)據(jù)傳輸沒有控制。該方法控制很慢不靈活。閱讀器控制（詢問驅(qū)動法）

所有標(biāo)簽同時由閱讀器進(jìn)行控制和檢測，通過一定算法，在所有標(biāo)簽中選擇其中一個標(biāo)簽，然后進(jìn)行相互通信（如鑒別、讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)）。為了選擇另一個標(biāo)簽，應(yīng)該解除原來的通信關(guān)系，因為在某一時間內(nèi)只能建立起唯一的通信關(guān)系，即單個標(biāo)簽占用信道通信，可以按時間順序快速地操作眾多標(biāo)簽。所以閱讀器控制的方法也稱作定時雙工傳輸法。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程2.防碰撞算法

現(xiàn)有的RFID防碰撞算法都是基于TDMA算法，可劃分為Aloha防碰撞算法和基于二進(jìn)制搜索（BinarySearch，BS）算法兩大類。Aloha防碰撞算法有ALOHA算法、時隙ALOHA算法；BS防碰撞算法有二進(jìn)制樹型搜索算法、修剪枝的二進(jìn)制樹型搜索算法等。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程（1）ALOHA算法 Aloha是1968年美國夏威夷大學(xué)一項研究計劃的名字，Aloha網(wǎng)絡(luò)是世界上最早的無線電計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。ALOHA采用的是一種隨機(jī)接入的信道訪問方式。ALOHA算法因具有簡單易實現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)而成為應(yīng)用最廣的算法之一。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程（2）時隙ALOHA算法

幀時隙（FSA）ALOHA算法是基于通信領(lǐng)域的ALOHA協(xié)議提出的。在FSA中，幀(Frame)是由讀寫器定義的一段時間長度，其中包含若干個時隙(Slot)，電子標(biāo)簽在每個幀內(nèi)隨機(jī)選擇一個時隙發(fā)送數(shù)據(jù)。在幀時隙ALOHA算法中，信道的利用率有所提高。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映ALOHA防碰撞算法

Aloha協(xié)議或稱Aloha技術(shù)、Aloha網(wǎng)，是世界上最早的無線電計算機(jī)通信網(wǎng)。Aloha網(wǎng)絡(luò)可以使分散在各島的多個用戶通過無線電信道來使用中心計算機(jī)，從而實現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信。第一個使用無線電廣播來代替點(diǎn)到點(diǎn)連接線路作為通信設(shè)施的計算機(jī)系統(tǒng)是夏威夷大學(xué)的ALOHA系統(tǒng)。

該系統(tǒng)所采用的技術(shù)是地面無線電廣播技術(shù)，采用的協(xié)議就是有名的ALOHA協(xié)議，叫做純ALOHA(PureALOHA)。以后，在此基礎(chǔ)上，又有了許多改進(jìn)過的ALOHA協(xié)議被用于衛(wèi)星廣播網(wǎng)和其它廣播網(wǎng)絡(luò)。

各種ALOHA算法：純ALOHA算法、時隙ALOHA算法、幀時隙ALOHA算法、動態(tài)幀時隙ALOHA算法。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映ALOHA算法的模型圖物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映純ALOHA算法

思想：只要用戶有數(shù)據(jù)要發(fā)送，就盡管讓他們發(fā)送

純ALOHA算法的標(biāo)簽讀取過程：

（1）各個標(biāo)簽隨機(jī)的在某時間點(diǎn)上發(fā)送信息。

（2）閱讀器檢測收到的信息，判斷是成功接收或者碰撞。

（3）若判斷發(fā)生碰撞，則標(biāo)簽隨機(jī)等待一段時間再重新發(fā)送信息。

純ALOHA存在的問題：

（1）錯誤判決。即對同一個標(biāo)簽，如果連續(xù)多次發(fā)生碰撞，則將導(dǎo)致閱讀器出現(xiàn)錯誤判斷，認(rèn)為標(biāo)簽不在閱讀器作用范圍內(nèi)。

（2）數(shù)據(jù)幀的發(fā)送過程中發(fā)生碰撞的概率很大。過多的碰撞導(dǎo)致吞吐量下降系統(tǒng)性能降低。

解決方向：減小碰撞發(fā)生次數(shù)縮短重發(fā)延時

存在的問題？？？物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映吞吐率S---代表有效傳輸?shù)膶嶋H總數(shù)據(jù)率，即在觀察時間T0內(nèi)標(biāo)簽成功通信的平均次數(shù)輸入負(fù)載G---發(fā)送的總數(shù)據(jù)率，即觀察時間T0內(nèi)標(biāo)簽的平均到達(dá)次數(shù)S=G*Pe

其中Pe是到達(dá)的標(biāo)簽?zāi)艹晒ν瓿赏ㄐ诺母怕市阅芊治鲇筛怕收撝R：Pe=e-2G所以：純ALOHA算法的吞吐率為：S=G*e-2G物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

當(dāng)輸入負(fù)載G=0.5時，系統(tǒng)的吞吐率達(dá)到最大值0.184。由于純ALOHA算法中存在碰撞概率較大，在實際中，該算法僅適于只讀型的標(biāo)簽，即閱讀器只負(fù)責(zé)接收標(biāo)簽發(fā)射的信號，標(biāo)簽只負(fù)責(zé)向閱讀器發(fā)射信號的情況。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映時隙ALOHA算法

在ALOHA算法的基礎(chǔ)上把時間分成多個離散時隙(slot)，并且每個時隙長度要大于標(biāo)簽回復(fù)的數(shù)據(jù)長度，標(biāo)簽只能在每個時隙內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。每個時隙存在：a空閑時隙：此時隙內(nèi)沒有標(biāo)簽發(fā)送b成功識別時隙：僅一個標(biāo)簽發(fā)送且被正確識別c碰撞時隙：多個標(biāo)簽發(fā)送，產(chǎn)生碰撞

物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映時隙ALOHA算法的吞吐率為：S=G*e-G當(dāng)輸入負(fù)載G=1時，系統(tǒng)的吞吐量達(dá)到最大值0.368，避免了純ALOHA算法中的部分碰撞，提高了信道的利用率。需要一個同步時鐘以使閱讀器閱讀區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)簽的時隙同步。時隙ALOHA算法示意圖物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映FrameSlottedAloha(FSA)將N個時隙組成一幀，一幀中包含的時隙數(shù)固定，標(biāo)簽隨機(jī)選擇N個時隙中的一個與閱讀器通信，一旦碰撞則等待下一幀，重新選擇時隙重發(fā)信息。優(yōu)點(diǎn)：簡化了時隙Aloha的隨機(jī)退避機(jī)制。缺點(diǎn)：當(dāng)標(biāo)簽數(shù)遠(yuǎn)大于N時，出現(xiàn)“餓死現(xiàn)象”；當(dāng)標(biāo)簽數(shù)遠(yuǎn)小于N時，較多時隙空閑，產(chǎn)生浪費(fèi)。固定幀時隙Aloha運(yùn)用于RFID系統(tǒng)示意圖

幀時隙ALOHA算法物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映動態(tài)幀時隙ALOHA算法（DFSA）

物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映動態(tài)幀時隙Aloha運(yùn)用于RFID系統(tǒng)示意圖當(dāng)系統(tǒng)待識別標(biāo)簽數(shù)較多時，動態(tài)增加幀長，可以降低時隙碰撞率，提高系統(tǒng)性能；當(dāng)系統(tǒng)待識別標(biāo)簽數(shù)較少時，動態(tài)減少幀長，可以降低空閑時隙比率，提高時隙利用率，提高系統(tǒng)性能；物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映二進(jìn)制樹型搜索算法

沖突節(jié)點(diǎn)非沖突節(jié)點(diǎn)011011100101樹分叉算法基本思想是：將處于碰撞的標(biāo)簽分成左右兩個子集0和1，先查詢子集0，若沒有碰撞，則正確識別標(biāo)簽，若仍有碰撞則分裂，把1子集分成00和01兩個子集，直到識別子集1中所有標(biāo)簽。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映101100001110??????射頻卡1射頻卡2讀寫器譯碼

在二進(jìn)制搜索算法的實現(xiàn)中，起決定作用的是讀寫器所使用的信號編碼必須能夠確定碰撞的準(zhǔn)確比特位置。曼徹斯特碼(Mancherster)可在多卡同時響應(yīng)時，譯出錯誤碼字，可以按位識別出碰撞。這樣可以根據(jù)碰撞的位置，按一定法則重新搜索射頻卡。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映范例A:10100111B:10110101C:10101111D:10111101R:11111111R:11111111送REQUEST（11111111）命令，要求區(qū)域內(nèi)所有標(biāo)簽應(yīng)答，根據(jù)曼徹斯特編碼，解碼數(shù)據(jù)為101??1?1,發(fā)生碰撞，算法做下如下，將碰撞的最高置0，其它碰撞位置1。得下次的REQUEST(10101111)???R表示閱讀器物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映ImprovedAnti-collisionAlgorithm搜尋過程第一次搜尋第二次搜尋第三次搜尋第四次搜尋第五次搜尋發(fā)送序號接收序號TagATagBTagCTagD1010011110110101101011111011110111111111101??1?11010111110100111101011111010?1111010011110100111識別TagA10110101101011111011110111111111101??1?11010111110101111識別TagB物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映ImprovedAnti-collisionAlgorithm搜尋過程第六次搜尋第七次搜尋第八次搜尋第九次搜尋第十次搜尋發(fā)送序號接收序號TagATagBTagC

TagD1011010110111101111111111011?10110110101101101011011110110111101識別TagC識別TagD物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

射頻卡進(jìn)入讀寫器的工作范圍，讀寫器發(fā)出一個最大序列號讓所有射頻卡響應(yīng)；同一時刻開始傳輸它們的序列號到讀寫器的接收模塊。

讀寫器對比射頻卡響應(yīng)的序列號的相同位數(shù)上的數(shù)。出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象即有的序列號該位為0，而有的序列號該位為1

把有不一致位的數(shù)從最高位到低位依次置O再輸出系列號，即依次排除序列號大的數(shù)，至讀寫器對比射頻卡響應(yīng)的序列號的相同位數(shù)上的數(shù)完全一致時，說明無碰撞。選出序列號最小的數(shù)后，對該標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，然后使該卡進(jìn)入“無聲”狀態(tài)。YN二進(jìn)制搜索算法的工作流程是：物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程10.1.3RFID中數(shù)據(jù)完整性的實施策略

采用恰當(dāng)?shù)男盘柧幋a、調(diào)制與校檢方法，并采取信號防沖突控制技術(shù)，能顯著提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院涂煽啃浴?/p>

1.信號的編碼、調(diào)制與校檢 2.信號防沖突點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映70TYPEA（位檢測防碰撞協(xié)議）幀有3種類型：短幀、標(biāo)準(zhǔn)幀和面向比特的防碰撞幀。ISO/IEC14443標(biāo)準(zhǔn)中的防碰撞協(xié)議

短幀標(biāo)準(zhǔn)幀物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映面向比特防碰撞幀加校驗位不加校驗位不加校驗位物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映備用經(jīng)營者編碼UID大小00：UID級長為101：UID級長為210：UID級長為3比特幀防碰撞方式，僅有1位設(shè)置成1命令集

REQA/WUPA命令PCD給PICC發(fā)送查詢信息。這兩個命令為短幀。REQA編碼為26H（高半字節(jié)取3位），WUPA編碼為52H（高半字節(jié)取3位），

ATQA應(yīng)答

PCD發(fā)出REQA命令后，處于休閑狀態(tài)的PICC都應(yīng)同步地以ATQA應(yīng)答PCD，PCD檢查是否有碰撞物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映73TYPEB的防碰撞協(xié)議（時隙ALOHA算法）REQB/WUPB命令前綴APf=05H應(yīng)用簇標(biāo)識符，代表由PCD指定的應(yīng)用類型（見表4.8）=0為REQB命令=1為WUPB命令當(dāng)AFI匹配且N=1時，PICC應(yīng)答REQB/WUPB命令當(dāng)AFI匹配但N≠1時，PICC要選擇隨機(jī)時間片（在1～N之間），若N=1立即應(yīng)答；若N>1等待SLOT-MARKER命令來匹配時間片。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映74TYPEB的防碰撞協(xié)議

SLOT-MARKER命令

若多個PICC在同一時間進(jìn)行應(yīng)答發(fā)生碰撞時，PCD應(yīng)發(fā)出時間片SLOT-MARKER命令。PCD給出命令為第nnnn個時間片，當(dāng)PICC產(chǎn)生的隨機(jī)時間片等于nnnn時才應(yīng)答。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映TYPEB的防碰撞協(xié)議ATQB應(yīng)答用于防碰撞期間區(qū)分PICC，它由PICC動態(tài)產(chǎn)生的數(shù)或各種固定的數(shù)，僅在Idle狀態(tài)改變其值協(xié)議信息：比特率、最大幀長、協(xié)議類型等AFI（1個字節(jié)）CRC-B（2個字節(jié)）應(yīng)用數(shù)量（1個字節(jié)）：指示在PICC中有關(guān)應(yīng)用的出現(xiàn)情況。PICC對REQB/WUPB命令和SLOT-MARKER命令的應(yīng)答都是ATQB物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映76TYPEB的防碰撞協(xié)議ATTRIB命令PICC在ATQB應(yīng)答中PUPI值PCD接收到正確的ATQB應(yīng)答后發(fā)出ATTRIB命令。PICC發(fā)送副載波之前的最小延遲時間、PICC向PCD通信時是否需要SOF（幀開始）或EOF（幀結(jié)束）、最大幀長度、比特率等信息注：通過ATTRIB命令，PCD可以實現(xiàn)對某個PICC的選擇，使其進(jìn)入active狀態(tài)。高層信息，長度可為0字節(jié)，選用時用于傳送高層信息。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映TYPEB的防碰撞協(xié)議對ATTRIB命令的應(yīng)答

對高層命令的響應(yīng)，長度可為0字節(jié)最大緩沖器容量索引。PICC通過該編碼告知PCD，PICC能夠接收的鏈接鏈的最大值。返回CID值，若PICC不支持CID，則其編碼為0000物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映TYPEB的防碰撞協(xié)議HLTB命令及應(yīng)答HLTB命令用于將PICC置于Halt狀態(tài)，此時PICC除了接受WUPB命令外，其它命令對它沒有影響。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映TYPEB型PICC狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映TYPEB防碰撞過程示例物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程10.1.4編解碼電路和校驗電路的FPGA設(shè)計與ISE軟件簡介

FPGA是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。FPGA可以使ASIC的設(shè)計周期盡可能短，而且在實驗室里就能設(shè)計出合適的ASIC芯片，并且能夠立即投入實際應(yīng)用之中。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程1.FPGA簡介

現(xiàn)場可編程門陣列（FieldProgrammableGateArray，F(xiàn)PGA）是一類高度集成的可編程邏輯器件，起源于美國的賽靈思（Xilinx）公司，該公司于1985年推出了世界上第一塊FPGA芯片。FPGA芯片從最初的1200個可用門，到90年代幾十萬個可用門，發(fā)展到目前數(shù)百萬門至上千萬門的單片F(xiàn)PGA芯片，F(xiàn)PGA器件的集成度提高到了一個新的水平。FPGA結(jié)合了微電子技術(shù)、電路技術(shù)和EDA技術(shù)，是硬件描述語言自由設(shè)計的一個數(shù)字系統(tǒng)。使用FPGA來開發(fā)數(shù)字電路，可以大大縮短設(shè)計時間，提高系統(tǒng)的可靠性。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程2.ISE軟件簡介

ISE是Xilinx公司提供的集成化開發(fā)平臺，ISE具有界面良好、操作簡單的特點(diǎn)，再加上Xilinx公司的FPGA芯片占有很大的市場，使得ISE成為非常通用的FPGA工具軟件。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程3.ISO18000-6編解碼和校驗簡介

ISO18000是現(xiàn)今RFID的最新國際標(biāo)準(zhǔn)，其中ISO18000－6是頻率為860-960MHz的RFID標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)給出了讀寫器與電子標(biāo)簽之間通信的空中接口。ISO18000-6的編解碼電路和校驗電路可以采用FPGA進(jìn)行設(shè)計。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映數(shù)據(jù)的安全性10.2物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程

在RFID系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)信息可能受到人為和自然原因的威脅。數(shù)據(jù)的安全性主要解決消息認(rèn)證和數(shù)據(jù)保密的問題，以防止RFID系統(tǒng)非授權(quán)的訪問，或企圖跟蹤、竊取甚至惡意篡改電子標(biāo)簽信息的行為。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映(1)超市已構(gòu)建RFID系統(tǒng)并實現(xiàn)倉儲管理、出售商品的自動化收費(fèi)等功能，超市管理者使用的閱讀器可以讀寫商品標(biāo)簽數(shù)據(jù)(寫標(biāo)簽數(shù)據(jù)時需要接人密鑰)，考慮到價格調(diào)整等因素，標(biāo)簽數(shù)據(jù)必須能夠多次讀寫。(2)移動RFID用戶自身攜帶有嵌入在手機(jī)或PDA中的閱讀器，該閱讀器可以掃描超市中商品的標(biāo)簽以獲得產(chǎn)品的制造商、生產(chǎn)日期和價格等詳細(xì)信息。RFID智能收貨RFID智能購物車RFID智能結(jié)算未來商店場景一物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映(3)通過信道監(jiān)聽信息截獲、暴力破解(利用定向天線和數(shù)字示波器監(jiān)控標(biāo)簽被讀取時的功率消耗，確定標(biāo)簽何時接受了正確的密碼位)或其他人為因素，攻擊者得到寫標(biāo)簽數(shù)據(jù)所需的接人密鑰。(4)利用標(biāo)簽的接人密鑰，攻擊者隨意修改標(biāo)簽數(shù)據(jù)，更改商品價格，甚至“kill”標(biāo)簽導(dǎo)致超市的商品管理和收費(fèi)系統(tǒng)陷入混亂以謀取個人私利。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映德州儀器（TI）公司制造了一種稱為數(shù)字簽名收發(fā)器（DigitalSignatureTransponder，DTS）的內(nèi)置加密功能的低頻RFID設(shè)備。DST現(xiàn)已配備在數(shù)以百萬計的汽車上，其功能主要是用于防止車輛被盜。DST同時也被SpeedPass無線付費(fèi)系統(tǒng)所采用，該系統(tǒng)現(xiàn)用在北美的成千上萬的ExxonMobil加油站內(nèi)。DST執(zhí)行了一個簡單的詢問/應(yīng)答（challenge-response）協(xié)議來進(jìn)行工作.閱讀器的詢問數(shù)據(jù)C長度為40bits，芯片產(chǎn)生的回應(yīng)數(shù)據(jù)R長度為24bits，而芯片中的密鑰長度亦為40bits。密碼破譯者都知道，40bits的密鑰長度對于現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)而言太短了，這個長度對于暴力攻擊法毫無免疫力。2004年末，一隊來自約翰霍普津斯大學(xué)和RSA實驗室的研究人員示范了對DST安全弱點(diǎn)的攻擊。他們成功的完全復(fù)制了DST，這意味著他們破解了含有DST的汽車鑰匙，并且使用它執(zhí)行了相同的功能。場景二物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映在2006年意大利舉行的一次學(xué)術(shù)會議上，就有研究者提出病毒可能感染RFID芯片，通過偽造沃爾瑪、家樂福這樣的超級市場里的RFID電子標(biāo)簽，將正常的電子標(biāo)簽替換成惡意標(biāo)簽，即可進(jìn)入他們的數(shù)據(jù)庫及IT系統(tǒng)中發(fā)動攻擊。2011年9月，北京公交一卡通被黑客破解，從而敲響了整個RFID行業(yè)的警鐘。黑客通過破解公交一卡通，給自己的一卡通非法充值，獲取非法利益2200元2011年3月，業(yè)內(nèi)某安全專家破解了一張英國發(fā)行的、利用RFID來存儲個人信息的新型生物科技護(hù)照。2007年RSA安全大會上，一家名為IOActive的公司展示了一款RFID克隆器，這款設(shè)備可以通過復(fù)制信用卡來竊取密碼

場景三……物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映RFID應(yīng)用的隱私泄露問題

因此，如何實現(xiàn)RFID系統(tǒng)的安全并保護(hù)電子標(biāo)簽持有人隱私將是目前和今后發(fā)展RFID技術(shù)十分關(guān)注的課題。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映存在這么幾個問題1、RFID為什么會泄露個人隱私的

？2、RFID的安全漏洞在哪,有哪些攻擊方式？3、RFID有哪些安全解決方案

？問題探究物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程10.2.1密碼學(xué)基礎(chǔ)

密碼學(xué)是研究編制密碼和破譯密碼的技術(shù)科學(xué)，密碼技術(shù)是信息安全技術(shù)的核心。密碼學(xué)主要由密碼編碼技術(shù)和密碼分析技術(shù)兩個分支組成，密碼編碼技術(shù)的主要任務(wù)是尋求產(chǎn)生安全性高的有效密碼算法和協(xié)議；密碼分析技術(shù)的主要任務(wù)是破譯密碼或偽造認(rèn)證信息。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程1.加密模型圖10.8加密模型

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程2.密鑰

密碼學(xué)的真正秘密在于密鑰。密鑰是一種參數(shù)，它是在明文轉(zhuǎn)換為密文或?qū)⒚芪霓D(zhuǎn)換為明文的算法中輸入的數(shù)據(jù)。3.密碼的體制

密碼學(xué)目前主要有兩大體制，即公鑰密碼與單鑰密碼。其中，單鑰密碼又可以分為分組密碼和序列密碼。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程（1）公鑰密碼

1976年，WhitfieldDiffie和MartinHellman發(fā)表了論文“Newdirectionsincryptography”，提出了公共密鑰密碼體制，奠定了公鑰密碼系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

公鑰密碼原理是加密密鑰和解密密鑰分離，這樣一個具體用戶就可以將自己設(shè)計的加密密鑰和算法公諸于眾，而只保密解密密鑰。任何人利用這個加密密鑰和算法向該用戶發(fā)送的加密信息，該用戶均可以將之還原。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程（2）分組密碼

單鑰密碼算法又稱對稱密鑰算法，單鑰密碼的特點(diǎn)是無論加密還是解密都使用同一個密鑰。

所謂分組密碼，就是數(shù)據(jù)在密鑰的作用下，一組一組、等長地被處理，且通常情況下是明、密文等長。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程（3）序列密碼

序列密碼的基本思想：加密的過程是明文數(shù)據(jù)與密鑰流進(jìn)行疊加，同時解密過程就是密鑰流與密文的疊加。該理論的核心就是對密鑰流的構(gòu)造與分析，因此序列密碼學(xué)在一些文獻(xiàn)中被稱做流密碼。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程10.2.2RFID電子標(biāo)簽的安全設(shè)計

RFID電子標(biāo)簽自身都有安全設(shè)計，但RFID電子標(biāo)簽?zāi)芊褡銐虬踩琑FID電子標(biāo)簽的安全機(jī)制是如何設(shè)計的，是目前RFID電子標(biāo)簽需要探討的問題。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程1.電子標(biāo)簽的分類

RFID電子標(biāo)簽按芯片的類型分為存儲型、邏輯加密型和CPU型標(biāo)簽。2.電子標(biāo)簽的安全設(shè)置

一般來說，安全等級中存儲型最低、邏輯加密型居中、CPU型最高。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程3.電子標(biāo)簽的安全機(jī)制

（1）存儲型電子標(biāo)簽

（2）邏輯加密型電子標(biāo)簽

邏輯加密型電子標(biāo)簽的應(yīng)用極其廣泛，并且其中還有可能涉及小額消費(fèi)的功能，它的安全設(shè)計是極其重要的。邏輯加密型電子標(biāo)簽內(nèi)部存儲區(qū)一般按塊分布，并有“密鑰控制位”設(shè)置每個數(shù)據(jù)塊的安全屬性。

（3）CPU型電子標(biāo)簽點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

首先，RFID標(biāo)簽和后端系統(tǒng)之間的通信是非接觸和無線的，使它們很易受到竊聽;其次，標(biāo)簽本身的計算能力和可編程性，直接受到成本要求的限制。更準(zhǔn)確地說，標(biāo)簽越便宜，則其計算能力越弱，而更難以實現(xiàn)對安全威脅的防護(hù)。

◆標(biāo)簽中數(shù)據(jù)的脆弱性◆標(biāo)簽和閱讀器之間的通信脆弱性◆閱讀器中的數(shù)據(jù)的脆弱性◆后端系統(tǒng)的脆弱性物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映主動攻擊：對獲得的標(biāo)簽實體，通過物理手段在實驗室環(huán)境中去除芯片封裝，使用微探針獲取敏感信號，進(jìn)而進(jìn)行目標(biāo)標(biāo)簽重構(gòu)的復(fù)雜攻擊；通過軟件，利用微處理器的通用通信接口，通過掃描標(biāo)簽和響應(yīng)讀寫器的探詢，尋求安全協(xié)議、加密算法以及它們實現(xiàn)的弱點(diǎn)，進(jìn)行刪除標(biāo)簽內(nèi)容或篡改可重寫標(biāo)簽內(nèi)容的攻擊；通過干擾廣播、阻塞信道或其他手段，產(chǎn)生異常的應(yīng)用環(huán)境，使合法處理器產(chǎn)生故障，進(jìn)行拒絕服務(wù)的攻擊等。被動攻擊：通過采用竊聽技術(shù)，分析微處理器正常工作過程中產(chǎn)生的各種電磁特征，來獲得RFID標(biāo)簽和識讀器之間或其它RFID通信設(shè)備之間的通信數(shù)據(jù)（由于接收到閱讀器傳來的密碼不正確時標(biāo)簽的能耗會上升，功率消耗模式可被加以分析以確定何時標(biāo)簽接收了正確和不正確的密碼位）。通過識讀器等竊聽設(shè)備，跟蹤商品流通動態(tài)等；注：美國Weizmann學(xué)院計算機(jī)科學(xué)教授AdiShamir和他的一位學(xué)生利用定向天線和數(shù)字示波器來監(jiān)控RFID標(biāo)簽被讀取時的功率消耗，通過監(jiān)控標(biāo)簽的能耗過程研究人員推導(dǎo)出了密碼。RFID受到的攻擊物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映RFID存在3個方面的安全問題(1)截獲RFID標(biāo)簽：基礎(chǔ)的安全問題就是如何防止對RFID標(biāo)簽信息進(jìn)行截獲和破解，因為RFID標(biāo)簽中的信息是整個應(yīng)用的核心和媒介，在獲取了標(biāo)簽信息之后攻擊者就可以對RFID系統(tǒng)進(jìn)行各種非授權(quán)使用．(2)破解RFID標(biāo)簽：RFID標(biāo)簽是一種集成電路芯片，這意味著用于攻擊智能卡產(chǎn)品的方法在RFID標(biāo)簽上也同樣可行。破解RFID標(biāo)簽的過程并不復(fù)雜。使用40位密鑰的產(chǎn)品，通常在一個小時之內(nèi)就能夠完成被破解出來；對于更堅固的加密機(jī)制，則可以通過專用的硬件設(shè)備進(jìn)行暴力破解。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映(3)復(fù)制RFID標(biāo)簽：即使能將加密機(jī)制設(shè)定得足夠強(qiáng)壯，強(qiáng)壯到攻擊者無法破解．RFID標(biāo)簽仍然面臨著被復(fù)制的危險。特別是那些沒有保護(hù)機(jī)制的RFID標(biāo)簽，利用讀卡器和附有RFID標(biāo)簽的智能卡設(shè)備就能夠輕而易舉的完成標(biāo)簽復(fù)制工作。盡管目前篡改RFID標(biāo)簽中的信息還非常困難，至少要受到較多的限制，但是，在大多數(shù)情況下，成功的復(fù)制標(biāo)簽信息已經(jīng)足以對RFID系統(tǒng)完成欺騙。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程10.2.3RFID應(yīng)用系統(tǒng)的安全設(shè)計 MIFARE卡是目前世界上使用數(shù)量最大的一種感應(yīng)式智能IC卡，它成功地將RFID技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合，解決了卡中無源(卡中無電源)和免接觸的技術(shù)難題。2008年2月，一個德國的學(xué)者和一個弗吉尼亞大學(xué)在讀的博士破解出MIFAREClassic的密鑰，一時之間電子標(biāo)簽的安全再度受到審視。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程 MIFARE卡被破解的是邏輯加密型電子標(biāo)簽。那么如何保證電子標(biāo)簽的安全?答案只有一個，那就是RFID應(yīng)用系統(tǒng)采用高安全等級的密鑰管理系統(tǒng)。例如采用“一卡一密”、PKI體系認(rèn)證、CPU型電子標(biāo)簽等。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映只有合法的讀寫器才能獲取或者更新相應(yīng)的標(biāo)簽的狀態(tài)。RFID系統(tǒng)的安全需求⑴授權(quán)訪問標(biāo)簽需要對閱讀器進(jìn)行認(rèn)證。只有合法的標(biāo)簽才可以被合法的讀寫器獲取或者更新狀態(tài)信息。(2)標(biāo)簽的認(rèn)證閱讀器需要對標(biāo)簽進(jìn)行認(rèn)證。

標(biāo)簽用戶的真實身份、當(dāng)前位置等敏感信息，在通信中應(yīng)該保證機(jī)密性。(3)標(biāo)簽?zāi)涿孕畔⒁?jīng)過加密。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映

即使攻擊者攻破某個標(biāo)簽獲得了它當(dāng)前時刻t2的狀態(tài)，該攻擊者也無法將該狀態(tài)與之前任意時刻tl(tl<t2)獲得的某個狀態(tài)關(guān)聯(lián)起來(防止跟蹤和保護(hù)用戶隱私)。(4)前向安全性

每次發(fā)送的身份信息需要不斷變化，且變化前的值不能由變化后的值推導(dǎo)出。

標(biāo)簽在時刻tl的秘密信息不足以用來在時刻t2(t2>t1)識別認(rèn)證該標(biāo)簽(抵抗重放攻擊)。若一個安全協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)后向安全性，那么所有權(quán)轉(zhuǎn)移就有了保證。(5)后向安全性與所有權(quán)轉(zhuǎn)移

每次發(fā)送的身份信息需要不斷變化，且變化后的值不能由變化前的值推導(dǎo)出。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映RFID系統(tǒng)可能會受到各種攻擊，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。例如去同步化攻擊可以使得標(biāo)簽和后臺數(shù)據(jù)庫所存儲的信息不一致導(dǎo)致合法標(biāo)簽失效。拒絕服務(wù)攻擊，可以通過對合法標(biāo)簽廣播大量的訪問請求，使得標(biāo)簽無法對合法讀寫器的訪問進(jìn)行響應(yīng)。(6)可用性必須設(shè)計良好的安全認(rèn)證協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程10.2.4RFID安全策略舉例

隨著RFID技術(shù)的推廣，RFID信息安全問題在產(chǎn)品包裝領(lǐng)域逐漸受到關(guān)注，其中涉及到產(chǎn)品包裝在儲存、運(yùn)輸及使用中的安全。在產(chǎn)品包裝領(lǐng)域，標(biāo)簽數(shù)據(jù)、讀寫器、通信鏈路、中間件及后端應(yīng)用等方面，都需要考慮信息安全問題。

點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程1.產(chǎn)品包裝中的RFID技術(shù)

在產(chǎn)品包裝領(lǐng)域，RFID標(biāo)簽正逐漸取代傳統(tǒng)的產(chǎn)品卡片和裝箱單，成為商品信息的真正載體。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程2.產(chǎn)品包裝中RFID系統(tǒng)的安全需求分析

（1）標(biāo)簽數(shù)據(jù)是安全防范的關(guān)鍵

（2）讀寫器安全是安全問題的主要方面

（3）通信鏈路是安全防范的薄弱環(huán)節(jié)

（4）中間件與后端安全不容忽視點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程3.產(chǎn)品包裝中RFID系統(tǒng)的安全策略

（1）屏蔽和鎖定標(biāo)簽

（2）采用編程和物理手段使RFID標(biāo)簽適時失效

（3）利用專有通信協(xié)議實現(xiàn)敏感使用環(huán)境的安全

（4）引入認(rèn)證和加密機(jī)制

（5）利用傳統(tǒng)安全技術(shù)解決中間件及后端的安全點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映標(biāo)簽銷毀指令法拉第籠

將標(biāo)簽放置在由金屬網(wǎng)罩或金屬箔片組成的容器中，稱作法拉第籠，因為金屬可阻隔無線電訊號之特性，即可避免標(biāo)簽被讀取器所讀取。無線信號將被屏蔽，閱讀器無法讀取標(biāo)簽信息，標(biāo)簽無法向閱讀器發(fā)送信息。缺點(diǎn)：增加了額外費(fèi)用，有時不可行，如衣服上的RFID標(biāo)簽。4、物理安全機(jī)制

若標(biāo)簽支援Kill指令，如EPCClass1Gen2標(biāo)簽，當(dāng)標(biāo)簽接收到讀寫器發(fā)出的Kill指令時，便會將自己銷毀，使得這個標(biāo)簽之后對于讀寫器的任何指令都不會有反應(yīng)，因此可保護(hù)標(biāo)簽資料不被讀??；但由于這個動作是不可逆的，一旦銷毀就等于是浪費(fèi)了這個標(biāo)簽物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映主動干擾

使用能夠主動發(fā)出廣播訊號的設(shè)備，來干擾讀取器查詢受保護(hù)之標(biāo)簽，成本較法拉第籠低；但此方式可能干擾其他合法無線電設(shè)備的使用；阻擋標(biāo)簽使用一種特殊設(shè)計的標(biāo)簽，稱為阻擋標(biāo)簽(BlockerTag)，此種標(biāo)簽會持續(xù)對讀取器傳送混淆的訊息，藉此阻止讀取器讀取受保護(hù)之標(biāo)簽；但當(dāng)受保護(hù)之標(biāo)簽離開阻擋標(biāo)簽的保護(hù)范圍，則安全與隱私的問題仍然存在。

物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映5、邏輯安全機(jī)制基于共享秘密和偽隨機(jī)函數(shù)的安全協(xié)議基于加密算法的安全協(xié)議基于Hash函數(shù)和偽隨機(jī)函數(shù)基于循環(huán)冗余校驗（CRC）的安全協(xié)議基于消息認(rèn)證碼（MAC）的安全協(xié)議基于邏輯位運(yùn)算的安全協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映三次認(rèn)證過程基于共享秘密和偽隨機(jī)函數(shù)的安全協(xié)議注：該協(xié)議在認(rèn)證過程中，屬于同一應(yīng)用的所有標(biāo)簽和閱讀器共享同一的加密密鑰。由于同一應(yīng)用的所有標(biāo)簽都使用唯一的加密密鑰，所有三次認(rèn)證協(xié)議具有安全隱患。物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）核心技術(shù)教程點(diǎn)擊此處結(jié)束放映射頻識別中的認(rèn)證技術(shù)三次認(rèn)證過程閱讀器發(fā)送查詢口令的命令給應(yīng)答器，應(yīng)答器作為應(yīng)答響應(yīng)傳送所產(chǎn)生的一個隨機(jī)數(shù)RB給閱讀器。閱讀器產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)RA，使用共享的密鑰K和