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1、廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 基于RFID技術(shù)的產(chǎn)品防偽應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)The Design and Realization of Product Anti-Counterfeit Application System Based on RFID Technology申請(qǐng)人： 指導(dǎo)教師：專業(yè)名稱：研究方向：答辯委員會(huì)主席：答辯委員會(huì)委員：完成時(shí)間：二零一零 年 九 月廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文目 錄 摘要.- 2 -ABSTRACT- 3 -1.1 研究背景和意義- 4 -1.2 國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用- 4 -1.2.1 國(guó)外RFID防偽研究和應(yīng)用- 4 -1.2.2 國(guó)內(nèi)RFID防偽研究和

2、應(yīng)用- 4 -1.3 研究目的和內(nèi)容- 5 -1.4 研究的線索與思路- 5 -2.1 RFID技術(shù)的基本工作原理- 5 -2.2 電子標(biāo)簽- 6 -2.3 讀寫器- 6 -2.4 電子標(biāo)簽的安全機(jī)制- 6 -2.5 RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)- 7 -2.6 Mifare 1非接觸式IC卡的技術(shù)特點(diǎn)- 7 -2.6.1 M1卡的主要特點(diǎn)和功能組成- 7 -2.6.2 M1卡EEPROM存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)- 7 - 摘 要當(dāng)前在市場(chǎng)上假冒偽劣商品猖獗，打擊假冒偽劣商品，保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益是倍受重視的問(wèn)題。許多產(chǎn)品防偽技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，但大多數(shù)傳統(tǒng)的防偽技術(shù)效果不夠理想，消費(fèi)者面對(duì)各種真假產(chǎn)品無(wú)法識(shí)別。因此，尋求更

3、加科學(xué)有效的防偽措施是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文討論了RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)在產(chǎn)品防偽中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于RFID技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品防偽的應(yīng)用系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)將數(shù)據(jù)加密、散列函數(shù)、數(shù)字簽名和數(shù)字證書等網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)應(yīng)用到此系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的防偽功能和安全特性。本文還對(duì)識(shí)別器中的識(shí)別電子標(biāo)簽?zāi)K和防偽查詢客戶端模塊以及企業(yè)防偽管理系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，并模擬實(shí)現(xiàn)了電子標(biāo)簽的初始化和電子標(biāo)簽的識(shí)別功能模塊。本文搭建的以RFID技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)為基礎(chǔ)的防偽識(shí)別管理平臺(tái)，即可以保證生產(chǎn)企業(yè)的利益，又保障了正規(guī)銷售方和合法消費(fèi)者的權(quán)益，達(dá)到多贏的結(jié)果。RFID電子標(biāo)簽防偽是目前行之有效的防偽技術(shù)之一,

4、對(duì)它的研究有著非常重要的意義。關(guān)鍵詞：RFID、防偽、電子標(biāo)簽、加密、身份認(rèn)證ABSTRACTWith large numbers of counterfeit in our market, its a highly significant problem to beat counterfeit and protect consumers benefit. In despite of the appearance of many product anti-counterfeit techniques recently, most of the conventional anti-counter

5、feit techniques lost their effects because of the counterfeit of anti-counterfeit technique, so that the consumer would be in puzzled to distinguish the real or fake. Therefore, some scientific effective measures must be taken.This thesis discussed the application of products anti-counterfeit with R

6、FID technology, and designed a anti-counterfeit application system based on RFID. In the designed program, it used several communication and network security technology such as data encrypt/decrypt, hash function, data signature and data certificate, that made the system with hard characteristics of

7、 anti-counterfeit and security. It also designed the model of RFID tag identification, the client model of anti-counterfeit request and the Enterprise Anti-counterfeit Management System, and simulated the initialization and identification of RFID tag.This thesis built up a platform of anti-counterfe

8、it and identification management system. It can protect not only the enterprises benefit, but also the legal right of selling merchant and consumer. Owing to one of the efficient anti-counterfeit technologies, RFID technology is worth doing researches.Keywords：RFID、Anti-Counterfeit、E-Tag、Encryption、

9、Authentication第1章 緒論1.1 研究背景和意義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,促進(jìn)了市場(chǎng)產(chǎn)品的多元化和豐富性，充分的滿足了消費(fèi)者的需求。但同時(shí)，仿造、假冒產(chǎn)品也大量的出現(xiàn)。假冒偽劣商品不僅嚴(yán)重影響著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,還危及著企業(yè)和消費(fèi)者的切身利益。為保護(hù)企業(yè)和消費(fèi)者利益,保證社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，國(guó)家和企業(yè)每年都要花費(fèi)大量的人力和財(cái)力用于防偽打假。目前應(yīng)用于防偽領(lǐng)域的技術(shù)手段眾多，有油墨防偽、紙張防偽、印刷防偽、物理防偽、生物防偽、結(jié)構(gòu)防偽和數(shù)碼防偽等。但由于有些防偽技術(shù)易于掌握，漸漸使其失去真正防偽的意義。例如，目前激光防偽標(biāo)識(shí)占據(jù)較大的市場(chǎng)份額，可是激光假冒已是眾人皆知，地?cái)偵腺I來(lái)的

10、盜版光碟也貼著激光防偽標(biāo)識(shí)之事已屢見不鮮，激光防偽技術(shù)由于其低技術(shù)含量的現(xiàn)實(shí)，越來(lái)越不適應(yīng)整個(gè)市場(chǎng)的需要。數(shù)碼防偽技術(shù)的防偽原理是通過(guò)給每個(gè)商品分配一個(gè)唯一的防偽號(hào)碼，使商品擁有一個(gè)”身份證”(數(shù)字ID),從而具有數(shù)碼防偽功能的。消費(fèi)者或廠商無(wú)論何時(shí)何地，只需撥打熱線電話或利用手提電話發(fā)短信息核實(shí)查驗(yàn)商品所附防偽標(biāo)識(shí)上的號(hào)碼(一般為1621位的數(shù)碼)來(lái)確認(rèn)真?zhèn)?，而?shù)碼和商品一一對(duì)應(yīng),無(wú)一例重復(fù)，數(shù)碼排列無(wú)規(guī)律，且空穴極大.這種辦法看起來(lái)穩(wěn)妥可靠，無(wú)破綻可尋，然而，當(dāng)前的數(shù)碼防偽技術(shù)依然存在一些漏洞. 1.2 國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用RFID的歷史悠久，最早在1948年10月美國(guó)人Harry Stock

11、man在IRE（無(wú)線電工程師協(xié)會(huì)）學(xué)報(bào)上發(fā)表的論文利用反射的功率進(jìn)行通信,首次詳細(xì)描述了RFID的理論和實(shí)現(xiàn)方法。到今天，RFID已經(jīng)走過(guò)了50多年的發(fā)展歷程.RFID技術(shù)在防偽領(lǐng)域的應(yīng)用分為四類:證件防偽,如身份證、學(xué)生證、電子護(hù)照等；票務(wù)防偽，如RFID火車票、電子機(jī)票、景點(diǎn)門票等；產(chǎn)品防偽,如藥品、煙酒、服裝等產(chǎn)品的防偽；其他應(yīng)用，如DVD防盜版、軍車號(hào)牌防偽等.下面簡(jiǎn)要介紹國(guó)內(nèi)外在利用 RFID技術(shù)進(jìn)行防偽應(yīng)用方面所做出的主要研究。1.2.1 國(guó)外RFID防偽研究和應(yīng)用電子護(hù)照是國(guó)際RFID防偽應(yīng)用的最大領(lǐng)域。目前，已經(jīng)實(shí)施或計(jì)劃電子護(hù)照的國(guó)家包括：美國(guó)、英國(guó)、瑞典、澳大利亞、新加坡和

12、日本等。歐盟護(hù)照管理機(jī)構(gòu)表示將從2006年春、夏開始發(fā)行，并決定在8月前使所有新發(fā)行的護(hù)照都裝配非接觸芯片。英國(guó)及其他24個(gè)歐盟成員國(guó)均有義務(wù)在8月前啟動(dòng)電子護(hù)照項(xiàng)目。另一方面美國(guó)要求27個(gè)免簽證入境國(guó)在10月前采用旅行檔案也推動(dòng)了電子護(hù)照項(xiàng)目的進(jìn)行.全球來(lái)看,目前約有40余國(guó)家正在籌備電子護(hù)照項(xiàng)目。藥品防偽是國(guó)際RFID防偽應(yīng)用的新興領(lǐng)域,業(yè)內(nèi)人士一致看好。但是發(fā)展情況并不如意，仍處于實(shí)驗(yàn)階段，離實(shí)際大規(guī)模應(yīng)用還有一段距離。美國(guó)藥品RFID防偽應(yīng)用走在世界的前列。RFID應(yīng)用于藥品防偽的龍頭是美國(guó)食品及藥物管理局FDA.早在2004年2月FDA發(fā)布報(bào)告，明確提出希望藥品工業(yè)可以應(yīng)用RFID技

13、術(shù)建立一個(gè)包括所有藥品的電子歷史系統(tǒng)。同年4月，美國(guó)加州通過(guò)法律，要求在加州出售的藥品必須有完整的電子歷史.預(yù)計(jì)2007年可能實(shí)現(xiàn)將RFID跟蹤系統(tǒng)運(yùn)用在所有藥品上。1.2.2 國(guó)內(nèi)RFID防偽研究和應(yīng)用國(guó)內(nèi)RFID防偽主要應(yīng)用于證件防偽和票務(wù)防偽.其中我國(guó)的第二代居民身份證就采用了RFID技術(shù)，是目前國(guó)內(nèi)RFID應(yīng)用最廣，規(guī)模最大，發(fā)行最多的領(lǐng)域。而商品防偽和企業(yè)物流聯(lián)系緊密，RFID的應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)的工程。目前國(guó)內(nèi)商品應(yīng)用RFID項(xiàng)目還沒有大規(guī)模出現(xiàn)，主要應(yīng)用也僅限于食品安全監(jiān)控領(lǐng)域。成本是制約其發(fā)展的主要原因。在其他防偽方面，我國(guó)取得一些突破，比如軍車電子號(hào)牌，出租車計(jì)價(jià)器，氣瓶電子標(biāo)簽

14、管理等項(xiàng)目都已成功實(shí)施。第二代身份證是目前國(guó)內(nèi)RFID防偽最大的應(yīng)用項(xiàng)目，2004年開始試點(diǎn)，2005年全面啟動(dòng)。截至2005年12月31日，全面共換發(fā)1.02億張。到2006年約達(dá)到2億。按照公安部規(guī)劃，到2008年將為全國(guó)8億公民換發(fā)二代身份證。第二代身份證中采用了13.56MHz的射頻識(shí)別技術(shù)。目前芯片由上海華虹、華大電子、復(fù)旦微電子等國(guó)內(nèi)幾家芯片研發(fā)結(jié)構(gòu)提供。1.3 研究目的和內(nèi)容國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的防偽產(chǎn)品，其采用的防偽技術(shù)絕大部分仍然是在紙質(zhì)材料上。這些技術(shù)或產(chǎn)品一出現(xiàn)很快就被復(fù)制，防不勝防，也不能真正起到防偽的作用.另一方面，企業(yè)也愈發(fā)重視如何對(duì)關(guān)鍵商品在分銷網(wǎng)絡(luò)中的有序流動(dòng)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的監(jiān)

15、督和控制，來(lái)提高企業(yè)的渠道管理水平，降低和規(guī)避渠道風(fēng)險(xiǎn)。無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)作為新型數(shù)碼防偽技術(shù)（電子標(biāo)簽防偽技術(shù)），具有高識(shí)別性、保密性、不可復(fù)制和方便性等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了上述問(wèn)題，是目前防偽研究領(lǐng)域中前沿?zé)狳c(diǎn)問(wèn)題。截至目前，我國(guó)RFID防偽技術(shù)的應(yīng)用尚處在發(fā)展探索階段,還沒有成熟完善的RFID防偽方案和應(yīng)用系統(tǒng)。為此，本文運(yùn)用RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品防偽的應(yīng)用系統(tǒng)。此外，在設(shè)計(jì)防偽方案時(shí)還考慮了系統(tǒng)的拓展，即可以在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加產(chǎn)品追蹤和物流管理功能。本文研究的內(nèi)容是:討論RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)在產(chǎn)品防偽中的應(yīng)用，并設(shè)計(jì)了一個(gè)基于RFID技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品防偽的

16、應(yīng)用系統(tǒng)。而且,將數(shù)據(jù)加密、散列函數(shù)、數(shù)字簽名和數(shù)字證書等網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)應(yīng)用到此系統(tǒng)中，并分析此系統(tǒng)的防偽功能和安全特性。然后本文具體設(shè)計(jì)識(shí)別器中的識(shí)別電子標(biāo)簽?zāi)K和防偽查詢客戶端模塊以及企業(yè)防偽管理系統(tǒng)，并模擬實(shí)現(xiàn)了電子標(biāo)簽的初始化和對(duì)電子標(biāo)簽的識(shí)別功能模塊。1.4 研究的線索與思路本文首先通過(guò)對(duì)假冒活動(dòng)現(xiàn)狀和當(dāng)前防偽技術(shù)缺點(diǎn)的研究，揭示了基于RFID技術(shù)產(chǎn)品防偽系統(tǒng)研發(fā)的必要性。其次，研究RFID無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息安全相關(guān)的密碼學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)。接著進(jìn)行基于RFID技術(shù)的產(chǎn)品防偽應(yīng)用系統(tǒng)整體方案的總體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)分析。然后再對(duì)系統(tǒng)中的識(shí)別器軟件模塊和企業(yè)防偽管理系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，企業(yè)

17、防偽管理系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽管理子系統(tǒng)、防偽查詢管理子系統(tǒng)和證書管理子系統(tǒng)，并在電子標(biāo)簽的初始化和電子標(biāo)簽的識(shí)別功能模塊上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。最后,在系統(tǒng)的部分實(shí)現(xiàn)與方案設(shè)計(jì)總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)RFID產(chǎn)品防偽系統(tǒng)未來(lái)研究與應(yīng)用前景的展望。第2章 RFID射頻識(shí)別技術(shù)2.1 RFID技術(shù)的基本工作原理射頻識(shí)別技術(shù)RFID(Radio Frequency Identification)是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，即通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對(duì)目標(biāo)加以識(shí)別.一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)一般由RFID標(biāo)簽、讀寫器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等部分組成。其中RFID標(biāo)簽中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用以唯一標(biāo)識(shí)標(biāo)簽所附著

18、的物體。與傳統(tǒng)的識(shí)別方式相比，RFID技術(shù)無(wú)需直接接觸、無(wú)需光學(xué)可視、無(wú)需人工干預(yù)即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、交通、運(yùn)輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設(shè)備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并被認(rèn)為是條形碼標(biāo)簽的未來(lái)替代品。RFID系統(tǒng)的工作原理如圖2-1所示。讀寫器通過(guò)天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)；當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器工作場(chǎng)時(shí)，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而RFID標(biāo)簽獲得能量被激活并向讀寫器發(fā)送出自身編碼等信息；讀寫器接收到來(lái)自標(biāo)簽的載波信號(hào)，對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后送至計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行處理；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)

19、的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)；RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲(chǔ)、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。2.2 電子標(biāo)簽電子標(biāo)簽就是射頻標(biāo)簽(也稱RFID標(biāo)簽、射頻卡）。電子標(biāo)簽由IC芯片和無(wú)線通信天線組成的小標(biāo)簽。存儲(chǔ)在芯片中的數(shù)據(jù),可以由讀寫器以無(wú)線電波的形式非接觸地讀取，并通過(guò)讀寫器的處理器，進(jìn)行信息解讀并進(jìn)行相關(guān)管理。電子標(biāo)簽應(yīng)用在防偽領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)是：每張標(biāo)簽都具有世界唯一碼，同時(shí)還具有一定的內(nèi)存空間讀寫資料，可加密，不可復(fù)制；使用壽命長(zhǎng)，無(wú)機(jī)械磨損、無(wú)機(jī)械故障、無(wú)源工作、可在惡劣環(huán)境下工作、防污、讀取數(shù)據(jù)距離遠(yuǎn)等；同時(shí)，因?yàn)樗哂锌勺x寫空間，還

20、可以幫助廠家解決”串貨”問(wèn)題。另外，電子標(biāo)簽采用柔性封裝，可任意封裝成各種形式，可以得到廣泛應(yīng)用，如名煙名酒防偽、證件防偽、車牌防偽等等。2.3 讀寫器讀寫器是RFID系統(tǒng)中唯一直接與電子標(biāo)簽通信的硬件，讀寫器激活電子標(biāo)簽后，可以讀取電子標(biāo)簽中的內(nèi)容，也可以向電子標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)。后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)特定的接口(如RS232、RS485等)與讀寫器進(jìn)行通信，可以向讀寫器發(fā)出不同的控制指令，但是不同公司生產(chǎn)的讀寫器可以接收的指令格式和數(shù)量各不相同。2.4 電子標(biāo)簽的安全機(jī)制當(dāng)某個(gè)電子標(biāo)簽首先進(jìn)入讀寫器詢問(wèn)范圍時(shí)，它無(wú)法斷定參與通信的雙方是否屬于用一個(gè)應(yīng)用。從讀寫器看，需要防止偽造數(shù)據(jù)的假冒.另一方面，電子標(biāo)簽同樣需要防止存儲(chǔ)數(shù)據(jù)未被認(rèn)可的讀出或重寫。所以在電子標(biāo)簽的使用過(guò)程