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1、廣東輕工職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 基于RFID技術的產(chǎn)品防偽應用系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)The Design and Realization of Product Anti-Counterfeit Application System Based on RFID Technology申請人： 指導教師：專業(yè)名稱：研究方向：答辯委員會主席：答辯委員會委員：完成時間：二零一零 年 九 月廣東輕工職業(yè)技術學院畢業(yè)論文目 錄 摘要.- 2 -ABSTRACT- 3 -1.1 研究背景和意義- 4 -1.2 國內(nèi)外研究和應用- 4 -1.2.1 國外RFID防偽研究和應用- 4 -1.2.2 國內(nèi)RFID防偽研究和

2、應用- 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技術的基本工作原理- 5 -2.2 電子標簽- 6 -2.3 讀寫器- 6 -2.4 電子標簽的安全機制- 6 -2.5 RFID技術標準- 7 -2.6 Mifare 1非接觸式IC卡的技術特點- 7 -2.6.1 M1卡的主要特點和功能組成- 7 -2.6.2 M1卡EEPROM存儲器的存儲結(jié)構(gòu)- 7 - 摘 要當前在市場上假冒偽劣商品猖獗，打擊假冒偽劣商品，保護消費者權益是倍受重視的問題。許多產(chǎn)品防偽技術應運而生，但大多數(shù)傳統(tǒng)的防偽技術效果不夠理想，消費者面對各種真假產(chǎn)品無法識別。因此，尋求更

3、加科學有效的防偽措施是亟待解決的關鍵問題。本文討論了RFID無線射頻識別技術在產(chǎn)品防偽中的應用，設計了一個基于RFID技術應用于產(chǎn)品防偽的應用系統(tǒng)。設計時將數(shù)據(jù)加密、散列函數(shù)、數(shù)字簽名和數(shù)字證書等網(wǎng)絡信息安全技術應用到此系統(tǒng)中,實現(xiàn)了系統(tǒng)的防偽功能和安全特性。本文還對識別器中的識別電子標簽模塊和防偽查詢客戶端模塊以及企業(yè)防偽管理系統(tǒng)進行具體設計，并模擬實現(xiàn)了電子標簽的初始化和電子標簽的識別功能模塊。本文搭建的以RFID技術和網(wǎng)絡信息安全技術為基礎的防偽識別管理平臺，即可以保證生產(chǎn)企業(yè)的利益，又保障了正規(guī)銷售方和合法消費者的權益，達到多贏的結(jié)果。RFID電子標簽防偽是目前行之有效的防偽技術之一,

4、對它的研究有著非常重要的意義。關鍵詞：RFID、防偽、電子標簽、加密、身份認證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經(jīng)濟的快速發(fā)展,促進了市場產(chǎn)品的多元化和豐富性，充分的滿足了消費者的需求。但同時，仿造、假冒產(chǎn)品也大量的出現(xiàn)。假冒偽劣商品不僅嚴重影響著國家的經(jīng)濟發(fā)展,還危及著企業(yè)和消費者的切身利益。為保護企業(yè)和消費者利益,保證社會主義市場經(jīng)濟健康發(fā)展，國家和企業(yè)每年都要花費大量的人力和財力用于防偽打假。目前應用于防偽領域的技術手段眾多，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，目前激光防偽標識占據(jù)較大的市場份額，可是激光假冒已是眾人皆知，地攤上買來的

10、盜版光碟也貼著激光防偽標識之事已屢見不鮮，激光防偽技術由于其低技術含量的現(xiàn)實，越來越不適應整個市場的需要。數(shù)碼防偽技術的防偽原理是通過給每個商品分配一個唯一的防偽號碼，使商品擁有一個”身份證”(數(shù)字ID),從而具有數(shù)碼防偽功能的。消費者或廠商無論何時何地，只需撥打熱線電話或利用手提電話發(fā)短信息核實查驗商品所附防偽標識上的號碼(一般為1621位的數(shù)碼)來確認真?zhèn)?，而?shù)碼和商品一一對應,無一例重復，數(shù)碼排列無規(guī)律，且空穴極大.這種辦法看起來穩(wěn)妥可靠，無破綻可尋，然而，當前的數(shù)碼防偽技術依然存在一些漏洞. 1.2 國內(nèi)外研究和應用RFID的歷史悠久，最早在1948年10月美國人Harry Stock

11、man在IRE（無線電工程師協(xié)會）學報上發(fā)表的論文利用反射的功率進行通信,首次詳細描述了RFID的理論和實現(xiàn)方法。到今天，RFID已經(jīng)走過了50多年的發(fā)展歷程.RFID技術在防偽領域的應用分為四類:證件防偽,如身份證、學生證、電子護照等；票務防偽，如RFID火車票、電子機票、景點門票等；產(chǎn)品防偽,如藥品、煙酒、服裝等產(chǎn)品的防偽；其他應用，如DVD防盜版、軍車號牌防偽等.下面簡要介紹國內(nèi)外在利用 RFID技術進行防偽應用方面所做出的主要研究。1.2.1 國外RFID防偽研究和應用電子護照是國際RFID防偽應用的最大領域。目前，已經(jīng)實施或計劃電子護照的國家包括：美國、英國、瑞典、澳大利亞、新加坡和

12、日本等。歐盟護照管理機構(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)行的護照都裝配非接觸芯片。英國及其他24個歐盟成員國均有義務在8月前啟動電子護照項目。另一方面美國要求27個免簽證入境國在10月前采用旅行檔案也推動了電子護照項目的進行.全球來看,目前約有40余國家正在籌備電子護照項目。藥品防偽是國際RFID防偽應用的新興領域,業(yè)內(nèi)人士一致看好。但是發(fā)展情況并不如意，仍處于實驗階段，離實際大規(guī)模應用還有一段距離。美國藥品RFID防偽應用走在世界的前列。RFID應用于藥品防偽的龍頭是美國食品及藥物管理局FDA.早在2004年2月FDA發(fā)布報告，明確提出希望藥品工業(yè)可以應用RFID技

13、術建立一個包括所有藥品的電子歷史系統(tǒng)。同年4月，美國加州通過法律，要求在加州出售的藥品必須有完整的電子歷史.預計2007年可能實現(xiàn)將RFID跟蹤系統(tǒng)運用在所有藥品上。1.2.2 國內(nèi)RFID防偽研究和應用國內(nèi)RFID防偽主要應用于證件防偽和票務防偽.其中我國的第二代居民身份證就采用了RFID技術，是目前國內(nèi)RFID應用最廣，規(guī)模最大，發(fā)行最多的領域。而商品防偽和企業(yè)物流聯(lián)系緊密，RFID的應用是一個系統(tǒng)的工程。目前國內(nèi)商品應用RFID項目還沒有大規(guī)模出現(xiàn)，主要應用也僅限于食品安全監(jiān)控領域。成本是制約其發(fā)展的主要原因。在其他防偽方面，我國取得一些突破，比如軍車電子號牌，出租車計價器，氣瓶電子標簽

14、管理等項目都已成功實施。第二代身份證是目前國內(nèi)RFID防偽最大的應用項目，2004年開始試點，2005年全面啟動。截至2005年12月31日，全面共換發(fā)1.02億張。到2006年約達到2億。按照公安部規(guī)劃，到2008年將為全國8億公民換發(fā)二代身份證。第二代身份證中采用了13.56MHz的射頻識別技術。目前芯片由上海華虹、華大電子、復旦微電子等國內(nèi)幾家芯片研發(fā)結(jié)構(gòu)提供。1.3 研究目的和內(nèi)容國內(nèi)市場上的防偽產(chǎn)品，其采用的防偽技術絕大部分仍然是在紙質(zhì)材料上。這些技術或產(chǎn)品一出現(xiàn)很快就被復制，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)重視如何對關鍵商品在分銷網(wǎng)絡中的有序流動實現(xiàn)嚴格的監(jiān)

15、督和控制，來提高企業(yè)的渠道管理水平，降低和規(guī)避渠道風險。無線射頻識別技術作為新型數(shù)碼防偽技術（電子標簽防偽技術），具有高識別性、保密性、不可復制和方便性等優(yōu)點，很好地解決了上述問題，是目前防偽研究領域中前沿熱點問題。截至目前，我國RFID防偽技術的應用尚處在發(fā)展探索階段,還沒有成熟完善的RFID防偽方案和應用系統(tǒng)。為此，本文運用RFID無線射頻識別技術和網(wǎng)絡信息安全技術設計一個產(chǎn)品防偽的應用系統(tǒng)。此外，在設計防偽方案時還考慮了系統(tǒng)的拓展，即可以在此系統(tǒng)基礎上增加產(chǎn)品追蹤和物流管理功能。本文研究的內(nèi)容是:討論RFID無線射頻識別技術在產(chǎn)品防偽中的應用，并設計了一個基于RFID技術應用于產(chǎn)品防偽的

16、應用系統(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)絡信息安全技術應用到此系統(tǒng)中，并分析此系統(tǒng)的防偽功能和安全特性。然后本文具體設計識別器中的識別電子標簽模塊和防偽查詢客戶端模塊以及企業(yè)防偽管理系統(tǒng)，并模擬實現(xiàn)了電子標簽的初始化和對電子標簽的識別功能模塊。1.4 研究的線索與思路本文首先通過對假冒活動現(xiàn)狀和當前防偽技術缺點的研究，揭示了基于RFID技術產(chǎn)品防偽系統(tǒng)研發(fā)的必要性。其次，研究RFID無線射頻識別技術和網(wǎng)絡信息安全相關的密碼學理論基礎知識。接著進行基于RFID技術的產(chǎn)品防偽應用系統(tǒng)整體方案的總體設計及系統(tǒng)分析。然后再對系統(tǒng)中的識別器軟件模塊和企業(yè)防偽管理系統(tǒng)進行具體設計，企業(yè)

17、防偽管理系統(tǒng)包括電子標簽管理子系統(tǒng)、防偽查詢管理子系統(tǒng)和證書管理子系統(tǒng)，并在電子標簽的初始化和電子標簽的識別功能模塊上進行模擬實驗。最后,在系統(tǒng)的部分實現(xiàn)與方案設計總結(jié)的基礎上，提出了對RFID產(chǎn)品防偽系統(tǒng)未來研究與應用前景的展望。第2章 RFID射頻識別技術2.1 RFID技術的基本工作原理射頻識別技術RFID(Radio Frequency Identification)是自動識別技術的一種，即通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對目標加以識別.一個典型的RFID系統(tǒng)一般由RFID標簽、讀寫器以及計算機系統(tǒng)等部分組成。其中RFID標簽中一般保存有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用以唯一標識標簽所附著

18、的物體。與傳統(tǒng)的識別方式相比，RFID技術無需直接接觸、無需光學可視、無需人工干預即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應用于生產(chǎn)、物流、交通、運輸、醫(yī)療、防偽、跟蹤、設備和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應用領域，并被認為是條形碼標簽的未來替代品。RFID系統(tǒng)的工作原理如圖2-1所示。讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號；當RFID標簽進入讀寫器工作場時，其天線產(chǎn)生感應電流,從而RFID標簽獲得能量被激活并向讀寫器發(fā)送出自身編碼等信息；讀寫器接收到來自標簽的載波信號，對接收的信號進行解調(diào)和解碼后送至計算機主機進行處理；計算機系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該標簽的合法性，針對不同的設定做出相應

19、的處理和控制，發(fā)出指令信號；RFID標簽的數(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、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。2.2 電子標簽電子標簽就是射頻標簽(也稱RFID標簽、射頻卡）。電子標簽由IC芯片和無線通信天線組成的小標簽。存儲在芯片中的數(shù)據(jù),可以由讀寫器以無線電波的形式非接觸地讀取，并通過讀寫器的處理器，進行信息解讀并進行相關管理。電子標簽應用在防偽領域的優(yōu)點是：每張標簽都具有世界唯一碼，同時還具有一定的內(nèi)存空間讀寫資料，可加密，不可復制；使用壽命長，無機械磨損、無機械故障、無源工作、可在惡劣環(huán)境下工作、防污、讀取數(shù)據(jù)距離遠等；同時，因為它具有可讀寫空間，還

20、可以幫助廠家解決”串貨”問題。另外，電子標簽采用柔性封裝，可任意封裝成各種形式，可以得到廣泛應用，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簽通信的硬件，讀寫器激活電子標簽后，可以讀取電子標簽中的內(nèi)容，也可以向電子標簽寫入數(shù)據(jù)。后臺計算機系統(tǒng)通過特定的接口(如RS232、RS485等)與讀寫器進行通信，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 電子標簽的安全機制當某個電子標簽首先進入讀寫器詢問范圍時，它無法斷定參與通信的雙方是否屬于用一個應用。從讀寫器看，需要防止偽造數(shù)據(jù)的假冒.另一方面，電子標簽同樣需要防止存儲數(shù)據(jù)未被認可的讀出或重寫。所以在電子標簽的使用過程