Что такое uhf rfid

UHF RFID: Бюджетное решение для шлагбаума

Постановка задачи

Что касается пассивных меток, начиная с 2012 года компания GS1 AISBL начала публиковать стандарты, описывающие работу UHF меток. На сегодняшний день более 60 компаний выпускает оборудование для работы с UHF метками и сами метки. Это отличное решение для нас, т.к. с точки зрения пользователя достаточно наклеить себе на машину дешёвую метку, добавить её в систему и пользоваться, пока метка физически не повредится. Никаких батареек для пультов, телефонов и смс. Принято считать, что эта технология используется в основном в промышленных системах и достаточно дорогая, но после включения в игру Китая ситуация кардинально изменилась.

Мы разработаем решение для КПП в посёлке максимально бюджетным способом и в то же время постараемся выжать максимум с точки зрения безопасности. В первую очередь нас интересует цена самих меток, она должна быть минимальная, система не должна ограничиваться одним производителем, а поддерживать любые виды меток. Во вторую очередь нас интересуют максимально бюджетные считыватели UHR. В третью очередь необходимо максимально обезопасить метки от возможности клонирования.

Выбор меток

Но возвращаемся к реальности. Нас в первую очередь интересует то, что можно крайне легко купить как оптом, так и в розницу в свободной продаже. Изучая рынок России и Китая выясняем, что в массовой продаже можно найти метки от компаний Alien и NXP, модели Higgs H3/4 и UCODE 7/8 соответственно. Периодически можно встретить Impinj MINOZA 4QT/R6, Smartrac Dogbone и другие, но значительно реже и часто дороже. Начинаем изучать общие возможности меток и выясняем, что все эти метки имеют идентификатор (TID), перепрограммируемую память для идентификации (EPC) и поддержку паролей (кроме R6). Пароль позволяет заблокировать возможность «убивать метки» и менять EPC. Зная пароль, можно проверить, он ли установлен на метке, считав, например, TID с помощью него. Есть ряд функций, которые поддерживают только конкретные метки, например, NXP UCODE поддерживает блокировку памяти на чтение по паролю, но эта функция не поддерживается всеми метками, так что её брать в расчёт не будем.

Способ защиты от копирования и нелегального прохода

Изучив базовые возможности, мы продумываем максимально безопасную схему прохода:

1.1. Считыватель считывает TID без пароля,

1.2. На основании преобразований TID создаём пароль,

1.3. Считывает TID с паролем; если считать удалось, формирует событие на открытие (в нашем случае отправляет в СКУД идентификатор по wiegand).

Попробуем оценить, что должен сделать злоумышленник, чтобы скопировать метку:

2.1. Выяснить пароль от метки,

2.1.1. Применить brute-force атаку,

2.1.2. Воспользоваться другими атаками,

2.1.3. Воспользоваться сниффером непосредственно у шлагбаума,

2.2. Создать такую же метку с тем же TID,

2.2.1. Найти в продаже метки с незакрытой TID на запись,

2.2.2. Воспользоваться эмулятором UHF метки.

Многие считыватели UHF меток и почти (если не все) метки поддерживают пароли. Но по умолчанию предлагается выставить статический пароль, который будет использоваться в системе для всех меток. Это нам грозит тем, что узнав этот пароль, злоумышленник, имея решение проблемы 2.2, сможет делать копию любых меток в этой системе. В интернете уже можно найти статью «Serialized TID Numbers – A Headache or a Blessing for RFID Crackers», но вот беглый обзор не дал мне простого и дешёвого решения, как склонировать TID (но по опыту Mifare Classic, где есть даже готовые утилиты на githab) и с учётом, что мы поддерживаем любого производителя, потерять пароль по 2.1.2 становится делом времени, может быть не сейчас, но в ближайшем будущем точно. С учётом развития SDR пункт 2.1.3 не выглядит невозможным.

В итоге я решил сделать разные пароли для каждой метки на основе их TID. Даже если злоумышленник сможет скопировать одну метку, чтобы скопировать другую, ему придётся затратить столько же сил и времени, как и на первую. Минус данной технологии в том, что приходится зачитывать метку два раза вместо одного. Это увеличивает время и ошибки. Наиболее простой алгоритм формирования пароля, как мне показалось, это посчитать hash от TID и секретного ключа. В качестве алгоритма я взял sha256, а секретный ключ установил размером в 128 бит, чтобы исключить возможность подобрать его методом перебора. Почему именно sha256 и сколько его ломать? Конечно sha265 выбран из-за того, что он самый топовый алгоритм хеширования, так как используется для закрытия блоков в bitcoin. По опыту майнинга, где на данный момент успешно (минут за 10) подбирают «ключи» размером в 76 бит, подобрать 128 бит не представляется возможным.

Можно было как дополнительную меру защиты записывать на метку специальный код и контролировать его в системе. Это позволило бы выявлять клоны и сообщать об этом в систему. Но для записи на метку необходимо сокращать расстояние от метки до считывателя, а значит нам необходимо покупать более мощные считыватели, для бюджетной системы с низкой степенью защиты это излишние усложнения. Но в каких-нибудь объектах с платным заездом это бы себя оправдало. Например, похожий вариант данной технологии используется в московском метрополитене.

В схеме обнаружился один неприятный минус, метки Impinj Minoza R6 не поддерживают пароли. А учитывая то, что я купил в том числе и их (200 штук), пришлось делать обходные пути, а именно, если мы выяснили, что метка R6, то возвращаем TID. Да, это позволит регистрировать любую метку, но сама СКУД просто не примет код. Т.е. мы лишились пункта защиты 2.1, но сохранили 2.2.

Выбор считывателя для улицы

В России найти бюджетные считыватели мне не удалось, так что пришлось воспользоваться китайским рынком, там есть множество предложений, близких к noname, которые предоставляют SDK для работы. Выяснилось, что некоторые не умеют работать с паролями, другие не имеют нормального описания. Есть варианты контроллер + антенна, есть варианты «всё в одном». Зная российский менталитет и опыт общественных проектов в нашем посёлке, любая ошибка в покупке привела бы к тому, что её пришлось бы оплачивать её самому либо выслушивать обвинения в коррупционной составляющей этого проекта. Короче говоря, бюджета на эксперименты с разными считывателями не было, пришлось выбрать максимально брендовый вариант с минимальными рисками, но всё равно «на удачу», а дальше пытаться выжать из этого решения максимум. Считывателем оказался CHAFON CF-RU5306.

Выбор оказался не тупиковый, в целом считыватель умеет работать автономно, т.е. можно записать туда параметры: читать EPC с какой-то позиции и выбрасывать в WG26, например, раз в секунду. В него даже встроено реле, которое можно замыкать, выполняя тем самым какие-то действия. Можно установить пароль, но только один, который будет использоваться при чтении всех меток.

К сожалению, нам все эти функции оказались не нужны, такой режим работы не подходит. Ещё в автономном режиме оказалась ошибка с зачитыванием TID с ненулевого смещения. Т.е. использовать TID для идентификации нельзя, только EPC. А это значит, что копирование меток будет элементарной задачей даже для школьника (даём обойти п. 2.2). Я конечно написал производителю о проблемах, на что они мне ответили: «Anyway, please use your controller to get data, our demo software it is for demonstrate only.», как бы заявляя, что автономный режим у них это «демо версия».

Пришлось копнуть глубже, я разобрал это устройство. Оно представляет собой МК STM32 и модуль UHR MagicRF M100, слева есть разьём для запайки какого-то ещё модуля, по пинам очень напоминающий ESP-12S. И… Бинго! Это оно. А значит мы теперь сможем реализовать всю логику считывателя на wifi модуле и получим возможность связываться по wifi как приятный бонус. Я конечно же написал производителю с просьбой прислать прошивку для ESP-12S, на что он конечно же отправил меня куда подальше (на китайский рынок купить считыватели с wifi), но по причинам, которые я описывал выше (нет права на ошибку), это было сделать уже невозможно.

После запуска системы она работала крайне нестабильно, это было связано, как я уже писал, из-за очень слабого сигнала wifi. Обещанный MQTT реконнект, конечно, работал, но явно не соответствовал моим ожиданиям. В конечном счёте я решил отказаться от MQTT вовсе и сделать отправку кода минимально возможным количеством сообщений. Я стал посылать udp broadcast пакеты, которые содержали ключ и имя считывателя (имя задается через web интерфейс Tasmota). Broadcast выбрал, чтобы избавиться от ненужного в нашем случае arp обмена. Ну и конечно заказал внешнюю антенну для роутера и модуль ESP-07, т.к. ожидать стабильной работы с таким уровнем сигнала себе дороже. Из плюсов использования UDP возвращение LuCI на роутер, т.к. бинарный файл стал значительно меньше и необходимость устанавливать там MQTT сервер отпала (как и надежды, что драйвер RU5300 включат в Tasmota).

Выбор считывателя для офиса

Из всего разнообразия считывателей выясняется, что почти все продают продукты с одинаковым API. Я приобрёл Chafon CF-RU5102 и ещё какой-то LJYZN-105, документация на них различалась только первой страницей. Разобрав оба, я обнаружил, что везде срезаны названия контроллеров. В целом там стоит преобразователь USB->UART, какой-то контроллер для UHF и какой-то управляющий MK.

Несмотря на наличие SDK, версии под GNU/Linux не оказалось, пришлось вооружиться документацией и написать самостоятельно. С учётом хобби и дефицита времени была реализована работа только с теми командами, которые необходимы непосредственно для программирования меток: дублирование TID в EPC, установка пароля, блокировка чтения и записи.

Первоначально был план написать программу для отправки кодов прямо в СКУД сервер, но к сожалению «бесплатное ПО» этих СКУД (не будем показывать пальцем на Эру) заставило нагородить костылей. В считывателе от Chafon используется USB->UART преобразователь SILABS CP2102, в котором есть неиспользуемые выходы RTS и DTR. Я допаял туда два провода, получив тем самым D0, D1 для wiegand. Единственное, что в этой системе было плохо, это 3.3v. В нашем случае это не критично, так как контроллеры от СКУД регистрировали 3.3 вольта как «1», но в общем случае нужно, конечно, использовать какую-нибудь развязку.

Итого

Систему удалось проверить на таком оборудовании:

считыватель для десктопа: CF-RU5102, LJYZN-105

считыватель для улицы CF-RU5306

протестированные метки успешно: Alien Higgs 4, NXP UCODE 8, Impinj Monza 4QT

протестированные метки с проблемами: Impinj Monza R6, пришлось отказаться от пароля для них

ещё потестировали метки с бирок магазина Декатлон, там оказались метки NXP какой-то неизвестной модели 0x890

ещё мне обещали дать погонять NXP DES, но обещания не реализовались

Для отладки пришлось купить ещё LJYZN-105 и CF-RU5300 (отладочную плату)

В дополнение к этому нам просадили бюджет контроллеры СКУД

$260, но это vendor lock, на который мы когда-то сели и который теперь приходится терпеть.

Система находится на стадии тестирования, так что любые замечания, комментарии, советы и т.п. крайне приветствуются. После того как система покажет стабильную работу какое-то время, я постараюсь опубликовать все исходники на github.

Источник

Удаленная UHF-идентификация по технологии RFID

Технология радиочастотной автоматической идентификации RFID (Radio Frequency Identification), которая приходит на смену стандартному штрихкодированию, дистанционно передает информацию об объекте с метки-микрочипа на считывающие устройства посредством радиосигнала определенной частоты. Алгоритм ее работы:

Технология универсальна и удобна, так как работает дистанционно. Тег и ридер не обязаны находиться на прямой видимости, поскольку радиосигнал проходит через большинство естественных препятствий. Но значение имеет тип транспондера и используемая радиочастота – от этого зависит расстояние и качество распознавания объектов.

Транспондеры могут быть активными (работают от собственного источника питания и самостоятельно транслируют сигнал) и пассивными (не комплектуются источником питания и активируются при получении сигнала ридера). Их также принято различать по дальности передачи сигнала и частоте волны:

Наиболее популярные и универсальные типы меток — транспондеры дальнего опознавания с пассивной антенной RFID UHF, о которых мы поговорим подробнее.

Что значит UHF RFID?

Что значит UHF? Это ультравысокая частота (Ultra High Frequency) диапазона 860–960 МГц (стандарт EPCGlobal Gen2 по ISO-18000), с которой работают современные, хорошо защищенные от внешних воздействий метки пассивного типа. Они активируются при попадании в электромагнитное поле считывателя и начинают передавать записанный на микрочипе идентификатор.

UHF-метка действует на расстоянии до 10–15 метров, что намного больше чем, у микрочипов других радиочастотных диапазонов, а следовательно, этот тип транспондера универсальнее для использования в алгоритмах идентификации и позволяет мгновенно считывать и расшифровывать идентификатор объекта.

Высокочастотные микрочипы разработаны специально для автоматизации складских и производственных структур учета. Существуют также близкодействующие транспондеры, которые используются в сложных климатических и технических условиях (повышенная влажность, близость большой массы металла, фольгированная упаковка и т. п.).

UHF-метка. Общие технические характеристики

UHF RFID-метки различны по конструкции — наклейки на стекло или упаковку, магнитные карты, встраиваемые блоки. Но все модели высокочастотных микрочипов имеют ряд общих технических характеристик:

Память устройства – неизменяема (запись при производстве один раз), но более емкая, чем у меток других частотных диапазонов. Внутреннее питание отсутствует, поэтому микрочип активируется при попадании в зону ридера, передающего сигнал UHF на антенну транспондера.

1. Задай вопрос нашему специалисту в конце статьи.
2. Получи подробную консультацию и полное описание нюансов!
3. Или найди уже готовый ответ в комментариях наших читателей.

Считыватели дальней идентификации UHF

Технология ультракороткой передачи радиосигнала использует только считыватели дальней идентификации UHF. Они могут быть двух типов – мобильные (компактные переносные) и стационарные. Первые могут работать автономно и подключаться к программному обеспечению периодически, вторые обычно включены в программный комплекс постоянно.

Мобильные сканеры UHF RFID используются там, где стационарные RFID-комплексы отсутствуют – на производстве, в транспортной логистике, складском деле, структурах приема/отгрузки продукции, в оптовой и розничной торговле и т.п. Они надежно защищены, используют практически все известные беспроводные технологии, оснащены высокоемкой памятью (до 1Гб), позволяют устанавливать специализированные мобильные приложения.

CipherLab 1862

Zebra RFD5500

Промышленный планшет IDZOR TAB730

Стационарные высокочастотные ридеры используются в транспортных организациях, на крупном производстве, в торговых центрах и складских комплексах, где есть возможность установить RFID-оборудование, и необходимость использовать UHF-технологии. Их основная задача – автоматизированный удаленный учет и контроль перемещения большого числа грузов и партий изделий, большого количества людей и транспортных средств, контроль доступа и предотвращения хищений материальных ценностей. Они производительны, штатно подключены к программным комплексам и считывают множество меток при сильных радиопомехах.

Выбор ридера, в первую очередь, определяется техническими и микроклиматическими условиями работы. Допускается также одновременное использование мобильных и стационарных ридеров — при четком разделении выполняемых задач и сложных условиях эксплуатации. Кроме того, устройства могут комплектоваться дополнительными функциональными модулями и портами HDMI, USB, GPS, видеокамерами, датчиками движения и QR-сканерами.

Преимущества UHF-технологии

Ультравысокочастотная идентификация предлагает ряд важных преимуществ перед низкочастотной и высокочастотной RFID:

Очень важное преимущество меток ультравысокочастотного диапазона: попадая в зону электромагнитного поля, они начинают передавать сигнал мгновенно, существенно ускоряя процесс распознавания. А сканеры-ридеры способны считывать сразу все идентификаторы, попавшие в их поле. То есть, вы можете работать с групповыми объектами и крупными партиями продукции.

Сферы применения UHF RFID

Технология предполагает высокое быстродействие и мгновенное считывание большого числа меток объектов на расстоянии до 10–15 метров. Поэтому она широко используется в высокоинтенсивных производственных и логистических процессах, при контроле перемещения любых объектов, где необходимо автоматизировать учетные операции, быстро и безошибочно обрабатывать большие объемы данных.

RFID-идентификация по UDF применяется:

Сфера использования технологии постоянно расширяется, так как появляются новые логистические, контрольные и управленческие задачи, требующие автоматизации, и новое оборудование RFID.

Резюме

Ультравысокочастотная идентификация не рассматривается как замена штрихкодированию и средство тотального решения проблем. RFID пока остается достаточно дорогостоящей в приобретении, настройке и обслуживании, и ее использование должно быть экономически обоснованным.

Она хороша там, где, нельзя использовать другие ресурсы (необходимость контроля большого числа движущихся объектов), где необходима надежная защита изделий с высокой стоимостью, где важен учет больших объемов грузов, требуется свести к минимуму участие человека и защититься от ошибок. В остальных случаях традиционная QR-маркировка продолжает работать, и максимально функциональна.

Источник

RFID идентификация

Предисловие

В современном мире, несомненно, ценится возможность быстро и просто получать большие объёмы информации. Каждый год ведутся разработки для создания удобных и компактных носителей для хранения, передачи и защиты тех или иных данных.

На сегодняшний день человечество сделало большой шаг в эру цифровых технологий, обеспечив практически каждого человека возможностью выхода в Интернет. Цифровизируется всё: начиная со старых рукописных книжек, заканчивая документами и деньгами. Люди всё меньше пользуются наличными, отдавая предпочтение бесконтактным банковским картам, в государственных ведомствах всё больше говорят о введении единых электронных паспортов с доступом к любой информации о человеке за два клика. Больше не нужно проводить часы в очередях за получением той или иной бумажки – можно просто подать заявление через сайт. Нельзя отрицать, что подобные изменения упрощают жизнь простого человека. И касаются эти удобства не только таких вещей как документы. Это касается целых отраслей промышленности.

В этой статье мы затронем тему RFID индефикации – технологии, которая получила широкое применение в десятках сфер производства и, что самое главное, которой пользуется каждый день практически каждый из вас.

Так что же такое RFID и с чем его едят?

RFID (Radio-frequency identification) в переводе с английского означает радиочастотную идентификацию. Иными словами, это способ опознания объектов, при котором радиосигналы записывают или считывают информацию, хранящуюся на RFID-метках (ещё их называют трансподерами).

RFID относится к беспроводной системе, состоящей из двух компонентов: метки и считывателя. Считыватель – это устройство, которое имеет одну или несколько антенн, которые излучают радиоволны и принимают сигналы обратно от RFID-метки.

Общая схема работы RFID

RFID-метки могут хранить различную информацию от одного серийного номера до нескольких страниц данных. Считыватели могут быть мобильными (отсюда и название «транспондеры»), чтобы их можно было переносить в руке, или они могут быть установлены на столбе или над головой.

Классификация RFID

По типу источника питания

Пассивные транспондеры RFID получают энергию для передачи данных только от электромагнитного поля устройства записи-считывания RFID.

Кроме того, существует промежуточный тип, представленный полуактивными или полупассивными транспондерами, которые, с одной стороны, имеют собственный источник питания, но сами не функционируют как отправители. Электропитание транспондера RFID осуществляется через батарею, и, следовательно, нет необходимости полагаться на характеристики электромагнитного поля, но ответ создается посредством модуляции поля, которое не усиливает поле дальше.

По типу используемой памяти

RO (Read Only) – в эти метки информация записывается лишь единожды. Их очень удобно использовать для единоразовой идентификации.

WORM (Write Once Read Many) – содержит блок однократно записываемой памяти, которую можно считать много раз.

RW (Read and Write) – транспондеры, в которые можно записывать и считывать данные много раз.

По рабочей частоте

Низкочастотные (LF = 125 кГц)

Эта свободно доступная полоса частот характеризуется низкой скоростью передачи и короткими расстояниями передачи. В большинстве случаев создание этих систем дешево, легко в обращении и не требует регистрации, а также дополнительных сборов. Транспондеры RFID используют электромагнитные волны ближнего поля и получают энергию через индуктивную связь. Преимущество состоит в том, что транспондеры RFID в этой полосе частот относительно устойчивы к металлам или жидкостям, что делает их подходящими для использования при идентификации животных и людей. Для этих транспондеров свойственны коллизии – ошибки одномоментной передачи информации в среде с коллективным доступом.

Высокочастотные (HF 13,56 МГц)

Эти системы действительно имеют очень высокие скорости и дальности передачи. Из-за более коротких длин волн в качестве антенны вместо катушки достаточно диполя, для лучевой оптики достаточно расширения поля, что, в свою очередь, обеспечивает целевое распространение. Кроме того, UHF-транспондеры в основном производятся в виде фольги, что полезно для обработки больших объемов в ролевом процессе.

Также стоит упомянуть в этом контексте, что некоторые полосы частот в микроволновом спектре еще не стали доступными с финансовой точки зрения рентабельности, и, более того, они могут подпадать под действие местных разрешительных ограничений.

Применение

Пожалуй, рассмотрим применение в сфере медицины.

Системы RFID используют радиоволны на нескольких разных частотах для передачи данных. В медицинских учреждениях и больницах технологии RFID включают следующие приложения:

Обнаружение выхода из постели и обнаружение падения

Обеспечение того, чтобы пациенты получали правильные лекарства и медицинские устройства.

Предотвращение распространения поддельных лекарств и медицинских изделий.

Наблюдение за пациентами

Предоставление данных для систем электронных медицинских карт

И это использование только в одной сфере!

Так же технология применяется в:

Транспортной и складской логистике, предотвращение краж в торговых залах;

Системах контроля и управления доступом

Системы управления багажом

Преимущества использования технологии

Каждая микросхема имеет уникальный серийный номер, который назначается только один раз во всем мире (UID или TID). Это гарантирует четкую назначаемость в рамках отдельного продукта и обеспечивает индивидуализацию всего диапазона продукта.

Перезаписываемая память данных в микросхеме. Информация на носителе данных RFID может быть изменена, стерта или дополнена в любое время. Данные о продукте, обслуживании, производстве или обслуживании доступны непосредственно на продукте. (Преимущество перед обычными штрих-кодами)

Связь, которая осуществляется между носителем данных RFID и системой записи-считывания без требования визуального контакта, обеспечивает устойчивость к грязи за счет размещения в защищенных местах, а также для невидимой интеграции в существующие продукты и упрощения процесса. оптимизация.

Высокая скорость передачи данных составляет 100% первого прохода в случае штрих-кодов.

Возможность одновременного считывания нескольких носителей данных RFID за один рабочий этап (массовый захват), что ускоряет процессы.

Всё ли так хорошо?

Использование RFID вызвало серьезные споры, и некоторые защитники конфиденциальности потребителей инициировали бойкот продукции. Эксперты по защите прав потребителей Кэтрин Альбрехт и Лиз Макинтайр, два выдающихся критика, назвали две основные проблемы конфиденциальности в отношении RFID, которые заключаются в следующем:

Поскольку владелец предмета может не знать о наличии метки RFID, а метку можно прочитать на расстоянии без ведома человека, конфиденциальные данные могут быть получены без согласия.

Если отмеченный товар оплачивается кредитной картой или в сочетании с использованием карты лояльности, то можно будет косвенно установить личность покупателя, прочитав глобальный уникальный идентификатор этого товара, содержащийся в теге RFID. Это возможно, если человек, наблюдающий, также имел доступ к данным карты лояльности и кредитной карты, а человек с оборудованием знает, где будет покупатель.

Цели безопасности

При обсуждении свойств безопасности различных конструкций RFID полезно сформулировать четкие цели безопасности.

Безопасность

Метки (в дальнейшем «теги») не должны ставить под угрозу конфиденциальность их владельцев.

Информация не должна передаваться неавторизованным читателям и не должна дать возможность создания долгосрочных ассоциаций отслеживания между тегами и их владельцами.

Чтобы предотвратить отслеживание, владельцы должны иметь возможность обнаруживать и отключать любые теги, которые они несут.

Общедоступные выходные данные тегов должны быть случайными или легко изменяемыми, чтобы избежать долгосрочных ассоциаций между тегами и держателями.

Содержимое частного тега должно быть защищено контролем доступа и, если предполагается, что каналы опроса небезопасны, шифрованием.

И теги, и читатели должны доверять друг другу. Спуфинг любой из сторон должен быть практически невозможным.

Помимо обеспечения механизма контроля доступа, взаимная аутентификация между тегами и считывателями также обеспечивает определенную степень доверия. Атаки с перехватом сеанса и повторным воспроизведением также вызывают беспокойство. Индукция отказа или прерывание питания не должны нарушать протоколы или открывать окна для попыток взлома. И теги, и считыватели должны быть устойчивы к повторному воспроизведению или атакам типа «злоумышленник в середине».

Способы обезопасить использование технологии RFID

Предположим, что для устранения этих недостатков мы применяем политику удаления уникальных серийных номеров в точках продажи. Бирки, хранимые потребителями, по-прежнему будут содержать информацию о коде продукта, но не уникальные идентификационные номера. К сожалению, отслеживание все еще возможно путем связывания «совокупностей» определенных типов тегов с идентификаторами держателя. Например, уникальная склонность к обуви Gucci с RFID-меткой, часам Rolex и сигарам Cohiba может выдать вашу анонимность. Более того, этот паттерн по-прежнему не предлагает механизма доверия.

Обеспечение заявленных целей безопасности требует реализации контроля доступа и аутентификации. Криптография с открытым ключом предлагает решение. В каждый тег могут быть встроены определенный (тип) открытый ключ считывателя и уникальный закрытый ключ. Во время опроса метки и считыватели могут взаимно аутентифицировать друг друга с помощью этих ключей, используя хорошо понятные протоколы. Чтобы предотвратить подслушивание в зоне опроса, теги могут шифровать свое содержимое, используя случайный одноразовый номер, чтобы предотвратить отслеживание. К сожалению, поддержка надежной криптографии с открытым ключом выходит за рамки ресурсов недорогих (0,05–0,10 долл. США) тегов, хотя существуют решения для более дорогих тегов.

Симметричная аутентификация сообщений требует, чтобы каждый тег имел уникальный ключ для считывателя или чтобы ключ был совместно использован пакетом тегов. Для поддержки уникального ключа для каждого тега необходимы сложные накладные расходы на управление ключами. Если ключи должны быть общими, теги должны быть устойчивы к физическим атакам, описанным в; в противном случае компрометация одного эффективного тега ставит под угрозу всю партию. Внедрение защищенной памяти на недорогой бирке с числом логических вентилей, исчисляемым сотнями, является сложной задачей, особенно в свете сложности защиты памяти на смарт-картах с относительно большим количеством ресурсов. Даже поддержка надежного симметричного шифрования является проблемой в краткосрочной перспективе.

Рассматривая краткосрочные ограничения на ресурсы недорогих тегов, мы обсуждаем простую схему безопасности RFID, основанную на односторонней хэш-функции. На практике будет достаточно аппаратно-оптимизированной криптографической хеш-функции, если предположить, что она может быть реализована с затратой значительно меньших ресурсами, чем симметричное шифрование. В этой схеме каждый тег с поддержкой хеширования содержит часть памяти, зарезервированную для «мета-идентификатора», и работает либо в разблокированном, либо в заблокированном состоянии. В разблокированном состоянии все функции и память метки доступны для всех в зоне опроса.

Чтобы заблокировать тег, владелец вычисляет хеш-значение случайного ключа и отправляет его в тег как значение блокировки, то есть lock = hash (key). В свою очередь, тег сохраняет значение блокировки в области памяти мета-идентификатора и переходит в заблокированное состояние. Пока тег заблокирован, он отвечает на все запросы текущим значением мета-идентификатора и ограничивает все остальные функции. Чтобы разблокировать тег, владелец отправляет тегу исходное значение ключа. Затем тег хеширует это значение и сравнивает его с блокировкой, хранящейся под мета-идентификатором. Если значения совпадают, тег разблокируется.

Каждый тег всегда отвечает на запросы в той или иной форме и, таким образом, всегда раскрывает свое существование. Теги будут оснащены физическим механизмом самоуничтожения и будут разблокированы только во время связи с авторизованным читателем. В случае потери питания или прерывания передачи теги вернутся в заблокированное состояние по умолчанию. Доверенный канал может быть установлен для функций управления, таких как управление ключами, отключение тегов или даже запись тегов, требуя физического контакта между устройством управления и тегом. Требование физического контакта для критически важных функций помогает защититься от саботажа беспроводной сети или атак типа «отказ в обслуживании».

Механизм блокировки на основе хеша решает большинство наших проблем с конфиденциальностью. Контроль доступа к содержимому тегов ограничен держателями ключей.

Хотя этот вариант проекта частично удовлетворяет некоторым желаемым свойствам безопасности, более безопасные реализации требуют нескольких разработок. Одним из ключевых направлений исследований является дальнейшее развитие и внедрение недорогих криптографических примитивов. К ним относятся хэш-функции, генераторы случайных чисел, а также криптографические функции с симметричным и открытым ключом. Недорогое аппаратное обеспечение должно минимизировать площадь схемы и энергопотребление без отрицательного влияния на время вычислений. Безопасность RFID может выиграть как от улучшений существующих систем, так и от новых разработок. Более дорогие устройства RFID уже предлагают симметричное шифрование и алгоритмы с открытым ключом. Адаптация этих алгоритмов для недорогих пассивных устройств RFID должна стать реальностью в считанные годы.

Протоколы, использующие эти криптографические примитивы, должны быть устойчивыми к прерываниям питания и возникновению неисправностей. По сравнению со смарт-картами, RFID-метки обладают большей уязвимостью к этим типам атак. Протоколы должны учитывать нарушение беспроводных каналов или попытки перехвата связи. Сами теги должны плавно восстанавливаться после потери питания или прерывания связи без ущерба для безопасности. Постоянное совершенствование технологий неуклонно стирает границы между устройствами RFID, смарт-картами и повсеместными компьютерами. Исследования, направленные на повышение безопасности устройств RFID, помогут проложить путь к универсальной, безопасной повсеместно распространенной вычислительной системе. Все разработки, связанные с RFID-метками и другими встроенными системами, могут способствовать созданию надежной и безопасной инфраструктуры, предлагающей множество интересных потенциальных приложений.

Выводы

Таким образом, несомненными достоинствами RFID идентификации являются:

Отсутствие необходимости прямого контакта или видимости

Быстрота и точность

Неограниченный срок эксплуатации

Большой объем хранимой информации на маленьком носителе

Источник