آشنایی با تکنولوژی RFID و کاربرد آن – چاپ و نشر آنلاین

شناسایی با استفاده از فرکانس رادیویی

Radio Frequency Identification (RFID)، یک فن آوری است که در تولید لیبل هایی به همین نام به کار می رود. برچسب RFID را می توان برروی اشیای ریز و درشت و حتی حیوان و انسان نصب و یا همراه کرد. برخی برچسب ها توانایی خواندن اطلاعات از چندین متر فاصله را دارند، حتی از فاصله هایی که ورای میدان دید باشد. بیشتر برچسب های RFID حداقل از دو بخش تشکیل می شوند. یک بخش، مداری یکپارچه که برای ذخیره و پردازش اطلاعات به کار می رود و سیگنال ها را با یکدیگر تلفیق، یا آنها را تفکیک می کند و همچنین می تواند برای عملکردهای ویژه دیگری به کار رود. دومین بخش، آنتنی است که برای دریافت و انتقال دادن اطلاعات به کار می رود.

تکنولوژی جدیدی به نام RFID بدون Chip (چیپ) وجود دارد که امکان شناسایی برچسب ها را بدون نیاز به مدار فراهم می کند؛ بنابراین، این امکان را به وجود می آورد که برچسب های تکنولوژی RFID با قیمت ارزان تری نسبت به برچسب های قدیمی چاپ شوند.

امروزه تاکید زیادی برای سرمایه گذاری بر استفاده از تکنولوژی RFID وجود دارد که با هدف تقویت کنترل کالاها و مدیریت بهتر انجام می گیرد.

تاریخچه برچسب های RFID

در سال ۱۹۴۶ لئون ترمین، وسیله ای را برای اهداف جاسوسی در اتحاد جماهیر شوروی اختراع کرد که می توانست امواج رادیویی را به همراه اطلاعات صوتی انتقال دهد. امواج صوتی دیافراگمی را به لرزش درمی آورند که آرام آرام به یک تشدیدکننده صدا تغییر شکل می داد و موجب می شد فرکانس امواج رادیویی منعکس شده تلفیق شوند. اگرچه این وسیله به منظور شنود پنهانی صداها استفاده می شد و نه به عنوان یک ID tag (برچسب شناسایی)، آن را به عنوان اولین تکنولوژی RFID به حساب می آورند. (البته برخی نیز شروع استفاده از تکنولوژی RFID را به اواخر دهه ۱۹۶۰ نسبت می دهند.)

اما ماریو کاردالو (Mario cardallo) مخترع، در سال ۱۹۷۳ پدر حقیقی اولین RFID پیشرفته (مدرن) به حساب می آید. تکنولوژی RFID به شکل منفعل امواج رادیویی را انتقال داده و دارای حافظه است. این وسیله برای اولین بار در سال ۱۹۷۱ در فرودگاه نیویورک به کار رفت. همچنین از این وسیله که دارای حافظه ۱۶ بیتی بود، برای استفاده در قسمت عوارضی فرودگاه نیز استفاده می شد.

در اولین برنامه اقتصادی که این محصول در سال ۱۹۶۹ به سرمایه گذاران اقتصادی معرفی شد، کاربردهای آن در حمل و نقل (شناسایی اتوماتیک وسایل نقلیه، سیستم پرداخت عوارضی خودکار، اعلام های الکترونیکی، مسیریابی وسایل نقلیه، نظارت بر کارکرد وسایل نقلیه) و نیز در امور بانکداری (کنترل اسناد به شکل الکترونیک، کارت های اعتباری الکترونیکی) و همچنین در مسایل امنیتی (شناسایی پرسنل، دروازه های خودکار، دزدگیر) و امور پزشکی (شناسایی پرونده های پزشکی بیماران) معرفی شد.

انواع برچسب های RFID

برچسب های تکنولوژی RFID از سه نوع متفاوت تشکیل شده اند: منفعل (Passive)، کنش گر (Active) و نیمه منفعل (Semi Passive)(مجهز به باتری). برچسب های ) Passive منفعل) نیازی به نیروی درونی ندارند؛ بنابراین فقط وقتی فعال می شوند که یک reader در مجاورت آنها قرار بگیرد و به آنها نیرو بدهد. در حالی که Semi Passive و active ها نیاز به منبع نیرو (یک باتری کوچک) دارند.

Passive(منفعل)

تکنولوژی RFIDهای passive دارای منبع نیروی درونی نیست. به شکل لحظه ای جریان الکتریکی تولید شده در آنتن، توسط فرکانس های رادیویی نیروی لازم را برای مدار به وجود می آورد تا این وسیله به کار بیفتد و واکنش نشان دهد. برچسب های Passive، با بازگرداندن موج حامل صادر شده از reader، سیگنال تولید می کنند؛ بنابراین آنتن باید به شکلی طراحی شود که هم از سیگنال دریافتی نیرو جذب کند و هم سیگنال بازگشتی را جابه جا کند.

برچسب های Passive دارای دامنه بردی بین ۱۰ سانتی متر تا چند متر هستند که این میزان به طراحی شکل آنتن آنها و فرکانس رادیویی آنها بستگی دارد. به خاطر سادگی طرح، این برچسب ها بسیار مناسب برای تولید (از طریق چاپ کردن) هستند، مخصوصا آنتن های آنها به خاطر عدم وجود منبع تغذیه این برچسب ها کوچک است، بنابراین برای استفاده در فرکانس های کمتر قابل نصب بر روی کارت های کوچک هستند.

Active(کنش گر)

برعکس برچسب های منفعل، لیبل های اکتیو یا فعال دارای منبع نیرو (باطری) داخلی هستند که در مدار تولید نیرو و به سمت reader سیگنال پخش می کند.

برچسب های فعال بسیار قابل اطمینان تر از منفعل ها هستند. (و خطای کمتری دارند) چون دارای توانایی برقراری ارتباط بین امواج و reader هستند.

برچسب های فعال به خاطر برخورداری از منبع نیروی خویش، با نیروی بیشتری نسبت به برچسب های منفعل امواج را انتقال می دهند و این مزیت باعث می شود که در محیط هایی مانند آب (از جمله بدن انسان و دام ها که از آب تشکیل شده اند)، فلز (محتویات وسایل حمل و نقل، وسایل نقلیه) و یا در فاصله های طولانی تر نسبت به سیگنال های ضعیف واکنش های بسیار قوی تر تولید کنند؛ اما در عوض بزرگ تر بوده و تولید آنها پرهزینه تر و عمر و کارکرد مفید آنها بسیار کوتاه تر است. بسیاری از برچسب های فعال امروزی دارای دامنه بردی تا صدها متر و دارای باتری هایی با طول عمر بیشتر از ۱۰ سال هستند.

برخی برچسب های فعال دارای سنسورهایی از قبیل کنترل حرارت هم هستند که برای نشان دادن حرارت کالاهای فاسد شدنی مانند فرآورده های دارویی به کار می روند.

انواع دیگر سنسورها که مرتبط با برچسب های فعال هستند، قابلیت نشان دادن رطوبت، شوک، لرزه، نور، تشعشع و حتی جوهایی مانند اتیلن را نیز دارند. برچسب های فعال به طور کلی دامنه بردهای بالایی دارند. (حدود ۵۰۰ متر) و نیز حافظه بیشتری نسبت به برچسب های Passive دارند، همچنین دارای قابلیت ذخیره اطلاعات اضافی که از فرستنده و گیرنده دریافت می کنند هستند.

وزارت دفاع ایالات متحده امریکا بیش از ۱۵ سال است که به شکل موفقیت آمیزی از لیبل های RFID فعال برای کاهش هزینه های مربوط به تشکیلات نظامی و تقویت نظارت بر زنجیره منابع موجود استفاده می کند.

Semi Passive(نیمه منفعل)

برچسب های نیمه منفعل در مورد برخورداری از منبع نیرو در درون خود، مشابه برچسب های فعال هستند؛ اما باتری موجود در آنها فقط نیروی میکروچیپ را تامین می کند ولی سیگنال پخش نمی کند. فرآیند انعکاس امواج رادیویی به reader مانند فرآیند موجود در فعال هاست.

دریافت امواج در مدارهای نیمه منفعل دارای ۳ مزیت عمده است:

ـ حساسیت بالاتر نسبت به برچسب های منفعل

ـ طول عمر بیشتر باتری نسبت به برچسب های فعال

ـ می توانند عملیات های فعال (مانند کنترل حرارت) را با اتکا به نیروی ذخیره در خود انجام دهند، حتی در هنگامی که reader موجود نباشد.

Tag attachment(ضمیمه برچسب)

به طور کلی ۳ نوع متفاوت تکنولوژی RFID بر اساس ضمیمه های آنها وجود دارند: قابل ضمیمه شدن، قابل جایگذاری و قابل وارد کردن.

استفاده های رایج از تکنولوژی RFID

استفاده از لیبل های RFID آن قدر گسترده است که نمی توان در اینجا آنها را برشمرد. از این گذشته می توان برای آن موارد استفاده جدیدتری نیز ایجاد کرد. در اینجا به چند مورد پرمصرف اشاره می شود:

گذرنامه ها

پدیده تکنولوژی RFID در بسیاری از کشورها در گذرنامه ها استفاده می شود. اولین بار در کشور مالزی از این فن آوری در گذرنامه استفاده شد (در سال ۱۹۹۸). علاوه برثبت اطلاعات بر روی گذرنامه، گذرنامه های الکترونیکی مالزیایی، تاریخچه پروازها (زمان، تاریخ و مکان پرواز) و ورود و خروج از کشور را نیز ثبت کردند. استانداردهای گذرنامه های RFID در سازمان بین المللی پروازهای غیرنظامی (IGAO) کنترل می شود.

کارت های RFID با آغاز سال ۲۰۰۶ در گذرنامه های جدید گنجانده شده اند.

ایالات متحده آمریکا ۱۰ میلیون گذرنامه الکترونیکی در سال ۲۰۰۵ تولید کرده که تخمین زده شده تا سال ۲۰۰۶، این میزان به ۱۳ میلیون عدد برسد. در چیپ های این گذرنامه ها علاوه بر همان اطلاعات گذرنامه های قدیمی یک عکس دیجیتالی از دارنده گذرنامه را نیز ثبت می کنند. در گذرنامه ها یک لایه فلزی باریک تعبیه خواهد شد تا پس از بسته شدن گذرنامه، دیگران نتوانند اطلاعات آن را بخوانند.

پرداخت های مربوط به ترابری و حمل و نقل

در سرتاسر اروپا، به ویژه پاریس، لیون، مارسی در فرانسه و کشورهای پرتغال، ایتالیا و بلژیک از RFID برای سیستم پرداخت در ازای استفاده از وسایل نقلیه عمومی استفاده می شود. این سیستم تحت نظارت یک شرکت استاندارد بین المللی به نام calyps است.

همچنین در دیگر نقاط جهان مانند سئول، هنگ کنگ، ایالات متحده، روسیه، اسکاندیناوی و دبی نیز از سیستم های مشابه استفاده می شود.

Product tracking(ردیابی کالا)

برچسب های RFID کم کم در حال جایگزین شدن برای بارکد کالاها هستند. در کشور کانادا از این سیستم استفاده می شود. در کتابفروشی ها نیز از کارت های RFID با فرکانس بالا برای کنترل کالا و جلوگیری از سرقت کتاب ها استفاده می شود. کارت های اعتباری American Express نیز مجهز به برچسب فرکانس بالای RFID هستند.

Automotive(صنعت اتومبیل)

برچسب های RFID مایکروویو در دامنه بردهای بلند نیز برای کنترل وسایل نقلیه به کار می روند. از سال ۱۹۹۰ برچسب های RFID بر روی کلیدهای وسایل نقلیه (اتومبیل ها) به کار رفته اند.

بدون تکنولوژی RFID اختصاصی هر ماشین، ماشین روشن نمی شود. همچنین کارخانجات Lexus و Toyota نیز از این فن آوری استفاده می کنند.

شناسایی حیوانات

RFID های قابل جایگذاری برای شناسایی حیوانات می توانند استفاده شوند.

Transponder ها (دستگاه های گیرنده خودکار) شبیه RFID های Passive هستند که بر روی میکروچیپ تولید شده و روی بدن حیوانات نصب می شوند.

RFID در سیستم انبارداری

از کارت های RFID برای حصول اطلاع دقیق تر از موجودی انبار نیز استفاده می شود.

کاشت بر روی پوست بدن انسان

چیپ های تکنولوژی RFID که برای استفاده بر روی حیوانات طراحی شده بودند بر روی انسان نیز استفاده می شوند. برای اولین بار در سال ۱۹۹۸ یک پروفسور انگلیسی به نام کوین وارویک، چیپ تکنولوژی RFID را بر روی دست خود نصب کرد. نایت کلاب های بارسلون اسپانیا و روتردام هلند از این نوع چیپ ها برای شناسایی مشتری های VIP استفاده می کنند که همچنین برای پرداخت نوشیدنی نیز می توان از آن استفاده کرد.

RFID در کتابخانه ها

در میان کاربردهای متفاوتی که RFID دارد در کتابخانه ها نیز از این فن آوری استفاده زیادی می شود. این فن آوری کم کم جایگزین بارکدهای قدیمی شده است که بر روی کالا

(کتاب، CD، DVD ها) نصب می شوند. همچنین تکنولوژی RFID می تواند عناوین مربوط به محصول، مانند عنوان کتاب و یا نوع دیگر محصولات را در خود ثبت کند. برچسب های RFID به کار رفته در کتابخانه ها (در آمریکای شمالی) اغلب در اندازه ای حدود ۵۰*۵۰ میلی متر و در اروپا در اندازه ۷۵*۵۰ میلی متر است. همچنین می تواند به عنوان محافظ امنیتی برای جلوگیری از سرقت کالا عمل کند که جایگزین نوارهای قدیمی الکترونیک شده است.

از آنجایی که ارقام ثبت شده بر روی برچسب RFID خوانا هستند دیگر نیاز به باز کردن کتاب ها و یا جلد DVD ها برای خواندن مشخصات آنها نیست و این امر از اصطکاک کالا جلوگیری می کند. از آنجایی که برچسب های RFID روی کالا در حال حرکت نیز قابل خوانده شدن هستند، کار صندوق دار نیز راحت تر شده و در وقت صرفه جویی می شود. علاوه بر این قفسه های کتاب را می توان با سرعت بیشتری چید بدون آن که نیاز به جابه جایی کتاب ها در آینده وجود داشته باشد.

مشکلات مربوط به RFID

استفاده از لیبل های RFID علی رغم مزایای فراوانی که دارد، مشکلاتی را نیز با خود به همراه می آورد که در مواردی شیرینی کاربرد آن را، به تلخی می کشاند. چند تا از این مشکلات و ناهمواری ها چنین اند:

استانداردسازی جهانی

از آنجایی که استاندارد هر کشوری در مورد تکنولوژی RFID ممکن است با کشور دیگر قدری متفاوت باشد، شکل های متعدد RFID که در آمریکا استفاده می شوند با آنهایی که در اروپا و ژاپن استفاده می شوند، ناسازگاری دارند. هنوز استاندارد جهانی مثل بارکد، برای تکنولوژی RFID به وجود نیامده است.

دردسرهای امنیتی

یکی از مشکلات امنیتی اولیه در مورد این فن آوری، ردیابی غیرقانونی برچسب های RFID است. این برچسب ها که در سرتاسر جهان قابل خوانده شدن هستند از نظر امنیتی در مورد مکان خصوصی افراد و امنیت های مربوط به کالا و یا امنیت نظامی، در معرض خطر قرار دارند.

برای جلوگیری از شبیه سازی برچسب ها از رمزگذاری (Cryptography) استفاده می کنند. بعضی برچسب ها دارای کد در حال چرخش هستند که پس از هربار اسکن کردن تغییر می کند. برچسب های رمزدار و یا رمزگذاری شده بسیار گران تر از انواع معمولی آنها بوده و در نتیجه از این نوع برچسب ها کمتر استفاده می شود.

ویروس ها؛ در سال ۲۰۰۶، شرکت Arstechnica از یک ویروس گزارش داد که باعث پر شدن بیش از اندازه حافظه موقت کامپیوتر می شد و احتمال داشت سیستم انتقال بار در فرودگاه را مختل کند و یا اطلاعات محرمانه موجود در گذرنامه ها را بخواند.

گذرنامه ها؛ برای ایمن تر ساختن گذرنامه ها، چندین کشور گذرنامه های خود را به تکنولوژی RFIDمجهز کرده اند. اگر چه رمز موجود بر روی چیپ های کشور انگلستان پس از ۴۸ ساعت هک شد، پس از آن محققان اقدام به شبیه سازی اطلاعات گذرنامه کردند تا امنیت گذرنامه در هنگام فرستاده شدن (پست شدن) به صاحبش حفظ شود.

حریم خصوصی؛ چالشی بحث برانگیز!

کاربرد تکنولوژی RFID، واکنش هایی را هم در جامعه برانگیخته است. تنها دولت ها نیستند که نگران هک شدن اطلاعات یا گذرنامه های تقلبی هستند. مردم نیز برای خود حریمی دارند که مایل نیستند در هر لحظه توسط عوامل مختلف دولتی یا در فعالیت های روزمره شان فاش شود.

شما چه احساسی خواهید کرد اگر روزی متوجه شوید که لباس زیر شما در مورد مکان های مختلفی که به آنجا می روید گزارش می دهد؟ سناتور ایالت دبرابوون در یک سخنرانی در سال ۲۰۰۳ این موضوع را مطرح کرد.

استفاده از تکنولوژی RFID چالش قابل ملاحظه ای ایجاد کرده و حتی منجر به تحریم بعضی کالاها از طرف گروه های طرفدار حریم خصوصی مشتریان، شده است. (برای مثال کاترین آلبرشت و لیزمک اینتایر از شرکت CASPIAN که به RFID نام <چیپ جاسوس> ]spychip[ داده اند.)

دو موضوع اصلی مربوط به حریم خصوصی در مورد RFID عبارتند از:

از آنجایی که خریدار کالایی که بر روی آن RFID نصب باشد، لزوما از وجود آن اطلاعی ندارد و این برچسب تا فاصله های گاه دور هم قابل خواندن است، (بدون اطلاع دارنده آن) امکان دسترسی به اطلاعات حساس و محرمانه در مورد شخص و بدون رضایت او به وجود می آید.

اگر یک کالای برچسب دار خریداری شده توسط کارت اعتباری (credit card) پرداخت شده باشد که دارای RFID باشد، امکان شناسایی هویت خریدار از طریق ID منحصر به فرد موجود در کارت اعتباری او (که به شکل جهانی است) وجود دارد.

بیشتر نگرانی ها در این باره است که برچسب های RFID که به محصولات تولید شده وصل می شوند حتی پس از خریداری شدن محصول نیز، عمل می کنند.

بنابراین می توان از آنها برای نظارت و تحت نظر گرفتن دیگران استفاده کرد یا در اهدافی غیر از موارد استفاده برای این محصول از آن استفاده کرد. نگرانی های موجود منجر به استفاده از برچسب هایی جدید به نام clipped tags (برچسب های اصلاح شده) شده است. از این برچسب ها برای افزایش دادن امنیت حریم خصوصی مشتریان استفاده شده است. این برچسب ها توسط شرکت IBM طراحی شدند. پس از خرید کالا مشتری می تواند بخشی از روی برچسب را بکند در نتیجه برچسب موجود فقط در فاصله های نزدیک (چند سانتی متری) عمل می کند، این برچسب ها همچنین قابل بازیافت خواهند بود.

اعتراض و مقاومت در برابر کاربرد RFID

بد نیست به این چند مورد اعتراض و مقاومت در برابر کاربرد تکنولوژی RFID نیز اشاره ای شود:

توانایی برچسب های RFID در نقض حریم خصوصی استفاده کنندگان آن، در یک برنامه pilot توسط شرکت Gillette به نمایش گذاشته شد که با تعبیه قفسه های هوشمند tesco در کمبریج انگلستان انجام شد. به این شکل که آنها به صورت خودکار از خریدارانی که تیغ های مجهز به برچسب RFID را از قفسه ها برمی داشتند تا اطمینان حاصل کنند آیا این فن آوری برای جلوگیری از سرقت از مغازه ها به کار می رود، عکس گرفتند. این آزمایش منجر به تحریم خرید از محصولات دو شرکت Gillette و Tesco توسط مردم شد.

در موردی دیگر که توسط روزنامه Chicago sun times از آن پرده برداری شد، قفسه های فروشگاه wal mart در شهر آکلاهامای آمریکا مجهز به reader هایی شدند که محتویات جعبه های روژ لب شرکت max factor را ردیابی کنند. تصاویری که از طریق web cam قفسه ها را نشان می دادند تا ۷۵۰ مایل (۱۲۰۰ کیلومتر) قابل ردیابی بودند که می توانستند نشان دهند در چه زمانی این روژ لب ها از روی قفسه ها برداشته شده اند و همچنین مشتریان را نیز در حال حرکت نشان می دادند.

در ژانویه ۲۰۰۴ حمایت کنندگان حقوق شخصی مشتریان از انجمن CASPIAN و FoeBud (آلمان) به کنفرانسی از طرف شرکت METRO دعوت شده بودند که در آنجا پروژه RFID Pilot نصب شده بود. به شکل اتفاقی اطلاع حاصل شد که دستگاه های METRO که برای دریافت پول از مشتریان طراحی شده بودند و حاوی RFID بودند ID (هویت) مشتریان را در خود ثبت می کردند. این موضوع نه برای مشتریان و نه برای حمایت کنندگان حقوق شخصی مشتریان فاش نشده بود. این موضوع علی رغم ادعای شرکت METRO اتفاق افتاده بود که اطلاعات مربوط به هویت هیچ مشتری ردیابی نمی شود و موضوع استفاده از RFID نیز به کلی از دید دیگران پنهان مانده بود.

RFID و هکرها

تکنولوژی RFID یکی از موضوع های اصلی بحث انجمن chaos communication congress در سال ۲۰۰۶ در آلمان و بخش عمده ای از عناوین روزنامه ها بود. عناوینی از قبیل گذرنامه های الکترونیک، رمزگذاری و همچنین بلیط های جام جهانی فوتبال.۲۰۰۶ بحث در مورد این بود که چگونه RFID برای اولین بار به شکل واقعی در سطح جهانی در جام جهانی فوتبال ۲۰۰۶ مورد استفاده قرار گرفت.

در ۲۲ جولای سال ۲۰۰۶، خبرگزاری رویتر گزارش داد که دو نفر هکر، در کنفرانسی در نیویورک نشان دادند که فن آوری RFID و سیگنال های آن قابل شبیه سازی و هک شدن هستند و آن طورکه پیش از آن گفته شده بود، از نظر امنیتی ایمن نیستند.

با این همه RFID به خاطر مزایای فراوانی که دارد، راه خود را باز می کند.

منبع: www.idcards.ir