Dans le monde actuel, la capacité à accéder rapidement et facilement à de grandes quantités d'informations est indéniablement précieuse. Chaque année, des progrès sont réalisés pour créer des supports pratiques et compacts permettant de stocker, de transmettre et de protéger certaines données.
Aujourd'hui, l'humanité a franchi une étape importante vers l'ère numérique, offrant à presque tous l'accès à Internet. Des vieux livres manuscrits aux documents, en passant par l'argent, tout est numérisé. On utilise de moins en moins d'argent liquide, au profit des cartes bancaires sans contact, et les administrations envisagent de plus en plus la mise en place de passeports électroniques uniques permettant d'accéder à toutes les informations personnelles en deux clics. Plus besoin de faire la queue pendant des heures pour obtenir tel ou tel document : une simple demande en ligne suffit. Nul doute que ces changements simplifient la vie de chacun. Et ces avantages ne se limitent pas aux documents ; ils concernent des secteurs entiers.
Dans cet article, nous aborderons l'indexation RFID – une technologie largement utilisée dans des dizaines de secteurs d'activité et, surtout, que chacun d'entre vous utilise presque quotidiennement.
Qu'est-ce que la RFID et à quoi sert-elle ?
L'identification par radiofréquence (RFID) est une méthode d'identification d'objets qui utilise des signaux radio pour enregistrer ou lire les informations stockées sur des étiquettes RFID (également appelées transpondeurs).
La RFID désigne un système sans fil composé de deux éléments : une étiquette et un lecteur. Le lecteur est un appareil doté d’une ou plusieurs antennes qui émettent des ondes radio et reçoivent les signaux renvoyés par l’étiquette RFID.
Les étiquettes RFID peuvent stocker diverses informations, allant d'un simple numéro de série à plusieurs pages de données. Les lecteurs peuvent être mobiles (d'où leur nom de « transpondeurs ») et donc portables, ou fixés sur un poteau ou en hauteur.
En principe, les transpondeurs RFID peuvent être fournis dans pratiquement toutes les formes, matériaux, tailles et couleurs. Leur conception précise dépend de leur utilisation. Tous les transpondeurs RFID ont en commun d'être composés de deux éléments. Chaque transpondeur RFID contient au moins une puce et une antenne imprimée, empilée ou gravée. La puce et l'antenne (également appelée insert) sont très sensibles, ce qui limite leur résistance aux agressions mécaniques, thermiques et chimiques. Par conséquent, un emballage spécifique pour ces composants électroniques est nécessaire. La forme d'emballage la plus simple est l' étiquette RFID.
Un transpondeur monopuce est constitué d'un substrat contenant une antenne et une puce. Le système de transpondeur comprend le lecteur, le logiciel et le processus d'application, incluant le service correspondant.
Type de RFID
Par type d'alimentation
Il existe deux principaux types de transpondeurs : actifs et passifs.
Les transpondeurs RFID actifs possèdent leur propre alimentation, par exemple une batterie intégrée, et peuvent transmettre des données sur de longues distances (jusqu'à 100 m).
Les transpondeurs RFID passifs reçoivent l'énergie nécessaire au transfert de données uniquement du champ électromagnétique du lecteur-enregistreur RFID.
Il existe également un type intermédiaire, représenté par les transpondeurs semi-actifs ou semi-passifs, qui, d'une part, possèdent leur propre source d'alimentation, mais ne fonctionnent pas comme émetteurs. Le transpondeur RFID est alimenté par une batterie et ne dépend donc pas des caractéristiques du champ électromagnétique ; la réponse est générée par modulation de champ, sans amplification supplémentaire de ce dernier.
Selon le type de mémoire utilisée
RO (Lecture seule) – sur ces étiquettes, l'information n'est écrite qu'une seule fois. Elles sont très pratiques pour une identification ponctuelle.
WORM (Write Once Read Many) – contient un bloc de mémoire inscriptible unique qui peut être lu plusieurs fois.
RW (Lecture et écriture) – Transpondeurs pouvant être écrits et lus à de nombreuses reprises.
Par fréquence de fonctionnement
Basse fréquence (BF = 125 kHz)
Cette bande de fréquences librement disponible se caractérise par de faibles débits et une courte portée de transmission. Dans la plupart des cas, la mise en place de ces systèmes est peu coûteuse, simple et ne nécessite ni enregistrement ni frais supplémentaires. Les transpondeurs RFID utilisent des ondes électromagnétiques en champ proche et reçoivent leur énergie par couplage inductif. L'avantage est que les transpondeurs RFID fonctionnant dans cette bande de fréquences sont relativement résistants aux métaux et aux liquides, ce qui les rend adaptés à l'identification animale et humaine. Les collisions sont une caractéristique de ces transpondeurs : des erreurs de transmission à signature unique peuvent survenir dans un environnement partagé.
Haute fréquence (HF 13.56 MHz)
Les transpondeurs haute fréquence sont universels et se caractérisent par des vitesses de transmission et des fréquences d'horloge élevées. Les transpondeurs RFID correspondants fonctionnent à une fréquence de 13.56 MHz. Cette courte longueur d'onde ne nécessite que quelques spires d'antenne. Par conséquent, les antennes RFID peuvent être plus petites et plus simples. Ceci permet l'utilisation d'antennes gravées ou imprimées, ce qui signifie que les incrustations (puce + antenne) peuvent être fabriquées sous forme de bobine continue, simplifiant considérablement les étapes de traitement ultérieures, notamment pour la production en série de nombreux produits.
Ultra-haute fréquence (UHF 860 – 950 MHz, divisée en bandes partielles)
Ces systèmes offrent des vitesses et des portées de transmission très élevées. Grâce aux longueurs d'onde plus courtes, un dipôle suffit comme antenne, remplaçant avantageusement une bobine. L'optique du faisceau assure une expansion de champ suffisante, permettant ainsi une propagation ciblée. De plus, les transpondeurs UHF sont généralement fabriqués sous forme de feuille, ce qui facilite la manipulation de grands volumes lors des jeux de rôle.
Il convient également de mentionner dans ce contexte que certaines bandes du spectre micro-ondes ne sont pas encore devenues financièrement viables et qu'elles peuvent, de plus, être soumises à des restrictions d'autorisation locales.
Application de la RFID
Nous devrions peut-être envisager des applications dans le domaine médical.
Les systèmes RFID utilisent des ondes radio sur plusieurs fréquences différentes pour transmettre des données. Dans les établissements médicaux et les hôpitaux , les technologies RFID comprennent les applications suivantes :
- Gestion de l'inventaire
- Suivi des équipements
- Détection des sorties de lit et détection des chutes
- Suivi du personnel
- Veiller à ce que les patients reçoivent les médicaments et les dispositifs médicaux appropriés.
- Prévenir la distribution de médicaments et de dispositifs médicaux contrefaits.
- Surveillance des patients.
- Fourniture de données pour les systèmes de dossiers médicaux électroniques
- Industrie
- Logistique des transports et des entrepôts, prévention du vol à l'étalage ;
- Systèmes de contrôle d'accès et de gestion
- Systèmes de gestion des bagages
- Passeports
La FDA n'a connaissance d'aucun effet secondaire lié à la RFID. Cependant, des inquiétudes subsistent quant au risque potentiel d'interférences électromagnétiques (IEM) pour les dispositifs médicaux électroniques, dues aux émetteurs radiofréquences tels que la RFID. Les interférences électromagnétiques correspondent à la dégradation du fonctionnement des équipements ou des systèmes (comme les dispositifs médicaux) causée par des perturbations électromagnétiques.
Avantages de l'utilisation de la technologie
- Chaque puce possède un numéro de série unique, attribué une seule fois au niveau mondial (UID ou TID). Ceci garantit une identification claire au sein de chaque produit et assure la personnalisation de toute la gamme.
- Mémoire de données réinscriptible sur la puce. Les informations contenues sur le support de données RFID peuvent être modifiées, effacées ou complétées à tout moment. Les données relatives aux produits, aux services, à la production ou à la maintenance sont directement accessibles sur le produit. (Avantage par rapport aux systèmes conventionnels) codes à barres)
- La communication qui s'effectue entre le support de données RFID et le système de lecture-écriture sans nécessiter de contact visuel le rend résistant à la contamination grâce à son placement dans des endroits protégés, ainsi qu'à une intégration invisible dans les produits existants et à une simplification du processus.
- Taux de transfert de données élevé de 100 % dès la première passe dans le cas des codes-barres.
- Capable de lire simultanément plusieurs supports de données RFID en une seule étape (capture de masse), ce qui accélère les processus.
Tout va si bien ?
L'utilisation de la RFID a suscité une vive controverse, et certains défenseurs de la vie privée des consommateurs ont lancé des appels au boycott des produits. Catherine Albrecht et Liz McIntyre, expertes en protection des consommateurs et deux critiques reconnues, ont identifié deux problèmes majeurs liés à la RFID en matière de protection de la vie privée :
Étant donné que le propriétaire de l'objet peut ignorer la présence de l'étiquette RFID, et que celle-ci peut être lue à distance à son insu, des données sensibles peuvent être obtenues sans consentement.
Si l'article étiqueté est payé par carte bancaire ou avec une carte de fidélité, il sera possible d'identifier indirectement l'acheteur en lisant l'identifiant unique global de l'article contenu dans l'étiquette RFID. Cela est possible si la personne chargée du contrôle a également accès aux données de la carte de fidélité et de la carte bancaire, et si elle connaît la localisation du client.
Sécurité RFID
Lorsqu'on aborde les propriétés de sécurité des différentes conceptions RFID, il est utile de définir clairement les objectifs de sécurité.
- Les tags (ci-après « tags ») ne doivent pas compromettre la vie privée de leurs propriétaires.
- Ces informations ne doivent pas être partagées avec des lecteurs non autorisés et ne doivent pas permettre d'établir des liens de suivi à long terme entre les étiquettes et leurs propriétaires.
- Pour empêcher le suivi, les propriétaires doivent pouvoir détecter et désactiver toutes les étiquettes qu'ils portent.
- Les étiquettes publiques doivent être aléatoires ou facilement modifiables afin d'éviter les associations à long terme entre les étiquettes et leurs détenteurs.
- Le contenu des balises privées doit être protégé par des contrôles d'accès et, si les canaux d'interrogation sont considérés comme non sécurisés, par chiffrement.
- Les balises et les lecteurs doivent se faire confiance. Toute usurpation d'identité, de part et d'autre, devrait être pratiquement impossible.
- Outre le contrôle d'accès, l'authentification mutuelle entre les étiquettes et les lecteurs instaure un climat de confiance. Le détournement de session et les attaques par rejeu constituent également une préoccupation majeure. Toute défaillance ou coupure de courant ne doit pas perturber les protocoles ni permettre de tentatives de falsification. Les étiquettes et les lecteurs doivent impérativement résister aux attaques par rejeu et aux attaques de type « attaquant du milieu ».
Moyens de sécuriser l'utilisation de la technologie RFID
Compte tenu de ces objectifs de sécurité, examinons les propriétés de sécurité des étiquettes passives en lecture seule utilisées en usine. Chaque étiquette contient un identifiant unique. Bien qu'il n'existe rien de plus complexe qu'un code-barres optique, la surveillance automatique des étiquettes RF est possible. Ce modèle de base compromet clairement la protection de la vie privée, car il est possible de suivre les propriétaires des étiquettes et d'en lire le contenu si l'étiquette est correctement représentée dans le champ de requête du lecteur. Ni les étiquettes ni les lecteurs ne sont authentifiés ; par conséquent, la notion de confiance est inexistante.
Supposons que nous appliquions une politique de suppression des numéros de série uniques au point de vente afin de remédier à ces lacunes. Les étiquettes conservées par les consommateurs contiendraient toujours le code produit, mais plus de numéro d'identification unique. Malheureusement, le traçage reste possible en associant des regroupements de certains types d'étiquettes aux identifiants de leurs détenteurs. Par exemple, la présence fréquente d'étiquettes RFID sur les chaussures Gucci, les montres Rolex et les cigares Cohiba peut compromettre l'anonymat. De plus, ce système ne garantit en aucun cas la fiabilité des informations.
Garantir les objectifs de sécurité énoncés exige la mise en œuvre d'un contrôle d'accès et d'une authentification. La cryptographie à clé publique offre une solution. Chaque étiquette peut être équipée d'une clé publique de lecteur spécifique et d'une clé privée unique. Lors de l'interrogation, les étiquettes et les lecteurs peuvent s'authentifier mutuellement à l'aide de ces clés et de protocoles éprouvés. Afin d'empêcher toute écoute clandestine dans la zone d'interrogation, les étiquettes peuvent chiffrer leur contenu à l'aide d'un nombre aléatoire à usage unique, empêchant ainsi tout suivi. Malheureusement, la prise en charge d'une cryptographie à clé publique robuste dépasse les capacités des étiquettes à bas coût (0.05 $ à 0.10 $), bien que des solutions existent pour les étiquettes plus onéreuses.
L'authentification symétrique des messages exige que chaque étiquette possède une clé unique pour le lecteur ou que la clé soit partagée par le paquet d'étiquettes. La prise en charge d'une clé unique pour chaque étiquette implique une gestion complexe des clés. Si les clés sont partagées, les étiquettes doivent résister aux attaques physiques décrites précédemment ; sinon, la compromission d'une seule étiquette valide met en péril l'ensemble du lot. La mise en œuvre d'une mémoire sécurisée sur une étiquette peu coûteuse comportant plusieurs centaines d'orifices logiques est complexe, notamment compte tenu de la difficulté à protéger la mémoire sur des cartes à puce aux ressources relativement importantes . Même la prise en charge d'un chiffrement symétrique robuste représente un défi à court terme.
Compte tenu des contraintes de ressources à court terme liées aux étiquettes à bas coût, nous présentons un schéma de sécurité RFID simple basé sur une fonction de hachage unidirectionnelle. En pratique, une fonction de hachage cryptographique optimisée pour le matériel suffit, à condition qu'elle puisse être implémentée avec des ressources nettement inférieures à celles requises pour le chiffrement symétrique. Dans ce schéma, chaque étiquette compatible avec le hachage dispose d'une portion de mémoire réservée au « méta-identifiant » et fonctionne soit en état déverrouillé, soit en état verrouillé. En état déverrouillé, toutes les fonctionnalités et la mémoire de l'étiquette sont accessibles à tous les utilisateurs de la zone de surveillance.
Pour verrouiller une étiquette, le propriétaire calcule la valeur de hachage d'une clé aléatoire et l'envoie à l'étiquette comme valeur de verrouillage : verrouillage = hachage(clé). L'étiquette stocke alors cette valeur dans la zone mémoire associée au méta-identifiant et passe à l'état verrouillé. Tant que l'étiquette est verrouillée, elle répond à toutes les requêtes avec la valeur actuelle du méta-identifiant et restreint toutes ses autres fonctions. Pour déverrouiller l'étiquette, le propriétaire lui envoie la valeur de la clé d'origine. L'étiquette calcule ensuite le hachage de cette valeur et le compare à la valeur de verrouillage stockée sous le méta-identifiant. Si les valeurs correspondent, l'étiquette est déverrouillée.
Chaque étiquette répond systématiquement aux requêtes, révélant ainsi sa présence. Dotées d'un mécanisme d'autodestruction physique, les étiquettes ne sont déverrouillées que lors de la communication avec un lecteur autorisé. En cas de coupure de courant ou d'interruption de transmission, elles se verrouillent automatiquement. Un canal de confiance peut être configuré pour les fonctions de contrôle telles que la gestion des clés, la désactivation ou l'écriture des étiquettes, nécessitant un contact physique entre le dispositif de contrôle et l'étiquette. Ce contact physique requis pour les fonctions critiques contribue à la protection contre le sabotage du réseau sans fil et les attaques par déni de service.
Un mécanisme de verrouillage par hachage résout la plupart de nos problèmes de confidentialité. L'accès au balisage du contenu est réservé aux détenteurs de clés.
Bien que cette option de conception réponde partiellement à certaines exigences de sécurité, des implémentations plus sécurisées nécessitent plusieurs développements. Un axe de recherche clé concerne le développement et l'implémentation de primitives cryptographiques à faible coût. Celles-ci incluent les fonctions de hachage, les générateurs de nombres aléatoires et les fonctions cryptographiques symétriques et à clé publique. Un matériel économique doit minimiser la surface du circuit et la consommation d'énergie sans impacter négativement le temps de calcul. La sécurité RFID peut bénéficier d'améliorations apportées aux systèmes existants ainsi que de nouveaux développements. Les dispositifs RFID plus onéreux proposent déjà des algorithmes de chiffrement symétrique et à clé publique. L'adaptation de ces algorithmes aux dispositifs RFID passifs à faible coût devrait être une réalité d'ici quelques années.
Les protocoles utilisant ces primitives cryptographiques doivent résister aux coupures de courant et aux dysfonctionnements. Comparées aux cartes à puce, les étiquettes RFID sont plus vulnérables à ces types d'attaques. Les protocoles doivent prendre en compte les perturbations du canal sans fil et les tentatives d'interception des communications. Les étiquettes elles-mêmes doivent pouvoir se rétablir rapidement après une coupure de courant ou une interruption de communication sans compromettre la sécurité. Les progrès technologiques constants estompent progressivement les frontières entre les dispositifs RFID, les cartes à puce et l'informatique omniprésente. Les recherches visant à améliorer la sécurité des dispositifs RFID contribueront à ouvrir la voie à un système informatique omniprésent, universel et sécurisé. Tous les développements liés aux étiquettes RFID et autres systèmes embarqués peuvent contribuer à une infrastructure fiable et sécurisée, offrant de nombreuses applications potentielles intéressantes.
Conclusions
Les avantages incontestables de l'identification RFID sont donc les suivants :
- Pas besoin de contact direct ni de visibilité
- Rapidité et précision
- Durée de vie illimitée
- Grande quantité d'informations stockées sur un petit support
- Possibilité de réécriture multiple
- Tarifs et Prix
Grâce à l'utilisation de cette technologie, nous avons déjà réussi :
- Réduire le nombre d'erreurs dues à la saisie manuelle de données
- Accroître l'efficacité de nombreux processus industriels grâce à l'automatisation
- Automatiser l'ensemble des processus de production
- Améliorer le contrôle qualité des opérations
À ces qualités s'ajoutent parfois des qualités négatives :
- Exposition aux interférences
- Effets sur la santé humaine
- Les collisions
- Confidentialité des données lues
