今日の世界では、大量の情報をすばやく簡単に取得できることが間違いなく高く評価されています。特定のデータを保存、送信、保護するための便利でコンパクトなメディアを作成するための開発が毎年行われています。
今日、人類はデジタル時代に大きな一歩を踏み出し、ほとんどすべての人がインターネットにアクセスできるようになりました。古い手書きの本から書類、お金まで、あらゆるものがデジタル化されています。人々はますます現金の使用を減らし、非接触型の銀行カードを好んでおり、政府機関は、2 回のクリックで個人に関するあらゆる情報にアクセスできる単一の電子パスポートの導入についてますます話し合っています。あれこれの書類を入手するために何時間も列に並ぶ必要はもうありません。ウェブサイトから簡単に申し込むことができます。そのような変化が一般の人々の生活を楽にすることは否定できません。これらの便利さは、ドキュメントなどに適用されるだけではありません。それは業界全体に関係しています。
この記事では、RFID インデックス作成について説明します。これは、数十の業界で広く使用されており、最も重要なこととして、ほぼ毎日のように使用されている技術です。
RFID とは何ですか?
RFID (Radio-frequency identification) は、無線周波数識別を意味します。つまり、RFID タグ (トランスポンダーとも呼ばれます) に格納された情報を無線信号で記録または読み取る、オブジェクトを識別する方法です。
RFID は、タグとリーダーの 2 つのコンポーネントで構成されるワイヤレス システムを指します。リーダーは、電波を発信し、RFID タグから信号を受信する 1 つまたは複数のアンテナを備えたデバイスです。
RFID タグには、単一のシリアル番号から数ページのデータまで、さまざまな情報を保存できます。リーダは移動可能で (「トランスポンダ」という名前が付けられています)、手に持って持ち運ぶことも、柱や頭上に取り付けることもできます。
原則として、RFID トランスポンダはほぼすべての形状、素材、サイズ、色で提供できます。それらの特定のデザインは、使用方法によって異なります。すべての異なる RFID トランスポンダに共通しているのは、それらが 2 つのコンポーネントで構成されていることです。内部では、各 RFID トランスポンダは、少なくとも 1 つのマイクロチップと、印刷、積層、またはエッチングされた 1 つのアンテナで構成されています。チップとアンテナ (インサートとも呼ばれます) は非常に敏感です。つまり、機械的、熱的、化学的影響に対する耐性が限られています。その結果、これらの電子部品の特別な「パッケージ」が必要になります。最も単純な包装形態は RFID ラベルです。
「シングルチップ」トランスポンダは、アンテナとチップ（タブの略）を含む基板で構成されています。トランスポンダ システムは、対応するサービスを含む、リーダー、ソフトウェア、およびアプリケーション プロセスで構成されます。
RFIDの種類
電源の種類別
トランスポンダには、アクティブとパッシブの 2 つの主なタイプがあります。
アクティブ RFID トランスポンダには、内蔵バッテリなどの独自の電源があり、長距離 (最大 100 m) でデータを送信できます。
パッシブ RFID トランスポンダーは、RFID リーダー/レコーダーの電磁場からのみデータ転送用のエネルギーを受け取ります。
さらに、セミアクティブまたはセミパッシブ トランスポンダに代表される中間タイプがあり、一方では独自の電源を持ちますが、送信側としては機能しません。 RFID トランスポンダはバッテリから電力を供給されるため、電磁界の特性に依存する必要はありませんが、応答はフィールド変調によって生成され、フィールドをさらに増幅することはありません。
使用するメモリの種類による
RO (読み取り専用) – これらのタグでは、情報は 1 回だけ書き込まれます。 1回限りの識別に使用するのに非常に便利です。
WORM (Write Once Read Many) – 何度も読み取ることができる単一の書き込み可能なメモリのブロックが含まれています。
RW (Read and Write) – 何度も読み書きできるトランスポンダー。
動作周波数別
低周波 (LF = 125 kHz)
この自由に利用できる周波数帯域は、伝送速度が低く、伝送距離が短いという特徴があります。ほとんどの場合、これらのシステムの作成は安価で扱いやすく、登録や追加料金は必要ありません。 RFID トランスポンダは近距離電磁波を使用し、誘導結合を介してエネルギーを受け取ります。この周波数帯のRFIDトランスポンダの利点は、金属や液体に対して比較的耐性があり、動物や人間の識別に適していることです。衝突は、これらのトランスポンダの特徴であり、共有環境での単一署名の伝送エラーです。
高周波 (HF 13.56 MHz)
高周波トランスポンダは普遍的であり、高い伝送速度と高いクロック周波数を特徴としています。対応する RFID トランスポンダは、13.56 MHz の周波数で動作します。これは短波長であり、アンテナの数個のコイルしか必要としません。その結果、RFID アンテナをより小さく、よりシンプルにすることができます。これにより、エッチングまたは印刷されたアンテナの使用が可能になり、インレイ (= チップ + アンテナ) を連続コイルとして製造できることを意味します。これにより、ロール間プロセスで多数の製品が製造される限り、下流工程が大幅に簡素化されます。 .
超高周波 (UHF 860 ～ 950 MHz、部分帯域に分割)
これらのシステムの伝送速度と範囲は非常に高速です。波長が短いため、アンテナとしてはコイルの代わりに双極子で十分です。ビーム光学では、十分な場の拡大があり、ターゲットを絞った伝搬を提供します。さらに、UHF トランスポンダーはほとんどがホイルの形で製造されているため、ロールプレイング プロセスで大量のボリュームを処理するのに役立ちます。
これに関連して、マイクロ波スペクトルの一部の帯域はまだ財政的に実行可能になっておらず、さらに、それらは地域の許可制限の対象となる可能性があることにも言及する価値があります.
RFIDの応用
医療分野への応用を考えたほうがいいのではないでしょうか。
RFID システムは、複数の異なる周波数の電波を使用してデータを送信します。医療施設や病院では、RFID テクノロジには次のアプリケーションが含まれます。
- 在庫管理
- 機器の追跡
- ベッドサイドの退出検知と転倒検知
- スタッフの追跡
- 患者が正しい医薬品と医療機器を確実に受け取れるようにする。
- 偽造医薬品や医療機器の流通を防ぎます。
- 患者監視。
- 電子カルテシステムへのデータ提供
- 業界
- 輸送および倉庫物流、万引き防止。
- アクセス制御および管理システム
- 手荷物管理システム
- パスポート
FDA は、RFID に関連する副作用を認識していません。ただし、RFID などの無線周波数送信機から電子医療機器への電磁干渉 (EMI) の潜在的な危険性についての懸念があります。電磁干渉は、電磁干渉によって引き起こされる機器またはシステム (医療機器など) の劣化です。
テクノロジーを使用する利点
- 各チップには、世界中で一度だけ割り当てられる固有のシリアル番号 (UID または TID) があります。これにより、個々の製品内での明確な割り当て可能性が保証され、製品範囲全体の個別化が保証されます。
- チップ上の書き換え可能なデータメモリ。 RFID データキャリアの情報は、いつでも変更、消去、または補足することができます。製品、サービス、生産、またはメンテナンスのデータは、製品で直接利用できます。 （従来のバーコードとの優位性）
- 視覚的な接触を必要とせずに RFID データ キャリアと読み取り/書き込みシステムの間で通信が行われるため、保護された場所に配置することで汚染に対する耐性が得られるだけでなく、既存の製品に目に見えない形で統合され、プロセスが簡素化されます。
- バーコードの場合、100% ファースト パスの高いデータ転送速度。
- 1 回の作業ステップで複数の RFID データ キャリアを同時に読み取ることができるため (マス キャプチャ)、プロセスが高速化されます。
すべてがとても良いですか？
RFID の使用はかなりの論争を引き起こし、一部の消費者プライバシー擁護者は製品ボイコットを開始しました。消費者保護の専門家である Catherine Albrecht と Liz McIntyre の 2 人の著名な批評家は、RFID に関する 2 つの主要なプライバシー上の懸念を特定しました。
アイテムの所有者は RFID タグを認識していない可能性があり、タグは本人の知らないうちに離れた場所から読み取ることができるため、機密データが同意なしに取得される可能性があります。
タグ付けされたアイテムがクレジットカードまたはポイントカードの使用と組み合わせて支払われる場合、RFID タグに含まれるそのアイテムのグローバル一意識別子を読み取ることにより、購入者を間接的に識別することが可能になります。これは、見ている人がロイヤルティ カードとクレジット カードのデータにもアクセスでき、機器を持っている人が顧客の居場所を知っている場合に可能です。
RFIDセキュリティ
さまざまな RFID 設計の安全特性について議論する場合、明確な安全目標を明確にすることが役立ちます。
- タグ (以下「タグ」) は、その所有者のプライバシーを侵害してはなりません。
- この情報は、承認されていないリーダーと共有されるべきではなく、タグとその所有者の間の長期的な追跡関連付けを有効にすべきではありません。
- 追跡を防ぐために、所有者は自分が持っているタグを検出して無効にできる必要があります。
- 公開タグの出力は、タグと所有者の間の長期的な関連付けを避けるために、ランダムまたは簡単に変更できる必要があります。
- プライベート タグのコンテンツは、アクセス制御によって保護する必要があります。また、ポーリング チャネルが安全でないと想定される場合は、暗号化によって保護する必要があります。
- タグとリーダーの両方が相互に信頼する必要があります。いずれかの当事者によるスプーフィングは事実上不可能です。
- アクセス制御メカニズムを提供するだけでなく、タグとリーダー間の相互認証もある程度の信頼を提供します。セッション ハイジャックとリプレイ攻撃も懸念事項です。障害の誘導または電源の中断によって、プロトコルが壊れたり、改ざんの試みのためにウィンドウが開かれたりしてはなりません。タグとリーダーの両方が、リプレイ攻撃または中間者攻撃に対して耐性がなければなりません。
RFID 技術の使用を保護する方法
これらのセキュリティ目標を念頭に置いて、読み取り専用パッシブ ファクトリ タグのセキュリティ プロパティを検討してください。各タグには一意の識別子が含まれています。光学式バーコードほど「面倒」なものはありませんが、RF タグの自動監視が可能です。この基本的なパターンは、タグの所有者を追跡し、タグがリーダーの要求フィールドで適切に表現されている場合、タグの内容を読み取ることができるため、明らかにプライバシーの目的を無効にします。タグもリーダーも認証されないため、信頼の概念はありません。
これらの欠点に対処するために、販売時点で一意のシリアル番号を削除するポリシーを適用するとします。消費者が保持するタグには、製品コード情報が含まれますが、一意の識別番号は含まれません。残念ながら、特定のタイプのタグの「集合体」を所有者 ID にリンクすることにより、追跡は依然として可能です。たとえば、RFID タグが付けられたグッチの靴、ロレックスの時計、コイーバの葉巻に固有の傾向があるため、匿名性が失われる可能性があります。さらに、このパターンはまだ信頼メカニズムを提供していません。
規定されたセキュリティ目標を確実に達成するには、アクセス制御と認証の実装が必要です。公開鍵暗号化が解決策を提供します。特定の (タイプの) リーダー公開鍵と固有の秘密鍵を各タグに埋め込むことができます。ポーリング中、タグとリーダーは、よく理解されているプロトコルを使用して、これらのキーを使用して相互に認証できます。ポーリング エリアでの盗聴を防ぐために、タグはランダムな 1 回限りの番号を使用してコンテンツを暗号化し、追跡を防ぐことができます。残念ながら、強力な公開鍵暗号化のサポートは、低コスト ($0.05-$0.10) タグのリソースを超えていますが、より高価なタグのソリューションは存在します。
対称メッセージ認証では、各タグがリーダー用の一意のキーを持っているか、キーがタグ パケットで共有されている必要があります。各タグの一意のキーをサポートするには、複雑なキー管理のオーバーヘッドが必要です。キーを共有する場合、タグは、で説明されている物理的な攻撃に耐性がある必要があります。そうしないと、1 つの有効なタグが侵害されると、バッチ全体が危険にさらされます。数百の論理ベントを備えた安価なタグに安全なメモリを実装することは、特に比較的高リソースのスマート カードでメモリを保護することの難しさを考えると、困難です。堅牢な対称暗号化をサポートすることでさえ、短期的には課題です。
低コスト タグの短期的なリソースの制約を考慮して、一方向ハッシュ関数に基づく単純な RFID セキュリティ スキームについて説明します。実際には、対称暗号化よりも大幅に少ないリソースで実装できると仮定すると、ハードウェアに最適化された暗号化ハッシュ関数で十分です。このスキームでは、各ハッシュ対応タグには「メタ識別子」用に予約されたメモリの一部が含まれており、ロック解除またはロック状態で動作します。ロック解除状態では、タグのすべての機能とメモリをポーリング エリア内の全員が利用できます。
タグをロックするには、所有者がランダムなキーのハッシュ値を計算し、それをロック値としてタグに送信します。つまり、lock = hash (key) です。次に、タグはロック値をメタ ID のメモリ領域に格納し、ロック状態になります。タグがロックされている限り、現在のメタ識別子の値ですべてのクエリに応答し、他のすべての機能を制限します。タグのロックを解除するために、所有者はタグに元のキー値を送信します。次に、タグはその値をハッシュし、メタ ID の下に保存されているロックと比較します。値が一致すると、タグのロックが解除されます。
各タグは常に何らかの形でリクエストに応答するため、常にその存在を明らかにします。タグには物理的な自己破壊メカニズムが装備され、許可されたリーダーとの通信中にのみロックが解除されます。電力損失または伝送中断の場合、タグはデフォルトのロック状態に戻ります。信頼できるチャネルは、キー管理、タグの無効化、さらにはタグの書き込みなどの制御機能用に設定でき、制御デバイスとタグ間の物理的な接触が必要です。重要な機能に物理的な接触を要求することは、ワイヤレス ネットワークの妨害行為やサービス拒否攻撃から保護するのに役立ちます。
ハッシュベースのロック メカニズムにより、プライバシーに関する懸念のほとんどが解決されます。タグ コンテンツへのアクセス制御は、キー ホルダーに限定されます。
この設計オプションは、いくつかの望ましいセキュリティ プロパティを部分的に満たしていますが、より安全な実装にはいくつかの開発が必要です。重要な研究分野の 1 つは、低コストの暗号プリミティブのさらなる開発と実装です。これらには、ハッシュ関数、乱数ジェネレーター、対称および公開鍵暗号化関数が含まれます。安価なハードウェアは、計算時間に悪影響を与えることなく、回路面積と消費電力を最小限に抑える必要があります。 RFID セキュリティは、既存のシステムの改善だけでなく、新しい開発からも恩恵を受けることができます。より高価な RFID デバイスは、すでに対称暗号化と公開鍵アルゴリズムを提供しています。これらのアルゴリズムを低コストのパッシブ RFID デバイスに適応させることは、数年のうちに実現するはずです。
これらの暗号プリミティブを使用するプロトコルは、電源の中断や誤動作に対して耐性がなければなりません。スマート カードと比較して、RFID タグはこれらのタイプの攻撃に対してより脆弱です。プロトコルは、ワイヤレス チャネルの中断または通信傍受の試みを考慮に入れる必要があります。タグ自体は、セキュリティを損なうことなく、停電や通信の中断からスムーズに回復する必要があります。テクノロジーの絶え間ない進歩により、RFID デバイス、スマート カード、ユビキタス コンピュータの間の境界線は着実に曖昧になっています。 RFID デバイスのセキュリティを向上させるための研究は、ユニバーサルで安全なユビキタス コンピューティング システムへの道を開くのに役立ちます。 RFID タグやその他の組み込みシステムに関連するすべての開発は、信頼性が高く安全なインフラストラクチャに貢献し、多くの興味深い潜在的なアプリケーションを提供します。
結論
したがって、RFID 識別の疑いのない利点は次のとおりです。
- 直接の接触や可視性は必要ありません
- 迅速さと正確さ
- 無制限の寿命
- 小さなメディアに大量の情報を保存
- 何度も書き換え可能
- 価格
この技術の使用のおかげで、私たちはすでに成功しています：
- 手動データ入力によるエラーの数を減らします
- 自動化により多くの産業プロセスの効率を向上
- 生産プロセス全体を自動化
- 業務の品質管理を改善する
肯定的な性質に加えて、否定的な性質があります。
- 干渉への暴露
- 人間の健康への影響
- 衝突
- 読み取ったデータの機密性
