RFID란 무엇인가요? 알아야 할 모든 것

오늘날의 세계에서 많은 양의 정보를 빠르고 쉽게 검색하는 능력은 의심할 여지 없이 중요한 가치를 지니고 있습니다. 매년 특정 데이터를 저장, 전송 및 보호할 수 있는 편리하고 컴팩트한 미디어가 개발되고 있습니다.

오늘날 인류는 디지털 시대로 큰 발걸음을 내디뎌 거의 모든 사람이 인터넷에 접속할 수 있게 되었습니다. 오래된 손으로 쓴 책부터 문서, 돈에 이르기까지 모든 것이 디지털화되고 있습니다. 사람들은 현금을 점점 더 적게 사용하고 비접촉식 은행 카드를 선호하며, 정부 기관에서는 클릭 두 번으로 개인에 대한 모든 정보에 액세스할 수 있는 단일 전자여권 도입에 대해 점점 더 많은 이야기를 나누고 있습니다. 더 이상 여권을 발급받기 위해 줄을 서서 몇 시간씩 기다릴 필요 없이 웹사이트를 통해 간편하게 신청할 수 있습니다. 이러한 변화로 인해 평범한 사람들의 삶이 더 쉬워졌다는 것은 부인할 수 없습니다. 그리고 이러한 편리함은 서류와 같은 것들에만 적용되는 것이 아닙니다. 산업 전반에 걸쳐 적용됩니다.

이 기사에서는 수십 개의 산업 분야에서 널리 사용되고 있으며, 가장 중요한 것은 여러분 모두가 거의 매일 사용하는 기술인 RFID 인덱싱에 대해 설명합니다.

목차 숨기기

1 RFID란 무엇이며 어떤 기능을 하나요?

7 RFID 기술 사용을 보호하는 방법

8 결론

RFID란 무엇이며 어떤 기능을 하나요?

RFID(무선 주파수 식별)는 무선 주파수 식별을 의미합니다. 즉, 무선 신호가 RFID 태그(트랜스폰더라고도 함)에 저장된 정보를 기록하거나 판독하여 물체를 식별하는 방식입니다.

RFID는 태그와 리더의 두 가지 구성 요소로 구성된 무선 시스템을 말합니다. 리더는 전파를 방출하고 RFID 태그에서 신호를 다시 수신하는 하나 이상의 안테나가 있는 장치입니다.

RFID 태그는 단일 일련 번호부터 여러 페이지의 데이터에 이르기까지 다양한 정보를 저장할 수 있습니다. 리더는 이동식('트랜스폰더'라고 함)이어서 손에 들고 다니거나 기둥이나 머리 위에 장착할 수 있습니다.

원칙적으로 RFID 트랜스폰더는 거의 모든 모양, 재질, 크기 및 색상으로 제공될 수 있습니다. 특정 디자인은 사용 방법에 따라 다릅니다. 다양한 RFID 트랜스폰더의 공통점은 두 가지 구성 요소로 구성되어 있다는 것입니다. 각 RFID 트랜스폰더는 내부에 하나 이상의 마이크로칩과 인쇄, 적층 또는 에칭된 안테나로 구성되어 있습니다. 칩과 안테나(인서트라고도 함)는 매우 민감하기 때문에 기계적, 열적, 화학적 영향에 대한 저항성이 제한적입니다. 따라서 이러한 전자 부품의 특수 "패키지"가 필요합니다. 가장 간단한 형태의 패키징은 RFID 라벨입니다.

"단일 칩" 트랜스폰더는 안테나가 포함된 기판과 탭의 줄임말인 칩으로 구성됩니다. 트랜스폰더 시스템은 리더, 소프트웨어 및 해당 서비스를 포함한 애플리케이션 프로세스로 구성됩니다.

RFID 유형

전원 공급 장치 유형별

트랜스폰더에는 액티브와 패시브의 두 가지 주요 유형이 있습니다.

액티브 RFID 트랜스폰더에는 내장 배터리와 같은 자체 전원 공급 장치가 있으며 장거리(최대 100m)에서 데이터를 전송할 수 있습니다.

패시브 RFID 트랜스폰더는 RFID 리더-레코더의 전자기장으로부터만 데이터 전송을 위한 에너지를 수신합니다.

또한 반 능동형 또는 반 수동형 트랜스폰더로 대표되는 중간 유형이 있는데, 한편으로는 자체 전원이 있지만 그 자체로는 송신기 역할을 하지 않습니다. RFID 트랜스폰더는 배터리를 통해 전원이 공급되므로 전자기장의 특성에 의존할 필요가 없지만 응답은 필드 변조를 통해 생성되므로 필드를 더 이상 증폭시키지 않습니다.

사용하는 메모리 유형에 따라

RO(읽기 전용) - 이 태그에서는 정보가 한 번만 기록됩니다. 일회성 식별에 사용하기에 매우 편리합니다.

WORM(Write Once Read Many) - 여러 번 읽을 수 있는 단일 쓰기 가능 메모리 블록을 포함합니다.

RW(읽기 및 쓰기) - 여러 번 쓰고 읽을 수 있는 트랜스폰더입니다.

작동 주파수별

저주파(LF = 125kHz)

무료로 사용할 수 있는 이 주파수 대역은 전송 속도가 낮고 전송 거리가 짧은 것이 특징입니다. 대부분의 경우 이러한 시스템을 만드는 데 비용이 저렴하고 다루기 쉬우며 등록이나 추가 비용이 필요하지 않습니다. RFID 트랜스폰더는 근거리 전자기파를 사용하며 유도 결합을 통해 에너지를 수신합니다. 이 주파수 대역의 RFID 트랜스폰더는 금속이나 액체에 대한 내성이 상대적으로 강하여 동물 및 사람 식별에 사용하기에 적합하다는 장점이 있습니다. 이러한 트랜스폰더의 특징인 충돌은 공유 환경에서 단일 서명 전송 오류입니다.

고주파(HF 13.56MHz)

고주파 트랜스폰더는 범용적이며 빠른 전송 속도와 높은 클럭 주파수가 특징입니다. 해당 RFID 트랜스폰더는 13.56MHz의 주파수에서 작동합니다. 이 주파수는 파장이 짧고 몇 개의 안테나 코일만 필요합니다. 따라서 RFID 안테나는 더 작고 단순해질 수 있습니다. 따라서 에칭 또는 인쇄 안테나를 사용할 수 있으며, 이는 인레이(=칩 + 안테나)를 연속 코일로 제조할 수 있다는 것을 의미하므로 롤-롤 공정에서 많은 수의 제품을 생산하는 경우 다운스트림 처리가 크게 간소화됩니다.

초고주파(UHF 860 - 950MHz, 부분 대역으로 구분)

이러한 시스템은 전송 속도와 범위가 매우 빠릅니다. 파장이 짧기 때문에 코일 대신 다이폴을 안테나로 사용하면 빔 광학의 경우 충분한 필드 확장이 가능하여 표적 전파를 제공합니다. 또한 UHF 트랜스폰더는 대부분 호일 형태로 제조되므로 롤플레잉 프로세스에서 많은 양을 처리하는 데 유용합니다.

이와 관련하여 마이크로파 스펙트럼의 일부 대역은 아직 경제성이 확보되지 않았으며, 현지 허가 제한이 적용될 수 있다는 점도 언급할 필요가 있습니다.

RFID 적용

의료 분야에서의 적용을 고려해야 할 수도 있습니다.

RFID 시스템은 여러 가지 주파수의 전파를 사용하여 데이터를 전송합니다. 의료 시설 및 병원에서 RFID 기술은 다음과 같은 애플리케이션에 사용됩니다:

재고 관리
장비 추적
침대 옆 출구 감지 및 낙상 감지
직원 추적
환자가 올바른 약품과 의료 기기를 받을 수 있도록 보장합니다.
위조 의약품 및 의료 기기 유통 방지.
환자 감시.
전자의무기록 시스템을 위한 데이터 제공
산업
운송 및 창고 물류, 도난 방지;
액세스 제어 및 관리 시스템
수하물 관리 시스템
여권

FDA는 RFID와 관련된 부작용에 대해 알지 못합니다. 그러나 RFID와 같은 무선 주파수 송신기로 인한 전자 의료 기기에 대한 전자파 간섭(EMI)의 잠재적 위험에 대한 우려가 있습니다. 전자파 간섭은 전자파 간섭으로 인한 장비 또는 시스템(예: 의료 기기)의 성능 저하를 말합니다.

기술 사용의 이점

각 칩에는 전 세계적으로 단 한 번만 할당되는 고유 일련 번호(UID 또는 TID)가 있습니다. 이를 통해 개별 제품 내에서 명확한 할당성을 보장하고 전체 제품 범위의 개별화를 보장합니다.
칩에 재기록 가능한 데이터 메모리. RFID 데이터 캐리어의 정보는 언제든지 변경, 삭제 또는 보완할 수 있습니다. 제품, 서비스, 생산 또는 유지보수 데이터를 제품에서 직접 확인할 수 있습니다. (기존 바코드에 비해 장점)
시각적 접촉 없이 RFID 데이터 캐리어와 읽기-쓰기 시스템 간에 통신이 이루어지므로 보호된 장소에 배치하여 오염에 강할 뿐만 아니라 기존 제품에 보이지 않게 통합되어 프로세스를 간소화할 수 있습니다.
바코드의 경우 100%의 높은 데이터 전송률로 첫 번째 패스를 통과합니다.
한 번의 작업 단계(대량 캡처)로 여러 RFID 데이터 캐리어를 동시에 판독할 수 있어 프로세스 속도가 빨라집니다.

모든 것이 그렇게 좋은가요?

RFID의 사용은 상당한 논란을 불러일으켰으며, 일부 소비자 개인정보 보호 옹호자들은 제품 보이콧을 시작했습니다. 소비자 보호 전문가인 캐서린 알브레히트와 리즈 매킨타이어는 RFID에 대한 두 가지 주요 개인 정보 보호 우려 사항을 다음과 같이 밝혔습니다.

물품 소유자가 RFID 태그를 인식하지 못할 수도 있고, 본인 모르게 원거리에서 태그를 읽을 수 있기 때문에 동의 없이 민감한 데이터를 얻을 수 있습니다.

태그가 부착된 품목을 신용카드로 결제하거나 포인트 카드 사용과 함께 결제하는 경우 RFID 태그에 포함된 해당 품목의 글로벌 고유 식별자를 판독하여 구매자를 간접적으로 식별할 수 있습니다. 이는 지켜보는 사람이 로열티 카드 및 신용 카드 데이터에 액세스할 수 있고 장비를 가진 사람이 고객이 어디에 있는지 알고 있는 경우에 가능합니다.

RFID 보안

다양한 RFID 설계의 안전 속성에 대해 논의할 때는 명확한 안전 목표를 명시하는 것이 유용합니다.

태그(이하 '태그')는 소유자의 개인정보를 침해해서는 안 됩니다.
권한이 없는 리더와 정보를 공유해서는 안 되며 태그와 태그 소유자 간의 장기적인 추적 연결이 가능하도록 해서는 안 됩니다.
추적을 방지하려면 소유자가 휴대하고 있는 모든 태그를 감지하고 비활성화할 수 있어야 합니다.
공개 태그 출력은 태그와 소유자 간의 장기적인 연관성을 피하기 위해 무작위 또는 쉽게 변경할 수 있어야 합니다.
비공개 태그 콘텐츠는 접근 제어를 통해 보호해야 하며, 폴링 채널이 안전하지 않다고 판단되는 경우 암호화를 통해 보호해야 합니다.
태그와 리더 모두 서로를 신뢰해야 합니다. 어느 쪽이든 스푸핑은 사실상 불가능해야 합니다.
태그와 리더 간의 상호 인증은 액세스 제어 메커니즘을 제공할 뿐만 아니라 어느 정도의 신뢰도 제공합니다. 세션 하이재킹과 리플레이 공격도 우려되는 부분입니다. 장애 유도 또는 전원 중단으로 프로토콜이 중단되거나 변조 시도를 위한 창이 열리지 않아야 합니다. 태그와 리더는 모두 리플레이 또는 중간자 공격에 대한 내성이 있어야 합니다.

RFID 기술 사용을 보호하는 방법

이러한 보안 목표를 염두에 두고 읽기 전용 패시브 팩토리 태그의 보안 속성을 고려하세요. 각 태그에는 고유 식별자가 포함되어 있습니다. 광학 바코드보다 더 "지저분한" 것은 없지만 RF 태그의 자동 모니터링이 가능합니다. 태그가 리더의 요청 필드에 제대로 표시되어 있으면 태그 소유자를 추적하고 태그의 내용을 읽을 수 있기 때문에 이러한 기본 패턴은 개인 정보 보호의 목적에 명백히 위배됩니다. 태그나 리더 모두 인증되지 않으므로 신뢰라는 개념이 존재하지 않습니다.

이러한 단점을 해결하기 위해 판매 시점에 고유 일련 번호를 제거하는 정책을 적용한다고 가정해 보겠습니다. 소비자가 보관하는 태그에는 여전히 제품 코드 정보가 포함되지만 고유 식별 번호는 포함되지 않습니다. 안타깝게도 특정 유형의 태그 '집계'를 소유자 ID에 연결하여 추적은 여전히 가능합니다. 예를 들어, RFID 태그가 부착된 구찌 신발, 롤렉스 시계, 코히바 시가의 독특한 경향은 사용자의 익명성을 노출시킬 수 있습니다. 게다가 이 패턴은 여전히 신뢰 메커니즘을 제공하지 않습니다.

명시된 보안 목표를 달성하려면 액세스 제어 및 인증을 구현해야 합니다. 공개 키 암호화가 해결책을 제시합니다. 특정 (유형의) 리더 공개 키와 고유한 개인 키를 각 태그에 내장할 수 있습니다. 폴링 중에 태그와 리더는 잘 이해된 프로토콜을 사용하여 이러한 키로 서로를 상호 인증할 수 있습니다. 폴링 영역에서 도청을 방지하기 위해 태그는 임의의 일회용 번호를 사용하여 콘텐츠를 암호화하여 추적을 방지할 수 있습니다. 안타깝게도 강력한 공개 키 암호화를 지원하는 것은 저비용($0.05-$0.10) 태그의 리소스를 넘어서는 것이지만, 더 비싼 태그를 위한 솔루션도 존재합니다.

대칭 메시지 인증은 각 태그에 리더를 위한 고유 키가 있거나 태그 패킷에서 키를 공유해야 합니다. 각 태그에 고유 키를 지원하려면 복잡한 키 관리 오버헤드가 필요합니다. 키를 공유하려면 태그가 위에서 설명한 물리적 공격에 대한 내성이 있어야 하며, 그렇지 않으면 유효한 태그 하나가 손상되면 전체 배치가 위험에 처하게 됩니다. 특히 상대적으로 리소스가 많은 스마트 카드의 메모리 보호가 어렵다는 점을 고려할 때 수백 개의 논리적 벤트가 있는 저렴한 태그에 보안 메모리를 구현하는 것은 어려운 일입니다. 강력한 대칭 암호화를 지원하는 것조차 단기적으로는 어려운 과제입니다.

저비용 태그의 단기적인 리소스 제약을 고려하여 단방향 해시 함수를 기반으로 하는 간단한 RFID 보안 체계에 대해 설명합니다. 실제로는 대칭 암호화보다 훨씬 적은 리소스로 구현할 수 있다고 가정하면 하드웨어에 최적화된 암호화 해시 함수로 충분할 것입니다. 이 방식에서 각 해시 사용 태그는 '메타 식별자'를 위해 예약된 메모리 일부를 포함하며 잠금 해제 또는 잠금 상태에서 작동합니다. 잠금 해제 상태에서는 투표 영역의 모든 사람이 태그의 모든 기능과 메모리를 사용할 수 있습니다.

태그를 잠그기 위해 소유자는 임의의 키의 해시값을 계산하여 잠금 값으로 태그에 전송합니다(예: 잠금 = 해시(키)). 그러면 태그는 메타 아이디의 메모리 영역에 잠금 값을 저장하고 잠긴 상태가 됩니다. 태그가 잠겨 있는 동안에는 현재 메타 식별자 값으로 모든 쿼리에 응답하고 다른 모든 기능을 제한합니다. 태그의 잠금을 해제하려면 소유자가 태그에 원래 키 값을 전송합니다. 그러면 태그는 해당 값을 해시하고 메타 ID 아래에 저장된 잠금과 비교합니다. 값이 일치하면 태그의 잠금이 해제됩니다.

각 태그는 항상 어떤 형태로든 요청에 응답하므로 항상 그 존재를 드러냅니다. 태그에는 물리적 자폭 메커니즘이 장착되어 있으며 인증된 리더와의 통신 중에만 잠금이 해제됩니다. 전원이 손실되거나 전송이 중단되면 태그는 기본 잠금 상태로 돌아갑니다. 키 관리, 태그 비활성화 또는 태그 쓰기와 같은 제어 기능에 대해 신뢰할 수 있는 채널을 설정할 수 있으며, 제어 장치와 태그 간의 물리적 접촉이 필요합니다. 중요한 기능에 물리적 접촉을 요구하면 무선 네트워크 사보타주 또는 서비스 거부 공격으로부터 보호하는 데 도움이 됩니다.

해시 기반 잠금 메커니즘은 대부분의 개인정보 보호 문제를 해결합니다. 태그 콘텐츠에 대한 액세스 제어는 키 소유자로 제한됩니다.

이 설계 옵션은 일부 원하는 보안 속성을 부분적으로 충족하지만, 보다 안전한 구현을 위해서는 몇 가지 개발이 필요합니다. 주요 연구 분야 중 하나는 저비용 암호화 프리미티브의 추가 개발 및 구현입니다. 여기에는 해시 함수, 난수 생성기, 대칭 및 공개 키 암호화 함수가 포함됩니다. 저렴한 하드웨어는 계산 시간에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 회로 면적과 전력 소비를 최소화해야 합니다. RFID 보안은 새로운 개발뿐만 아니라 기존 시스템의 개선을 통해 이점을 얻을 수 있습니다. 고가의 RFID 디바이스는 이미 대칭 암호화와 공개 키 알고리즘을 제공합니다. 이러한 알고리즘을 저가의 수동형 RFID 디바이스에 적용하는 것은 몇 년 안에 현실이 될 것입니다.

이러한 암호화 기본 요소를 사용하는 프로토콜은 전원 중단 및 오작동에 대한 내성이 있어야 합니다. 스마트 카드에 비해 RFID 태그는 이러한 유형의 공격에 더 취약합니다. 프로토콜은 무선 채널 중단 또는 통신 가로채기 시도를 고려해야 합니다. 태그 자체는 보안을 손상시키지 않으면서 전력 손실이나 통신 중단으로부터 원활하게 복구되어야 합니다. 지속적인 기술 개선으로 RFID 디바이스, 스마트 카드, 유비쿼터스 컴퓨터 간의 경계가 점차 모호해지고 있습니다. RFID 장치의 보안을 개선하기 위한 연구는 보편적이고 안전한 유비쿼터스 컴퓨팅 시스템을 위한 기반을 마련하는 데 도움이 될 것입니다. RFID 태그 및 기타 임베디드 시스템과 관련된 모든 개발은 안정적이고 안전한 인프라에 기여할 수 있으며, 많은 흥미로운 잠재적 애플리케이션을 제공할 수 있습니다.