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RFID （無線射頻辨識系統） ( 續）

RFID （無線射頻辨識系統） ( 續）. reference: “RFID 實踐非接觸式智慧卡系統開發 ” ，邱瑩青著，學貫出版 “RFID 系統入門 - 無線射頻辨識系統 ” ，陳宏宇著，松崗出版 “RFID 概論與應用 ” ， 陳瑞順著，全華出版. 智慧卡的種類－依 IC 功能來分類. ISO 對智慧卡的規範和定義： 卡片實體規格需符合 ISO 7816 卡片需具有 IC 晶片，且 IC 晶片具有儲存或處理資料的功能 需具有與外界通訊的介面. 智慧卡包含： CPU 、 EEPROM 、 ROM 和 RAM. 智慧卡的種類－以資料傳輸方式來分類.

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RFID （無線射頻辨識系統） ( 續）

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  1. RFID（無線射頻辨識系統）(續） reference: “RFID實踐非接觸式智慧卡系統開發”，邱瑩青著，學貫出版 “RFID系統入門-無線射頻辨識系統 ”，陳宏宇著，松崗出版 “RFID概論與應用” ，陳瑞順著，全華出版 RFID

  2. 智慧卡的種類－依IC功能來分類 • ISO對智慧卡的規範和定義： • 卡片實體規格需符合ISO 7816 • 卡片需具有IC晶片，且IC晶片具有儲存或處理資料的功能 • 需具有與外界通訊的介面 智慧卡包含： CPU、EEPROM、ROM和RAM RFID

  3. 智慧卡的種類－以資料傳輸方式來分類 • 以資料傳輸方式來分類： • 接觸式智慧卡（Contact Smart Card） • 非接觸式智慧卡（Contactless Smart Card） • 二合一式（Dual Interface Card） • 將上述接觸式和非接觸式智慧卡的IC晶片，結合在同一張卡片上 雙晶片式（Hybrid card） 單晶片式(Combi-card) 二合一式智慧卡 接觸式智慧卡 RFID 非接觸式智慧卡

  4. 接觸式智慧卡與非接觸式智慧卡的差異對照表 RFID

  5. 非接觸式智慧卡介紹 • 非接觸式智慧卡： • 例如：台北捷運悠遊卡 • 除去非接觸式智慧卡正面印刷層，檢視卡片的實體組成元件，可以看到主要有感應線圈和晶片兩個部分 RFID

  6. 非接觸式智慧卡種類 RFID

  7. 非接觸式智慧卡－非接觸式通訊原理 • 非接觸式通訊原理 RFID

  8. 非接觸式智慧卡通訊技術 • 非接觸式智慧卡通訊技術，有3類： • 電容式（Capacitance）： • 電容式的非接觸式智慧卡在使用時，需要與讀卡機幾乎完全貼近 • 微波式（Microwave）： • 微波式使用時需與讀卡機成一直線的對準 • 無線射頻式（Radio Frequency；RF） • 無線射頻式就沒有這些限制 • 現在使用的非接觸式智慧卡，大多都是採用無線射頻式 • 射頻（RF）系統具有成本、耗材低廉和可替代性高的優點，常使用於一般商店、大賣場、書店之商品防竊上；其缺點是易受電子或金屬物品的干擾而引起誤報 松崗 RFID

  9. 非接觸式智慧卡－非接觸式通訊的優點 • 非接觸式通訊的優點： • 接觸式智慧卡透過卡片上導電性端子與讀卡機連接，而端子會因灰塵、油污或其他磨損導致接觸不良 • 非接觸式智慧卡不需接觸讀寫裝置就能完成運作，因此避免了接觸式磨損的缺點 • 在一般情況下，卡片的使用壽命約為十年以上，資料存取也可達十萬次以上 RFID

  10. RFID標籤編碼的ISO標準 14443 A/B RFID 全華

  11. 非接觸式智慧卡的三種ISO標準 • 非接觸式智慧卡的三種ISO標準： • ISO 10535的非接觸式智慧卡： • 極短距離非接觸式智慧卡（Close Coupled IC Cards），感應距離約0 ~ 2 mm • ISO 14443的非接觸式智慧卡： • 近距離非接觸式智慧卡（Proximity Cards），感應距離0 ~ 10 cm • ISO 15693的非接觸式智慧卡： • 鄰近距離非接觸式智慧卡（Vicinity Cards），感應距離可到1 m RFID

  12. ISO 14443規範 • ISO 14443規範 ： • ISO 14443的非接觸式智慧卡依其調變、編碼，以及防碰撞差異又分為ISO 14443A與ISO 14443B兩種 • 本書所使用的MIFARE卡，即是以PHILIPS、SIEMENS和HITACHI為代表的ISO 14443A • ISO 14443B則是以Motorola、NEC等為代表 • ISO 14443B比ISO 14443A有更多好處，日本、中國、美國等地採用的標準 全華 RFID

  13. 非接觸式智慧卡的特性與優點 • 非接觸式智慧卡的特性與優點： • 壽命長 • 安全性高 • 使用方便 • 速度快 注意： 相較於接觸式智慧卡適用於金融交易、電子憑證，非接觸式智慧卡只適用於小額交易 RFID

  14. 非接觸式智慧卡的資料傳輸說明 • 卡片與讀卡機的資料傳輸、驗證過程，原則上可分解為四各步驟 RRWD RRWD RFID

  15. 通訊指令結構說明 • 指令流程： 讀取資料指令流程 傳送資料指令流程 RFID

  16. 傳送資料指令結構 • 傳送資料指令結構： 讀卡機對非接觸式智慧卡的傳送指令結構 非接觸式智慧卡對讀卡機的傳送指令結構 RFID

  17. 硬體的安全機制 • 智慧卡晶片的實體安全設計包括： • 電壓偵測器 • 當電壓過低時，晶片的邏輯系統會立即停止工作 • 時脈偵測器 • 防止外界以降低智慧卡時脈方式，來偵測智慧卡對外的輸出訊號 • 曝光感應器 • 晶片被拆解曝光時，這組電路邏輯系統會立即停止工作 • 解剖感應器 • 當晶片感應到被解剖時，所有在EEPROM的資料會立即消失 • 虛設記憶體 • 讓不同編碼的資料消耗幾近相同的電源 • 錯綜的位址編號 • 資料打散存放在不位連續的記憶體位址 RFID

  18. 認證的安全機制 • 三次來回驗證（Three Pass Authentication） • ISO 9798-2 的認證程序 RC:亂數 SNR:卡片序號 RRWD:亂數 RWD RWD RWD RFID

  19. 資料的安全機制 • 非接觸式智慧卡的EEPROM有獨特的設計 • 例：MIFARE卡其記憶體規劃是將EEPROM分割成數個區塊，稱為儲存區（sector） • 每個儲存區都有獨立的儲存區控制欄（sectortrailer） • 存取權限控制與金鑰 • 欲存寫某一區塊的資料 必須先通過該金鑰認證 • 侷限於各自所負責的儲 存區，避免爭議和惡意 竊取、竄改 RFID

  20. EEPROM • EEPROM： • 或稱E2PROM • 電子抹除式可複寫唯讀記憶體 (Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) • 相比 EPROM，EEPROM 不需要用紫外線照射，也不需取下，就可以用特定的電壓，來抹除晶片上的資訊，以便寫入新的數據 RFID

  21. 其他安全控管 • 關於非接觸式智慧卡系統的安全控管 • 基碼（金鑰）管理 • 基碼系統架構、基碼的產生與更新，以及基碼的分持 • 發卡控管 • 發卡人員無法得知金鑰與安全演算法 • 卡片稽核管理 • 由交易記錄資料分析是否有異常的交易紀錄 • 防偽驗證設計 • 線上驗證或離線事後驗證方式 RFID

  22. 中介軟體與應用系統 • 中介軟體： • 負責處理前端各式各樣RFID硬體連接，及與後端應用系統(Application Systems)的相關運作 • 中介軟體功能有下列幾項： • 資訊傳遞的橋樑 • 資料解讀 • 傳遞路徑最佳化 • 排定訊息優先順序  • RFID解決方案： • 台灣企業推出的RFID解決方案常常沒有對中介軟體與後端的應用系統做區分，因此架構上比較簡單，缺點則是比較不具彈性 • 國外如IBM、MS、HP、SUN提出較完整的RFID解決方案 圖2-6　簡易型RFID解決方案架構圖 RFID 全華

  23. IBM的RFID解決方案架構圖 圖2-7IBM的RFID解決方案架構圖 資料來源：IBM產品型錄 RFID 全華

  24. RFID的可追蹤性 • RFID的可追蹤性： • 可追蹤性(Traceability) ： • 指的是「將資訊做可追蹤化管理」，透過RFID的技術來紀錄公開每項產品的資訊 • 台灣面對消費者的需求及對食品衛生與健康安全的考量，許多製造商紛紛開始導入RFID的技術來監控整個產品製造的過程 • RFID能和現有的製造執行系統整合，如ERP、CRM，建立更為強大的資訊鏈來達成可追蹤性 RFID 全華

  25. 可追蹤性的運用 • 生產履歷的制度： • 生產者利用「生產履歷」的制度，在食品的生產、加工、運銷等各階段，都能詳實自動紀錄相關資訊於RFID tag內，以便能追根究源 • 例：日本畜牧業導入RFID是由有農場之冠的稱呼的Porkland有限公司和十和田湖高原農場有限公司首開先例 • 利用小豬耳朵上佩帶的小型RFID標籤，來進行各種資料管理。每個標籤裡都存有小豬個別的編號。生產者利用PDA來感應讀取RFID標籤裡所記錄的編號，來確認每一隻小豬的身分 • 例：以RFID技術來開發漁業生產履歷與活魚維生系統，讓民眾可以選購健康的鮮魚，吃的更安心 • 為了讓消費者對食品衛生放心，微軟提供RFID無線射頻技術來建立安全辨認系統，控制活魚從育成到消費的整個供應鏈流程，來確保食材的衛生和食用安全 RFID 全華

  26. 運用RFID豬肉的生產作業流程 圖5-1　運用RFID豬肉的生產作業流程 RFID 全華

  27. RFID的定位能力 • RFID的定位能力： • 利用RFID做室內追蹤物的定位，目前已有一些可以應用的方向，例如： • 醫院內的醫療物品追蹤 • 大型室內環境中對於失蹤老人及孩童的搜尋 • 商店及製造商內部的物流管理 • 例：在SpotON系統中的定位方法，就是利用RFID讀取器、許多感應標籤，建構一個有一定涵蓋範圍的室內無線感測網路環境 • 例：LANDMARC定位方法： • 事先決定好數量的RFID讀取器及帶有RFID感應標籤，再利用讀取器來收集的訊號強度 RFID 全華

  28. RFID的產業趨勢 • 國外推動現況： • 美國：美國零售業龍頭Wal-Mart公司在2003年宣布，海關也以RFID技術推動了貨櫃安全的相關計畫 • 日本：日本政府從2003年開始，推動了四個RFID的先導性應用系統，應用在家電業、服飾業、圖書業以及食品業 • 新加坡：新加坡政府五個RFID供應鏈體系 • 台灣推動現況： • 台灣在2004年，在工研院與經濟部的主導下，成立了「RFID研發及產業應用聯盟」 • S 計畫：以新加坡為標竿，推動大物流聯盟的計畫 • R 計畫：推動RFID平台的服務研發計畫 RFID 全華

  29. RFID系統的應用 • 動物監控、晶片鑰匙 • 門禁管制 、 人員管制 • 生產管控、倉儲管理、 物流管理 • 非接觸式智慧卡（悠遊卡） • 醫療管理、圖書管理 • 防竊管理、 資產回收 • 交通運輸管理、聯合票證 RFID 松崗

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