《物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程》點擊此處結束放映《物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程》點擊此處結束放映電子教案《物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程》《物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程》本書《物聯網-射頻識別（RFID）核心技術教程》由《物聯網-射頻識別（RFID）核心技術詳解》一書改編而來。《物聯網-射頻識別（RFID）核心技術詳解》2011年11月榮獲陜西省普通高等學校優秀教材一等獎，2012年12月修訂出版第2版，2013年榮獲陜西省高等教育教學成果二等獎。《物聯網-射頻識別（RFID）核心技術教程》2016年出版，本書適合作為高校教材。

點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程第10章

數據的完整性與

數據的安全性點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程

RFID系統是一個開放的無線系統，外界的各種干擾容易使數據傳輸產生錯誤，同時數據也容易被外界竊取，因此需要有相應的措施，使數據保持完整性和安全性。點擊此處結束放映

數據的完整性10.1數據的安全性10.2物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程

點擊此處結束放映數據的完整性10.1物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程

在讀寫器與電子標簽的無線通信中，存在許多干擾因素，最主要的干擾因素是信道噪聲和多卡操作。在RFID系統中，為防止各種干擾和電子標簽之間數據的碰撞，經常采用差錯控制和防碰撞算法來分別解決這兩個問題。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映在RFID系統中，數據傳輸的完整性存在兩個方面的問題：1、外界的各種干擾可能使數據傳輸產生錯誤；2、多個應答器同時占用信道使發送數據產生碰撞。運用數據檢驗（差錯檢測）和防碰撞算法可分別解決這兩個問題。數據傳輸的完整性存在哪些問題？物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程10.1.1差錯控制

差錯控制是一種保證接收數據完整、準確的方法。在數字通信中，差錯控制利用編碼方法對傳輸中產生的差錯進行控制，以提高數字消息傳輸的準確性。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程1.差錯的分類

（1）隨機錯誤

（2）突發錯誤2.差錯的衡量指標

誤碼率（BitErrorRatio，BER）是衡量在規定時間內數據傳輸精確性的指標。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程3.差錯控制的基本方式

差錯控制編碼可以分為檢錯碼和糾錯碼。檢錯碼能自動發現差錯的編碼；

糾錯碼不僅能發現差錯，而且能自動糾正差錯的編碼。

（1）反饋糾錯（ARQ）

（2）前向糾錯（FEC）

（3）混合糾錯點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映差錯的控制方式前向糾錯接收端通過糾錯解碼自動糾正傳輸中出現的差錯，所以該方法不需要重傳。這種方法需要采用具有很強糾錯能力的編碼技術。檢錯重發中，在發送端加入少量的監督碼元，在接收端根據編碼規則對收到的信號進行檢查，當發現有錯碼是，即向發送端發出詢問信號，要求重發。發送端收到詢問信號后，立即重發，直到信息正確接收為止。混合糾錯是ARQ和FEC的結合，設計思想是對出現的錯誤盡量糾正，糾正不了則需要通過重發來消除差錯。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程4.誤碼控制的基本原理

為了使信源代碼具有檢錯和糾錯的能力，應當按照一定的規則在信源編碼的基礎上增加一些冗余碼元(又稱為監督碼元)，使這些冗余碼元與被傳送信息碼元之間建立一定的關系。在收信端，根據信息碼元與監督碼元的特定關系，可以實現檢錯或糾錯。

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（1）信息碼元與監督碼元

信息碼元又稱為信息序列或信息位，這是發端由信源編碼得到的被傳送的信息數據比特，通常以

表示。監督碼元又稱為監督位或附加數據比特，這是為了檢糾錯碼而在信道編碼時加入的判斷數據位，監督碼元通常以

表示。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映檢糾錯碼信息碼元與監督碼元信息碼元k監督碼元r

物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程

（2）許用碼組與禁用碼組

（3）編碼的效率

編碼效率越高，信道中用來傳送信息碼元的有效利用率就越高。編碼效率的計算公式為

（4）碼重與碼距點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程5.誤碼控制編碼的分類

不同的編碼建立在不同的數學模型基礎上，具有不同的檢錯與糾錯特性。

（1）糾正隨機錯誤碼與糾正突發錯誤碼

（2）線性碼與非線性碼

（3）分組碼與卷積碼點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映檢糾錯碼的分類物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程6.奇偶校驗碼

奇偶校驗碼無論信息位有多少，監督碼元只有一位。

（1）偶數監督碼

在偶數監督碼中，它使碼組中“1”的數目為偶數。

（2）奇數監督碼

在奇數監督碼中，它使碼組中“1”的數目為奇數。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程

點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映奇偶校驗碼是一種最簡單而有效的數據校驗方法。實現方法:在每個被傳送碼的左邊或右邊加上1位奇偶校驗位0或1,若采用奇校驗位,只需把每個編碼中1的個數湊成奇數;若采用偶校驗位,只要把每個編碼中1的個數湊成偶數。檢驗原理:這種編碼能發現1個或奇數個錯,但因碼距較小,不能實現錯誤定位。對奇偶校驗碼的評價:它能發現一位或奇數個位出錯，但無錯誤定位和糾錯能力。盡管奇偶校驗碼的檢錯能力較低，但對出錯概率統計,其中70～80％是1位錯誤,另因奇偶校驗碼實現簡單,故它還是一種應用最廣泛的校驗方法。實際應用中,多采用奇校驗,因奇校驗中不存在全“0”代碼,在某些場合下更便于判別。

00001000100010000111010000101101101011101000010011101011011011001110101110011111RFID系統中的差錯校驗物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映奇偶校驗的校驗方程設7位信息碼組為C7C6C5C4C3C2C1,校驗碼為C0,則對偶校驗,當滿足C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0＝0……（1）

時,為合法碼;對奇校驗,當滿足C7⊕C6⊕C5⊕C4⊕C3⊕C2⊕C1⊕C0

＝1……（2）

時,為合法碼。這里的⊕表示模2相加。對于偶校驗,合法碼字應滿足n∑Ci⊕C0＝0……（3）i-1對于奇校驗,合法碼字應滿足n∑Ci⊕C0＝1……（4）i-1注意:公式(1)(2)為奇偶校驗位的生成方程;公式(3)(4)為校驗方程。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程7.行列監督碼

行列監督碼是二維的奇偶校驗碼。行列監督碼的基本原理與奇偶校驗碼相似，不同的是每個碼元要受到縱和橫的兩次監督。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程8.CRC校驗

循環冗余校驗（CyclicRedundancyCheck，CRC）是RFID常用的一種差錯校驗方法。循環碼具有循環性，即循環碼中任意一個碼組循環一位(將最右端的碼移至最左端)以后，仍為該碼中的一個碼組。

（1）CRC碼的特點

（2）生成CRC碼的原則

（3）CRC碼的校驗方法

（4）常用的CRC生成多項式點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映

循環冗余校驗碼(CyclicRedundancyCheck,CRC)

M(X)·XkG(X)＝Q(X)＋R(X)／G(X)CRC碼是一種檢錯、糾錯能力很強的數據校驗碼,主要用于網絡、同步通信及磁表面存儲器等應用場合。1．循環冗余校驗碼的編碼方法循環冗余校驗碼由兩部分組成,左邊為信息位,右邊為校驗位。若信息位為N位,校驗位為K位,則該校驗碼被稱為(N＋K,N)碼。編碼步驟如下：(1)將待編碼的N位有效信息位表示為一個n－1階的多項式M(X)。(2)將M(X)左移K位,得到M(X).Xk（K由預選的K＋1位的生成多項式G(X)決定）。(3)用一個預選好的K＋1位的G(X)對M(X).Xk作模2除法。(4)把左移K位后的的有效信息位與余數作模2加法,形成長度為N＋K的CRC碼。M(X).Xk＋R(X)＝Q(X).G(X)信息位校驗位N位K位循環冗余校驗碼的格式物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映舉例例:選擇生成多項式為G(X)＝X4＋X＋1(10011),請把8位有效信息11110111編碼成CRC碼。

解：步驟1：M(X)＝X7＋X6+X5＋X4+X2＋X1+1＝11110111步驟2:M(X).X4＝111101110000(即左移4位）步驟3：模2除，M(X)·X4／G(X)＝111101110000

／10011＝11100101＋1111／10011，即R(X)＝1111步驟4：模2加，得到循環冗余碼為M(X)·X4＋R(X)＝111101110000

＋1111

＝111101111111

物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映糾錯原理

由于M(X).Xk＝Q(X).G(X)＋R(X)，根據模2加的規則M(X).Xk

＋R(X)＝Q(X).G(X)＋R(X)＋R(X)＝Q(X).G(X)上式表明,合法的CRC碼應當能被生成多項式整除。若CRC碼不能被生成多項式整除，說明出現了信息的傳送差錯。

4672616E7A4672616E7AE580E5800發送數據接收數據CRCCRC校驗物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映生成多項式的選擇生成多項式被用來生成CRC碼,但并非任何一個K＋1位的多項式都能作為生成多項式用,它應滿足下列要求：（1）任何一位出錯都應使余數不為0。（2）不同位出錯應使余數不同。（3）對余數繼續作模2除法，應使余數循環。生成多項式的選擇主要靠經驗，但已有3種多項式成為標準而被廣泛運用,它們都具有極高的檢錯率,分別是:CRC-12＝X12＋X11＋X3＋X2＋X＋1CRC-16＝X16＋X15＋X2＋1CRC-CCITT＝X16＋X12＋X5＋1CRC-32=X32＋X26＋X23+X22＋X16＋X12+

X11＋X10＋X8+X7＋X5＋X4+X2＋X＋1物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映

多項式除法，可用除法電路來實現。除法電路的主體由一組移位寄存器和模2加法器(異或單元)組成。以CRC-ITU為例，它由16級移位寄存器和3個加法器組成，見下圖(編碼/解碼共用)。編碼、解碼前將各寄存器初始化為"1"，信息位隨著時鐘移入。當信息位全部輸入后，從寄存器組輸出CRC結果。補充1：物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映補充2：16位CRC適用于校驗4000字節長的數據塊的完整性，超過此長度，性能下降。RFID中傳輸的數據塊都比4000字節短，故也可用12位或8位的CRC。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程10.1.2數據傳輸中的防碰撞問題

在RFID系統中，讀寫器的作用范圍經常有多個電子標簽同時要求通信，導致數據傳輸經常發生碰撞問題，因此需要對防碰撞進行研究。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映不需拆箱即可同時讀取多筆資料同時要求通信會發生碰撞嗎？橘色書一本藍色字典一本灰色小說一本物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映

在RFID系統應用中，因為多個讀寫器或多個標簽，造成的讀寫器之間或標簽之間的相互干擾，統稱為碰撞。？什么是碰撞1、標簽碰撞2、讀寫器碰撞？碰撞的類型物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程1.數據傳輸的工作方式

（1）無線電廣播方式

讀寫器發送的信號同時被多個電子標簽接收。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程（2）多路存取方式

在這種工作方式中，讀寫器的工作范圍同時有多個電子標簽，多個電子標簽同時將數據傳送給讀寫器。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映電子標簽1電子標簽2電子標簽4電子標簽3電子標簽5物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映電子標簽1電子標簽2電子標簽4電子標簽3電子標簽5物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映R1RrRrReader2Reader1讀寫器-讀寫器頻率干擾

Rr為Reader1和Reader2的讀取范圍

從標簽T反射到讀寫器Reader2的信號很容易被從Reader1發出的信號干擾。Tag讀寫器碰撞物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映Tag3Tag2Tag1Reader1Reader2多讀寫器一標簽干擾

標簽1接收到的信息為兩個讀寫器發射信號的矢量和,是一個未知信號。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映無線通信技術中，通信碰撞的四種解決防碰撞方法：空分多址(SDMA)頻分多址(FDMA)碼分多址(CDMA)時分多址(TDMA)二、防碰撞機制的實現

如何解決碰撞的問題呢？物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映空分多址SDMA法空間分割多重存取ReaderTagTagTag

分離的空間范圍內重新使用確定的資源（通信容量）1、自適應SDMA，電子控制定向天線，天線的方向直接對準某個標簽2、減少單個讀寫器的作用范圍物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映讀寫器Tag1Tag3Tag5Tag4Tag2閱讀器廣播命令閱讀器讀寫區域f1f2f3f4f5頻分多址FDMA法RFID系統把不同載波頻率的傳輸通道分別提供給電子標簽用戶物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映時間分割TDMAa’b’c’abcReaderTag1Tag2Tag3a’ab’bc’cTDMA是把整個可供使用的信道容量按時間分配給多個同戶的技術。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映

不同用戶傳輸信息所用的信號不是靠頻率不同或時隙不同來區分，而是用各自不同的編碼序列來區分，或者說，靠信號的不同波形來區分。如果從頻域或時域來觀察，多個CDMA信號是互相重疊的。CDMA是利用不同的碼序列分割成不同信道的多址技術。

CDMA的頻帶利用率低，信道容量較小，地址碼選擇較難、接收時地址碼捕獲時間較長，其通信頻帶和技術復雜性在RFID系統中難以應用。碼分多址(CDMA)

物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映標簽控制（驅動法）

以電子標簽為主控器，讀寫器對數據傳輸沒有控制。該方法控制很慢不靈活。閱讀器控制（詢問驅動法）

所有標簽同時由閱讀器進行控制和檢測，通過一定算法，在所有標簽中選擇其中一個標簽，然后進行相互通信（如鑒別、讀出或寫入數據）。為了選擇另一個標簽，應該解除原來的通信關系，因為在某一時間內只能建立起唯一的通信關系，即單個標簽占用信道通信，可以按時間順序快速地操作眾多標簽。所以閱讀器控制的方法也稱作定時雙工傳輸法。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程2.防碰撞算法

現有的RFID防碰撞算法都是基于TDMA算法，可劃分為Aloha防碰撞算法和基于二進制搜索（BinarySearch，BS）算法兩大類。Aloha防碰撞算法有ALOHA算法、時隙ALOHA算法；BS防碰撞算法有二進制樹型搜索算法、修剪枝的二進制樹型搜索算法等。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程（1）ALOHA算法 Aloha是1968年美國夏威夷大學一項研究計劃的名字，Aloha網絡是世界上最早的無線電計算機通信網絡。ALOHA采用的是一種隨機接入的信道訪問方式。ALOHA算法因具有簡單易實現等優點而成為應用最廣的算法之一。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程（2）時隙ALOHA算法

幀時隙（FSA）ALOHA算法是基于通信領域的ALOHA協議提出的。在FSA中，幀(Frame)是由讀寫器定義的一段時間長度，其中包含若干個時隙(Slot)，電子標簽在每個幀內隨機選擇一個時隙發送數據。在幀時隙ALOHA算法中，信道的利用率有所提高。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映ALOHA防碰撞算法

Aloha協議或稱Aloha技術、Aloha網，是世界上最早的無線電計算機通信網。Aloha網絡可以使分散在各島的多個用戶通過無線電信道來使用中心計算機，從而實現一點到多點的數據通信。第一個使用無線電廣播來代替點到點連接線路作為通信設施的計算機系統是夏威夷大學的ALOHA系統。

該系統所采用的技術是地面無線電廣播技術，采用的協議就是有名的ALOHA協議，叫做純ALOHA(PureALOHA)。以后，在此基礎上，又有了許多改進過的ALOHA協議被用于衛星廣播網和其它廣播網絡。

各種ALOHA算法：純ALOHA算法、時隙ALOHA算法、幀時隙ALOHA算法、動態幀時隙ALOHA算法。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映ALOHA算法的模型圖物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映純ALOHA算法

思想：只要用戶有數據要發送，就盡管讓他們發送

純ALOHA算法的標簽讀取過程：

（1）各個標簽隨機的在某時間點上發送信息。

（2）閱讀器檢測收到的信息，判斷是成功接收或者碰撞。

（3）若判斷發生碰撞，則標簽隨機等待一段時間再重新發送信息。

純ALOHA存在的問題：

（1）錯誤判決。即對同一個標簽，如果連續多次發生碰撞，則將導致閱讀器出現錯誤判斷，認為標簽不在閱讀器作用范圍內。

（2）數據幀的發送過程中發生碰撞的概率很大。過多的碰撞導致吞吐量下降系統性能降低。

解決方向：減小碰撞發生次數縮短重發延時

存在的問題？？？物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映吞吐率S---代表有效傳輸的實際總數據率，即在觀察時間T0內標簽成功通信的平均次數輸入負載G---發送的總數據率，即觀察時間T0內標簽的平均到達次數S=G*Pe

其中Pe是到達的標簽能成功完成通信的概率性能分析由概率論知識：Pe=e-2G所以：純ALOHA算法的吞吐率為：S=G*e-2G物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映

當輸入負載G=0.5時，系統的吞吐率達到最大值0.184。由于純ALOHA算法中存在碰撞概率較大，在實際中，該算法僅適于只讀型的標簽，即閱讀器只負責接收標簽發射的信號，標簽只負責向閱讀器發射信號的情況。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映時隙ALOHA算法

在ALOHA算法的基礎上把時間分成多個離散時隙(slot)，并且每個時隙長度要大于標簽回復的數據長度，標簽只能在每個時隙內發送數據。每個時隙存在：a空閑時隙：此時隙內沒有標簽發送b成功識別時隙：僅一個標簽發送且被正確識別c碰撞時隙：多個標簽發送，產生碰撞

物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映時隙ALOHA算法的吞吐率為：S=G*e-G當輸入負載G=1時，系統的吞吐量達到最大值0.368，避免了純ALOHA算法中的部分碰撞，提高了信道的利用率。需要一個同步時鐘以使閱讀器閱讀區域內的所有標簽的時隙同步。時隙ALOHA算法示意圖物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映FrameSlottedAloha(FSA)將N個時隙組成一幀，一幀中包含的時隙數固定，標簽隨機選擇N個時隙中的一個與閱讀器通信，一旦碰撞則等待下一幀，重新選擇時隙重發信息。優點：簡化了時隙Aloha的隨機退避機制。缺點：當標簽數遠大于N時，出現“餓死現象”；當標簽數遠小于N時，較多時隙空閑，產生浪費。固定幀時隙Aloha運用于RFID系統示意圖

幀時隙ALOHA算法物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映動態幀時隙ALOHA算法（DFSA）

物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映動態幀時隙Aloha運用于RFID系統示意圖當系統待識別標簽數較多時，動態增加幀長，可以降低時隙碰撞率，提高系統性能；當系統待識別標簽數較少時，動態減少幀長，可以降低空閑時隙比率，提高時隙利用率，提高系統性能；物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映二進制樹型搜索算法

沖突節點非沖突節點011011100101樹分叉算法基本思想是：將處于碰撞的標簽分成左右兩個子集0和1，先查詢子集0，若沒有碰撞，則正確識別標簽，若仍有碰撞則分裂，把1子集分成00和01兩個子集，直到識別子集1中所有標簽。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映101100001110??????射頻卡1射頻卡2讀寫器譯碼

在二進制搜索算法的實現中，起決定作用的是讀寫器所使用的信號編碼必須能夠確定碰撞的準確比特位置。曼徹斯特碼(Mancherster)可在多卡同時響應時，譯出錯誤碼字，可以按位識別出碰撞。這樣可以根據碰撞的位置，按一定法則重新搜索射頻卡。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映范例A:10100111B:10110101C:10101111D:10111101R:11111111R:11111111送REQUEST（11111111）命令，要求區域內所有標簽應答，根據曼徹斯特編碼，解碼數據為101??1?1,發生碰撞，算法做下如下，將碰撞的最高置0，其它碰撞位置1。得下次的REQUEST(10101111)???R表示閱讀器物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映ImprovedAnti-collisionAlgorithm搜尋過程第一次搜尋第二次搜尋第三次搜尋第四次搜尋第五次搜尋發送序號接收序號TagATagBTagCTagD1010011110110101101011111011110111111111101??1?11010111110100111101011111010?1111010011110100111識別TagA10110101101011111011110111111111101??1?11010111110101111識別TagB物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映ImprovedAnti-collisionAlgorithm搜尋過程第六次搜尋第七次搜尋第八次搜尋第九次搜尋第十次搜尋發送序號接收序號TagATagBTagC

TagD1011010110111101111111111011?10110110101101101011011110110111101識別TagC識別TagD物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映

射頻卡進入讀寫器的工作范圍，讀寫器發出一個最大序列號讓所有射頻卡響應；同一時刻開始傳輸它們的序列號到讀寫器的接收模塊。

讀寫器對比射頻卡響應的序列號的相同位數上的數。出現不一致的現象即有的序列號該位為0，而有的序列號該位為1

把有不一致位的數從最高位到低位依次置O再輸出系列號，即依次排除序列號大的數，至讀寫器對比射頻卡響應的序列號的相同位數上的數完全一致時，說明無碰撞。選出序列號最小的數后，對該標簽進行數據交換，然后使該卡進入“無聲”狀態。YN二進制搜索算法的工作流程是：物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程10.1.3RFID中數據完整性的實施策略

采用恰當的信號編碼、調制與校檢方法，并采取信號防沖突控制技術，能顯著提高數據傳輸的完整性和可靠性。

1.信號的編碼、調制與校檢 2.信號防沖突點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映70TYPEA（位檢測防碰撞協議）幀有3種類型：短幀、標準幀和面向比特的防碰撞幀。ISO/IEC14443標準中的防碰撞協議

短幀標準幀物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映面向比特防碰撞幀加校驗位不加校驗位不加校驗位物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映備用經營者編碼UID大小00：UID級長為101：UID級長為210：UID級長為3比特幀防碰撞方式，僅有1位設置成1命令集

REQA/WUPA命令PCD給PICC發送查詢信息。這兩個命令為短幀。REQA編碼為26H（高半字節取3位），WUPA編碼為52H（高半字節取3位），

ATQA應答

PCD發出REQA命令后，處于休閑狀態的PICC都應同步地以ATQA應答PCD，PCD檢查是否有碰撞物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映73TYPEB的防碰撞協議（時隙ALOHA算法）REQB/WUPB命令前綴APf=05H應用簇標識符，代表由PCD指定的應用類型（見表4.8）=0為REQB命令=1為WUPB命令當AFI匹配且N=1時，PICC應答REQB/WUPB命令當AFI匹配但N≠1時，PICC要選擇隨機時間片（在1～N之間），若N=1立即應答；若N>1等待SLOT-MARKER命令來匹配時間片。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映74TYPEB的防碰撞協議

SLOT-MARKER命令

若多個PICC在同一時間進行應答發生碰撞時，PCD應發出時間片SLOT-MARKER命令。PCD給出命令為第nnnn個時間片，當PICC產生的隨機時間片等于nnnn時才應答。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映TYPEB的防碰撞協議ATQB應答用于防碰撞期間區分PICC，它由PICC動態產生的數或各種固定的數，僅在Idle狀態改變其值協議信息：比特率、最大幀長、協議類型等AFI（1個字節）CRC-B（2個字節）應用數量（1個字節）：指示在PICC中有關應用的出現情況。PICC對REQB/WUPB命令和SLOT-MARKER命令的應答都是ATQB物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映76TYPEB的防碰撞協議ATTRIB命令PICC在ATQB應答中PUPI值PCD接收到正確的ATQB應答后發出ATTRIB命令。PICC發送副載波之前的最小延遲時間、PICC向PCD通信時是否需要SOF（幀開始）或EOF（幀結束）、最大幀長度、比特率等信息注：通過ATTRIB命令，PCD可以實現對某個PICC的選擇，使其進入active狀態。高層信息，長度可為0字節，選用時用于傳送高層信息。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映TYPEB的防碰撞協議對ATTRIB命令的應答

對高層命令的響應，長度可為0字節最大緩沖器容量索引。PICC通過該編碼告知PCD，PICC能夠接收的鏈接鏈的最大值。返回CID值，若PICC不支持CID，則其編碼為0000物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映TYPEB的防碰撞協議HLTB命令及應答HLTB命令用于將PICC置于Halt狀態，此時PICC除了接受WUPB命令外，其它命令對它沒有影響。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映TYPEB型PICC狀態轉換圖物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映TYPEB防碰撞過程示例物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程10.1.4編解碼電路和校驗電路的FPGA設計與ISE軟件簡介

FPGA是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。FPGA可以使ASIC的設計周期盡可能短，而且在實驗室里就能設計出合適的ASIC芯片，并且能夠立即投入實際應用之中。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程1.FPGA簡介

現場可編程門陣列（FieldProgrammableGateArray，FPGA）是一類高度集成的可編程邏輯器件，起源于美國的賽靈思（Xilinx）公司，該公司于1985年推出了世界上第一塊FPGA芯片。FPGA芯片從最初的1200個可用門，到90年代幾十萬個可用門，發展到目前數百萬門至上千萬門的單片FPGA芯片，FPGA器件的集成度提高到了一個新的水平。FPGA結合了微電子技術、電路技術和EDA技術，是硬件描述語言自由設計的一個數字系統。使用FPGA來開發數字電路，可以大大縮短設計時間，提高系統的可靠性。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程2.ISE軟件簡介

ISE是Xilinx公司提供的集成化開發平臺，ISE具有界面良好、操作簡單的特點，再加上Xilinx公司的FPGA芯片占有很大的市場，使得ISE成為非常通用的FPGA工具軟件。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程3.ISO18000-6編解碼和校驗簡介

ISO18000是現今RFID的最新國際標準，其中ISO18000－6是頻率為860-960MHz的RFID標準，該標準給出了讀寫器與電子標簽之間通信的空中接口。ISO18000-6的編解碼電路和校驗電路可以采用FPGA進行設計。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程

點擊此處結束放映數據的安全性10.2物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程

在RFID系統中，數據信息可能受到人為和自然原因的威脅。數據的安全性主要解決消息認證和數據保密的問題，以防止RFID系統非授權的訪問，或企圖跟蹤、竊取甚至惡意篡改電子標簽信息的行為。

點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映(1)超市已構建RFID系統并實現倉儲管理、出售商品的自動化收費等功能，超市管理者使用的閱讀器可以讀寫商品標簽數據(寫標簽數據時需要接人密鑰)，考慮到價格調整等因素，標簽數據必須能夠多次讀寫。(2)移動RFID用戶自身攜帶有嵌入在手機或PDA中的閱讀器，該閱讀器可以掃描超市中商品的標簽以獲得產品的制造商、生產日期和價格等詳細信息。RFID智能收貨RFID智能購物車RFID智能結算未來商店場景一物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映(3)通過信道監聽信息截獲、暴力破解(利用定向天線和數字示波器監控標簽被讀取時的功率消耗，確定標簽何時接受了正確的密碼位)或其他人為因素，攻擊者得到寫標簽數據所需的接人密鑰。(4)利用標簽的接人密鑰，攻擊者隨意修改標簽數據，更改商品價格，甚至“kill”標簽導致超市的商品管理和收費系統陷入混亂以謀取個人私利。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映德州儀器（TI）公司制造了一種稱為數字簽名收發器（DigitalSignatureTransponder，DTS）的內置加密功能的低頻RFID設備。DST現已配備在數以百萬計的汽車上，其功能主要是用于防止車輛被盜。DST同時也被SpeedPass無線付費系統所采用，該系統現用在北美的成千上萬的ExxonMobil加油站內。DST執行了一個簡單的詢問/應答（challenge-response）協議來進行工作.閱讀器的詢問數據C長度為40bits，芯片產生的回應數據R長度為24bits，而芯片中的密鑰長度亦為40bits。密碼破譯者都知道，40bits的密鑰長度對于現在的標準而言太短了，這個長度對于暴力攻擊法毫無免疫力。2004年末，一隊來自約翰霍普津斯大學和RSA實驗室的研究人員示范了對DST安全弱點的攻擊。他們成功的完全復制了DST，這意味著他們破解了含有DST的汽車鑰匙，并且使用它執行了相同的功能。場景二物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映在2006年意大利舉行的一次學術會議上，就有研究者提出病毒可能感染RFID芯片，通過偽造沃爾瑪、家樂福這樣的超級市場里的RFID電子標簽，將正常的電子標簽替換成惡意標簽，即可進入他們的數據庫及IT系統中發動攻擊。2011年9月，北京公交一卡通被黑客破解，從而敲響了整個RFID行業的警鐘。黑客通過破解公交一卡通，給自己的一卡通非法充值，獲取非法利益2200元2011年3月，業內某安全專家破解了一張英國發行的、利用RFID來存儲個人信息的新型生物科技護照。2007年RSA安全大會上，一家名為IOActive的公司展示了一款RFID克隆器，這款設備可以通過復制信用卡來竊取密碼

場景三……物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映RFID應用的隱私泄露問題

因此，如何實現RFID系統的安全并保護電子標簽持有人隱私將是目前和今后發展RFID技術十分關注的課題。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映存在這么幾個問題1、RFID為什么會泄露個人隱私的

？2、RFID的安全漏洞在哪,有哪些攻擊方式？3、RFID有哪些安全解決方案

？問題探究物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程10.2.1密碼學基礎

密碼學是研究編制密碼和破譯密碼的技術科學，密碼技術是信息安全技術的核心。密碼學主要由密碼編碼技術和密碼分析技術兩個分支組成，密碼編碼技術的主要任務是尋求產生安全性高的有效密碼算法和協議；密碼分析技術的主要任務是破譯密碼或偽造認證信息。

點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程1.加密模型圖10.8加密模型

點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程2.密鑰

密碼學的真正秘密在于密鑰。密鑰是一種參數，它是在明文轉換為密文或將密文轉換為明文的算法中輸入的數據。3.密碼的體制

密碼學目前主要有兩大體制，即公鑰密碼與單鑰密碼。其中，單鑰密碼又可以分為分組密碼和序列密碼。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程（1）公鑰密碼

1976年，WhitfieldDiffie和MartinHellman發表了論文“Newdirectionsincryptography”，提出了公共密鑰密碼體制，奠定了公鑰密碼系統的基礎。

公鑰密碼原理是加密密鑰和解密密鑰分離，這樣一個具體用戶就可以將自己設計的加密密鑰和算法公諸于眾，而只保密解密密鑰。任何人利用這個加密密鑰和算法向該用戶發送的加密信息，該用戶均可以將之還原。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程（2）分組密碼

單鑰密碼算法又稱對稱密鑰算法，單鑰密碼的特點是無論加密還是解密都使用同一個密鑰。

所謂分組密碼，就是數據在密鑰的作用下，一組一組、等長地被處理，且通常情況下是明、密文等長。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程（3）序列密碼

序列密碼的基本思想：加密的過程是明文數據與密鑰流進行疊加，同時解密過程就是密鑰流與密文的疊加。該理論的核心就是對密鑰流的構造與分析，因此序列密碼學在一些文獻中被稱做流密碼。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程10.2.2RFID電子標簽的安全設計

RFID電子標簽自身都有安全設計，但RFID電子標簽能否足夠安全，RFID電子標簽的安全機制是如何設計的，是目前RFID電子標簽需要探討的問題。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程1.電子標簽的分類

RFID電子標簽按芯片的類型分為存儲型、邏輯加密型和CPU型標簽。2.電子標簽的安全設置

一般來說，安全等級中存儲型最低、邏輯加密型居中、CPU型最高。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程3.電子標簽的安全機制

（1）存儲型電子標簽

（2）邏輯加密型電子標簽

邏輯加密型電子標簽的應用極其廣泛，并且其中還有可能涉及小額消費的功能，它的安全設計是極其重要的。邏輯加密型電子標簽內部存儲區一般按塊分布，并有“密鑰控制位”設置每個數據塊的安全屬性。

（3）CPU型電子標簽點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映

首先，RFID標簽和后端系統之間的通信是非接觸和無線的，使它們很易受到竊聽;其次，標簽本身的計算能力和可編程性，直接受到成本要求的限制。更準確地說，標簽越便宜，則其計算能力越弱，而更難以實現對安全威脅的防護。

◆標簽中數據的脆弱性◆標簽和閱讀器之間的通信脆弱性◆閱讀器中的數據的脆弱性◆后端系統的脆弱性物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映主動攻擊：對獲得的標簽實體，通過物理手段在實驗室環境中去除芯片封裝，使用微探針獲取敏感信號，進而進行目標標簽重構的復雜攻擊；通過軟件，利用微處理器的通用通信接口，通過掃描標簽和響應讀寫器的探詢，尋求安全協議、加密算法以及它們實現的弱點，進行刪除標簽內容或篡改可重寫標簽內容的攻擊；通過干擾廣播、阻塞信道或其他手段，產生異常的應用環境，使合法處理器產生故障，進行拒絕服務的攻擊等。被動攻擊：通過采用竊聽技術，分析微處理器正常工作過程中產生的各種電磁特征，來獲得RFID標簽和識讀器之間或其它RFID通信設備之間的通信數據（由于接收到閱讀器傳來的密碼不正確時標簽的能耗會上升，功率消耗模式可被加以分析以確定何時標簽接收了正確和不正確的密碼位）。通過識讀器等竊聽設備，跟蹤商品流通動態等；注：美國Weizmann學院計算機科學教授AdiShamir和他的一位學生利用定向天線和數字示波器來監控RFID標簽被讀取時的功率消耗，通過監控標簽的能耗過程研究人員推導出了密碼。RFID受到的攻擊物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映RFID存在3個方面的安全問題(1)截獲RFID標簽：基礎的安全問題就是如何防止對RFID標簽信息進行截獲和破解，因為RFID標簽中的信息是整個應用的核心和媒介，在獲取了標簽信息之后攻擊者就可以對RFID系統進行各種非授權使用．(2)破解RFID標簽：RFID標簽是一種集成電路芯片，這意味著用于攻擊智能卡產品的方法在RFID標簽上也同樣可行。破解RFID標簽的過程并不復雜。使用40位密鑰的產品，通常在一個小時之內就能夠完成被破解出來；對于更堅固的加密機制，則可以通過專用的硬件設備進行暴力破解。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映(3)復制RFID標簽：即使能將加密機制設定得足夠強壯，強壯到攻擊者無法破解．RFID標簽仍然面臨著被復制的危險。特別是那些沒有保護機制的RFID標簽，利用讀卡器和附有RFID標簽的智能卡設備就能夠輕而易舉的完成標簽復制工作。盡管目前篡改RFID標簽中的信息還非常困難，至少要受到較多的限制，但是，在大多數情況下，成功的復制標簽信息已經足以對RFID系統完成欺騙。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程10.2.3RFID應用系統的安全設計 MIFARE卡是目前世界上使用數量最大的一種感應式智能IC卡，它成功地將RFID技術和IC卡技術相結合，解決了卡中無源(卡中無電源)和免接觸的技術難題。2008年2月，一個德國的學者和一個弗吉尼亞大學在讀的博士破解出MIFAREClassic的密鑰，一時之間電子標簽的安全再度受到審視。

點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程 MIFARE卡被破解的是邏輯加密型電子標簽。那么如何保證電子標簽的安全?答案只有一個，那就是RFID應用系統采用高安全等級的密鑰管理系統。例如采用“一卡一密”、PKI體系認證、CPU型電子標簽等。

點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映只有合法的讀寫器才能獲取或者更新相應的標簽的狀態。RFID系統的安全需求⑴授權訪問標簽需要對閱讀器進行認證。只有合法的標簽才可以被合法的讀寫器獲取或者更新狀態信息。(2)標簽的認證閱讀器需要對標簽進行認證。

標簽用戶的真實身份、當前位置等敏感信息，在通信中應該保證機密性。(3)標簽匿名性信息要經過加密。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映

即使攻擊者攻破某個標簽獲得了它當前時刻t2的狀態，該攻擊者也無法將該狀態與之前任意時刻tl(tl<t2)獲得的某個狀態關聯起來(防止跟蹤和保護用戶隱私)。(4)前向安全性

每次發送的身份信息需要不斷變化，且變化前的值不能由變化后的值推導出。

標簽在時刻tl的秘密信息不足以用來在時刻t2(t2>t1)識別認證該標簽(抵抗重放攻擊)。若一個安全協議能夠實現后向安全性，那么所有權轉移就有了保證。(5)后向安全性與所有權轉移

每次發送的身份信息需要不斷變化，且變化后的值不能由變化前的值推導出。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映RFID系統可能會受到各種攻擊，導致系統無法正常工作。例如去同步化攻擊可以使得標簽和后臺數據庫所存儲的信息不一致導致合法標簽失效。拒絕服務攻擊，可以通過對合法標簽廣播大量的訪問請求，使得標簽無法對合法讀寫器的訪問進行響應。(6)可用性必須設計良好的安全認證協議。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程10.2.4RFID安全策略舉例

隨著RFID技術的推廣，RFID信息安全問題在產品包裝領域逐漸受到關注，其中涉及到產品包裝在儲存、運輸及使用中的安全。在產品包裝領域，標簽數據、讀寫器、通信鏈路、中間件及后端應用等方面，都需要考慮信息安全問題。

點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程1.產品包裝中的RFID技術

在產品包裝領域，RFID標簽正逐漸取代傳統的產品卡片和裝箱單，成為商品信息的真正載體。點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程2.產品包裝中RFID系統的安全需求分析

（1）標簽數據是安全防范的關鍵

（2）讀寫器安全是安全問題的主要方面

（3）通信鏈路是安全防范的薄弱環節

（4）中間件與后端安全不容忽視點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程3.產品包裝中RFID系統的安全策略

（1）屏蔽和鎖定標簽

（2）采用編程和物理手段使RFID標簽適時失效

（3）利用專有通信協議實現敏感使用環境的安全

（4）引入認證和加密機制

（5）利用傳統安全技術解決中間件及后端的安全點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映標簽銷毀指令法拉第籠

將標簽放置在由金屬網罩或金屬箔片組成的容器中，稱作法拉第籠，因為金屬可阻隔無線電訊號之特性，即可避免標簽被讀取器所讀取。無線信號將被屏蔽，閱讀器無法讀取標簽信息，標簽無法向閱讀器發送信息。缺點：增加了額外費用，有時不可行，如衣服上的RFID標簽。4、物理安全機制

若標簽支援Kill指令，如EPCClass1Gen2標簽，當標簽接收到讀寫器發出的Kill指令時，便會將自己銷毀，使得這個標簽之后對于讀寫器的任何指令都不會有反應，因此可保護標簽資料不被讀取；但由于這個動作是不可逆的，一旦銷毀就等于是浪費了這個標簽物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映主動干擾

使用能夠主動發出廣播訊號的設備，來干擾讀取器查詢受保護之標簽，成本較法拉第籠低；但此方式可能干擾其他合法無線電設備的使用；阻擋標簽使用一種特殊設計的標簽，稱為阻擋標簽(BlockerTag)，此種標簽會持續對讀取器傳送混淆的訊息，藉此阻止讀取器讀取受保護之標簽；但當受保護之標簽離開阻擋標簽的保護范圍，則安全與隱私的問題仍然存在。

物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映5、邏輯安全機制基于共享秘密和偽隨機函數的安全協議基于加密算法的安全協議基于Hash函數和偽隨機函數基于循環冗余校驗（CRC）的安全協議基于消息認證碼（MAC）的安全協議基于邏輯位運算的安全協議物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映三次認證過程基于共享秘密和偽隨機函數的安全協議注：該協議在認證過程中，屬于同一應用的所有標簽和閱讀器共享同一的加密密鑰。由于同一應用的所有標簽都使用唯一的加密密鑰，所有三次認證協議具有安全隱患。物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映物聯網射頻識別（RFID）核心技術教程點擊此處結束放映射頻識別中的認證技術三次認證過程閱讀器發送查詢口令的命令給應答器，應答器作為應答響應傳送所產生的一個隨機數RB給閱讀器。閱讀器產生一個隨機數RA，使用共享的密鑰K和