【正文】 (分級(jí)結(jié)構(gòu))以防止非認(rèn)可的訪問(wèn)。 5)應(yīng)用例子——MIFARE應(yīng)答器的分段存儲(chǔ)器MIFARE是Philips公司的射頻產(chǎn)品商標(biāo)。多次存儲(chǔ)同一個(gè)密鑰也同樣是浪費(fèi)了可貴的存儲(chǔ)器。另一方面，更大規(guī)模的應(yīng)用需要分布在多塊之上。 然而，某應(yīng)用所需存儲(chǔ)空間與應(yīng)答器塊長(zhǎng)相符的情況極為罕見(jiàn)。在這些系統(tǒng)中，用戶不能改變塊內(nèi)的存儲(chǔ)空間。因此，屬于某種應(yīng)用的閱讀器如果只知道應(yīng)用自己的密鑰，就只能取得它自己存儲(chǔ)塊的訪問(wèn)權(quán)。這樣的分塊應(yīng)答器可以把不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)完全獨(dú)立地存儲(chǔ)。 4)分塊存儲(chǔ)應(yīng)答器 用認(rèn)證的方法，可以防止其他應(yīng)用中的閱讀器非法訪問(wèn)應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)。 高安全性的密鑰B只裝入被選中防盜竊的安全的閱讀器內(nèi)。這樣就不可能用檢票裝置的應(yīng)答器來(lái)升值，甚至也不能通過(guò)軟件操縱一個(gè)被偷竊的檢票裝置。應(yīng)答器的兩個(gè)存取寄存器A和B的訪問(wèn)權(quán)配置為：在用密鑰A認(rèn)證成功后，系統(tǒng)僅許可從現(xiàn)金賬上扣除(使應(yīng)答器中的計(jì)數(shù)器減少)；只有在用密鑰B認(rèn)證成功后，才能使現(xiàn)金賬增加(同一個(gè)計(jì)數(shù)器增大)。下面以短途公共交通所用的乘車證系統(tǒng)作為分級(jí)密鑰應(yīng)用的實(shí)例。在用密碼B認(rèn)證成功后，訪問(wèn)寄存器(ACC)中選取的設(shè)置既可從應(yīng)答器存儲(chǔ)器讀出，也可寫入。閱讀器在成功地認(rèn)證后是否被分配給較大的存取權(quán)限取決于在應(yīng)答器(訪問(wèn)寄存器)中對(duì)選用的密鑰的設(shè)置。 圖38說(shuō)明了分級(jí)密鑰概念的原理。應(yīng)答器和閱讀器之間的認(rèn)證可從密碼A或密碼B來(lái)進(jìn)行。 (1)分級(jí)的密鑰概念。在生產(chǎn)廠家提供應(yīng)答器之前由他們將密鑰寫入密鑰存儲(chǔ)器。密碼術(shù)的認(rèn)證通常總是伴隨著對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的加密，從而有效地防止了用無(wú)線電接收機(jī)監(jiān)聽(tīng)無(wú)線應(yīng)答器的接口以竊取傳輸數(shù)據(jù)。 (2)若要求相互認(rèn)證使用資格，或者必須檢查兩個(gè)部件是否都屬于同一應(yīng)用系統(tǒng)，那么應(yīng)當(dāng)采用鑒別的方法。 為了阻止對(duì)應(yīng)答器的未經(jīng)認(rèn)可的訪問(wèn)，可采用如下兩種方法： (1)檢查口令的寫入和讀出保護(hù)是最簡(jiǎn)單的方法。這并不總是符合需要的，因?yàn)槊舾械膽?yīng)用會(huì)由于對(duì)應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)未經(jīng)認(rèn)可的讀出或?qū)懭攵艿綋p害。存儲(chǔ)器的字節(jié)結(jié)構(gòu)使閱讀器對(duì)芯片的尋址更加簡(jiǎn)單。如果要修改一個(gè)單獨(dú)字組的數(shù)據(jù)內(nèi)容，必須先從應(yīng)答器讀出整個(gè)字組，然后將同一字組中包括修改的字節(jié)重新寫回應(yīng)答器。 閱讀器對(duì)應(yīng)答器的寫入和讀出訪問(wèn)大多是按字組進(jìn)行的。 只讀應(yīng)答器的典型應(yīng)用領(lǐng)域有動(dòng)物識(shí)別、出入檢查和具有中央數(shù)據(jù)控制的工業(yè)自動(dòng)化等方面。 應(yīng)答器與閱讀器的通信只能在單方向上進(jìn)行，它不斷地將自己的特征標(biāo)記發(fā)送給閱讀器。序列號(hào)由幾個(gè)字節(jié)和有關(guān)的校驗(yàn)數(shù)字組成。一旦只讀應(yīng)答器進(jìn)入了司讀器的作用范圍內(nèi)，就開(kāi)始輸出它自己的特征標(biāo)記。 3．寄存器結(jié)構(gòu) 寄存器是數(shù)據(jù)載體的重要部分。這個(gè)自動(dòng)裝置的程序化過(guò)毛是通過(guò)芯片設(shè)計(jì)確定的，因此，可滿足特殊要求的修改只有通過(guò)芯片設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)。通過(guò)狀態(tài)機(jī)(固件)對(duì)所有過(guò)程進(jìn)行與狀態(tài)有關(guān)的控制。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，如用于不可更改數(shù)據(jù)(如序列號(hào))的ROM以及EEPROM，經(jīng)過(guò)芯片內(nèi)部的地址總線和數(shù)據(jù)總線與地址和安全邏輯電路相連。特殊的I／O寄存器用于與閱讀器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其工作原理是高頻界面從應(yīng)答器天線吸收電流，整流穩(wěn)壓后作為電源供應(yīng)芯片使用。圖36給出了一個(gè)具有負(fù)載調(diào)制器的電感耦合應(yīng)答器的高頻界面的方框圖。時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路從高頻場(chǎng)的載波頻率中產(chǎn)生出用于數(shù)據(jù)載體的系統(tǒng)節(jié)拍(系統(tǒng)時(shí)鐘)。具有存儲(chǔ)器功能的射頻識(shí)別數(shù)據(jù)載體如圖35所示。這個(gè)應(yīng)答器家族的主要特點(diǎn)是用狀態(tài)自動(dòng)機(jī)在芯片上實(shí)現(xiàn)尋址和安全邏輯。電子數(shù)據(jù)載體的結(jié)構(gòu)如圖34所示。3．3 電子數(shù)據(jù)載體的結(jié)構(gòu) 根據(jù)射頻識(shí)別系統(tǒng)所用數(shù)據(jù)載體的功能不同，把它們區(qū)分為兩種：以集成電路(IC芯片)為基礎(chǔ)的電子數(shù)據(jù)載體和利用物理效應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)載體。這對(duì)于脈沖接收來(lái)說(shuō)是一個(gè)很關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)。這種脈沖能被閱讀器所接收，接收到的脈沖數(shù)量與基片上的反射帶數(shù)量相符。一部分表面波被每個(gè)分布在基片上的反射帶所反射，而剩余部分則到達(dá)基片的終端并被吸收。把單獨(dú)的電極放在表面波應(yīng)答器的剩余長(zhǎng)度上，電極邊緣便形成了反射帶，并反射一小部分入射的表面波。對(duì)常用的基片來(lái)說(shuō)，傳播速度介于3000~4000 m／s之間。表面波應(yīng)答器一般由偶極子天線、內(nèi)部數(shù)字轉(zhuǎn)換器、反射器、壓電晶體基片構(gòu)成。表面聲波元件是以壓電效應(yīng)和與表面彈性相關(guān)的低速傳播電聲波為依據(jù)的。應(yīng)答器的發(fā)送頻率與應(yīng)答器線圈的諧振頻率相符，它在制造時(shí)就調(diào)整為閱讀器的發(fā)射頻率。應(yīng)答器線圈產(chǎn)生的弱交變磁場(chǎng)能被閱讀器接收，與全雙工系統(tǒng)和半雙工系統(tǒng)相比，可改善信號(hào)干擾的狀況，典型芝有20 dB。隨著充電階段的結(jié)束，芯片上的振蕩器被激活。充電階段的結(jié)束是由“脈沖串結(jié)束探測(cè)器”探測(cè)到的。而對(duì)全雙工和半雙工系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，芯片的最大功率消耗受功率匹配點(diǎn)(就是說(shuō)，通過(guò)線圈幾何圖形和場(chǎng)強(qiáng)H)的限制。供芯片使用的能量是由充電電容器的電容量以及充電時(shí)間決定的。因此供使用的工作電壓是全雙工和半雙工系統(tǒng)的工作電壓的兩倍。與全雙工系統(tǒng)和半雙工系統(tǒng)相比，時(shí)序系統(tǒng)芯片能量供應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)如下：當(dāng)設(shè)計(jì)全雙工系統(tǒng)時(shí)，在功率匹配和電壓匹配之間必須找到一個(gè)折衷的方案。然而，如果實(shí)現(xiàn)了精確的功率匹配，那么電源電壓(等于線圈的開(kāi)路電壓)只能有一半供芯片使用。2)時(shí)序系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)全雙工系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，從閱讀器到應(yīng)答器的能量傳輸與數(shù)據(jù)的雙向傳輸是同時(shí)進(jìn)行的，所以芯片永遠(yuǎn)處于工作模式。在充電過(guò)程中，應(yīng)答器的芯片需要切換到省電或備用模式，從而使接收到的能量幾乎完全用于充電電容器的充電。與全雙工系統(tǒng)和半雙工系統(tǒng)不同，在時(shí)序系統(tǒng)中，閱讀器的發(fā)送器并不是連續(xù)工作的。為了使能量可以高速傳輸，必須使應(yīng)答器的諧振頻率與閱讀器的頻率一致，而且應(yīng)答器線圈還具有高品質(zhì)因數(shù)。在閱讀器線圈和應(yīng)答器線圈問(wèn)存在著變壓器耦合作用。1．電感耦合應(yīng)答器下面從應(yīng)答器的供電、時(shí)序系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)以及應(yīng)答器至閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)葞追矫鎸?duì)電感耦合應(yīng)答器進(jìn)行分析。為了便于解調(diào)，多數(shù)系統(tǒng)使用振幅鍵控調(diào)制。大致可以分為以下三種基本方法：(2)電容耦合：由于閱讀器和應(yīng)答器之間的距離很小，在密耦合系統(tǒng)中也使用電容耦合來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)此電壓整流，可獲得供芯片使用的電源電壓。通過(guò)初級(jí)線圈的高頻交流電，在應(yīng)答器插入閱讀器之中或者放到使應(yīng)答器線圈能在環(huán)形鐵芯能準(zhǔn)確定位的縫隙中產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)。應(yīng)答器線圈和閱讀器線圈的功能結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)變壓器。1)應(yīng)答器的能量供應(yīng)密耦合系統(tǒng)是為0．1～l cm的作用距離而設(shè)計(jì)的。由應(yīng)答器反射的功率P2在空問(wèn)自由輻射，其中的一小部分功率P2`(自由空間衰減)被閱讀器天線接收。天線的反射性能(等于反射橫截面)會(huì)受連接到天線的負(fù)載變化的影響。功率P。物體與到達(dá)它的波產(chǎn)生諧振時(shí)，其反射橫截面積要盡可能大，這正是處于適當(dāng)頻率的天線所用的場(chǎng)合。2)應(yīng)答器至閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸從雷達(dá)技術(shù)得知：電磁波被大小超過(guò)波長(zhǎng)一半的物體所反射。微波系統(tǒng)中集成了一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)載體供應(yīng)能量的附加電池。在澳大利亞、北美洲地區(qū)，個(gè)別系統(tǒng)也用47 MHz～5．6 GHz的頻率進(jìn)行工作。 2．電磁反向散射耦合電磁反向散射耦合法適用于遠(yuǎn)距離應(yīng)答器系統(tǒng)，一般為l m以上。這種新的基本頻率稱為副載波。如果應(yīng)答器的附加負(fù)載電阻以很高的時(shí)鐘頻率角(其中，下標(biāo)H表示}tigh Frequency)接通或斷開(kāi)，那么，在閱讀器發(fā)送頻率177。應(yīng)答器天線上的負(fù)載電阻的接通和斷開(kāi)可促使閱讀器天線上的電壓發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離應(yīng)答器對(duì)天線電壓的振幅調(diào)制。高頻的強(qiáng)電磁場(chǎng)由閱讀器的天線線圈產(chǎn)生，一小部分磁力線穿過(guò)距閱讀器天線線圈一定距離的應(yīng)答器天線線圈，通過(guò)感應(yīng)，在應(yīng)答器的天線線圈上產(chǎn)生一個(gè)電壓，將其整流后作為數(shù)據(jù)載體(微型芯片)的電源。電感耦合應(yīng)答器由一個(gè)電子數(shù)據(jù)載體(通常是單個(gè)微型芯片)以及用作天線的大面積的線圈等組成。電感耦合法、電磁反向散射耦合法和密耦合法適用于不同距離的系統(tǒng)。下面按照不同的系統(tǒng)來(lái)具體闡述這些方法在應(yīng)答器中的應(yīng)用。 根據(jù)以上所述的數(shù)據(jù)傳輸方法，電子數(shù)據(jù)載體應(yīng)答器可相應(yīng)地采用三種系統(tǒng)：全雙工系統(tǒng)、半雙工系統(tǒng)和時(shí)序系統(tǒng)。時(shí)序法和半雙工法的數(shù)據(jù)傳輸方式相同，不同之處在于能量的傳輸方式。盡管全雙工與半雙工的數(shù)據(jù)傳輸方式不同，但這兩種方式有一個(gè)共同點(diǎn)：從閱讀器到應(yīng)答器的能量傳輸是連續(xù)的，與數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较驘o(wú)關(guān)。(2)半雙工法(HDX，HalfDuplex)的特點(diǎn)：從應(yīng)答器到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸與從閱讀器到應(yīng)答器的數(shù)據(jù)傳輸是交替進(jìn)行的。(1)全雙工法(FDx，F(xiàn)ull．Duplex)的特點(diǎn)：在應(yīng)答器和閱讀器之問(wèn)的數(shù)據(jù)雙向傳輸是同時(shí)進(jìn)行的。在這個(gè)數(shù)據(jù)載體上，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量可達(dá)數(shù)千字節(jié)。 采用電磁法，系統(tǒng)頻率參數(shù)的典型值為215 Hz。磁條中的磁通密度B是在所加磁場(chǎng)強(qiáng)度H跨越零的附近的跳躍變化。安全標(biāo)簽為一條具有陡峭的磁滯回線的坡莫合金軟磁條。采用這種方法，用低頻觸發(fā)安全裝置的磁場(chǎng)(經(jīng)ASK調(diào)制)可以提高檢測(cè)率。振蕩回路線圈上的頻率被微型芯片一分為二(DrV2)后送回安全裝置，只有原頻率一半的信號(hào)經(jīng)一抽頭送回諧振線圈。用外接的電容，使電子防盜器系統(tǒng)的諧振電路在工作頻率處產(chǎn)生振蕩，應(yīng)答器以硬標(biāo)簽(塑料)形式使用并且在商場(chǎng)購(gòu)買東西付款時(shí)去掉。3．分頻器法分頻器法在100～135．5 kHz的長(zhǎng)波范圍內(nèi)進(jìn)行工作。關(guān)于微波法的詳細(xì)論述，可以閱讀參考文獻(xiàn)[1]。2．微波法微波范圍內(nèi)的電子防盜器系統(tǒng)是利用在非線性元件(例如二極管)上產(chǎn)生的諧波來(lái)工作的。 1．射頻法射頻法是運(yùn)用L—C振蕩回路工作的，將該振蕩回路調(diào)到一個(gè)規(guī)定的諧振頻率點(diǎn)，其典型值為7．44～8．73 MHz。具體例子如圖3．1所示。 1 bit應(yīng)答器的使用范圍非常廣泛，主要應(yīng)用領(lǐng)域是商場(chǎng)里的電子防盜器(EAS，Electronics Article Sui“veillancel。對(duì)具有1 bit應(yīng)答器的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，意味著只有兩種可表示的狀態(tài)：“響應(yīng)范圍內(nèi)有應(yīng)答器”或者“響應(yīng)范圍內(nèi)無(wú)應(yīng)答器”。應(yīng)答器按數(shù)據(jù)載體的不同可分為1 bit應(yīng)答器和電子數(shù)據(jù)載體應(yīng)答器。射頻識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)答器還可以根據(jù)內(nèi)部是否裝有電池為其供電，可分為有源系統(tǒng)和無(wú)源系統(tǒng)兩大類，電子標(biāo)簽屬于無(wú)源系統(tǒng)；根據(jù)應(yīng)答器保存信息注入的方式可分為集成電路固化式、現(xiàn)場(chǎng)有線改寫式和現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線改寫式三大類，電子標(biāo)簽屬于現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線改寫式；根據(jù)讀取電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，可分為廣播發(fā)射式、倍頻式和反射調(diào)制式三大類。 中頻段：13．56 MHz，應(yīng)用于防偽、物流、人員識(shí)別等領(lǐng)域。低頻段：134‘2 kHz，應(yīng)用于門禁、考勤、車輛管理、巡更、防盜等領(lǐng)域。低頻系統(tǒng)一般工作在100～500 kHz；中頻系統(tǒng)一般在1～15 MHz左右，它們主要適用于識(shí)別距離短、成本低的場(chǎng)合；高頻系統(tǒng)則可達(dá)850～950 MHz及2_4～5 GHz的微波段，適用于識(shí)別距離長(zhǎng)、讀寫數(shù)據(jù)率高的場(chǎng)合。微處理器系統(tǒng)屬于高檔系統(tǒng)。 (3)系統(tǒng)的高檔部分。 特點(diǎn)：許多帶有可寫數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器構(gòu)成的系統(tǒng)組成射頻識(shí)別系統(tǒng)的中檔部分，它們是存儲(chǔ)量的變化范圍介于16 B～16 KB的EEPR()M或SRAM。例如，用在控制貨物流、識(shí)別產(chǎn)品品種、集裝箱、玻璃瓶等方面。 特點(diǎn)：數(shù)據(jù)載體上的數(shù)據(jù)雖然能讀，但不能重寫。射頻識(shí)別系統(tǒng)按系統(tǒng)的功能和特性分類如圖28所示。 射頻識(shí)別系統(tǒng)按作用距離的遠(yuǎn)近來(lái)分類，其分類如圖27所示。3．遠(yuǎn)距離系統(tǒng) 遠(yuǎn)距離系統(tǒng)典型的作用距離是從1～10 m，個(gè)別的系統(tǒng)也有更遠(yuǎn)的作用距離。所有遙耦合系統(tǒng)在閱讀器和應(yīng)答器之間都是電感（磁）耦合。鼻息吧應(yīng)答插入閱讀器中，或者防止在閱讀器為此設(shè)定的表面上。 圖2．4應(yīng)答器的各種形式閱讀器的幾種形式 閱讀器的各種形式如圖25所示。圖23所示為射頻識(shí)別系統(tǒng)命令流程的一個(gè)例子。 電子標(biāo)簽的射頻識(shí)別系統(tǒng)由電子標(biāo)簽(TAG)、讀／寫器、天線(Antenna)和應(yīng)用軟件構(gòu)成，直接與相應(yīng)的管理信息系統(tǒng)相連。一臺(tái)典型的閱讀器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及與應(yīng)答器的耦合元件。應(yīng)答器工作所需的能量，如同時(shí)鐘脈沖和數(shù)據(jù)一樣，是通過(guò)耦合單元(非接觸的)傳輸給應(yīng)答器的。在閱讀器的響應(yīng)范圍之外，應(yīng)答器處于無(wú)源狀態(tài)。應(yīng)答器是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。2．1 射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成 射頻識(shí)別系統(tǒng)一般由如下兩部分組成：(1)應(yīng)答器：應(yīng)答器應(yīng)放置在被識(shí)別的物體上，例如IC卡、電子標(biāo)簽等都是應(yīng)答器。EEPROM用來(lái)存儲(chǔ)電子標(biāo)簽的ID號(hào)及其他用戶數(shù)據(jù)。電子標(biāo)簽接收射頻脈沖，從中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯。電子標(biāo)簽也稱射頻卡，它具有智能讀／寫及加密通信的能力。聯(lián)合商業(yè)情報(bào)(ABI)研究報(bào)告認(rèn)為，RFID市場(chǎng)不只是賣電子標(biāo)簽和閱讀器，相關(guān)的軟件和服務(wù)的商機(jī)也十分龐大，微軟介入RFID陣營(yíng)是瞄準(zhǔn)RFlD庫(kù)存系統(tǒng)后端整合的缺口。onic Product：Code NetWOIk)研究技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以作為射頻和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)識(shí)別產(chǎn)品之用。掃描過(guò)程可自動(dòng)化，使貨物從出廠、運(yùn)送、零售店一直到消費(fèi)者手上的整個(gè)供應(yīng)鏈流程一目了然。national合資設(shè)立的機(jī)構(gòu)。1．3．4微軟公司微軟公司與Auto ID合作，協(xié)力發(fā)展RFID的商業(yè)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。CODE芯片可以存儲(chǔ)獨(dú)特的數(shù)據(jù)，從而能夠起到產(chǎn)品確認(rèn)和防偽的作用。CODE是Philips電子標(biāo)簽芯片系列的一部分，主要針對(duì)大流量物流應(yīng)用而設(shè)計(jì)，包括零售供應(yīng)鏈管理、租賃和資產(chǎn)管理等。c()DE系列中可以在UHF和2．45 GHz范圍內(nèi)工作的第一個(gè)成員，而且也是最先符合GTAG計(jì)劃而廣為業(yè)界接受的ISOI8000—4和ISO 18000—6標(biāo)準(zhǔn)。I作為全球領(lǐng)先的非接觸射頻集成電路廠商，Philips半導(dǎo)體的產(chǎn)品系列又增添了新成員——I(高頻智能電子標(biāo)簽)芯片，率先支持LkNPhilips公司近期宣布推出首個(gè)I1．3．3 Philips公司 Philips電子集團(tuán)成員之一的Philips半導(dǎo)體公司是世界上最早研究射頻識(shí)別技術(shù)的公司之一。、PICOPASS和PICOCRYPT④。2003年，全球首次將RISC微處理器結(jié)構(gòu)應(yīng)用于電子標(biāo)簽。2002年，推出全球第一個(gè)雙標(biāo)準(zhǔn)的芯片(ISO／IEC 15693和ISO／IEC 14443 B)。1998年，推出全球第一個(gè)兼容ISO／IEC 1569