RFID原理及应用复习(附答案)(6)

2018-12-08 20:04

读器,也就是负责发射和接收电磁波。它是电子标签与读写器之间联系的重要一环;

天线的要求

①体积要足够小,因为天线还要嵌入到体积很小的电子标签中 ②要具有全向性,或者覆盖半球的方向性

③要能够为电子标签当中的芯片供给能量,并保证芯片获得的信号最大化 ④要保证不管标签的位置在哪里,天线都能够正常的与阅读器进行通信 ⑤要具有鲁棒性。

⑥考虑到电子标签的价格,天线的价格也不应过高。 天线的分类 (1)线圈型 (2)微带贴片天线 (3)偶极子天线

②射频接口:

电压调节单元:主要用来把从读写器接收过来的射频信号转化为直流电源(DC),并

且经由其内部的储能装置(大电容)将能量储存起来,再通过稳压电路,以确保稳定的电源供应;

调制解调单元:由控制单元传出的数据需要经过调制单元的调制以后,才能加载到天线上,成为天线可以传送的射频信号,再回传给阅读器;解调单元负责将经过调制的信号加以解调,将载波去除,以获得最初的调制信号 ③芯片:

存储单元:主要用于存储系统运行时产生的数据或者识别数据等。

逻辑控制单元:负责对读写器传送来的信号进行译码,并且按照读写器的要求回传数据给读写器

二、电子标签的技术参数

①能量需求 ②传输速率 ③读写速度 ④工作频率 ⑤容量 ⑥封装形式

三、电子标签的发展趋势

①工作距离更远: ②无线可读写性能更加完善 ③更加适合高速移动物体识别 ④快速多标签读写功能更加完善 ⑤自我保护功能更加完善 ⑥标签附属功能更多。 ⑦体积更小 ⑧成本更低

第六章射频数据的完整性

一、射频数据的完整性基本概念

完整性:指信息未经授权不能进行改变的特性。即信息在存储或传输过程中保持不被偶然或蓄意地删除、修改、伪造、乱序、重放、插入等破坏和丢失的特性。

影响信息完整性的主要因素有:

设备故障、误码(传输、处理和存储过程中产生的误码,定时的稳定度和精度降低造成的误码,各种干扰源造成的误码)、人为攻击、计算机病毒等。

保证信息完整性:

① 协议:通过各种安全协议可以有效地检测出被复制的信息、被删除的字段、失效的

字段和被修改的字段。

② 纠错编码方法:由此完成检错和纠错功能。最简单和常用的纠错编码方法是奇偶校

验法。

③ 密码校验和方法:它是抗篡改和传输失败的重要手段。 ④ 数字签名:保障信息的真实性。

⑤ 公证:请求网络管理或中介机构证明信息的真实性。

二、RFID系统的数据传输出错

当接收读写器发出的命令以及数据信息发生传输错误时,如果被电子标签接收到,可能会导致以下结果:

① 电子标签错误的响应读写器的命令; ② 电子标签的工作状态发生混乱;

③ 电子标签错误的进入休眠状态。

当电子标签发出的数据发生传输错误时,如果被读写器接收到,可能导致以下结果: ① 不能识别正常工作的电子标签,误判电子标签的工作状态; ② 将一个电子标签判别为另一个电子标签,造成识别错误。

三、差错控制方式

前向纠错FE C发端纠错码收端

检错重发

ARQ检错码发端判决信号检错和纠错码发端判决信号收端收端 混合纠错HEC

四、差错控制编码

定义:

差错控制时所使用的编码,常称为纠错编码。根据码的用途,可分为检错码和纠错码。检错码以检错为目的,不一定能纠错;而纠错码以纠错为目的,一定能检错。

监督码元:在发送端需要在信息码元序列中增加一些差错控制码元,它们称为监督码元。 评价标准 ?

多余度:就是指增加的监督码元多少。例如,若编码序列中平均每两个信息码元就添加一个监督码元,则这种编码的多余度为1/3。 ?

编码效率(简称码率) :设编码序列中信息码元数量为k,总码元数量为n,则比值k/n 就是码率。 ?

冗余度:监督码元数(n-k) 和信息码元数 k 之比。

五、汉明码

? ?

汉明码又叫线性分组码,它是一种能够自动检测并纠正一重错的线性纠错码。 汉明码一般可用(n , k)表示。其中,k是每组二进制信息码元的数目,n是编码码组的码元总位数,又称为码组长度,简称码长。n-k=r为每个码组中的监督码元数目。 ?

简单地说,汉明码是对每段k位长的信息组以一定的规则增加r个监督元,组成长为n的码字。在二进制情况下,共有2个不同的信息组,相应地可得到2个不同的码字,称为许用码组。其余 2-2个码字未被选用,称为禁用码组。 ?

码重:在分组码中,非零码元的数目称为码字的汉明重量, 简称码重。例如,码字 10110,码重w=3。 ?

码距:把两个码组中对应位上数字不同的位数称为码组的距离,简称码距。码距又称汉明距离。例如,“000”=晴,“011”=云,“101”=阴,“110”=雨,4个码组之间,任意两个的距离均为2。再例如 11000 与 10011之间的距离为3。 ?

最小码距:把某种编码中各个码组之间距离的最小值称为最小码距,用d0表示。最小码距是码的一个重要参数, 它是衡量码检错、纠错能力的依据。 ?

汉明不等式:设信息位的个数为k,监督位的个数为r,码长为n=k + r,则汉明不等式为

六、奇偶校验法

常用的奇偶检验法为垂直奇偶校验、水平奇偶校验和水平垂直奇偶校验。 七、循环冗余校验(CRC) CRC校验码的计算步骤如下:

nkkk2r?1?n2r?k?r?1xrM(x)① 设G(x)为r阶,在数据块M(x)的末尾附加r个0,则相应的多项式为 ; ② 按模2除法用对应于G(x)的位串去除对应于 的位串;

xrM(x)xrM(x)③ 按模2减法从对应于 的位串中减去余数(总是小于等于1)。结果就是要

传送的带循环冗余校验码的数据块。 下面举个例子来说明一下校验码的计算过程。 ?

x3?x?1假设4位的信息位为1010,生成多项式G(x)为 ,那么G(x)的二进制表示形式就为1011,因为G(x)为3阶,所以要在数据块M(x)后面附加3个0,变成1010000。

? ?

用生成多项式G(x)1011去除1010000,可得余数为011, 所以传输的数据块为1010011。 八、性能指标

? 射频识别系统的性能指标包括有效性、可靠性、适应性、标准型、经济性以及易维护性等等。

? 在射频识别系统中,识读率PR和误码率PE是用户最为关心的问题。设待识读标签数为NA,正确识读的标签数为NR,每个标签的码元数为NL,读写器识读出发生错误的码元总数为NE,则:

PR?PE?NRNANENANL

第七章射频数据的安全性

一、射频识别系统的安全分析

RFID信息系统可能受到的威胁有两类:

物理环境如电磁干扰、断电、设备故障等威胁;

人员威胁:管理者攻击、用户攻击、前管理者的攻击、前用户攻击、外部人员攻击。 攻击手段

(1)主动攻击:

1.获得RFID标签的实体,通过物理手段在实验室环境中去除芯片封装、使用微探针获取敏感信号、进行目标标签的重构。

2.用软件利用微处理器的通用接口,扫描RFID标签和响应阅读器的探寻,寻求安全协议加密算法及其实现弱点,从而删除或篡改标签内容。

3.通过干扰广播、阻塞信道或其他手段,产生异常的应用环境,使合法处理器产生故障,拒绝服务器攻击等。

(2)被动攻击

1.采用窃听技术,分析微处理器正常工作过程中产生的各种电磁特征,获得RFID标签和阅读器之间的通信数据。Eg:美国某大学教授和学生利用定向天线和数字示波器监控RFID标签被读取时的功率消耗,通过监控标签的能耗过程从而推导出了密码。根据功率消耗模式可以确定何时标签接收到了正确或者不正确的密码位。

二、密码学技术原理

常见的密码算法体制有对称密码体制和非对称密码体制两种。

对称密码体制从得到的密文序列的结构来划分,有序列密码和分组密码两种不同的密码体制

三、射频识别系统的加密机制

在射频识别应用系统上主要采用三种传输信息保护方式, ? 认证传输方式:不保密,纠错 ? 加密传输方式:保密,不纠错

和混合传输方式:保密,纠错


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