Как работает RFID

Длинные очереди в кассу являются одним из наиболее крупных недостатков походов в магазин. Совсем скоро эти очереди могут исчезнуть, когда на смену повсеместно используемому универсальному коду продукта (UPC) брускового типа (штрих-код) придут умные этикетки, также называемые метками радиочастотной идентификации (RFID-метки). Эти метки представляют собой интеллектуальные штрих-коды, которые могут взаимодействовать с сетевой системой, чтобы отслеживать каждый продукт, который вы кладёте в свою магазинную тележку.

Представьте, как вы идёте в магазин, заполняете свою тележку и выходите сразу через дверь. Вам больше не придётся ждать, пока кто-нибудь пробьёт каждую вашу покупку одну за другой. Вместо этого RFID-метки передают информацию электронному ридеру, который может определить каждый товар в вашей тележке и пробить каждый из них почти мгновенно. Ридер будет соединён с крупной сетью, которая будет сообщать информацию о ваших продуктах владельцу магазина и производителям продуктов. После этого информация будет послана в ваш банк, где нужная сумма будет списана с вашего счёта. Никаких очередей, никакого ожидания.

RFID-метки, технология, которая когда-то использовалась лишь для отслеживания крупного рогатого скота, на данный момент отслеживают товары широкого потребления по всему миру. Многие производители используют метки для отслеживания местонахождения каждого продукта с момента его изготовления до того, как они попадут в магазинную тележку.

За пределами королевства розничной торговли RFID-метки используются для определения местонахождения транспортных средств, авиапассажиров, людей с болезнью Альцгеймера и домашних животных. В скором времени они даже могут отслеживать ваши предпочтения при выборе арахисовой пасты: любите ли вы мягкую, либо же с кусочками арахиса. Некоторые критики утверждают, что RFID-технология слишком вмешивается в нашу жизнь: т.е. в курсе ли мы всех областей нашей жизни, где она используется?

Из данной статьйе вы узнаете о типах RFID-меток и о том, как эти метки отслеживаются по всей цепочке поставок. Также мы рассмотрим некоммерческое использование RFID-меток и поговорим о том, как их применяют в Госдепартаменте США и в Министерстве национальной безопасности. И, наконец, мы изучим мнение некоторых критиков по поводу "оруэлловского" применения RFID-меток на животных и людях.

 


Создавая штрих-код заново

Почти всё, что вы покупаете в магазине, имеет универсальный штрих-код. Эти штрих-коды помогают производителям следить за своим товаром. Также они предоставляют ценную информацию о количестве купленных товаров и в какой-то степени об их покупателях. Эти коды являются своего рода отпечатками пальцев, выполненными в виде параллельных линий, содержащими бинарный код, который считывается машинами.

Штрих-коды, которые были созданы в начале 1970-ых годов для ускорения процесса оплаты покупок на кассе, имеют несколько недостатков:

  • Для того чтобы успевать за изменениями в количестве товара, компаниям нужно сканировать каждый штрих-код на каждой коробке определённого вида продукта.
  • Прохождение через очередь в кассу включает в себя тот же процесс сканирования каждого штрих-кода на каждом товаре.
  • Штрих-код предназначен только для считывания, что означает невозможность отсылки какой-либо информации.

RFID-метки являются улучшенным вариантом штрих-кодов, т.к. информация может как записываться, так и считываться. Данные, хранящиеся в RFID-метках, могут быть изменены, обновлены и заблокированы. Некоторые магазины, уже начавшие использовать RFID-метки, обнаружили, что данная технология предоставляет лучший способ отслеживания продукции с целью хранения и продажи. С помощью RFID-меток магазины могут наблюдать за тем, как быстро товары покидают полки, и кто их покупает.

В ближайшем будущем RFID-метки не заменят полностью штрих-коды - слишком большое количество магазинов розничных продаж используют UPC-сканеры в миллиардах транзакций ежегодно. Однако с течением времени мы совершенно точно увидим больше товаров с RFID-метками, а также возрастёт внимание к эффективным беспроводным транзакциям, таким, как, к примеру, описанный выше процесс мгновенной оплаты. В действительности, в мире уже наблюдается тенденция к использованию RFID-технологии для оплаты с использованием специальных кредитных карточек и смартфонов - но подробнее об этом позже.

Кроме розничной торговли, RFID-метки также встраиваются в такие транспортные устройства, как карточки для оплаты за проезд на платных автомагистралях и проездных на метро. Благодаря своей способности надёжно хранить информацию, RFID-метки могут суммировать все дорожные пошлины и проездные платы и автоматически вычитать полученный результат из количества денег, находящихся на карточке пользователя. Вместо ожидания в очереди на оплату проезда в пункте приема платежей либо отсчитывания монет у жетоноприёмника, пассажиры используют проездные билеты со встроенными RFID-чипами в качестве платёжных карточек.

Но доверили ли бы вы RFID-метке свою медицинскую карточку? А что насчёт домашнего адреса или безопасности вашего ребёнка? Давайте рассмотрим два типа RFID-меток и узнаем, каким образом они хранят и передают информацию перед тем, как мы перейдём от магазинов к человеческим жизням.


RFID-метки: прошлое и настоящее

RFID-технология существует с 1970 года, но до недавних пор она считалась слишком дорогой для широкого использования. Первоначально RFID-метки отслеживали крупные объекты, например, коров, железнодорожные вагоны, а также авиабагаж, которые перевозились на большие расстояния. Те начальные метки назывались индуктивно-связанными RFID-метками и представляли собой сложные системы металлических лент, антенн и стекла.

Индуктивно-связанные RFID-метки работали от магнитного поля, генерируемого RFID-ридером. Электрический ток состоит из электрического и магнитного компонентов - он электромагнитный. Благодаря этому вы можете создать магнитное поле с помощью электричества и электрический ток с помощью магнитного поля. Само название "индуктивно-связанные" происходит от этого процесса - магнитное поле индуцирует ток в электропроводнике.

Позже, в попытке снизить затраты на производство, были созданы ёмкостно-связанные метки. Предполагалось, что они будут одноразовыми, благодаря чему их можно будет использовать на более дешёвых товарах и сделать такими же распространёнными, как и штрих-коды. Для передачи данных в ёмкостно-связанных метках вместо металлических лент использовались токопроводящие углеродные чернила, которые наносились на бумажные этикетки и затем сканировались ридерами. RFID-метки BiStatix от компании Motorola были первыми метками, использующими данную технологию. В них был встроен силиконовый чип шириной лишь 3 мм, в котором могло храниться 96 битов информации. Однако данная технология не получила распространения у торговых предприятий, и производство BiStatix было остановлено в 2001-ом году.

Среди более поздних инноваций в области RFID находятся активные, полуактивные и пассивные RFID-метки. Эти метки могут хранить до 2 килобайт данных и состоят из микрочипа, антенны и батареи, если метка активная или полуактивная. Все компоненты метки заключены в пластик, силикон или стекло.

На базовом уровне все метки работают одинаково:

  • Информация для считывания находится на микрочипе RFID-метки.
  • Антенна метки принимает электромагнитную энергию от антенны RFID-ридера.
  • Используя энергию внутренней батареи либо же энергию, собранную с электромагнитного поля ридера, метка отсылает радиоволны обратно на ридер.
  • Ридер принимает радиоволны метки и интерпретирует частоты как содержательные данные.

На сегодняшний день индуктивно-связанные и ёмкостно-связанные RFID-метки не используются по причине своей высокой цены и громоздкости. В следующем разделе мы узнаем больше об активных, полупассивных и пассивных RFID-метках.


Активные, полупассивные и пассивные RFID-метки

Активные, полупассивные и пассивные RFID-метки делают RFID-технологию более доступной и значимой для нашего мира. Затраты на производство такого рода меток меньше, а их размер позволяет разместить их почти на любом товаре.

В активных и полупассивных RFID-метках для обеспечения энергией их сетей используются внутренние батареи. Активная метка использует батарею также для передачи радиоволн ридеру, в то время как полупассивная метка для этих целей использует энергию ридера. Так как в этих метках содержится больше составных частей, чем в пассивных, они являются более дорогими. Активные и полупассивные метки используются для более дорогостоящих товаров, которые поставляются на большие расстояния - они транслируют высокие частоты от 850 до 950 МГц, которые могут быть считаны с расстояния 100 футов (30,5 метров) и дальше. Если необходимо считать метки с большего расстояния, дополнительные батареи могут увеличить диапазон меток до 300 футов (100 метров).

Как и другие беспроводные устройства, RFID-метки используют часть электромагнитного спектра. Точная частота варьируется и может быть установлена в целях избежания интерференции с другими электронными устройствами или же между RFID-метками и ридерами в виде интерференции меток или интерференции ридеров. RFID-системы могут использовать систему сотовой связи TDMA (многостанционный доступ с временным разделением каналов) для корректного поддержания беспроводной связи.

Пассивные RFID-метки полностью зависят от ридера в качестве их источника энергии. Такие метки могут быть считаны с расстояния до 20 футов (шесть метров) и имеют меньшую стоимость производства, что означает возможность применения на более дешёвых товарах. Эти метки создаются для одноразового использования, как и товары, на которых они размещаются. В то время как на железнодорожных вагонах будет размещена активная RFID-метка, к бутылке шампуня будет прикреплена пассивная.

Ещё одним фактором, влияющим на стоимость RFID-меток, является способ хранения информации. Существует три вида хранения: чтение/запись, только чтение и WORM (однократная запись, многократное чтение). В метках типа чтение/запись данные могут быть добавлены либо перезаписаны. Метки типа "только чтение" не поддерживают добавление либо перезапись данных - в них содержится только та информация, которая была занесена при их изготовлении. В метках типа "WORM" возможно добавление данных (например, дополнительного серийного номера), но лишь один раз и без возможности перезаписи.

Стоимость большинства пассивных RFID-меток варьируется от 7 до 20 центов США за 1 штуку. Активные и полупассивные метки более дорогостоящие, и обычно производители не устанавливают на них цены без предварительного определения диапазона их действия, вида хранения и количества. Целью RFID-индустрии является уменьшение стоимости пассивных RFID-меток до 5 центов за штуку, как только торговые фирмы введут их в использование.


Говорящие метки

После того как RFID-индустрия сможет снизить цены на метки, возникнет повсеместная сеть умных пакетов, отслеживающих каждый участок цепи поставок. На магазинных полках будет большое количество товаров с умными метками, чей путь от покупки до мусорной корзины можно будет проследить. Даже сами полки будут передавать информацию по беспроводной связи прямо в сеть. Метки будут лишь частью этой большой товароотслеживающей сети.

Другими двумя компонентами этой сети будут являться ридеры, обменивающиеся данными с метками, и интернет, предоставляющий каналы связи для сети.

Давайте взглянем на реальный сценарий работы этой системы:

  • В магазине вы покупаете картонный пакет молока. Упаковки с молоком содержат RFID-метки, в которых находится информация о цене молока и его сроке годности. Когда вы берёте упаковку с полки, точный срок годности молока может быть показан на полке, либо же эта информация может быть отправлена на ваш КПК или мобильный телефон.
  • При выходе из магазина вы проходите через двери, в которые встроен ридер меток. Этот ридер суммирует стоимости всех товаров в вашей тележке и отправляет счёт в ваш банк, где получившаяся сумма списывается с вашего счёта. Производители товаров знают, что вы купили их продукт, а компьютеры в магазине знают точно, какое количество каждого продукта нужно заказать.
  • Вернувшись домой, вы ставите молоко в холодильник, который также оборудован ридером. Такой умный холодильник способен наблюдать за всеми продуктами, которые в нём хранятся. Он может отслеживать, какие продукты вы предпочитаете и как часто вы пополняете запасы своего холодильника. Также он может оповещать вас, когда молоко либо какой-нибудь другой продукт испортится.
  • Товары также отслеживаются, когда их выбрасывают в мусорный бак либо урну. На этой стадии ваш холодильник может добавить молоко в ваш список покупок, или же вы можете сами задать холодильнику программу автоматически заказать все продукты из списка.
  • Базируясь на товарах, которые вы покупаете, ваш магазин узнаёт о ваших предпочтениях. Вместо обычных газет с еженедельными специальными предложениями магазина, вы можете получать одну, но созданную специально для вас. Если у вас есть 2 ребёнка школьного возраста и щенок, ваш магазин может использовать приёмы потребительского маркетинга, высылая вам купоны на такие товары, как коробки сока и корм для собак.

Для того чтобы такая система работала, каждому товару необходимо присвоить уникальный номер изделия. Центр автоматической идентификации Массачусетского технологического института работает над созданием идентификатора электронного кода продукта (EPC), который сможет заменить UPC. Каждая умная этикетка сможет содержать 96 бит информации, включая сведения о производителе, название товара и 40-битный серийный номер. Благодаря такой системе, умная этикета сможет передавать информацию сети, которая называется Система Идентификации Товаров. Эта база данных будет искать информацию о продукте и затем отправлять её на компьютеры производителя.

Данные, содержащиеся на умных этикетках, будут написаны на языке описания товара (PML), в основе которого лежит расширяемый язык разметки (XML). Благодаря PML все компьютеры могут обмениваться данными с любой компьютерной системой способом, похожим на тот, который использует веб-сервер для прочтения HTML.

Мы ещё до этого не дошли, но RFID-метки распространены в нашей жизни больше, чем вы можете себе представить. Wal-Mart и Best Buy являются лишь двумя главными торговыми компаниями, использующими RFID-метки для хранения товара на складе и его продажи. Автоматические системы, которые называются умными программными агентами, контролируют все данные, пересылаемые RFID-метками, и выполняют особую программу действий, похожую на сортировку товара.

Рынок сбыта США находится на пороге обширного применения RFID-технологии через систему расчётов, в которой используется беспроводная связь ближнего радиуса действия (NFC). Это кредитные карточки будущего.


Беспроводная связь ближнего радиуса действия, смартфоны и RFID

NFC-технология является перспективной, так как она представляет собой новое поколение удобного способа оплаты с дополнительным уровнем защиты. Некоторые кредитные карточки имеют встроенные NFC-чипы, и их можно просто прикладывать к платёжным NFC-терминалам, а не проводить через них, что уменьшает вероятность считывания ваших данных через магнитную полосу. Такая же система используется в мобильных телефонах.

Google является одной из компаний, продвигающих NFC-платежи с помощью Google Wallet. Приложение хранит информацию о кредитной карточке под множеством уровней защиты и допускает лишь оплату путём быстрого прикосновения карточки к NFC-терминалам. Это значит, что применимость технологии ограничена числом платёжных NFC-терминалов, установленных на торговых точках, а также числом телефонов, поддерживающих данную технологию - в самом начале Google Wallet работал лишь на смартфоне Android Nexus S.

Но как это связано с RFID? Устройства с беспроводной связью ближнего радиуса действия могут считывать пассивные RFID-метки и извлекать хранимую в них информацию. На сегодняшний день эта технология используется в рекламе. Представьте себе обычный плакат, на котором рекламируется пара джинсов, такой, который можно увидеть на стене торгового центра. Рекламодатели могут сделать "умные" постеры с RFID-метками, которые добавят новый уровень взаимодействия с покупателями. Прикоснитесь телефоном, поддерживающим NFC, к постеру с RFID-меткой - и вы можете получить 10% скидку на эти джинсы в Macy. Цена пассивных RFID-меток достаточно низкая для того, чтобы их использовать в рекламных материалах для привлечения покупателей.

NFC и RFID технологии ожидает большое будущее в сфере продаж, но основной проблемой остаётся безопасность. Некоторые критики считают, что идея отслеживания и записи покупок торговыми предприятиями является пугающей. Розничная торговля - не единственная индустрия, использующая RFID-технологию: в следующем разделе мы узнаем, как правительство применяет RFID-метки.


RFID-метки, которые выпускает правительство

В то время как покупатели счастливо - или рассеянно - приобретают товары с RFID-метками, некоторые люди в штыки воспринимают законодательство США, в соответствии с которым все паспорта должны быть оборудованы RFID-микрочипами.

14 августа 2006 года Госдепартамент США начал издавать электронные паспорта, или же е-паспорта. После атаки террористов 11 сентября 2001 года Министерство национальной безопасности (МНБ) выдвинуло предложение по использованию е-паспортов в качестве мер защиты безопасности авиасообщений, обеспечения безопасности границ и более эффективного проведения таможенного досмотра в аэропортах Соединённых Штатов. Улучшенные функции обеспечения защиты в е-паспортах - идентификационный номер чипа, цифровая подпись и фотография, служащая биометрическим идентификатором - сводят на нет вероятность подделки паспорта.

Е-паспорт поможет улучшить безопасность, однако с таким большим количеством хранимой информации, возникают опасения о возможности хищения персональных данных. Две возможных способа хищения персональных данных, которые могут произойти при использовании е-паспортов:

  • Скимминг: использование RFID-ридера для сканирования данных с RFID-чипа без ведома владельца е-паспорта.
  • Прослушка: прослушивание частот, излучаемых RFID-чипом, во время его сканирования официальным ридером.

Как бы то ни было, МНБ утверждает, что е-паспорта абсолютно безопасны в использовании и что были приняты надлежащие меры предосторожности для обеспечения личной конфиденциальности.

  • С целью защиты от скимминга, в е-паспортах имеется металлическое анти-скимминговое устройство. Это устройство представляет собой радиоэкран, встроенный между обложкой паспорта и его первой страницей. Когда е-паспорт закрыт, его сканирование невозможно; когда он открыт, информация может быть считана сканнером, находящимся на расстоянии не более 3,9 дюймов (10 см).
  • Для защиты от прослушивания, МНБ издал указ о том, что все территории, где происходит сканирование е-паспортов, должны быть тщательно скрыты и ограждены во избежание возможности принятия сигнала за пределами законных RFID-ридеров.

Стоимость е-паспорта составляет $97. Хотя цена может казаться преувеличенной, стоимость установки RFID-ридеров в аэропортах ещё более шокирующая. Принятие е-паспортов потребует постепенных перемен, однако власти уже обсуждают, какими дополнительными функциями защиты и улучшенными биометрическими характеристиками будут обладать е-паспорта следующего поколения.

Но споры вокруг е-паспортов блекнут на фоне обсуждения вживления чипов в людей.


Чипование людей и животных

Чипование животных - явление не новое: фермеры годами отслеживают стада с помощью RFID-технологии. Но компании превращают чипование животных в крупный бизнес, а некоторые предлагают услуги вживления чипа в человека.

RFID-система возвращения домашных животных основывается на крошечных микрочипах размером с рисовое зерно, в которых содержится контактная информация хозяина, а иногда и медицинская карта животного. Ветеринары сканируют потерянных животных с помощью RFID-ридера для определения наличия у животного микрочипа. Но здесь система может дать сбой. Существует большое количество конкурирующих систем возвращения домашних животных и, следовательно, большое количество микрочипов. Общество защиты животных США проводило кампанию в целях разработки универсального RFID-ридера, которым бы ветеринары сканировали микрочипы животных независимо от их производителя или года производства. В ноябре 2005 года Президент Джордж Буш подписал билль о стандартизации микрочипов для животных, а также о государственной базе данных информации о владельцах домашних животных.

Даже несмотря на то, что в 2004 году Управление по контролю за продуктами и медикаментами США одобрило вживление RFID-микрочипов в тела животных и людей, исследование далёкого 1996 года показывает, что эти имплантанты могут вызвать злокачественные опухоли у лабораторных крыс и мышей. Говоря точнее, имплантанты, которые оказывают неблагоприятное воздействие на ткани организма, вызывают саркомы. Ни одно исследование ещё не доказало, что раковые клетки могут формироваться у других животных, так что ещё очень рано говорить, какой эффект могут оказывать чипы на человека. Никакого негативного влияния радиоволн, излучаемых RFID-чипами, на здоровье человека не наблюдалось. Несмотря на эти факты, либо отсутствие таковых, другие недостатки чипования людей могут перевесить его преимущества.

Корпорация VeriChip Corp. является лидером в области чипования людей. Компания производит микрочипы с уникальными идентификационными номерами, которые заносятся в медицинскую базу данных VeriChip, где содержится контактная информация в чрезвычайных ситуациях и медицинские карточки. Пациенты с серьёзными заболеваниями, такие как болезнь Альцгеймера, идеально подходят VeriChip. Кроме разового платежа за вживление имплантанта, VeriChip взимает ежегодную плату, зависящую от количества информации, которую вы хотите разместить в базе данных - вы можете выбрать просто своё имя и контактную информацию, либо же полную медицинскую карту. VeriChip ещё развивается, так что RFID-ридеры установлены ещё не во всех больницах. Кроме того, медицинские работники могут сканировать не каждого пациента на наличие чипа, это зависит от больницы или доктора, так что ваш VeriChip может оказаться бесполезным.

Одним продуктом VeriChip с большим процентом успеха является программа защиты младенцев Hugs Infant Protection Program. В соответствии с этой RFID системой контроля, на щиколотки новорожденных в некоторых больничных яслях прикрепляются браслеты со встроенными RFID-чипами. Если постороннее лицо попытается вынести младенца из больницы, на сестринских постах и у выходов зазвучит сигнал тревоги.


RFID и СВДС

Один исследователь разработал RFID-систему, отслеживающую уровни углекислого газа в организме ребёнка в целях предотвращения синдрома внезапной детской смерти (СВДС). По этой системе к детской кроватке присоединяются датчики, которые подают звуковой сигнал в случае, если ребёнок перестал дышать, таким образом потенциально спасая жизнь ребёнка.


Критика RFID

Как и со многими новыми технологиями, люди боятся того, чего они не понимают. По поводу RFID у потребителей имеется большое количество опасений, и некоторые из них могут быть оправданными.

Ставки на чипование людей выше, чем на прикрепление меток к товарам, и критики RFID обеспокоены тем, что когда-нибудь чипование людей может стать обязательным. Когда в 2006 году компания CityWatcher.com вживила чипы двум из своих работников, эти опасения вышли из-под контроля. Компания утверждала, что работников не принуждали к чипованию - они пошли на это добровольно для более лёгкого доступа к охраняемым хранилищам, где находятся секретные документы. Другие работники отказались от вживления имплантата, что никак не повлияло на их позиции в компании.

Кроме ограниченных возможностей использования сканирования VeriChip, о которых говорилось в последней части, чипование людей имеет глубокие религиозные и правовые последствия для некоторых. Одни считают, что чипование людей является предсказанием библейского пророчества из Книги Откровений, интерпретируя чип как "Начертание зверя". Тех, кого беспокоят гражданские свободы, чип подводит на шаг ближе к Оруэлловскому обществу, в котором за каждым нашим действием и мыслью будет наблюдать Большой Брат.

Если мы ещё можем выбирать, вживлять ли RFID-чипы в своё тело либо в своих домашних животных, то контроль над размещением меток на товарных продуктах находится не в наших руках. В книге "Чипы-шпионы: как крупные корпорации и государство планируют следить за каждый вашим шагом посредством RFID" ("SpychipsL How Major Corporations and Government Plan To Track Your Every Move with RFID") Катрин Альбрехт (Katherine Albrecht) и Лиз МакИнтайр (Liz McIntyre) описали наиболее чрезвычайные последствия использования RFID-меток. Они описали, как RFID-метки могут быть использованы для контроля над вашими расходами, а также состоянием банковского счёта, чтобы определить, сколько вам следует тратить на покупки. Это может звучать подозрительно, но хакеры доказали, что некоторые RFID-метки можно подделать, а также отключить их функцию защиты от краж и изменить цену, соответствующую какому-либо продукту. Потребуется более сильная криптографическая защита, чтобы обеспечить невозможность прослушки хакерами RFID-частот с помощью сверхчувствительных антенн.

Более того, некоторые критики считают, что переход на RFID в качестве основного средства защиты может снизить эффективность "человеческих" контрольно-пропускных пунктов. Если сотрудники службы охраны будут полностью полагаться на противокражные RFID-устройства в торговле и использовать RFID технологию в идентификаторах, издаваемых государством, для обнаружения преступников или террористов, они могут упустить преступление, происходящее прямо на их глазах.

Kevin BONSOR, Wesley FENLON,
howstuffworks.com

Версия для печатиВерсия для печати

Рубрики: 

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Всего голосов: 0
Заметили ошибку? Выделите ее мышкой и нажмите Ctrl+Enter!
 

Комментарии

Аватар пользователя mike

ИМХО было.

Аватар пользователя savely

Я понимаю, почему "ИМХО было", ибо 80-85% статьи - довольно давно известные факты. 

 

Тем не менее, думаю, что вряд ли это неинтересно.

Аватар пользователя mike

Да было, было. См.:

Демидов + RFID site:kv.by

Повторение -- мать ученья? :))