ВВЕДЕНИЕ В RFID

Целью моей научно-исследовательской работы является создание системы контроля и ограничение доступа в помещение на основе бесконтактного считывания и идентификации радио-частотных меток (RFID).

RFID - это технология, позволяющая передавать и получать информацию от идентифицируемых объектов по радиоканалу, не требующая наличия прямой видимости или физического контакта между считывателем и идентификатором.

Благодаря наличию этих двух неоспоримых преимуществ перед другими, RFID постепенно вытесняет такие «отмирающие» технологии идентификации, как штрих-кодирование и магнитные карты.

RFID-идентификаторы не только более удобны в применении, но и могут хранить в себе больше информации, позволяют использовать различные системы криптования данных для защиты от копирования и фальсификации.

На данном этапе RFID технологии интенсивно развиваются и охватывают все новые сферы жизни людей и общественной деятельности в целом. Это, в принципе, и обуславливает растущую ответственность, возлагаемую на методы радиочастотной идентификации. Растет потребность в разработке новых методов шифрования данных, в разработке и усовершенствовании каналов асинхронной передачи данных, в использовании алгоритма кодирования с открытым ключом.

Обзор существующих исследований

Защита автомобильных прицепов от угонов

В Великобритании широко распространены автомобильные прицепные домики-фургоны типа «caravan». Ежегодно их продается до 24 000 штук по цене от 6 до 25 тысяч фунтов стерлингов. Их сохранностью в первую очередь озабочены страховые компании, поэтому описанная ниже защитная схема для автовладельцев реализована бесплатно. При изготовлении каждому домику-фургону присваивается уникальный идентификационный код VIN, состоящий из 17 буквенно-цифровых знаков. Этот код регистрируется при продаже вместе с данными о владельце домика в специальной ассоциации, состоящей из 35 фирм-производителей фургонов, 100 дилерских компаний и 550 автостоянок.

С 1998 года внедрена схема маркировки домиков. Идентификационный код VIN методом химического травления наносится на все стекла с одновременным дублированием этой информации в памяти радиочастотной метки. Пассивная радиочастотная метка типа WORM разработки компании TIRIS (Texas Instruments, Northamptron, UK) имеет размеры кредитной карты и обладает программируемой памятью емкостью 1360 бит (около 170 буквенно-цифровых знаков).

Метка устанавливается внутри фургона при сборке на заводе. Данные о владельце однократно записываются в память WORM в момент продажи, и после этого уже не могут быть изменены. Если даже угонщик фургона заменит все стекла на другие с собственной графировкой, он не сможет изменить код транспортного средства VIN и данные о владельце в памяти радиочастотной метки. В свою очередь эта информация считывается с метки дистанционно при движении фургона мимо поста дорожной полиции. Если данные об угоне имеются в полицейском компьютере, тревожный сигнал будет выдан автоматически. Опять же, если код VIN на стекле фургона не соответствует данным считаным с радиочастотной метки, автовладелец возбудит внимание полиции.

Контроль движения общественного транспорта

Итальянская компания, осуществляющая перевозки пассажиров общественным транспортом в г. Турине (Италия), ввела в действие систему контроля за движением принадлежащих ей 900 автобусов и 300 трамваев. В ней используются устройства RFID разработки Confident, TAGMASTER и Kista (Швеция). Турин стал третьим итальянским городом, который приобрел указанную систему.

Небольшая радиочастотная метка устанавливается на каждом автобусе и трамвае. При возвращении автобуса с маршрута центральный компьютер (обыкновенная «персоналка») по сигналу, считаному с метки, автоматически регистрирует дату и время прибытия.

При выходе на маршрут регистрация повторяется, при этом водитель видит свой идентификационный номер, номера автобуса (трамвая) и маршрута, отображаемые на большом экране около ворот парка. Водителю не требуется останавливаться или проезжать в непосредственной близости от считывателя: метки, работающие в частотном диапазоне 2,45 ГГц, позволяют считывать с них информацию на расстоянии до 6 метров. Система позволяет оптимально планировать загрузку водителей автобусов и трамваев и контролировать своевременность выхода на маршрут и возвращения с маршрута.

Электронная маркировка товаров в торговле

Компания Sainsbury's Supermarkets (Великобритания), обладающая сетью из 381 супермаркетов, приняла решение об электронной маркировке товаров. Используется технология радиочастотной идентификации CHECKPOINT SYSTEMS (Harlow, UK). Малоразмерные метки RFID толщиной с лист бумаги запрессовываются в упаковку товаров еще на этапе их производства. В магазинах установлены детекторы защиты от краж на входах и выходах торгового зала. Детекторы обнаруживают присутствие радиочастотной метки и издают сигнал тревоги. Дезактиваторы меток расположены у кассира.

Стандартные сканеры штрихового кода 2010 серии Scantech (Голландия) специальным образом доработаны и позволяют вместо традиционных двух последовательных операций считывания кода товара с последующим снятием защиты выполнять одну, объединяющую обе указанные функции. Система доказала свою эффективность. В первую очередь маркируются товары из группы риска (наиболее подверженные кражам), а также товары в дорогих секциях. Маркированные и немаркированные товары не отличаются по внешнему виду (виден только штриховой код, но неизвестно, запрессована ли метка в упаковку и в каком месте). Применение указанной схемы сокращает время работы кассира и общее количество контрольного оборудования в торговом зале. Планируется перевести все 100% товаров на маркировку радиочастотными метками.

Похожая система под наименованием «Альбатрос» разрабатывается для торговой компании El Corte Ingles (Испания) по технологии фирмы PHILIPS. Работы начаты осенью 1996 года и планируется в течение 5 лет достичь положения, при котором 30% всех товаров будут снабжены метками RFID. Используются метки типа R/W с внутренней памятью 512 бит, в которой размещается уникальный номер метки (64 бита) и место для информации пользователя (384 бита). Данные гарантировано сохраняются в памяти в течение 10 лет. Размеры метки - 5х5 см, эффективная дальность до считывателя - 1,2 м, рабочая частота 13,56 МГц, скорость работы считывателя - 20 меток в секунду. Реализована функция антиколлизии: метки однотипных товаров селектируются и не смешиваются в учетной системе. Для борьбы с кражами с двух сторон прохода в зал устанавливаются антенны считывателя (всего 2), при этом ширина прохода достигает 1,5 метра.

Контpоль доступа

По данным журнала «IT Reseller» от общего количества проданных в Европе систем RFID 16% составляют системы контроля доступа. Схемы работы достаточно просты: радиочастотная метка с данными сотрудника является по сути электронным пропуском, изготовленным в виде брелока для ключей, фирменного значка, браслета или даже циферблата для наручных часов («STId» FRANCE). Считыватели радиочастотных меток устанавливаются на турникетах при входе в здание компании, а также на дверях помещений с ограниченным доступом сотрудников. Достаточно только иметь при себе электронный пропуск, чтобы код был считан, проверен компьютером, сличен со списком сотрудников, которым разрешен допуск и одновременно с автоматическим открытием дверей отмечен в памяти компьютера с указанием должности, фамилии и инициалов сотрудника, а также даты и времени прохода. Недостатком системы может быть проход группы по одному пропуску, который устраняется установкой турникетов и визуальным контролем со стороны службы наблюдения.

Перечень решаемых в работе задач (+ новизна и пр.)

В технологиях RFID несомненно много достоинств, однако следует отдавать себе отчет в том, что сфера ее применения может быть разнообразной. Более того, одна и та же метка может быть ключем к одной или нескольким разным дверям, ключем зажигания Вашего автомобиля и даже инструментом оплаты товаров и услуг. Естественно, что такие важные вещи приводят нас к вопросу о безопасности, сохранности и защите своего имущества и личной жизни в целом.

Если мы говорим о использовании RFID-ключей для контроля и ограничении доступа в помещение, то наиболее важные и значимые проблемы, которые предстоит решать в работе это:

- Снизить «сканируемость» и повысить защищенность радиочастотных меток от копирования. Выбор и/или разработка системы кодирования, позволяющая защитить метку от копирования каким-либо сканером.

- Обеспечить одновременное считывание. Одновременное считывание нескольких меток без принятия дополнительных мер и введения дополнительных разработок может привести к тому, что сигналы двух меток будут накладываться один на другой.

- Изучить подверженность помехам в виде электромагнитных полей Системы RF идентификации могут быть чувствительны к помехам в виде электромагнитных полей. Поэтому необходимо тщательно проанализировать условия, в которых система RFID будет эксплуатироваться и выработать необходимые меры противодействия.

- Учесть влияние электромагнитного поля на здоровье людей. Сами радиочастотные метки не представляют риска для здоровья, так как 99, 9% времени они не активны. А вот считыватели являются излучателем электромагнитного поля, влияние которого, в свою очередь, является предметом многих споров и диcкуссий исследователей всего мира.

Разработки в сфере безопасности RFID

Теоретические задачи обеспечения безопасности RFID

Высокие технологии, которые использует общество в первую очередь должны быть безопасны для этого общества. Следует разработать решения и не допустить, чтобы RFID можно было б использовать во вред своему потребителю. На этот счет ведется много дискуcсий и ищутся конкретные как технические, так и алгоритмические решения. Но теоретически все исследования выходят из основных теоретических способов «взлома»: Один из таких экспериментов описан в статье Vulnerabilities in First-Generation RFID-enabled Credit Cards (Thomas S. Heydt-Benjamin, Daniel V. Bailey, Kevin Fu, Ari Juels, and Tom O'Hare).

Скрытое чтение Такой тип атаки предполагает, что метка может откликаться на считывание от постороннего считывания. Т.е. в простейшем варианте - кто-то может на растоянии нескольких метров считывать информацию со всех RFID-меток в Вашем кармане. Конечно не 100%, но очень эффективный и очевидный вариант - добавить кнопку активации на саму метку (кнопку на рызрыв цепи питания). Еще один вариант - уменьшить диапазон считывания. Для того, чтоб защитить информацию не только аппаратным, но и программными методами предлагается закрывать доступ к каждому сектору индивидуальной парой ключей.

Подслушивание Данный тип атаки заключается в обычной записи всех исходящих данных RFID-метки, для последующего эммулирования данной метки. Поэтому следует использовать какую-либо систему с изменяющимся ключем доступа. Например three-pass authentication. Алгоритм такой системы выглядит так: