Radiowa identyfikacja

• Tiris – pionierski standard komunikacji radiowej, wykorzystujący fale FM; stosowany był głównie w handlu.
• Unique – popularna metoda komunikacji wykorzystująca tagi pasywne, zapisywane w momencie produkcji; zapewnia transmisję na częstotliwości 125 kHz z prędkością 2 kb/s; wykorzystywana głównie przy kontroli dostępu – w kartach identyfikacyjnych.
• Hitag – pozwala na odczyt i zapis danych w tagu; wykorzystuje częstotliwość 125 kHz przy prędkości przesyłania danych do 4 kb/s; stosowana w handlu oraz – dzięki możliwości kodowania danych – przy pobieraniu opłat.
• Mifare – pozwala na szyfrowanie danych i bardzo szybką ich transmisję – 106 kb/s; używana przy znakowaniu biletów i w kartach bankowych.
• Icode – przy częstotliwości transmisji 13,56 MHz pozwala na odczyt i zapis danych na tagu o pojemności 512 bajtów; stosowana w ewidencji.

Technologia RFID (Radio Frequency IDentification) opiera się na radiowej, bezprzewodowej komunikacji między maleńkimi chipami (inaczej tagami, transponderami) a odbiornikiem (czytnikiem) i pozwala na odległość odczytać zapisane w tagu informacje. Tagi mogą mieć dowolną wielkość – ze względów praktycznych najczęściej kilka centymetrów – i kształt, a najmniejsze mają wymiary zaledwie 0,05x0,05 mm.

Przyjęto nazywać je pudrem RFID – RFID powder. Tag składa się z układu scalonego o niewielkiej pamięci, najczęściej kilkukilobajtowej, oraz małej anteny. Czytnik także ma antenę oraz dodatkowo nadajnik i dekoder, który potrafi przetworzyć sygnał cyfrowy na radiowy. W zależności od zastosowań czytnik może być wyposażony np. w pamięć do gromadzenia odczytanych z tagów informacji.

Technologia RFID wykorzystuje zjawisko indukcji. Umieszczony w czytniku nadajnik wytwarza wokół anteny zmienne pole elektromagnetyczne, co można traktować jako wysłanie do pobliskich tagów żądania przesłania zawartych w nich informacji. Gdy tag znajdzie się w obszarze pola, dochodzi do ładowania umieszczonego w nim kondensatora. Kiedy w kondensatorze zgromadzi się odpowiednia ilość energii, za pomocą anteny wysyłana jest zawartość pamięci tagu – czytnik otrzymuje odpowiedź.

• NFC (Near Field Communication) – technologia oparta na RFID, ale w przeciwieństwie do komunikacji radiowej RFID, która w większości zastosowań pozwala jedynie na odczyt zapisanych w tagu informacji (ewentualny zapis jest mocno ograniczony przez małą pojemność pamięci transpondera) pozwala na obustronny zapis informacji (na tagu i z tagu w pamięci czytnika). Tu także nośnikiem informacji jest fala radiowa (o tej samej częstotliwości co w RFID), ale zasięg skutecznej komunikacji jest ograniczony do kilkunastu centymetrów. Maksymalna prędkość przesyłania danych to 424 kb/s, co w parze z dużą pamięcią (liczoną w megabajtach) urządzenia odbiorczego pozwala na przesyłanie stosunkowo dużych ilości danych. Pierwszymi urządzeniami, które wykorzystają technologię NFC, mają być telefony komórkowe.
• RuBee – technologia pozbawiona wady RFID, polegającej na tym, że wykorzystywane pole elektromagnetyczne może łatwo wytłumić np. folia aluminiowa, co radykalnie ogranicza skuteczną komunikację. RuBee wykorzystuje w komunikacji jedynie pole magnetyczne – dużo mniej podatne na tłumienie niż pole elektromagnetyczne. RuBee ma być stosowana tam, gdzie RFID, ale zapewni większą niezawodność komunikacji.

Podczas tej komunikacji są wykorzystywane sygnały wysokiej częstotliwości – od setek kHz do pojedynczych GHz. Od częstotliwości zależy zasięg komunikacji, np. przy 125 kHz można skutecznie odczytać zawartość tagu z odległości do 0,5 metra, a przy 5,8 GHz zasięg rośnie do 5–6 metrów. Na skuteczność komunikacji ogromny wpływ mają też wszelkiego rodzaju zakłócenia pola oraz obecność materiałów absorbujących promieniowanie elektromagnetyczne między czytnikiem a tagiem.

Najprostsze tagi są pozbawione własnego zasilania (tagi pasywne) i pozwalają jedynie na odczyt zapisanych w nich informacji. Oprócz nich stosowane są zarówno tagi z własnym zasilaniem (tagi aktywne), jak i tagi umożliwiające zapis informacji.

Tagi RO (Read Only) umożliwiają wielokrotny odczyt jednorazowo zapisanej – już w czasie produkcji chipu – informacji. Transpondery, które zapewniają użytkownikowi samodzielny, jednorazowy zapis informacji, noszą nazwę WORM (Write Once Read Many Times). Na wielokrotny zapis informacji pozwalają tagi R/W (Read/Write) wyposażone we własne źródło zasilania. Zapis informacji odbywa się drogą radiową z wykorzystaniem programatora. Bardziej zaawansowaną wersją transponderów R/W są tagi R/W with password, które przy każdej próbie zapisu lub odczytu wymagają podania hasła dostępu.

Tagi mogą pracować niezawodnie w szerokiej skali temperatur. Są bardzo trwałe. Szacuje się, że tag może być odczytany kilka milionów razy, a zapisana w nim informacja pozostaje niezmieniona przez lata. Współczynnik błędów odczytu informacji z tagów jest niższy niż w innych technologiach automatycznej identyfikacji, np. paskach kreskowych. Chipy RFID jest też bardzo trudno podrobić, ponieważ każdy tag uzyskuje numer identyfikacyjny w procesie produkcji. Co ważne, całe rozwiązanie nie jest drogie. Najprostszy tag kosztuje kilka centów, a czytnik – kilkaset dolarów.

Wokół anteny czytnika jest wytwarzane zmienne pole elektromagnetyczne wysokiej częstotliwości (1). Na skutek indukcji elektromagnetycznej dochodzi do ładowania umieszczonego w tagu kondensatora (2). Po naładowaniu kondensatora tag wysyła informację zapisaną w pamięci za pomocą wbudowanej anteny. Informacja jest odbierana przez antenę czytnika (3). Dekoder czytnika przetwarza otrzymany z anteny sygnał radiowy na informację cyfrową (4). Wysłana przez tag informacja, np. nazwa znakowanego produktu, jest składowana w pamięci wewnętrznej czytnika (5).

Zastosowań technologii RFID jest bez liku. Najprostszy przykład to ewidencja produktów w handlu, czyli zastąpienie tradycyjnej metki chipem RFID. Dzięki temu zamiast stać z załadowanym po brzegi koszykiem z zakupami w kolejce do kasy, przesuwa się go przez specjalną bramkę z czytnikiem RFID – wszystkie produkty są dodawane do rachunku w ciągu kilku sekund. Takie rozwiązania stosuje się w handlu detalicznym między innymi w Kanadzie. Czerpią z nich korzyści nie tylko klienci, ale też kierownicy sklepów, którzy na bieżąco mogą śledzić, jakie produkty zostały sprzedane i jakie należy sprowadzić.

Ewidencję zaopatrzenia za pomocą tagów RFID stosuje amerykańska armia. Dzięki dokładnym danym o stanie magazynów udało się tam zredukować problem nadwyżek sprzętu. RFID jest tam wykorzystywany także do śledzenia dostaw sprzętu na front i do poszczególnych jednostek wojskowych. Z podobnych rozwiązań korzystają cywilne firmy kurierskie.

Chipy RFID są stosowane w kontroli dostępu. Zakodowane w nich informacje pozwalają identyfikować posiadacza karty z wbudowanym tagiem, a także jego prawa dostępu do poufnych danych czy zamkniętych pomieszczeń. Tagi umożliwiające kodowanie danych umieszczono w biletach na mecze ostatniego Mundialu w Niemczech, dzięki czemu biletów nie dało się podrobić.

Od pewnego czasu RFID jest wykorzystywany także do znakowania zwierząt. Zawarte w pamięci transpondera informacje mogą dotyczyć samego zwierzęcia (dane przydatne np. podczas wizyty u weterynarza), jak i właściciela pupila. W celu oznakowania zwierzęcia nie trzeba wszczepiać tagu do organizmu. Wystarczy umieścić chip np. w obroży psa.

Tagami RFID znakuje się nie tylko zwierzęta. Coraz więcej osób decyduje się na wszczepienie sobie chipu pod skórę. Takie urządzenie jest nie tylko zbiorem danych, także medycznych, o noszącej je osobie, ale może – jak w przypadku produktu firmy VeriChip – monitorować parametry organizmu i wysyłać je do bazy danych za pomocą technologii GPS. Zawarte w transponderze informacje mogą zastąpić klucze do mieszkania, kartę kredytową czy dowód osobisty i paszport. Może za kilkanaście lat nie będziemy musieli nosić ze sobą dokumentów, pieniędzy ani kart dostępu, bo wszelkie potrzebne w codziennym życiu informacje będziemy mieli zapisane w tagu RFID.

Nad potencjalnymi zastosowaniami technologii, prawami, które będą te zastosowania regulowały oraz ich praktyczną implementacją pracują obecnie m.in. rząd USA i Parlament Europejski.

Popularność RFID szybko rośnie. Tylko w 2005 roku sprzedano 600 milionów tagów, do roku 2015 ma ich być na świecie około biliona. Rynek RFID do 2016 roku ma 10-krotnie zwiększyć swoją wartość w porównaniu z dniem dzisiejszym. Problemem może być zapewnienie poufności i bezpieczeństwa danych przechowywanych w tagach. Udane próby przejęcia kontroli nad tagiem RFID miały już miejsce. Jedną z zastosowanych metod było wykonanie ataku typu DoS za pomocą telefonu komórkowego. Tag pod wpływem fal radiowych z telefonu zresetował się i przeszedł w stan pozwalający na zmianę zawartości jego pamięci.

Implementacja zabezpieczeń w tagach podnosi jednak koszty ich produkcji. Z zabezpieczeń rezygnuje się w przypadku tagów do metkowania produktów czy znakowania zwierząt. Są jednak niezbędne w kartach dostępu, kartach płatniczych czy paszportach. Jako zabezpieczenia stosuje się hasła lub szyfrowanie danych. W tym drugim wypadku należy odpowiednio zabezpieczyć klucz do szyfru – dla elektronicznego paszportu może być zapisany na stronach dokumentu, dzięki czemu uzyska do niego dostęp tylko osoba powołana, np. celnik podczas kontroli paszportowej.

Duże emocje budzi pomysł znakowania tagami RFID ludzi. Amerykańskie Stowarzyszenie Medyczne AMA uważa, że przemieszczanie się tagu pod skórą może uniemożliwić jego wyjęcie, ostrzega też przed niekorzystnym oddziaływaniem między tagami RFID a aparaturą medyczną czy nawet lekami. Nie do końca jest także wyjaśniony wpływ na zdrowie pola elektromagnetycznego wykorzystywanego w technologii RFID. Teoretycznie powoduje ono niekorzystną jonizację tkanek żywych, ale jej stopień zależy od natężenia pola i czasu ekspozycji. Jak donoszą środowiska naukowe, badania przeprowadzone na szczurach i myszach z wszczepionym tagiem wskazały podwyższone ryzyko rozwoju nowotworu.

Przeciwnikami wszczepiania tagów RFID ludziom są też m.in. organizacje ochrony praw człowieka. Wskazują one na możliwość łatwej inwigilacji oznakowanej osoby – wystarczy ustawić czytniki RFID w newralgicznych punktach miasta, aby sprawnie śledzić przemieszczanie się oznakowanych obywateli.Nie bez znaczenia pozostaje też możliwość kradzieży tożsamości, a w przyszłości – traktowania osób bez wszczepionego chipu RFID jako obywateli drugiej kategorii.