基于NFC的手機的防偽

摘要：NFC英文全稱Near Field Communication，即近距離無線通信。它是由飛利浦公司發(fā)起，由諾基亞、索尼等著名廠商聯(lián)合主推的一項無線技術(shù)，它的應(yīng)用終端一般為手機。NFC目前在業(yè)界內(nèi)被認(rèn)為是很有前途的重要產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用技術(shù)。本文將介紹NFC手機系統(tǒng)的組成、特點、工作原理及其在現(xiàn)代商品防偽中的應(yīng)用,討論了NFC發(fā)展前景。目前，傳統(tǒng)的防偽技術(shù)難以起到真正防偽的作用，國際防偽領(lǐng)域逐漸興起了一股利用電子技術(shù)防偽的潮流，NFC技術(shù)已經(jīng)引起了防偽界的廣泛關(guān)注。

關(guān)鍵詞：NFC手機;NFC;防偽

圖1 諾基亞開發(fā)的NFC手機

引言

激光防偽、熒光防偽、磁性防偽、溫變防偽、特種制版印刷等是目前通常使用的防偽技術(shù)手段，這些技術(shù)在一段時間內(nèi)一定程度上發(fā)揮著防偽的作用，但到目前為止上述防偽技術(shù)還不完善，未能有效地制止假冒的行為。

防偽技術(shù)的探索和應(yīng)用，不僅將為企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟效益，還將為國家相關(guān)管理部門有效的監(jiān)管企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營狀況，打擊和取締非法生產(chǎn)活動，維護社會秩序穩(wěn)定，為國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展提供有力的技術(shù)保障。同時有利于提高管理效率，降低運作成本。

NFC(Near Field Communication)是自動識別技術(shù)的一種，它通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對目標(biāo)加以識別。NFC應(yīng)用于防偽是將極小芯片貼在所需防偽的物品上，利用射頻技術(shù)將芯片內(nèi)存儲的資料傳遞到系統(tǒng)終端加以辨認(rèn)，是目前一項研究熱點。它無需直接接觸即可完成信息輸入和處理，且操作方便快捷。能夠廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、物流、醫(yī)療、交通運輸和資產(chǎn)管理等需要收集和處理數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

1 NFC手機系統(tǒng)組成和原理

1.1 系統(tǒng)組成

一個最基本的NFC手機系統(tǒng)一般是由存儲標(biāo)識物信息的芯片即電子標(biāo)簽(Tag)、用于寫入和讀出標(biāo)簽數(shù)據(jù)的閱讀器(Reader，也可稱為讀頭)以及天線組成。為了能實現(xiàn)對標(biāo)簽數(shù)據(jù)的處理，還需具備相應(yīng)的計算機系統(tǒng)支持。

(1)電子標(biāo)簽(Tag，即射頻卡)：是NFC的核心部件，它被裝置于被識別的物體上，存儲著一定格式的電子數(shù)據(jù)，即關(guān)于此物體的詳細(xì)信息。標(biāo)簽類似于條碼技術(shù)中的條碼符號，但不同的是必須能夠自動或半自動地把存儲的信息發(fā)射出去。電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線和標(biāo)簽芯片組成。標(biāo)簽芯片是具有無線收發(fā)功能和存儲功能的單片系統(tǒng)(S0C)，其中存儲有約定格式的編碼數(shù)據(jù)，用來唯一標(biāo)識所附著的物體。它是射頻識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體，具有智能讀寫及加密通信的能力。

(2)閱讀器(即NFC手機)：它作為終端設(shè)備，能夠自動以無接觸的方式讀取電子標(biāo)簽所存儲的電子數(shù)據(jù)，是NFC手機系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器與電子標(biāo)簽之間存在著通信協(xié)議，彼此互傳信息。每當(dāng)黏附有電子標(biāo)簽的物體通過它的讀取范圍時，就向標(biāo)簽發(fā)射無線電波，然后標(biāo)簽回送自身儲存的物體信息，整個過程是非接觸式的。

(3)天線(Antenna)：在電子標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號。閱讀器上連接的天線一般做成門框形式，放在被測物品進出的通道口，它一方面給無源的電子標(biāo)簽發(fā)射無線電信號提供電能以激活電子標(biāo)簽;另一方面也接收電子標(biāo)簽上發(fā)出的信息。在每個電子標(biāo)簽上也有自己的微形天線，用于和閱讀器進行通訊。

1.2 系統(tǒng)的工作原理

NFC手機系統(tǒng)的工作原理示意圖參見圖2。通常電子標(biāo)簽(Tag)安置在物體上，具備識讀功能的NFC手機通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號;當(dāng)電子標(biāo)簽進入手機的電波接收覆蓋范圍時，其微形天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，電子標(biāo)簽獲得能量被激活并向手機發(fā)送識別所需的數(shù)據(jù)等信息(電子標(biāo)簽從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出指令送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作);手機接收到來自電子標(biāo)簽的載波信號，對信號進行解調(diào)和解碼后送至計算機主機進行處理;計算機系統(tǒng)根據(jù)邏輯運算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號。

圖2 NFC手機系統(tǒng)的工作原理

2 NFC的優(yōu)點

NFC具有如下的優(yōu)點：

(1)讀取方便

數(shù)據(jù)的讀取免“接觸”，無需光源，甚至可以透過外包裝來進行。有效識別距離大，采用自帶電池的主動標(biāo)簽時，有效識別距離可達到30米以上。

(2)識別速度快

電子標(biāo)簽一進入識別場所，閱讀器就可以即時讀取其中的信息，而且能夠同時處理多個電子標(biāo)簽，實現(xiàn)批量識別。

(3)容易實現(xiàn)小型化和多樣化的形狀

電子標(biāo)簽在讀取上并不受尺寸大小與形狀之限制。它的體積小，易封裝，外形多樣(如卡狀、環(huán)狀、鈕扣形、筆形等)，可以隱藏或者嵌入在大多數(shù)材料或產(chǎn)品內(nèi)，使被標(biāo)記的貨品更加美觀。可應(yīng)用于不同場合，使用非常方便。

(4)數(shù)據(jù)的記憶容量大

目前市場上生產(chǎn)的電子標(biāo)簽芯片，存儲數(shù)據(jù)量最低的也有17位二進制數(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于條形碼的數(shù)據(jù)量。未來物品所需攜帶的資料量愈來愈大，數(shù)據(jù)容量會隨著記憶規(guī)格的發(fā)展而擴大，對此電子標(biāo)簽不會受到限制。

(5)穿透性

NFC在識別時能透過泥漿、污垢、油漆涂料、油污、木材、水泥、塑料、水和蒸汽等非金屬材料閱讀標(biāo)簽，不必一定與電子標(biāo)簽載體直接接觸。數(shù)據(jù)傳輸使用較高的頻段，利用無線電原理傳輸信號，電子標(biāo)簽即使被諸如上述的紙張、木材、塑料等包裹時仍然可以進行穿透性通訊。

(6)耐環(huán)境性

NFC在黑暗或臟污的環(huán)境之中，也可以讀取數(shù)據(jù)。它對水、油和藥品等物質(zhì)有較強的抗污性，不像紙張一受到臟污就會看不到，甚至在惡劣環(huán)境下也可以使用，工作溫度可達-25℃～+70℃，因此電子標(biāo)簽成為骯臟、潮濕和刺目等惡劣環(huán)境下閱讀的理想選擇。

(7)使用壽命長，應(yīng)用范圍廣

電子標(biāo)簽的使用壽命可長達10年以上，讀寫10萬次，無機械磨損、無機械故障。

(8)更好的安全性

電子標(biāo)簽的編號獨一無二，可以為存儲數(shù)據(jù)的讀寫設(shè)置密碼保護，還可以通過一種加密運算加入防偽識別碼。只要通過聯(lián)網(wǎng)或生產(chǎn)廠商的防盜識別設(shè)備如閱讀器等掃描，立即可以分辨產(chǎn)品的真?zhèn)?，具有更高的安全性?/p>

(9)成本

電子標(biāo)簽價格將隨著技術(shù)的發(fā)展及生產(chǎn)規(guī)模的擴大而降低

3 NFC在商品防偽中的應(yīng)用

NFC防偽的原理是：將商品識別號(ID)即防偽碼(它是通過硬件或軟件算法進行加密)寫在NFC芯片中，這個ID在生產(chǎn)、銷售等所有環(huán)節(jié)中是唯一的;芯片被制作成電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽被附加在商品上，使它成為商品不可分割的一部分。當(dāng)電子標(biāo)簽“被迫”與商品分離時，商品的“完整性”被破壞，商品被認(rèn)為已被“消費”，防偽結(jié)束。在上述環(huán)節(jié)中，通過各種技術(shù)手段保證此ID驗證過程是不可偽造和篡改的。如果驗證機制被偽造，則會出現(xiàn)偽造的商品;如果驗證過程被篡改，則導(dǎo)致真品被“證偽”從而擾亂市場。這樣，在商品從生產(chǎn)、流通到消費的全過程中，都只有一個被唯一ID標(biāo)識的擁有唯一驗證手段的商品存在，從而達到防偽的目的。NFC電子標(biāo)簽的識別ID數(shù)據(jù)是只讀的，不可更改。為了防止造假者使用相同ID的偽造電子標(biāo)簽，在防偽標(biāo)簽中還可以寫入一個與ID關(guān)聯(lián)的也具有唯一性的隱秘信息“密鑰”，用于鑒別驗證過程的唯一性。因此防偽標(biāo)簽ID唯一，芯片中隱秘驗證信息唯一以及嚴(yán)格的加密認(rèn)證機制，可使防偽技術(shù)長期有效。

國內(nèi)人們常用的商品，諸如酒類、化妝品、醫(yī)藥保健品等中的一些名牌，假冒偽劣商品出現(xiàn)市場會嚴(yán)重影響這些名牌商品的信譽，影響國家的經(jīng)濟建設(shè)，其防偽很具必要性。

NFC防偽技術(shù)突破了以往防偽技術(shù)的思路，采取了一種新舉措，使其具有難以偽造性、易于識別性、信息反饋性、密碼唯一性、密碼保密性、使用一次性等特點。利用NFC技術(shù)防偽，與激光防偽、數(shù)字防偽等相比，其優(yōu)點在于：每個標(biāo)簽有一個唯一的ID號碼，此唯一ID是在制作芯片時放在ROM中的，無法修改、難以仿造;無機械磨損，防污損;閱讀器具有不直接對最終用戶開放的物理接口，保證其自身的安全性;數(shù)據(jù)安全方面除電子標(biāo)簽的密碼保護外，數(shù)據(jù)部分可用一些算法實現(xiàn)安全管理;閱讀器與電子標(biāo)簽之間存在相互認(rèn)證的過程等。

4 結(jié)束語

應(yīng)用NFC手機來防偽無論采用何種方式，還要確保鑒別儀器尤其是手機終端的安全問題。只有這樣，才可以真正起到防偽作用。目前，我國NFC主要應(yīng)用于物流管理、醫(yī)療領(lǐng)域、貨物和危險品的監(jiān)控追蹤管理、民航的行李托運及路橋的不停車收費等方面。可以預(yù)測，NFC的應(yīng)用會孕育一個龐大的市場，是一個新的經(jīng)濟增長點，它的潛力和前景將是非常誘人的，目前諾基亞、飛利浦、索尼以及google等公司都在大力研發(fā)NFC?？梢灶A(yù)見的是，NFC技術(shù)憑借其所獨有的優(yōu)勢，將在全球形成一個巨大的產(chǎn)業(yè)，值得各個領(lǐng)域加以關(guān)注。