TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH (ITS) 3 1.1 Lịch sử ra đời và phát triển
Khái niệm hệ thống giao thông thông minh
Hệ thống giao thông thông minh (ITS) là việc áp dụng công nghệ hiện đại như cảm biến, điều khiển, điện tử, tin học và viễn thông vào hạ tầng giao thông Mục tiêu của ITS là quản lý và điều hành hệ thống giao thông vận tải một cách hiệu quả, nâng cao an toàn giao thông, giảm thiểu thời gian và chi phí di chuyển, đồng thời bảo vệ môi trường.
ITS là công nghệ tiên tiến đang được áp dụng toàn cầu nhằm khắc phục những vấn đề của hệ thống giao thông đường bộ và nâng cao chất lượng dịch vụ giao thông hiện tại.
ITS mang đến cái nhìn rõ ràng về lợi ích của công nghệ thông tin và truyền thông trong việc kết nối con người với hệ thống giao thông và phương tiện di chuyển Nó tạo ra một mạng lưới thông tin và viễn thông hiệu quả, giúp cơ quan quản lý giao thông giảm thiểu tai nạn và tình trạng tắc nghẽn.
Hệ thống giao thông thông minh, nhờ vào sự phát triển của thiết bị truyền thông và công nghệ thông tin, đã giảm thiểu vai trò của con người trong việc quản lý giao thông, đồng thời vẫn đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông.
Hệ thống ITS bao gồm ba thành phần chính: con người, phương tiện giao thông và cơ sở hạ tầng Sự liên kết chặt chẽ giữa các thành phần này nhằm đạt được các mục tiêu hiệu quả trong quản lý giao thông.
Quản lý khai thác hạ tầng giao thông hiệu quả giúp giảm ùn tắc và tiết kiệm chi phí di chuyển Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc đi lại và vận chuyển, đồng thời cung cấp thông tin giao thông chính xác Bên cạnh đó, việc khai thác tối ưu hạ tầng giao thông hiện tại là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả sử dụng.
+ Bảo đảm an toàn khi tham gia giao thông, xây dựng văn hóa giao thông, giảm thiểu tại nạn.
Nâng cao quản lý thông qua việc chia sẻ thông tin chính xác và nhanh chóng giữa các ban ngành, giúp tăng cường khả năng phối hợp liên ngành trong việc xử lý các vấn đề và cung cấp dữ liệu cần thiết cho việc xây dựng chính sách hiệu quả.
+ Thân thiện với môi trường: Giảm thiểu khí thải ra môi trường, giảm thiểu tiếng ồn.
Hệ thống ITS bao gồm các cảm biến gắn trên đường để thu thập thông tin về luồng giao thông, khí hậu và thời tiết Những thông tin này được phân tích và xử lý bởi hệ thống, sau đó được truyền đến người tham gia giao thông, giúp họ lựa chọn giải pháp lưu thông tối ưu nhất.
Hệ thống ITS là một mạng lưới truyền hình và quản lý giao thông toàn quốc, sử dụng camera giao thông và thiết bị ngoại vi như biển báo điện tử Công nghệ thông tin đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả quản lý giao thông đô thị, cho phép nhà quản lý theo dõi thông tin toàn diện từ một vị trí Việc ứng dụng công nghệ thông tin trong giao thông không chỉ là xu hướng toàn cầu mà còn là nhu cầu cấp thiết để phát triển hệ thống giao thông thông minh.
Mục tiêu của hệ thống giao thông thông minh
Hệ thống giao thông thông minh (ITS) tích hợp con người, phương tiện và cơ sở hạ tầng giao thông, với các thành phần liên kết chặt chẽ nhằm đảm bảo đạt được các mục tiêu tối ưu cho hệ thống giao thông.
+ Giúp hoàn thiện kết cấu hạ tầng đường bộ và xử lý khẩn cấp các sự cố giao thông.
+ Hiện đại hoá các trạm thu phí tự động và trạm cân điện tử…
+ Giảm tai nạn, ùn tắc giao thông và giảm ô nhiễm môi trường…
+ Tiết kiệm thời gian, tiền bạc và nhiên liệu, tạo điều kiện thuận lợi tối đa cho việc đi lại và vận chuyển hàng hóa.
+ Quản lý các đường trục giao thông chính, điều tiết việc đi lại của phương tiện trên đường bằng biển báo điện tử.
Hệ thống thông tin dành cho người đi đường được thiết lập nhằm nâng cao văn hóa giao thông, hỗ trợ quản lý và khai thác hiệu quả hệ thống giao thông công cộng, đồng thời góp phần giảm thiểu tình trạng kẹt xe.
+ Góp phần trong việc sản xuất các phương tiện thông minh, nâng cao hiệu quả của thiết bị an toàn giao thông.
Đặc điểm và vai trò
Đặc điểm của hệ thông giao thông thông minh:
Hệ thống giao thông thông minh là một ứng dụng công nghệ tiên tiến, mang lại tính đa dạng cao trong việc quản lý và điều khiển giao thông Các công nghệ được áp dụng bao gồm định vị ô tô, điều khiển tín hiệu giao thông, quản lý container, và nhận dạng biển số tự động Ngoài ra, hệ thống còn tích hợp các ứng dụng như camera giám sát an ninh và phát hiện sự cố tự động Các giải pháp tiên tiến hơn như hệ thống thông tin đỗ xe, thông tin thời tiết và hệ thống khử băng cầu cũng được tích hợp, tạo ra một hệ thống giao thông thông minh toàn diện và hiệu quả.
Hệ thống giao thông thông minh đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát các tuyến đường và liên quan chặt chẽ đến nhu cầu về an ninh nội địa Ở các nước đang phát triển, quá trình di cư từ nông thôn đến đô thị diễn ra không đồng đều, dẫn đến đô thị hóa mà không có động lực rõ ràng và sự hình thành các vùng ngoại ô Mặc dù một bộ phận nhỏ dân số có khả năng sở hữu ô tô, nhưng việc này lại góp phần làm gia tăng tình trạng tắc nghẽn trong các hệ thống giao thông đa phương thức.
Hệ thống giao thông thông minh bao gồm nhiều thành phần quan trọng như: Hệ thống phần mềm quản lý và điều hành giao thông (TMS), Hệ thống điều khiển đèn tín hiệu và dòng lưu thông (TFC), bảng quang báo thông tin giao thông trực tuyến, hệ thống thu phí không dừng, hệ thống đo đếm và phân tích lưu lượng xe, hệ thống cân tự động, quản lý xe buýt, cùng với hệ thống giám sát an toàn giao thông, bao gồm giám sát tốc độ, vi phạm hiệu lệnh đèn tín hiệu, sai làn, lấn tuyến và đi ngược chiều.
Về vai trò của hệ thống giao thông thông minh:
Hệ thống giao thông thông minh ngày càng được chú trọng nhờ vào nhu cầu an ninh nội địa Nó có khả năng hỗ trợ trong việc sơ tán nhanh chóng người dân tại các đô thị sau những sự kiện thảm khốc như thiên tai hoặc các mối đe dọa khác.
Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông đang góp phần làm gia tăng ô nhiễm không khí, rủi ro an toàn và cảm giác bất bình đẳng xã hội Mật độ dân số cao cần một hệ thống giao thông đa phương thức bao gồm đi bộ, xe đạp, xe máy, xe buýt và xe lửa Trong khi nhiều khu vực đang đô thị hóa như Trung Quốc, Ấn Độ và Brazil, cơ sở hạ tầng giao thông vẫn chưa đồng đều, dẫn đến sự phân chia giữa người nghèo và người giàu Để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường và hiệu ứng nhà kính, việc áp dụng hệ thống giao thông thông minh là một giải pháp hiệu quả.
Các ứng dụng Hệ thống Giao thông Thông minh (ITS) di động được thiết kế để cung cấp tuyến đường ngắn nhất giữa các điểm đến, xem xét các yếu tố như khoảng cách, thời gian và mức tiêu thụ năng lượng trong môi trường du lịch giàu dữ liệu Những ứng dụng này không chỉ giúp người dùng tìm lộ trình hiệu quả mà còn hỗ trợ giám sát và quản lý hiệu suất của hệ thống giao thông, bao gồm việc điều chỉnh tín hiệu giao thông, quản lý động các hoạt động chuyển tuyến và điều động dịch vụ bảo trì khẩn cấp.
Các ứng dụng an toàn làm giảm sự cố bằng cách cung cấp các lời khuyên và cảnh báo.
Các ứng dụng này bao gồm các ứng dụng an toàn xe, quản lý khẩn cấp.
Ưu điểm của hệ thống giao thông thông minh
Hệ thống giao thông thông minh (ITS) được phát triển nhờ vào các công nghệ thông tin và truyền thông tiên tiến Những ưu điểm nổi bật của ITS bao gồm cải thiện hiệu suất giao thông, giảm thiểu ùn tắc, nâng cao an toàn cho người tham gia giao thông, và tối ưu hóa việc quản lý hạ tầng giao thông Thông qua việc ứng dụng công nghệ, ITS không chỉ giúp tăng cường trải nghiệm di chuyển mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
Có nhiều phương tiện để giám sát lưu lượng giao thông, bao gồm bộ dò vòng quy nạp và cảm biến lưu lượng Các thiết bị như sóng siêu âm, radar, máy dò hình ảnh video (VID) và hệ thống CCTV cung cấp hình ảnh trực tiếp, giúp các nhà điều hành trung tâm giao thông theo dõi tình huống giao thông phức tạp và đưa ra quyết định kịp thời.
Xử lý dữ liệu là bước quan trọng tại trung tâm quản lý dữ liệu, nơi thông tin được thu thập cần được xác minh và hợp nhất thành định dạng hữu ích cho người vận hành Quy trình tổng hợp dữ liệu là một phương pháp hiệu quả để thực hiện điều này Bên cạnh đó, việc áp dụng phát hiện sự cố tự động (AID) cũng góp phần quan trọng trong việc xử lý dữ liệu Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) trên phương tiện có thể hỗ trợ đáng kể trong quá trình này.
Truyền thông dữ liệu có thể được thực hiện qua nhiều phương thức khác nhau như đường dây, không dây, cáp quang, thu phí điện tử (ETC), và các hoạt động liên quan đến xe thương mại (CYO) Những công nghệ này hỗ trợ quản lý bãi đậu xe, ưu tiên tín hiệu, ký tên trong xe, cung cấp thông tin khách trên xe, và sử dụng đèn hiệu dựa trên hệ thống hướng dẫn tuyến đường Một số công nghệ này được áp dụng bởi trung tâm quản lý dữ liệu, trong khi những công nghệ khác được triển khai từ phía phương tiện.
Phân phối dữ liệu về giao thông và thông tin liên quan là rất quan trọng để cải thiện hiệu quả vận chuyển, nâng cao an toàn và bảo vệ chất lượng môi trường.
Điện thoại, đài phát thanh, truyền hình, máy tính để bàn, máy fax, và các dấu hiệu tin nhắn thay đổi (VMS) là những thiết bị quan trọng trong cuộc sống hiện đại Ngoài ra, radio trên ô tô, điện thoại di động và các thiết bị kỹ thuật số cầm tay cũng đóng vai trò không thể thiếu trong việc kết nối và truyền tải thông tin.
Việc sử dụng thông tin trong quản lý giao thông bao gồm đo lường độ dốc để kiểm soát luồng phương tiện vào đường cao tốc Sự phối hợp kiểm soát giao thông tại các khu vực đô thị lớn được thực hiện tại trung tâm quản lý giao thông, với hướng dẫn tuyến đường năng động giúp người dùng đưa ra quyết định chiến lược theo từng phút Bên cạnh đó, hệ thống điều khiển hành trình thích ứng cho phép xe tự động giảm tốc độ, đảm bảo khoảng cách an toàn với xe phía trước.
Hệ thống giao thông thông minh và những lợi ích thiết thực
Hệ thống giao thông thông minh (ITS) ứng dụng công nghệ hiện đại như cảm biến, điều khiển, điện tử, tin học và viễn thông vào cơ sở hạ tầng giao thông Mục tiêu của ITS là quản lý và điều hành hệ thống giao thông một cách hiệu quả, đảm bảo an toàn, giảm thiểu thời gian và chi phí di chuyển, đồng thời bảo vệ môi trường.
ITS là công nghệ tiên tiến đang được áp dụng toàn cầu nhằm khắc phục những vấn đề của hệ thống giao thông đường bộ, đồng thời nâng cao chất lượng dịch vụ giao thông hiện tại.
ITS mang đến cái nhìn sâu sắc về lợi ích của công nghệ thông tin, truyền thông công nghiệp và viễn thông trong việc kết nối con người, hệ thống giao thông và phương tiện di chuyển Điều này tạo ra một mạng lưới thông tin phục vụ cho quyết định của người tham gia giao thông và cơ quan quản lý, góp phần giảm thiểu tai nạn, tắc nghẽn giao thông và ô nhiễm môi trường.
Hệ thống giao thông thông minh, nhờ vào sự tối ưu hóa của các thiết bị truyền thông và công nghệ thông tin, đã giảm thiểu vai trò của con người trong việc điều hành giao thông, đồng thời vẫn đảm bảo an toàn cho người tham gia.
Hệ thống ITS bao gồm ba thành phần chính: con người, phương tiện giao thông và cơ sở hạ tầng Những thành phần này được kết nối chặt chẽ nhằm đạt được các mục tiêu tối ưu hóa hiệu suất giao thông.
Quản lý khai thác hạ tầng giao thông hiệu quả giúp giảm ùn tắc, tiết kiệm chi phí di chuyển, tối ưu hóa điều kiện đi lại và vận chuyển Đồng thời, việc cung cấp thông tin giao thông chính xác và khai thác tối ưu hạ tầng hiện có là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả sử dụng.
+ Bảo đảm an toàn khi tham gia giao thông, xây dựng văn hóa giao thông, giảm thiểu tai nạn.
Nâng cao năng lực quản lý thông qua việc chia sẻ thông tin chính xác và nhanh chóng giữa các ban ngành, từ đó tăng cường khả năng phối hợp liên ngành trong việc xử lý các vấn đề và cung cấp thông tin cần thiết cho việc xây dựng chính sách hiệu quả.
+ Thân thiện với môi trường: Giảm thiểu khí thải ra môi trường, giảm thiểu tiếng ồn.
Hệ thống giao thông thông minh (ITS) sử dụng cảm biến gắn trên đường để thu thập dữ liệu về lưu lượng giao thông, khí hậu và thời tiết Những thông tin này được phân tích và xử lý bởi hệ thống, sau đó được truyền tải đến người tham gia giao thông, giúp họ lựa chọn giải pháp di chuyển tối ưu nhất.
ITS là hệ thống quản lý giao thông toàn quốc, bao gồm các phương tiện truyền hình và mạng lưới quản lý Nhờ vào camera giao thông và trung tâm quản lý thiết bị ngoại vi như biển báo điện tử, công nghệ thông tin giúp nâng cao hiệu quả trong quản lý giao thông đô thị Các nhà quản lý có thể dễ dàng theo dõi và nắm bắt thông tin về tình hình giao thông trên toàn quốc từ một vị trí cố định.
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
Sơ lược về công nghệ nhận dạng vô tuyên RFID
Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là một phương pháp nhận dạng đối tượng qua sóng vô tuyến, cho phép thiết bị đọc thông tin từ chip ở khoảng cách xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp Công nghệ này cung cấp khả năng truyền và nhận dữ liệu hiệu quả giữa các điểm mà không cần giao tiếp vật lý.
Kỹ thuật RFID sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các thẻ (tag) đến bộ đọc (reader) Các thẻ này có thể được gắn vào sản phẩm, hộp hoặc pallet để nhận diện Bộ đọc quét dữ liệu từ thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu lưu trữ Ví dụ, thẻ RFID có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi, giúp hệ thống thu phí đường nhanh chóng nhận diện và thu tiền.
Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc như sau:
- Bộ dọc (Reader) truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip.
- Bộ đọc nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin lấy được từ chip.
Chip không tiếp xúc không tích điện hoạt động dựa trên năng lượng nhận từ tín hiệu của bộ lọc, mang lại phương pháp đáng tin cậy để phát hiện và giám sát điện tử RFID có thể được xem như một dạng mã vạch điện tử, trong đó dữ liệu được mã hóa dưới dạng bit và được truyền tải và nhận diện thông qua sóng vô tuyến.
RFID, hay còn gọi là nhận dạng tần số vô tuyến, có thể được coi như một dạng mã vạch điện tử Dữ liệu trong RFID được mã hóa dưới dạng bít và được truyền tải cũng như nhận diện thông qua sóng vô tuyến.
Lịch sử phát triển của công nghệ RFID
Công nghệ RFID đã có trong thương mại trong một số hình thức từ những năm
Kể từ năm 1970, công nghệ mã vạch đã trở thành một phần quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, xuất hiện trên chìa khóa xe hơi, thẻ lệ phí quốc lộ và thẻ truy cập an toàn Nó cung cấp giải pháp hiệu quả cho việc đánh nhãn hàng hóa, đặc biệt trong những trường hợp mà việc giao tiếp vật lý hoặc nhìn thấy không khả thi hoặc không hiệu quả.
Kỹ thuật RFID, bắt nguồn từ thời kỳ Chiến tranh Thế giới thứ II, đã phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây Trong chiến tranh, sóng radio được sử dụng để phân biệt máy bay bạn và máy bay địch, dẫn đến việc nghiên cứu và phát triển kỹ thuật radio cho các ứng dụng thương mại từ thập niên 1960 Đặc biệt, vào những năm 1970, các tổ chức như Los Alamos National Laboratory đã triển khai hệ thống theo dõi nguyên liệu hạt nhân bằng cách gắn thẻ vào xe tải và sử dụng thiết bị đọc tại các cổng an ninh Hệ thống này đã trở thành nền tảng cho các giải pháp thanh toán tự động hiện nay So với các công nghệ trước đây như mã vạch, RFID cho phép lưu trữ nhiều dữ liệu hơn, có thể lập trình thông tin và không cần phải nhìn thấy để đọc, giúp việc quét diễn ra nhanh chóng và ở khoảng cách xa.
Công nghệ RFID đang ngày càng được cải tiến nhờ vào các công nghệ mới Mặc dù đã có nhiều phát triển trong lĩnh vực này, việc áp dụng thực tiễn trong các ngành và quy trình sản xuất vẫn cần nhiều đề xuất hấp dẫn hơn Các transponders hiện có thể được thiết kế để gắn trực tiếp lên bề mặt kim loại và thùng chứa chất lỏng, trong khi đầu đọc được áp dụng theo tiêu chuẩn IP 65, đồng thời cung cấp nhiều giao diện cho các ứng dụng văn phòng và di động.
Sự phát triển này chủ yếu dựa vào công nghệ MID, cho phép thiết kế các cấu trúc ăng ten 3 chiều Các transponders thụ động hoạt động trong dải tần UHF (868 MHz) có khả năng hoạt động hiệu quả ở khoảng cách vượt quá 5m.
Một trong những phát triển quan trọng là sự ra đời của phần mềm tích hợp dữ liệu dựa trên công nghệ RFID trong môi trường công nghiệp Điều này kết hợp với các tiêu chuẩn truyền thông Ethernet công nghiệp, cho phép dữ liệu được truyền tải qua hạ tầng mạng và kết nối với hệ thống thông tin tổng thể của nhà máy hoặc cơ sở sử dụng.
Cấu trúc của một hệ thống RFID
Một hệ thống RFID thường có 3 thành phần chính:
- Những chiếc thẻ điện tử có chip và anten chứa thông tin của thẻ.
- Đầu đọc cũng chứa chip và anten để giao tiếp và đọc thông tin từ thẻ.
- Máy tính và cơ sở dữ liệu dùng để nhận, lưu trữ, xử lý các thông tin được truyền đến từ đầu đọc.
Hệ thống RFID hoạt động thông qua giao tiếp giữa đầu đọc và các thẻ bằng sóng điện từ, trong đó thông tin được mã hóa thành tín hiệu điện từ Giao tiếp trong hệ thống có thể chia thành hai chế độ: đầu đọc nói trước và thẻ nói trước Đầu đọc kết nối với máy tính thông qua phần mềm điều khiển, giúp người dùng dễ dàng theo dõi, vận hành, quản lý và cập nhật thông tin trong hệ thống RFID.
Thẻ RFID là thiết bị nhận dạng gắn trên đối tượng, chứa thông tin liên quan và truyền tải dữ liệu đến đầu đọc Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, thẻ có thể tích hợp cảm biến, cho phép truyền thông tin từ các cảm biến đó đến đầu đọc.
Có 2 loại thẻ RFID được phân loại theo tiêu chí có năng lượng trực tiếp trên thẻ (thẻ tích cực – active tag) hoặc không có năng lượng trực tiếp trên thẻ (thẻ thụ động – passive tag) Sau đây ta sẽ xét các thành phần chính của hai loại thẻ RFID. a, Thẻ thụ động.
Thẻ này không sử dụng nguồn năng lượng riêng, mà hoạt động nhờ vào năng lượng sóng điện từ từ đầu đọc Với cấu trúc đơn giản, thẻ có khả năng chịu đựng các điều kiện khắc nghiệt và chống ăn mòn Để kích hoạt thẻ, đầu đọc cần chủ động giao tiếp trước.
Thẻ thụ động có những nhược điểm như sau:
• Khung truyền của một gói dữ liệu là cố định
• Giao thức truyền không thay đổi dẫn đến tính bảo mật kém, Bù lại thẻ thụ động có giá thành rẻ hơn.
Các thành phần chính của một thẻ thụ động bao gồm:
• Bộ chỉnh lưu: chuyển nguồn AC từ anten của đầu đọc thành nguồn DC.
• Bộ điều chế: điều chỉnh các tín hiệu nhận được từ đầu đọc.
• Đơn vị luận lý: cung cấp giao thức truyền của thẻ và đầu đọc.
• Bộ nhớ vi mạch: bộ nhớ dữ liệu (rất nhỏ). b, Thẻ tích cực.
Khác với thẻ thụ động, thẻ tích cực được trang bị nguồn năng lượng bổ sung như pin, giúp khắc phục một số nhược điểm của thẻ thụ động.
Cho phép truyền dữ liệu xa lên đến vài chục mét tùy theo thiết kế, khung truyền có thể được người dùng tự định nghĩa để nâng cao tính bảo mật Giao thức truyền có thể được tùy biến trong quá trình sử dụng, mang lại khả năng linh hoạt cao Dữ liệu truyền nhận cũng rất phong phú, đáp ứng nhu cầu đa dạng của người sử dụng.
Các thành phần chính của một thẻ tích cực bao gồm:
• Vi điều khiển, vi mạch: Kích cỡ cũng như khả năng làm việc lớn hơn so với thẻ thụ động.
Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, người dùng có thể kết hợp thẻ tích cực với các ngoại vi như cảm biến Một yếu tố quan trọng mà các nhà sản xuất chú ý là thời lượng pin của thẻ, điều này phụ thuộc vào khả năng tích trữ năng lượng và chất lượng của pin.
Tuy nhiên ảnh hưởng bởi công suất truyền cũng như khoảng cách truyền là không nhỏ.
Một giây truyền vài lần hay vài giây truyền 1 lần, khoảng cách xa đòi hỏi việc tiêu thụ điện năng của thẻ càng lớn
Việc trang bị thêm pin, những vi mạch tốt hơn và bộ nhớ lớn hơn làm thẻ tích cực có kích thước lớn hơn và giá thành cao hơn.
Đầu đọc là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống RFID, cần thiết để giao tiếp và đọc thẻ, cũng như kết nối với máy tính Để hoạt động hiệu quả, đầu đọc phải được tích hợp nhiều module, bao gồm module giao tiếp vô tuyến với anten, module mã hóa và giải mã, module xử lý tín hiệu từ thẻ, và module truyền thông hỗ trợ các kết nối như RS232 và USB.
Hình 4 Các thành phần của đầu đọc RFID
Máy phát đầu đọc RF có khả năng truyền xung tín hiệu tần số cao đến anten, đồng thời thực hiện chức năng phát và thu sóng hiệu quả Điều này cho phép thiết bị chuyển đổi và giải mã tín hiệu tương tự với sóng RF một cách linh hoạt.
Đầu đọc thẻ vi mạch được trang bị chip vi điều khiển mạnh mẽ hơn so với thẻ, nhằm đáp ứng nhu cầu xử lý nhiều công việc trong thời gian ngắn và giao tiếp với nhiều thiết bị ngoại vi.
Bộ nhớ dữ liệu trên PC có thể được lựa chọn theo nhu cầu, và việc trang bị thêm bộ nhớ như thẻ nhớ SD sẽ giúp đầu đọc lưu trữ dữ liệu tạm thời khi máy tính không hoạt động.
Cảm biến và tín hiệu bên ngoài cần được tối ưu hóa để tránh lãng phí năng lượng, vì việc đầu đọc hoạt động liên tục không cần thiết khi không có thẻ giao tiếp trong quá trình hoạt động.
Chúng ta có thể trang bị cho đầu đọc các cảm biến như cảm biến ánh sáng và cảm biến âm thanh, giúp thông báo cho đầu đọc thời điểm cần giao tiếp, tùy thuộc vào hệ thống RFID được sử dụng.
Nguồn năng lượng cho đầu đọc rất quan trọng; tốt nhất là sử dụng điện từ lưới, nhưng nên trang bị thêm pin dự phòng để đảm bảo hoạt động liên tục trong trường hợp mất điện.
Hình 5 Minh họa một đầu đọc RFID thực tế
Phần loại RFID
Hệ thống RFID được phân loại theo tần số hoạt động, nguồn cung cấp cho thẻ và giao thức truyền dữ liệu Dựa trên phương pháp cấp nguồn, hệ thống RFID có thể chia thành hai loại: thụ động và tích cực Ngoài ra, theo giao thức truyền dữ liệu, có thể phân loại thành "thẻ nói trước" và "đầu đọc nói trước".
Dựa theo tần số hoạt động thì ta có hình ảnh sau thể hiện dải tần số hoạt động của một hệ thống RFID:
Hình 6 Các dải tần số hoạt động của RFID
Tần số làm việc của sóng điện từ từ anten trên đầu đọc và thẻ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ truyền thông và khoảng cách giao tiếp Tần số cao cho phép phạm vi đọc xa hơn và tốc độ nhanh, nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng hơn Mỗi ứng dụng RFID phù hợp với một tần số cụ thể, do đặc điểm sóng điện từ ở từng dải tần khác nhau; ví dụ, sóng tần số thấp có khả năng xuyên tường tốt hơn, trong khi tần số cao mang lại tốc độ đọc nhanh hơn RFID sử dụng sóng trong khoảng từ 30 KHz đến 5,8 GHz, với bốn dải tần chính được áp dụng trong các hệ thống RFID.
+ Low – Frequency: 125 KHz – 134 KHz, phù hợp với các ứng dụng phạm vi ngắn như hệ thống chống trộm, khóa tự động.
Băng tần 13,65 MHz với tần suất cao cho phép quét trong phạm vi khoảng 1m, rất phù hợp cho các ứng dụng như quản lý hiệu sách và theo dõi hành lý trên máy bay.
Tần số siêu cao (Ultrahigh Frequency) nằm trong khoảng 860 MHz đến 960 MHz, cho phép khoảng cách đọc lên đến vài mét Điều này giúp tăng cường hiệu suất cho các ứng dụng dây chuyền nhờ vào tốc độ và phạm vi đọc vượt trội Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi trong quản lý hàng hóa tại các nhà kho và trong các dây chuyền sản xuất tự động.
+ Microware – Frequency: Tần số trong khoảng 2.45 GHz- 5,8 GHz Cho phép khoảng cách truyền xa hơn, lên đến vài chục mét
Việc phân chia các dải tần số là tương đối và phụ thuộc vào quy định của từng quốc gia Mỗi hệ thống tần số hoạt động cần có sự cho phép của nhà nước Chẳng hạn, thẻ RFID UHF ở Hoa Kỳ hoạt động trong dải tần từ 902 MHz đến 928 MHz, trong khi Ấn Độ cho phép sử dụng tần số từ 865 MHz đến 867 MHz.
Phương thức làm việc của RFID
Hệ thống RFID bao gồm ba thành phần chính: tag, đầu đọc và máy chủ Mỗi tag được gán một nhận dạng duy nhất, cho phép theo dõi đối tượng hoặc con người một cách không dây Chip trong tag RFID có khả năng lưu trữ nhiều loại dữ liệu, bao gồm chuỗi số, thời dấu, hướng dẫn cấu hình và thông tin kỹ thuật Hệ thống RFID sử dụng bốn băng tần chính: tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) và sóng cực ngắn (viba), trong đó các hệ thống siêu thị hiện nay chủ yếu hoạt động ở băng tần UHF, trong khi các hệ thống cũ hơn sử dụng LF và HF Băng tần viba được dự kiến dành cho các ứng dụng trong tương lai.
Các tag có thể hoạt động nhờ vào một bộ pin thu nhỏ tích hợp bên trong (tag tích cực) hoặc được kích hoạt bởi reader, cho phép yêu cầu phản hồi khi tag nằm trong phạm vi hoạt động (tag thụ động).
Hình 7 Hoạt động giữa tag và reader RFID
Tag tích cực có khả năng đọc lên đến 100 feet từ thiết bị đọc (reader) và có thể được phân loại là tag RW, với bộ nhớ có thể ghi và xóa như ổ cứng máy tính, hoặc tag RO Trong khi đó, tag thụ động chỉ có thể được đọc ở khoảng cách tối đa 20 feet và sử dụng bộ nhớ RO Các yếu tố như kích thước tag, giá cả, dải tần số, độ chính xác trong đọc/ghi, tốc độ dữ liệu và chức năng hệ thống sẽ thay đổi tùy theo thiết kế và dải tần của hệ thống RFID được sử dụng.
Reader bao gồm một anten liên lạc với tag và một đơn vị đo điện tử kết nối với máy chủ, cho phép giao tiếp đồng thời với hàng trăm tag trong phạm vi Nó thực hiện các chức năng bảo mật như mã hóa/giải mã và xác thực người dùng, có khả năng phát hiện tag ngay cả khi không nhìn thấy chúng Hệ thống RFID thường bao gồm nhiều tag và đầu đọc được kết nối với nhau qua một máy tính trung tâm, thường là một trạm làm việc nhỏ Máy chủ xử lý dữ liệu từ các reader và chuyển đổi thông tin giữa mạng RFID và các hệ thống công nghệ thông tin lớn hơn, nơi quản lý dây chuyền hoặc cơ sở dữ liệu có thể được thực thi Middleware là phần mềm kết nối hệ thống RFID với hệ thống IT để quản lý luồng dữ liệu hiệu quả.
Ưu và nhược điểm
Bất kì kĩ thuật nào cũng có ưu, nhược điểm riêng của nó và RFID cũng không ngoại lệ.
Dưới đây là những ưu nhược điểm cơ bản nhất của kĩ thuật RFID. Ưu điểm:
- Khả năng nhận dạng một lúc nhiều đối tượng làm giảm thời gian kiểm tra, giảm ách tắc so với các hệ thống khác.
- Xử lý hoàn toàn tự động, giảm chi phí trong việc sử dụng nhân công.
- Cho phép cập nhật, thay đổi dữ liệu trực quan và dễ dàng.
- Khả năng phân biệt đối tượng chính xác, tin cậy.
- Giá thành của một hệ thống RFID còn khá cao, đây là cũng là một trở ngại của hệ thống RFID.
- Chịu ảnh hưởng lớn bởi vật cản như kim loại.
TÍNH BẢO MẬT CỦA THẺ NHẬN DẠNG VÔ TUYẾN (RFID)
Cấu tạo và đặc điểm của thẻ nhận dạng vô tuyến
Hình 8 Một số thẻ tiêu biểu
Tag RFID là thiết bị lưu trữ và truyền dữ liệu không tiếp xúc qua sóng vô tuyến Nó chứa thông tin về một sản phẩm cụ thể và được gắn lên sản phẩm đó Mỗi tag bao gồm bộ phận lưu trữ dữ liệu và phương thức giao tiếp với dữ liệu.
Thông thường mỗi tag RFID có một cuộn dây hoặc anten những không phải tất cả đều có vi chip và nguồn năng lượng riêng.
3.1.2 Các khả năng cơ bản
Với tag RFID có 2 hoạt động cơ bản là:
- Gắn tag : bất kỳ tag nào cũng được gắn lên item theo nhiều cách.
- Đọc tag : tag RFID phải có khả năng giao tiếp thông tin sóng radio.
Nhiều tag còn có một hoặc nhiều đặc điểm sau:
- Kill/disabel : nhiều tag cho phép bộ đọc ra lệnh cho nó ngừng các chức năng.
Sau khi tag xác định chính xác “kill one”, tag sẽ không đáp ứng lại bộ đọc.
Tag được sản xuất với dữ liệu cố định chỉ cần được thiết lập một lần bởi người dùng, sau đó dữ liệu này sẽ không thể thay đổi.
Anti-collision là công nghệ giúp bộ đọc nhận diện chính xác thời gian kết thúc của một tag và bắt đầu của tag khác khi nhiều tag được đặt cạnh nhau Điều này giúp cải thiện hiệu suất đọc và giảm thiểu lỗi trong quá trình nhận diện tag.
Mã hóa và bảo mật là yếu tố quan trọng trong giao tiếp với tag, khi mà các tag chỉ phản hồi lại bộ đọc khi nhận được mật khẩu chính xác.
Tag RFID mang dữ liệu được thiết kế đa dạng về hình dạng và kích thước, cho phép chúng được gắn lên sản phẩm khác nhau và hoạt động hiệu quả trong nhiều môi trường làm việc Đặc biệt, tag RFID có thể được tạo thành từ nhiều kiểu dữ liệu khác nhau, đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng.
- Tag hình cúc áo hoặc đĩa làm bằng PVC, nhực thông thường có lỗ ở giữa để móc Tag này bền và có thể sử dụng lại được.
- Tag RFID có hình dạng như thẻ tín dụng còn gọi là các thẻ thông minh không tiếp xúc.
- Tag nhỏ gắn vào các sản phẩm như : quần áo, đồng hồ, Những tag này có hình dạng chìa khóa và chuỗi khóa.
- Tag trong hộp thủy tinh có thể hoạt động trong các môi trường ăn mòn hoặc chất lỏng.
Tần số hoạt động của RFID là tần số điện tử mà tag sử dụng để giao tiếp và thu nhận năng lượng RFID thường hoạt động ở các phổ điện từ như tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) và vi sóng Hệ thống RFID truyền thông qua sóng điện từ và được điều chỉnh tương tự như các thiết bị radio Quan trọng là hệ thống RFID không gây cản trở cho các thiết bị khác, đảm bảo bảo vệ các ứng dụng như radio cho dịch vụ khẩn cấp và truyền hình.
Tần số RFID trong hoạt động thường bị giới hạn bởi các mức tần số thuộc phần Industrial Scientific Medical (ISM) Mặc dù tần số dưới 135kHz không được coi là tần số ISM, nhưng hệ thống RFID hoạt động ở khoảng cách ngắn và sử dụng nguồn năng lượng từ trường, do đó giảm thiểu nhiễu so với các tần số khác.
Gần đây, việc giảm giá tag RFID đã thúc đẩy sự gia tăng sử dụng tag trong các ứng dụng, trong khi trước đây, tag LF và HF chiếm ưu thế Tuy nhiên, tag UHF không thể thay thế tag LF trong các ứng dụng cấy ghép hoặc vi sóng, đặc biệt là khi yêu cầu khoảng cách đọc lớn hơn 10m.
Phân loại thẻ nhận dạng vô tuyến
Có hai loại thẻ RFID:
Thẻ chủ động, hay còn gọi là active tags, là loại thẻ RFID được cấp năng lượng từ pin, cho phép chúng có thể được đọc từ khoảng cách xa, lên đến hàng trăm mét.
Thẻ thụ động (passive tags) là loại thẻ được cung cấp năng lượng từ sóng vô tuyến phát ra từ đầu đọc RFID, cho phép truy vấn dữ liệu Tầm hoạt động hiệu quả của thẻ thụ động thường chỉ khoảng vài cm.
Một thẻ RFID bao gồm 3 thành phần:
chip để lưu và xử lí thông tin, điều chế và giải điều chế tín hiệu tần số sóng vô tuyến
Ăng-ten để nhận và gởi tín hiệu,
substrate (tạm dịch: chất nền) Thông tin của thẻ RFID được lưu trong bộ nhớ EEPROM
Thẻ RFID được chia thành ba loại: thẻ passive, thẻ active và thẻ passive có pin Thẻ active sử dụng pin để gửi dữ liệu, trong khi thẻ passive thu năng lượng từ sóng vô tuyến để cấp cho IC, giúp giảm chi phí vì không cần pin.
Thẻ RFID bao gồm hai loại chính: thẻ chỉ đọc với số serial từ nhà sản xuất để quản lý dữ liệu, và thẻ hỗ trợ đọc/ghi cho phép người dùng ghi dữ liệu đặc biệt Thẻ lập trình được có thể ghi một lần và đọc nhiều lần, trong khi thẻ trống cho phép người dùng ghi mã code điện tử của sản phẩm.
Các thẻ RFID nhận yêu cầu truy vấn và phản hồi bằng cách cung cấp thông tin định danh (ID) cùng với nhiều dữ liệu khác như số series duy nhất, thông tin sản phẩm, số kho hàng, ngày sản xuất và các thông tin đặc thù khác Mỗi thẻ RFID có số series riêng, cho phép hệ thống RFID đọc nhiều thẻ cùng lúc, miễn là chúng nằm trong tầm hoạt động của đầu đọc RFID.
An toàn các ứng dụng RFID Các vấn đề, phương pháp và kiểm soát
Nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) là công nghệ tự động được phát triển bởi Auto-ID Center tại Viện công nghệ Massachusetts Công nghệ này cho phép lưu trữ và truy xuất dữ liệu từ xa thông qua thẻ RFID và đầu đọc RFID Nhờ RFID, các tài sản hữu hình được gắn thông tin để có thể giao tiếp với nhau và với các điểm dò tìm.
Thẻ RFID là một thiết bị nhỏ gọn có thể gắn liền với các tài sản hữu hình như sách, động vật hoặc con người Khi thẻ RFID nằm trong vùng trường điện từ, đầu đọc sẽ phát hiện và giải mã dữ liệu được lưu trữ trong chip silic của thẻ Những thông tin này sau đó được truyền đến máy chủ để xử lý tiếp theo.
Bảng 1 trình bày 6 loại thẻ được thiết kế cho các ứng dụng khác nhau, bao gồm thẻ chủ động cần nguồn điện để hoạt động và thẻ thụ động không cần nguồn điện.
Công nghệ thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) được phân loại dựa trên các tham số hoạt động của hệ thống, trong đó nguồn năng lượng của thẻ và tần số hoạt động là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các ứng dụng RFID Các ứng dụng này thường được chia thành nhiều lĩnh vực khác nhau.
1 Tần số thấp (LF) dùng cho việc kiểm soát truy cập hoặc các ứng dụng tại điểm bán hàng;
2 Tần số cao (HF) dùng trong xử lý hành lý hoặc các tài liệu của thư viện trong các ứng dụng quản lý tài sản;
3 Tần số siêu cao (UHF) dùng cho các ứng dụng môđun mạch dịch vụ;
4 Tần số vi sóng cho các ứng dụng thu lệ phí cầu đường điện tử.
3.3.1 Vấn đề an toàn và riêng tư trong ứng dụng RFID
Bảng 1 Đặc tính thẻ RFID theo các loại khác nhau
Dữ liệu trên thẻ RFID thường bao gồm thông tin công khai như mã sản phẩm điện tử (EPC) và mô tả sản phẩm, yêu cầu mức độ an toàn thấp Tuy nhiên, một số ứng dụng cần lưu trữ dữ liệu cá nhân, đòi hỏi bảo vệ khi truyền tải, từ thẻ đến đầu đọc và từ đầu đọc đến mạng Dữ liệu này cũng cần được bảo mật khi ghi lên thẻ Bài viết sẽ tập trung vào hai ứng dụng RFID nổi bật nhất.
3.3.2 Các hệ thống thông tin thư viện
RFID là công nghệ giúp thư viện thực hiện kiểm kê nhanh chóng, nâng cao trải nghiệm người dùng bằng cách rút ngắn thời gian thanh toán Ngoài ra, RFID cũng đảm bảo an toàn cho tài liệu vật lý trong thư viện Công nghệ HF RFID được áp dụng phổ biến trong các thư viện nhờ vào việc sử dụng thẻ có kích thước từ 256 bit (theo tiêu chuẩn ISO 18000-3) đến 1024 bit (theo tiêu chuẩn ISO 15693).
Bộ nhớ của các thẻ thư viện chủ yếu được sử dụng để nhận dạng và dò tìm tài liệu, với dung lượng lên tới 800 bit trống Dữ liệu này chứa thông tin về người mượn và đóng vai trò quan trọng trong việc dò tìm tham chiếu người mượn tài liệu Do đó, các nhà quản trị thư viện cần đặc biệt chú trọng tới các biện pháp bảo mật liên quan tới tính mật và tính riêng tư của dữ liệu này.
3.3.3 Quản lý dây chuyền cung ứng
Trong quản lý dây chuyền cung ứng (SCM), công nghệ UHF RFID kết hợp với EPC nâng cao tính minh bạch thông qua cải tiến kiểm soát bản kiểm kê và đảm bảo điều kiện cho sản phẩm nhận dạng Để tối ưu hóa lợi ích từ RFID, cần xây dựng môi trường cộng tác để trao đổi thông tin Việc này liên quan đến việc mở rộng hệ thống RFID cục bộ thành mạng EPC xuyên tổ chức, cho phép phát hiện và chia sẻ dữ liệu EPC giữa các thành viên trong dây chuyền cung ứng Mạng EPC cung cấp ba dịch vụ hữu ích cho việc tìm kiếm và định tuyến dữ liệu EPC.
Dịch vụ tên đối tượng (Object Name Service - ONS) là một thư mục phân tán cung cấp thông tin để nhận diện vùng mạng EPC của các mục trong chuỗi cung ứng ONS được xây dựng dựa trên hạ tầng DNS hiện có của Internet.
Dịch vụ thông tin EPC (EPC-IS) đóng vai trò quan trọng trong quản lý chuỗi cung ứng bằng cách cung cấp một kho dữ liệu tập trung để lưu trữ và chia sẻ thông tin về các mục hậu cần duy nhất.
Dịch vụ khám phá EPC (EPC-DS) cung cấp một giải pháp đăng ký dây chuyền chăm sóc, cho phép dò tìm và theo dõi hiệu quả thông qua mạng EPC Dịch vụ này cung cấp danh sách đầy đủ các thông tin có sẵn về một EPC cụ thể, giúp nâng cao khả năng quản lý và theo dõi.
Việc kiểm soát an toàn cho các ứng dụng SCM phức tạp hơn nhiều so với các ứng dụng thư viện, do tính chất chủ yếu là nội bộ Mạng hệ thống xuyên tổ chức là yêu cầu chuẩn cho SCM, trong đó dữ liệu EPC/RFID được định tuyến giữa các bên thông qua các dịch vụ mạng EPC Điều này được thực hiện nhờ vào các dịch vụ ưu tiên và bộ phận trung gian RFID được đặt tại các khu vực khác nhau trên dây chuyền cung ứng.
Các biện pháp an toàn nhằm đảm bảo tính bí mật, tính toàn vẹn và sẵn sàng (CIA) là rất cần thiết cho dữ liệu RFID/EPC và phần cứng hạ tầng liên quan Đồng thời, việc thực hiện kiểm soát truy cập hiệu quả cũng cần được kết hợp với các dịch vụ mạng EPC để tăng cường bảo mật.
3.3.4 Các phương pháp bảo vệ tính riêng tư của dữ liệu trên thẻ RFID
Việc sử dụng thẻ RFID gây ra lo ngại về tính riêng tư của khách hàng, vì mỗi thẻ có thể được nhận dạng duy nhất thông qua một EPC và được kết nối với đầu đọc gần nhất Thông tin này được lưu trữ trên thẻ và có thể trỏ tới dữ liệu bổ sung được bảo vệ trong một cơ sở dữ liệu an toàn Để bảo vệ tính riêng tư dữ liệu, các biện pháp an toàn hiện đại thường được áp dụng trong công nghệ RFID.
Phương pháp “thẻ chết” sử dụng một thẻ RFID có khả năng bị vô hiệu hóa vĩnh viễn thông qua một mật khẩu huỷ 32 bit lưu trữ trong bộ nhớ dự trữ Điều này đảm bảo rằng thẻ sẽ không hoạt động cho đến khi nó rơi vào tay người khác, tăng cường tính bảo mật cho thông tin cá nhân.
Giải pháp vấn đề bảo mật thẻ RFID
3.5.1 Cơ chế lệnh Kill (Kill Kill)
Cơ chế lệnh Kill được đề xuất bởi Trung tâm nhận dạng tự động (Trung tâm
Cơ chế lệnh Kill trên thẻ RFID sử dụng phương pháp phá hủy vật lý, giúp loại bỏ vĩnh viễn thẻ và bảo vệ quyền riêng tư của người tiêu dùng bằng cách ngăn chặn việc quét và theo dõi Tuy nhiên, mật khẩu chỉ có 8 bit khiến kẻ tấn công có thể dễ dàng truy cập thẻ với chi phí tính toán thấp Hơn nữa, việc không có phản hồi sau khi thẻ bị phá hủy làm cho việc xác định liệu lệnh Kill có thực sự được thực hiện hay không trở nên khó khăn Do đó, công nghệ Kill không hiệu quả trong việc phát hiện và ngăn chặn việc quét và theo dõi thẻ.
3.5.2 Cơ chế che chắn tĩnh điện
Cơ chế che chắn tĩnh điện hoạt động bằng cách sử dụng Lồng Faraday để che chắn nhãn.
Vỏ lưới Faraday là một hộp chứa làm từ lưới kim loại hoặc lá kim loại, có chức năng ngăn chặn sự xâm nhập của điện từ Khi được sử dụng, vỏ lưới Faraday ngăn không cho tín hiệu điện từ bên ngoài vào và tín hiệu bên trong thoát ra, điều này có thể gây cản trở trong việc quét nhãn trên các thùng chứa làm từ vật liệu dẫn điện Khi nhãn điện tử thụ động không nhận được tín hiệu, chúng không thể hoạt động, trong khi nhãn điện tử chủ động có thể phát ra tín hiệu Việc sử dụng lồng Faraday giúp ngăn chặn kẻ theo dõi bất hợp pháp thu thập thông tin từ nhãn, tuy nhiên, nó cũng yêu cầu bổ sung thiết bị vật lý, gây bất tiện và tăng chi phí cho hệ thống IoT.
Can thiệp chủ động bằng tín hiệu vô tuyến là một phương pháp để bảo vệ các thẻ, cho phép người dùng phát tín hiệu nhằm chặn hoặc làm gián đoạn hoạt động của các đầu đọc IoT gần đó Tuy nhiên, cách tiếp cận này có thể dẫn đến can thiệp bất hợp pháp, ảnh hưởng đến các hệ thống IoT hợp pháp khác trong khu vực Hơn nữa, nó còn có thể gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho các hệ thống lân cận khác sử dụng tín hiệu vô tuyến.
Thẻ Blocker bảo vệ quyền riêng tư của người tiêu dùng bằng cách ngăn chặn việc đọc thẻ Khác với các nhãn thông thường dùng để xác định sản phẩm, Thẻ Chặn hoạt động như một yếu tố gây nhiễu thụ động Khi trình đọc thực hiện thao tác tách, Thẻ Chặn sẽ phát tín hiệu nhiễu khi phạm vi được bảo vệ được tìm kiếm, khiến cho đầu đọc không thể hoàn thành quá trình tách và không xác định được sự tồn tại của nhãn.
Việc không thể giao tiếp với nhãn giúp bảo vệ quyền riêng tư của người dùng, nhưng sự gia tăng thẻ chặn lại làm tăng chi phí ứng dụng Thẻ chặn có khả năng mô phỏng nhiều ID thẻ, ngăn cản người đọc truy cập vào các thẻ khác ngoài vùng bảo mật, dẫn đến nguy cơ lạm dụng và các cuộc tấn công từ chối dịch vụ Hơn nữa, thẻ chặn chỉ bảo vệ các thẻ trong phạm vi nhất định, trong khi những thẻ nằm ngoài khu vực này sẽ không được bảo vệ.
3.5.5 Bảo vệ chip cho thẻ RFID3.5.5.1 Tấn công hủy diệt và phòng chống
Các cuộc tấn công hủy diệt chủ yếu bao gồm hai loại biện pháp phòng ngừa: tái cấu trúc bố cục và công nghệ đọc bộ nhớ.
Công nghệ đọc bộ nhớ
Bộ nhớ lưu trữ nội dung như khóa và dữ liệu người dùng không thể được truy xuất chỉ bằng một bức ảnh quang học đơn giản.
Trong quy trình xác thực an toàn, các vùng dữ liệu được truy cập ít nhất một lần, cho phép đầu dò vi mô nghe tín hiệu trên xe buýt để thu thập dữ liệu quan trọng Lưới dò cấp cao nhất là phương tiện hiệu quả để ngăn chặn đầu dò siêu nhỏ lấy dữ liệu bộ nhớ, nhờ vào công nghệ CMOS micrô phụ sâu Lưới dò này theo dõi liên tục các đường tín hiệu quan trọng, ngăn chặn việc cắt laser hoặc khắc chọn lọc để nắm bắt nội dung xe buýt Khi được cấp nguồn, chip có thể ngay lập tức kích hoạt mạch để xóa nội dung bộ nhớ không bay hơi Các mắt lưới cũng ảnh hưởng đến cấu trúc các lớp kim loại bên dưới do sự ăn mòn không đồng nhất, gây khó khăn cho việc tái cấu trúc tự động Đầu dò thủ công thường có kích thước khoảng 1 micron, trong khi các trạm thăm dò có mẹo nhỏ hơn 0,1 micron có giá hàng trăm nghìn đô la và rất khó thu thập Một lưới thiết kế tốt sẽ làm cho các cuộc tấn công vi mô thủ công trở nên khó thực hiện, và các kỹ thuật vá FIB nói chung rất khó khắc phục.
Một bước quan trọng trong cuộc tấn công phá hoại chip RFID là tái cấu trúc bố cục của nó Việc nghiên cứu kết nối và theo dõi các kết nối kim loại giúp xác định các cấu trúc cơ bản như đường dữ liệu và đường địa chỉ Để thiết kế chip RFID, cần triển khai mặt trước tương tự RF một cách tùy chỉnh, trong khi ngôn ngữ HDL thường được sử dụng cho logic điều khiển phức tạp Sử dụng thư viện ô tiêu chuẩn có thể tăng tốc quá trình thiết kế nhưng cũng tạo điều kiện cho các cuộc tấn công dựa trên kỹ thuật đảo ngược Thiết kế dựa trên thư viện này cho phép tái cấu trúc bố cục tự động, vì vậy phương pháp tùy chỉnh hoàn toàn sẽ làm tăng độ khó trong việc tái cấu trúc Kỹ thuật tái cấu trúc cũng giúp thu được nội dung ROM chỉ đọc, với mẫu bit được lưu trữ trong lớp khuếch tán Sau khi loại bỏ các lớp vỏ bằng axit hydrofluoric, nội dung ROM có thể dễ dàng nhận diện Trong thiết kế RFID dựa trên vi xử lý, ROM có thể không chứa thông tin khóa mã hóa nhưng vẫn chứa các thông tin quan trọng như I/O, kiểm soát truy cập và chương trình mã hóa, do đó, nên sử dụng các chương trình lưu trữ bộ nhớ không bay hơi như FLASH hoặc EEPROM cho các thiết kế này.
Kết luận – Đánh giá
4.2 Hạn chế4.3 Tổng kết công việc từng thành viên.