ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΥΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΣΕΥΝΟΛΟΓΙΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΩΝ ΣΟΜΕΑ: Σηλεπικοινωνιών και Σετνολογίας Πληρουορίας ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ Διπλωματική Εργασία ηος θοιηηηή ηος Τμήμαηορ Ηλεκηπολόγων Μησανικών και Τεσνολογίαρ Υπολογιζηών ηηρ Πολςηεσνικήρ Σσολήρ ηος Πανεπιζηημίος Παηπών Φπήζηορ Τζεκέρ ηος Σοθιανού Απιθμόρ Μηηπώος: 7395 Θέμα «Ανάλσση Θεμάτων Ασυάλειας στα RFID σστήματα» Επιβλέπων Κοςθοπαύλος Οδςζζέαρ Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Πάηπα, Ιούλιορ 2015 1
ΠΙΣΟΠΟΙΗΗ Πιζηοποιείηαι όηι η Διπλωμαηική Επγαζία με θέμα «Ανάλσση Θεμάτων Ασυάλειας στα RFID σστήματα» Τος θοιηηηή ηος Τμήμαηορ Ηλεκηπολόγων Μησανικών και Τεσνολογίαρ Υπολογιζηών Φπήζηορ Τζεκέρ ηος Σοθιανού Απιθμόρ Μηηπώος: 7395 Παποςζιάζηηκε δημόζια και εξεηάζηηκε ζηο Τμήμα Ηλεκηπολόγων Μησανικών και Τεσνολογίαρ Υπολογιζηών ζηιρ.../../ Ο Επιβλέπων (Γπάθεηε ονομαηεπώνςμο και βαθμίδα επιβλέπονηορ) Ο Διεςθςνηήρ ηος Τομέα (Γπάθεηε ονομαηεπώνςμο και βαθμίδα επιβλέπονηορ) 2
Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Θέμα: «Ανάλσση Θεμάτων Ασυάλειας στα RFID σστήματα» Φοιηηηήρ: Επιβλέπων: 3
Ευχαριστίες ην ζεκείν απηφ ζα ήζεια λα επραξηζηήζσ ηνλ επηβιέπνληα θαζεγεηή ηεο εξγαζίαο θ. Οδπζζέα Κνπθνπαχινπ γηα ηελ επθαηξία πνπ κνπ έδσζε λα αζρνιεζψ κε έλα ζέκα, ην νπνίν άπηεηαη ηνπ πξνζσπηθνχ κνπ ελδηαθέξνληνο θαη ηαπηφρξνλα κε βνήζεζε λα δηεπξχλσ ηνπο νξίδνληέο κνπ κε θαηλνχξγηα εξεζίζκαηα. Καζψο επίζεο θαη γηα ηε βνήζεηα πνπ κνπ παξείρε θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εθπφλεζεο ηεο εξγαζίαο απηήο. 4
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 Πξφινγνο...8 1.1 Δηζαγσγή...8 1.2 Μνληέιν Αζθάιεηαο (CIA).10 1.3 Βαζηθέο Κξππηνγξαθηθέο Σερληθέο...11 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 Παξνπζίαζε RFID ζπζηεκάησλ...18 2.1 Δηζαγσγή ζηα RFID πζηήκαηα...19 2.1.1 Ση είλαη ηα RFID. Πιενλεθηήκαηα...19 2.1.2 Μεηνλεθηήκαηα...20 2.1.3 Παξαδείγκαηα Δθαξκνγψλ...20 2.2 Μεκνλσκέλα ηνηρεία...23 2.2.1 Tags..23 2.2.2 Readers 28 2.2.3 Βάζε/χζηεκα Τπνζηήξημεο...30 2.3 Αξρέο Λεηηνπξγίαο...31 2.3.1 Βαζηθή Ηδέα Δπηθνηλσλίαο...31 2.3.2 χδεπμε Κνληηλνχ Πεδίνπ...32 2.3.3 χδεπμε Μαθξηλνχ Πεδίνπ...32 2.3.4 Γηαθνξνπνηήζεηο πρλνηήησλ...32 2.4 Ηζηνξηθή Αλαδξνκή...33 2.5 Πξφηππα...35 2.5.1 Tags... 35 2.5.2 Δθαξκνγέο...36 2.5.3 Πξφηππα Αζθαιείαο...37 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 Δπηζέζεηο θαη Απεηιέο ζηα πζηήκαηα RFID 39 3.1 Κχθινο Εσήο ηεο Πιεξνθνξίαο...41 3.2 Δπηθνηλσληαθφ Μνληέιν...42 3.3 Γπλαηφηεηεο Αληηπάινπ...43 3.4 Δπηζέζεηο ζηα RFID πζηήκαηα...45 3.5 πκπεξάζκαηα...56 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 Μεραληζκνί Πξνζηαζίαο ησλ RFID...57 4.1 Παξάγνληεο θαη Έιεγρνη αζθαιείαο...58 4.1.1 Παξάγνληεο Αζθαιείαο...58 4.1.2 Έιεγρνη Πξνζηαζίαο...59 4.1.3 Σερληθνί Έιεγρνη...60 4.2 Πξσηφθνιια Πηζηνπνίεζεο...63 5
4.2.1 Σαθηηθέο Πηζηνπνίεζεο...63 4.2.2 Δίδε Πξσηνθφιισλ Πηζηνπνίεζεο...64 4.2.3 Βαζηθά ηνηρεία Πξσηνθφιισλ Πηζηνπνίεζεο...64 4.2.4 «Διαθξηά» Κξππηνγξαθία...65 4.2.5 Κξππηνγξαθία Διιεηπηηθψλ Κακππιψλ (ECC)...67 4.2.5.1 Λφγνο Υξήζεο ECC...67 4.2.5.2 Πξφβιεκα Γηαθξηηνχ Λνγάξηζκνπ ζηα ECC...68 4.2.5.3 Βαζηθέο Λεηηνπξγίεο ECC...68 4.2.5.4 Γπλαηφηεηα θαη Υαξαθηεξηζηηθά Τινπνίεζεο ECC... 69 4.2.5.5 Πξσηφθνιια Πηζηνπνίεζεο ECC...70 4.3 PUFs...74 4.3.1 Υαξαθηεξηζηηθά ησλ PUFs...75 4.3.2 Ηδησηηθφηεηα κε PUF...76 4.3.3 Πηζηνπνίεζε κε PUF...77 4.3.4 χγθξηζε PUF κε πλαξηήζεηο Καηαθεξκαηηζκνχ...78 4.4 Πξσηφθνιια Γεζκεπκέλεο Απφζηαζεο...78 4.4.1 Υαξαθηεξηζηηθά...78 4.4.2 Βαζηθή Λεηηνπξγία Πξσηνθφιισλ...79 4.4.3 Δλίζρπζε Πξσηνθφιισλ κε Κελέο Πξνθιήζεηο...80 4.5 πκπεξάζκαηα...80 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 Δηδηθέο Τινπνηήζεηο...83 5.1 Δπεθηαζηκφηεηα ηεο Αζθάιεηαο...84 5.1.1 Δηζαγσγή...84 5.1.2 Ζ Έλλνηα ηεο Δπεθηαζηκφηεηαο...84 5.1.3 Παξαδείγκαηα Τινπνηήζεσλ...85 5.1.3.1 Αιγφξηζκνο πκκεηξηθήο Κξππηνγξάθεζεο...85 5.1.3.2 Δπεθηάζηκν Πξσηφθνιιν Πηζηνπνίεζεο...89 5.2 RC4...92 5.2.1 Κιαζηθφο RC4...93 5.2.2 Βειηησκέλε Πξφηαζε...94 5.2.3 Πξσηφθνιιν Πηζηνπνίεζεο...95 5.3 J3Gen...96 5.3.1 Υαξαθηεξηζηηθά θαη ρεδίαζε...96 5.3.2 Δπηκέξνπο ηνηρεία...97 5.3.3 Παξάκεηξνη Δπηινγήο J3Gen...98 5.4 πκπεξάζκαηα...100 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 6 Δπίινγνο...101 Βηβιηνγξαθία...107 6
7
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΠΡΟΛΟΓΟ 1.1 Δηζαγσγή Ζ αλάγθε ησλ αλζξψπσλ γηα ηε δηαζθάιηζε αζθαινχο επηθνηλσλίαο δελ απνηειεί απνθιεηζηηθφ γλψξηζκα ηεο ζεκεξηλήο επνρήο καο. Ζ αλάγθε απηή ηνπο νδήγεζε ζηελ εχξεζε ηξφπσλ λα κεηαθέξνπλ ζεκαληηθέο πιεξνθνξίεο θαη κελχκαηα κε αζθάιεηα, απνηξέπνληαο ηελ παξαπνίεζε ή ηελ ππνθινπή ηνπο. Μηα απφ ηηο πξψηεο καξηπξίεο ηέηνησλ ηξφπσλ είλαη ην θξππηνγξάθεκα ηνπ Καίζαξα, πνπ απνηειεί έλα ραξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα ηεο θιαζηθήο θξππηνγξαθίαο. Ζ αλάπηπμε βέβαηα ηνπ δηαδηθηχνπ θαη ηεο νινέλα απμαλφκελεο αλάγθεο καο λα δηαζπλδένπκε ηα ζπζηήκαηά καο, νδήγεζαλ ζηελ αλάπηπμε λέσλ θξππηνγξαθηθψλ ηερληθψλ πνπ μεπεξλνχλ θαηά πνιχ ηνλ πξσηαξρηθφ ζθνπφ ηεο απφθξπςεο κελπκάησλ. Δπηπιένλ ηα ηειεπηαία ρξφληα παξαηεξείηαη κηα ηάζε λα πξνζδίδνπκε ζηα ππνινγηζηηθά καο ζπζηήκαηα απμεκέλε θηλεηηθφηεηα (mobility). Αλ θαη παιαηφηεξα ήηαλ επηζπκεηφ γηα ηηο ζπζθεπέο, αιιά θαη γηα ηνπο επηκέξνπο επεμεξγαζηέο θαη κηθξνειεγθηέο, λα έρνπλ ηε δπλαηφηεηα απεξηφξηζηεο κεηαθίλεζεο, απηφ θαίλεηαη ζήκεξα λα είλαη πην εχθνια εθηθηφ. Ζ εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο έρεη νδεγήζεη ζε θηλεηά ηειέθσλα κε ηηο δπλαηφηεηεο πνπ είραλ νη πξνζσπηθνί ππνινγηζηέο ιίγα ρξφληα πίζσ. Αθφκε ζήκεξα έρνπλ ηεζεί νη βάζεηο γηα ηε θαηαζθεπή «έμππλσλ» ζπηηηψλ εμνπιηζκέλσλ κε δηαθφπηεο πνπ είλαη ηθαλνί λα επεμεξγαζηνχλ δεδνκέλα θαη λα απνηειέζνπλ κέξνο ελφο απηνκαηνπνηεκέλνπ ζπζηήκαηνο πνπ θαιχπηεη φιν ην ζπίηη. Μέζα ζε απηά ηα πιαίζηα είλαη απαξαίηεηε θαη ε δπλαηφηεηα επηθνηλσλίαο κεηαμχ απηψλ ησλ θηλεηψλ αληηθεηκέλσλ. Ο ηνκέαο απηφο παξνπζηάδεη επίζεο κεγάιε εμέιημε απφ πιεπξάο έξεπλαο, αλάπηπμεο θαη ππνζηήξημεο απφ ηηο αξκφδηεο εηαηξίεο πνπ θαηαζθεπάδνπλ ηα ζρεηηθά πξντφληα. Σέηνηα ζπζηήκαηα πνπ ζπλδπάδνπλ ηε θηλεηηθφηεηα ζπζθεπψλ θαζψο θαη ηε δηαζχλδεζή ηνπο είλαη ηα RFID ζπζηήκαηα. θνπφο ηεο εξγαζίαο απηήο είλαη ε αλάιπζε ηερληθψλ αζθαιείαο ζηα RFID (Radio Frequency Identification) ζπζηήκαηα. Σα ζπζηήκαηα απηά, παξφιν πνπ άξρηζαλ λα εκθαλίδνληαη ζηελ αγνξά ηε δεθαεηία ηνπ 60, δελ είραλ εξεπλεζεί γηα ηηο θξππηνγξαθηθέο ηνπο δπλαηφηεηεο κέρξη ηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ 80. Παξά ηνπο αξρηθνχο θπζηθνχο πεξηνξηζκνχο πνπ παξνπζηάδνπλ ηα ζπζηήκαηα απηά, έρεη επηηεπρζεί ζήκεξα ε πινπνίεζε αξθεηψλ θξππηνγξαθηθψλ αιγνξίζκσλ ζε RFID ζπζηήκαηα κε ηθαλνπνηεηηθά απνηειέζκαηα. Έλα ζχζηεκα RFID απνηειείηαη απφ έλα ζχλνιν απφ RFID εηηθέηεο (ζηε ζπλέρεηα ζα αλαθέξνληαη σο tags) νη νπνίεο επηθνηλσλνχλ κε θαηάιιεινπο RFID αλαγλψζηεο ή αηζζεηήξεο (ζηε ζπλέρεηα ζα αλαθέξνληαη σο readers) θαη απηνί κε ηε ζεηξά ηνπο 8
επηθνηλσλνχλ κε κηα βάζε δεδνκέλσλ πνπ ιεηηνπξγεί σο ζχζηεκα ππνζηήξημεο γηα ην ππφινηπν ζχζηεκα. Πην ζπγθεθξηκέλα ε εξγαζία απηή έρεη νξγαλσζεί ζε 6 θεθάιαηα. ε απηφ ην πξψην θεθάιαην αλαιχνληαη βαζηθέο αξρέο ηεο θξππηνγξαθίαο ηδησηηθνχ θαη δεκνζίνπ θιεηδηνχ. Δπίζεο γίλεηαη κειέηε επηπιένλ ηερληθψλ φπσο ζπλαξηήζεηο θαηαθεξκαηηζκνχ θαη γελλήηξηεο ςεπδνηπραίσλ αξηζκψλ. Σέινο ηα ραξαθηεξηζηηθά ησλ πην δηαδεδνκέλσλ θαηεγνξηψλ πξσηνθφιισλ πηζηνπνίεζεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε θξππηνγξαθία. ην Κεθάιαην 2 γίλεηαη κηα παξνπζίαζε ηεο ηερλνινγίαο RFID. Αξρηθά αλαιχεηαη θάζε θνκκάηη ηνπ ζπζηήκαηνο θαη πνηά είλαη ε ιεηηνπξγία ηνπ θαζελφο. ηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνληαη νη αξρέο ιεηηνπξγίαο ησλ ζπζθεπψλ πνπ απνηεινχλ ην ζχζηεκα. Σέινο γίλεηαη κηα ηζηνξηθή αλαδξνκή ησλ RFID ζπζηεκάησλ θαη αλαθέξνληαη κεξηθά απφ ηα πξφηππα πνπ έρνπλ θπξηαξρήζεη ζήκεξα. ην Κεθάιαην 3 αλαιχνληαη νη θίλδπλνη πνπ έξρεηαη αληηκέησπν έλα RFID ζχζηεκα θαη γίλεηαη κηα παξνπζίαζε ησλ επηζέζεσλ πνπ κπνξνχλ λα πξνζβάιινπλ έλα ηέηνην ζχζηεκα. ην Κεθάιαην 4 ζπδεηάκε ηηο θαηεπζπληήξηεο γξακκέο πνπ πξέπεη λα αθνινπζήζνπκε γηα ηελ πξνζηαζία ησλ RFID ζπζηεκάησλ θαη ηνπο ειέγρνπο πνπ πξέπεη λα γίλνπλ ζε απηά. Δπίζεο αλαιχνπκε ηηο δηάθνξεο ηερληθέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ αζθαιή επηθνηλσλία, θαζψο θαη ζπγθεθξηκέλα παξαδείγκαηα ραξαθηεξηζηηθά γηα θάζε θαηεγνξία. ην Κεθάιαην 5 γίλεηαη αλάιπζε θάπνησλ ζπγθεθξηκέλσλ πξσηνθφιισλ πνπ πηζηεχσ ππνγξακκίδνπλ ην ζπκπέξαζκα πνπ θαηαιήγσ κε ηε κειέηε πνπ έθαλα. Γειαδή φηη ηα RFID ζπζηήκαηα πξέπεη αθφκα θαη γηα ην παξάγνληα ηεο αζθάιεηαο λα ζρεδηάδνληαη θαηάιιεια έηζη ψζηε λα πξνβιέπνπλ ηελ εμέιημε ηνπ ζπζηήκαηνο θαη φηη ν πξέπεη λα γίλεη ν ζπλδπαζκφο ηερληθψλ γηα ηελ απνδνηηθφηεξε πινπνίεζε κέηξσλ αζθαιείαο ζηα RFID. Σν Κεθάιαην 6 είλαη ν επίινγνο φπνπ επηζεκαίλνπκε ηα ζπκπεξάζκαηα πνπ βγαίλνπλ απφ ηελ εξγαζία απηή. 9
1.2 Μνληέιν Αζθαιείαο (CIA) ε θάζε ζχζηεκα ζην νπνίν απαηηείηαη θάπνην επίπεδν αζθάιεηαο, έζησ θαη ρακειφ, είλαη ζεκαληηθφ λα ειαρηζηνπνηνχκε ηηο απεηιέο ζην βαζηθφ κνληέιν αζθαιείαο (CIA) πνπ απνηειείηαη απφ ηηο έλλνηεο: εκπηζηεπηηθφηεηα (Confidentiality), αθεξαηφηεηα (Integrity) θαη δηαζεζηκφηεηα (Availability). Γηα λα θαζνξίζνπκε απηέο ηηο πξνυπνζέζεηο ζην ζχζηεκά καο πξέπεη λα αλαιχζνπκε θαη λα αμηνινγήζνπκε ην θάζε ζχζηεκα ζχκθσλα κε ηα μερσξηζηά ηνπ ραξαθηεξηζηηθά. Απηφ επεηδή δε ρξεηαδφκαζηε ην ίδην επίπεδν αζθαιείαο ζε θάζε ζχζηεκα. Έηζη θαη ζηα RFID έρνπκε εθαξκνγέο πνπ απαηηνχλ δηαθνξεηηθέο αλάγθεο γηα θαζεκηά απφ ηηο βαζηθέο αξρέο ηεο αζθάιεηαο. Παξαθάησ αλαιχνπκε ηηο ηξεηο βαζηθέο έλλνηεο πνπ αλαθέξακε. Δκπηζηεπηηθόηεηα (Confidentiality) Ζ εκπηζηεπηηθφηεηα είλαη παξφκνηα έλλνηα κε ηελ ηδησηηθφηεηα. Δίλαη ζηελ νπζία έλα ζχλνιν θαλφλσλ πνπ θάπνηνο πξέπεη λα πιεξεί γηα λα έρεη πξφζβαζε ζε ζπγθεθξηκέλεο πιεξνθνξίεο. Έλα ζχζηεκα πνπ πιεξεί απηή ηελ πξνυπφζεζε καο εγγπάηαη φηη νη πιεξνθνξίεο είλαη πξνζβάζηκεο κφλν απφ ρξήζηεο νη νπνίνη είλαη εγθεθξηκέλνη. Έηζη απνηξέπεηαη ε δηαξξνή επαίζζεησλ πιεξνθνξηψλ ζε ρξήζηεο πνπ δελ επηηξέπεηαη λα ηηο κάζνπλ. Αλαθέξεηαη ηφζν ζηε κεηαθνξά φζν θαη ηελ απνζήθεπζε ηεο πιεξνθνξίαο. Δίλαη έλα ζεκαληηθφ ζηνηρείν φρη κφλν γηα ηνπο ρξήζηεο αιιά θαη γηα ηηο εηαηξίεο. Αθεξαηόηεηα (Integrity) 10
Ζ αθεξαηφηεηα, φπνπ απηή πιεξείηαη, καο παξέρεη ηελ εγγχεζε φηη ηα κελχκαηα πνπ κεηαθέξζεθαλ κεηαμχ δπν νληνηήησλ δελ έρνπλ ηξνπνπνηεζεί κε θαλέλα ηξφπν θαηά ηε δηάξθεηα απηήο ηεο κεηαθνξάο. Γηαηεξεί δειαδή ηε ζπλνρή, ηελ αθξίβεηα αιιά θαη ηελ αμηνπηζηία ησλ δεδνκέλσλ ζε φιν ην θχθιν δσήο ηεο πιεξνθνξίαο. Δπίζεο κπνξεί ζε κεξηθά ζπζηήκαηα λα παξέρεη θαη αμηνπηζηία γηα ην κήλπκα, δειαδή φηη πξνέξρεηαη απφ ην ρξήζηε πνπ ππνζηεξίδεη. Δπηζέζεηο ζηελ αθεξαηφηεηα κπνξεί λα πξαγκαηνπνηεζνχλ ζην ζχζηεκα είηε απφ εμσηεξηθνχο ρξήζηεο είηε απφ εζσηεξηθνχο. Γηαζεζηκόηεηα (Availability) Γηαζεζηκφηεηα ππάξρεη φηαλ ην ζχζηεκα είλαη δηαζέζηκν λα εμππεξεηήζεη ηνπο εγθεθξηκέλνπο ρξήζηεο ηνπ, φηαλ απηφ ρξεηάδεηαη.. Δίλαη έλαο παξάγνληαο πνπ θαζνξίδεη ηελ απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο. Γε ζέινπκε ην ζχζηεκα λα είλαη ζε κηα θαηάζηαζε πνπ δε κπνξεί λα πξαγκαηνπνηήζεη ηηο ιεηηνπξγίεο γηα ηηο νπνίεο έρεη θαηαζθεπαζηεί, γηαηί έηζη δελ είλαη ρξήζηκν ζε θαλέλαλ. Θέινπκε λα απνθεχγνληαη νη ζπγθξνχζεηο ζην επίπεδν ηνπ ινγηζκηθνχ θαη λα επηδηνξζψλνληαη άκεζα νη βιάβεο ζην επίπεδν πιηθνχ. Σα RFID ζπζηήκαηα παξνπζηάδνπλ επηπιένλ πξνθιήζεηο γηα δηάθνξνπο ιφγνπο. πσο ην ζρεηηθά κεγάιν φγθν δεδνκέλσλ πνπ πξνέξρεηαη απφ πνιιαπιέο πεγέο θάλεη πην δχζθνιε ηε ζπγθνκηδή ησλ δεδνκέλσλ θαη πξέπεη λα ππάξρεη θάπνηα επηηήξεζε ζηε δηαδηθαζία απηή. Δπίζεο είλαη πην δχζθνιν λα εμαζθαιίζνπκε ηελ αζθάιεηα ησλ δεδνκέλσλ ηνπ θάζε tag μερσξηζηά. Μπνξεί ε απνθάιπςε πιεξνθνξίαο πνπ είλαη απνζεθεπκέλε ζε έλα κφλν tag λα κελ απνηειεί ηφζν κεγάιν θίλδπλν απφ κφλε ηεο, αιιά αλ ζπγθεληξσζνχλ πνιιά θαηακεξηζκέλα δεδνκέλα απφ έλα πιήζνο tags απηφ είλαη κεγάιε απεηιή. ια απηά πξέπεη λα ιεθζνχλ ππφςε, αθνχ φπσο είπακε ηα RFID ζπζηήκαηα παξνπζηάδνπλ πνιιέο δηαθνξνπνηήζεηο θαη δε κπνξνχκε λα ηα θαζνξίζνπκε κέζα ζε απζηεξά φξηα φπσο ζε ζπλεζηζκέλεο ηερληθέο. 1.3 Βαζηθέο Κξππηνγξαθηθέο Τερληθέο 1.2.2.1 Βαζηθά Φαξαθηεξηζηηθά Πξσηνθόιισλ Πηζηνπνίεζεο Γηα λα πξαγκαηνπνηεζνχλ ηα πξσηφθνιια πηζηνπνίεζεο ρξεηάδνληαη λα πινπνηεζνχλ ζην tag θάπνηεο ιεηηνπξγίεο. Έηζη φζν πεξηζζφηεξνπο πφξνπο έρεη ην tag ηφζν θαιχηεξν θαη αζθαιέζηεξν ζα είλαη ην πξσηφθνιιν αθνχ νη θξππηνγξαθηθέο ηερληθέο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη είλαη ηδηάηηεξα απαηηεηηθέο. ηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνπκε θάπνηεο απφ απηέο. 11
Σπλαξηήζεηο Καηαθεξκαηηζκνύ (Hash Functions) Οη ζπλαξηήζεηο θαηακεξηζκνχ είλαη φπσο αλαθέξεη θαη ην φλνκά ηνπο ζπλαξηήζεηο. Απηφ πνπ θάλνπλ είλαη λα δέρνληαη εηζφδνπο νπνηαδήπνηε κεγέζνπο θαη παξάγνπλ έμνδν κε ζπγθεθξηκέλν κέγεζνο. Δίλαη πξνθαλέο ινηπφλ φηη δελ είλαη 1 πξνο 1 ζπλαξηήζεηο θαη φηη γηα δχν δηαθνξεηηθέο εηζφδνπο ππάξρεη ε πηζαλφηεηα λα έρνπκε ηελ ίδηα έμνδν. Ζ απαίηεζε φκσο γηα λα ζεσξείηαη αζθαιήο ε ζπλάξηεζε θαηακεξηζκνχ είλαη φηη γηα κηα δεδνκέλε είζνδν θαη ηελ αληίζηνηρε έμνδν λα είλαη ππνινγηζηηθά αδχλαηνλ γηα έλαλ αληίπαιν λα βξεί άιιε δηαθνξεηηθή είζνδν πνπ λα θαηαιήγεη ζηελ ίδηα έμνδν. Πνιιέο ζπλαξηήζεηο θαηαθεξκαηηζκνχ πέξα απφ ηελ είζνδν δέρνληαη ζαλ παξάκεηξν θαη έλα θιεηδί, κε ζηφρν ηε βειηίσζε ηεο αζθάιεηαο ηεο ζπλάξηεζε. Υξεζηκνπνηνχληαη πνιχ ζπρλά ζε αιπζίδεο πνπ παξάγνληαη απφ ηέηνηεο ζπλαξηήζεηο φπσο ζα δνχκε ζηε ζπλέρεηα. Γελλήηξηεο Χεπδνηπραίσλ Αξηζκώλ (PRNG) Οη γελλήηξηεο ςεπδνηπραίσλ αξηζκψλ ρξεζηκεχνπλ ζε έλα πιήζνο ιεηηνπξγηψλ ηνπ tag. Ζ βαζηθή ηνπο ιεηηνπξγία είλαη λα παξάγνπλ κηα αθνινπζία απφ bits ηέηνηα ψζηε λα κελ είλαη δπλαηφλ λα πξνβιέςεη θάπνηνο ην επφκελν bit έρνληαο ζηε δηάζεζή ηνπ ηα πξνεγνχκελα. Πξαγκαηηθά ηπραία αθνινπζία φκσο είλαη αξθεηά δχζθνιν λα παξάμνπκε. Έηζη ζπλήζσο ρξεζηκνπνηνχκε ιίγα πξαγκαηηθά ηπραία bits σο «βάζε» γηα λα δεκηνπξγήζνπκε αθνινπζίεο πνπ κνηάδνπλ ηπραίεο. Ζ πνηφηεηα ηεο ςεπδνηπραίαο γελλήηξηεο είλαη ζεκαληηθφ θξηηήξην γηα ηελ αζθάιεηα νιφθιεξνπ ηνπ θξππηνγξαθηθνχ ζπζηήκαηνο. Σν θξηηήξην πνπ θάλεη κηα PRNG αζθαιή είλαη λα κε κπνξεί θαλείο λα μερσξίζεη ηελ αθνινπζία πνπ παξάγεη απφ έλα ζχλνιν άιισλ αθνινπζηψλ πνπ έρνπλ επηιεγεί ηπραία αλάκεζα απφ ην ζχλνιν φισλ ησλ ζπλαξηήζεσλ. Κξππηνγξαθηθνί Αιγόξηζκνη Μηα αθφκε ζεκαληηθή ιεηηνπξγία πνπ πξέπεη λα έρεη έλα tag είλαη ε πινπνίεζε θάπνησλ θξππηνγξαθηθψλ αιγνξίζκσλ. Τπάξρεη κεγάιν πιήζνο ηέηνησλ αιγνξίζκσλ θαη ρξεζηκνπνηείηαη θαζεκεξηλά ζε ππνινγηζηηθά ζπζηήκαηα θαη κε κεγάιε αμηνπηζηία. Γηαρσξίδνληαη ζε δχν κεγάιεο θπξίσο θαηεγνξίεο. Σνπο ζπκκεηξηθνχο θξππηνγξαθηθνχο αιγφξηζκνπο θαη ηνπο αζχκκεηξνπο. Δίλαη αλαγθαίνη έηζη ψζηε λα θξππηνγξαθνχληαη ηα κελχκαηα πνπ αληαιιάζζνληαη θαη λα πξνζζέηνπλ έλα βαζκφ αζθαιείαο ζην ζχζηεκα. ζν πην αμηφπηζηνο είλαη ν αιγφξηζκνο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ηφζν πην αζθαιέο ζεσξείηαη ην ζχζηεκα. Παξαθάησ θάλνπκε ηε δηάθξηζε κεηαμχ ησλ δχν ηξφπσλ θξππηνγξάθεζεο. Σπκκεηξηθή Κξππηνγξάθεζε ε έλα κεραληζκφ ζπκκεηξηθήο θξππηνγξάθεζεο έλα κνλαδηθφ ηδησηηθφ θιεηδί κνηξάδεηαη κεηαμχ reader θαη tag γηα λα γίλεη ε θξππηνγξάθεζε θαη 12
απνθξππηνγξάθεζε ησλ κελπκάησλ. Σέηνηνη αιγφξηζκνη ρσξίδνληαη ζε απηνχο ηεο θξππηνγξάθεζεο νκάδαο (block ciphers) θαη απηνχο ηεο θξππηνγξάθεζεο ζηνηρεηνζεηξάο (stream ciphers). Ζ θχξηα δηαθνξά κεηαμχ ησλ δχν είλαη φηη ζηε πξψηε πεξίπησζε νξίδεηαη έλα ζηαζεξφ κήθνο νκάδαο πνπ ζε θάζε γχξν είλαη δπλαηφλ λα θξππηνγξαθεζεί κφλν απηή. Έηζη κεγαιχηεξα κελχκαηα πξέπεη λα ηεκαρηζηνχλ ζε αξθεηέο νκάδεο, ελψ κηθξφηεξα κπλήκαηα πξέπεη λα ζπκπιεξσζνχλ γηα λα θηάζνπλ ην κήθνο νκάδαο. Παξαδείγκαηα απηήο ηεο ηερληθήο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζήκεξα είλαη ν DES, AES, IDEA. Απφ ηελ άιιε ζηα θξππηνγξαθήκαηα ζηνηρεηνζεηξάο κπνξνχκε λα θξππηνγξαθήζνπκε απζαίξεηα κεγάια κελχκαηα, αιιά ην θιεηδί πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ θξππηνγξάθεζε είλαη ςεπδνηπραίν αθνχ παξάγεηαη απφ ηνλ εθάζηνηε αιγφξηζκν. Έλαο απφ ηνπο πην γλσζηνχο αιγφξηζκνπο ηεο θαηεγνξίαο απηήο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζε πνιιά πξσηφθνιια είλαη ν RC4. Διάγπαμμα Σςμμεηπικήρ Κπςπηογπάθηζηρ Έλαο αιγφξηζκνο ζπκκεηξηθήο θξππηνγξαθίαο είλαη αζθαιήο αλ ην θξππηνγξάθεκα πνπ παξάγνπλ είλαη αδχλαηνλ λα δηαθξηζεί απφ κηα πξαγκαηηθά ηπραία αθνινπζία. Σνπιάρηζηνλ απηφ ηζρχεη γηα ηε πεξίπησζε ηεο ζηνηρεηνζεηξάο. ηε θξππηνγξάθεζε νκάδαο ε έλλνηα κπνξεί λα ρξεηάδεηαη πεξηζζφηεξεο ιεπηνκέξεηεο ε ηδέα φκσο είλαη ίδηα. Σν κήθνο ηνπ θιεηδηνχ είλαη έλαο παξάγνληαο πνπ θαζνξίδεη ην επίπεδν αζθάιεηαο, ιακβάλνληαο ππφςε ην ρξφλν πνπ ρξεηάδεηαη λα ζπάζνπκε ηε θξππηνγξάθεζε κε βίαηα επίζεζε. Αιιά επίζεο ην κήθνο ηνπ θιεηδηνχ ζρεηίδεηαη θαη κε ηε πνιππινθφηεηα ηεο πινπνίεζεο ηνπ αιγνξίζκνπ. Απηφ θάλεη ηελ εθαξκνγή ησλ πην αζθαιψλ αιγνξίζκσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζήκεξα δχζθνιε ζηα RFID ζπζηήκαηα. Πξέπεη λα ππάξρεη κηα αληαιιαγή αλάκεζα ζε αζθάιεηα ηεο θξππηνγξάθεζεο θαη ηε πινπνίεζεο. Τπάξρνπλ ηέηνηεο πξνηάζεηο γηα πην απνδνηηθνχο αιγφξηζκνπο φπσο ν TEA πνπ έρεη πξνηαζεί ζαλ κηα ιχζε ζπκκεηξηθήο θξππηνγξαθίαο γηα ζρεηηθά πην θζελά tags. Ο TEA είλαη βαζηζκέλνο ζηνλ AES-128 γηα RFID ζπζηήκαηα. 13
Αζύκκεηξε Κξππηνγξαθία ηελ αζχκκεηξε θξππηνγξάθεζε ρξεηαδφκαζηε δχν θιεηδηά. Έλα δεκφζην ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε θξππηνγξάθεζε ησλ κελπκάησλ θαη έλα ηδησηηθφ πνπ ην ρξεζηκνπνηνχκε γηα ηελ απνθξππηνγξάθεζή ηνπο. Γηα λα γίλεη δειαδή ε αληαιιαγή κελπκάησλ πξέπεη ν απνζηνιέαο λα έρεη ζηε δηάζεζή ηνπ ην δεκφζην θιεηδί ηνπ παξαιήπηε, λα θξππηνγξαθήζεη κε απηφ ην κήλπκα πνπ ζέιεη θαη λα ην ζηείιεη. ηαλ ην παξαιάβεη ν παξαιήπηεο απνθξππηνγξαθεί ην κήλπκα κε ηε βνήζεηα ηνπ ηδησηηθνχ ηνπ θιεηδηνχ. Σν κεγαιχηεξν πιενλέθηεκα πνπ καο παξέρεη είλαη φηη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο επηθνηλσλίαο δε ρξεηάδεηαη ε αληαιιαγή θαλελφο κπζηηθνχ. Γηα λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ηέηνηεο ηερληθέο θξππηνγξάθεζεο απαηηνχληαη πην πεξίπινθνη αιγφξηζκνη απφ φηη ζηε πεξίπησζε ηεο ζπκκεηξηθήο θξππηνγξάθεζεο. Δπίζεο ην κέγεζνο ηνπ θιεηδηνχ πξέπεη λα είλαη πνιχ κεγαιχηεξν γηα λα πεηχρνπκε ίδηα επίπεδα ζθάιεηαο. Αιιά θάλεη πην εχθνιε ηε δηαρείξηζε ησλ θιεηδηψλ θαη ιχλεη ην πξφβιεκα ηεο δηαλνκήο ηνπο. ηελ ζπκκεηξηθή θξππηνγξαθία γηα ηελ επηθνηλσλία n ρξεζηψλ ρξεηάδνληαη n 2 /2 κνλαδηθά θιεηδηά, ελψ εδψ ρξεηάδεηαη κφλν θάζε ρξήζηεο λα έρεη ην δηθφ ηνπ δεχγνο θιεηδηψλ. Παξφια απηά είλαη ζρεδφλ απαγνξεπηηθή ιχζε γηα ηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο RFID ζπζηεκάησλ. κσο ε ECC πνπ είλαη έλαο ηχπνο θξππηνγξάθεζεο δεκνζίνπ θιεηδηνχ είλαη πνιχ πην απνδνηηθή θαη κπνξεί λα πινπνηεζεί κε πνιχ ιηγφηεξεο πχιεο. Δπίζεο δε ρξεηάδεηαη ηφζν κεγάια κεγέζε θιεηδηψλ γηα λα πξνζθέξεη ηθαλνπνηεηηθή αζθάιεηα. Απηά ηα ραξαθηεξηζηηθά ηε θάλνπλ πην ειθπζηηθή ιχζε απφ ηε θιαζηθή θξππηνγξαθία δεκνζίνπ θιεηδηνχ. Ζ αζθάιεηα πνπ παξέρνπλ νη αιγφξηζκνη αζχκκεηξεο θξππηνγξαθίαο είλαη αξθεηή ψζηε λα κπνξνχκε λα πνχκε φηη ζηε πξάμε δε δηαξξέεηαη θακηά πιεξνθνξία γηα ην κήλπκα πνπ κεηαθέξεηαη, αιιά νχηε γηα ηα θιεηδηά, απφ ην θξππηνγξάθεκα πνπ παξάγεηαη. Δπίζεο δελ είλαη δπλαηφλ γηα έλαλ αληίπαιν λα κεηαβάιιεη ην θξππηνγξάθεκα κε θαηάιιειν ηξφπν θαη απηφ λα απνθξππηνγξαθεζεί ζηε ζπλέρεηα επηηπρψο (Non-malleability). Σν πην ηξαληαρηφ παξάδεηγκα αιγνξίζκνπ αζχκκεηξεο θξππηνγξαθίαο είλαη ν αιγφξηζκνο RSA ν νπνίνο είλαη ην πην δηαδεδνκέλν πξφγξακκα ηεο ηζηνξίαο θαη ηξέρεη ζρεδφλ ζε θάζε ζεκεξηλφ ππνινγηζηή. Διάγπαμμα Αζύμμεηπηρ Κπςπηογπάθηζηρ 14
Γηα λα πξαγκαηνπνηεζεί κηα έγθπξε πηζηνπνίεζε πξέπεη λα ηζρχνπλ θάπνηνη παξάγνληεο φηαλ νινθιεξσζεί ην πξσηφθνιιν. Πξέπεη λα ηζρχεη έλαο παξάγνληαο γλψζεο. Γειαδή πξέπεη λα έρεη γίλεη απνδεθηφ φηη ε κηα νληφηεηα έρεη ζηε θαηνρή ηεο ηε γλψζε ελφο κπζηηθνχ ζπλήζσο ή θάπνηνπ θσδηθνχ. Απηή ε κέζνδνο ρξεζηκνπνηείηαη ζε πξσηφθνιια πξφθιεζεο απάληεζεο φπνπ ν ρξήζηεο θαιείηαη λα απαληήζεη ζε κηα εξψηεζε ή έλα κνηίβν κε ζθνπφ λα απνδείμεη ηε γλψζε απηή πνπ έρεη. Έλαο άιινο παξάγνληαο είλαη απηφο ηεο ηδηνθηεζίαο πνπ βαζίδεηαη ζε θάηη πνπ ν ρξήζηεο έρεη. πσο κηα ηαπηφηεηα ή θάπνην άιιν ηεθκήξην αζθάιεηαο. Καη ηέινο έρνπκε παξάγνληεο θιεξνλνκηάο πνπ απνδεηθλχνληαη κε θάηη πνπ ν ρξήζηεο «είλαη» ή θάλεη. Γηα παξάδεηγκα ηδηαηηεξφηεηεο ζην πιηθφ επίπεδν ηνπ ρξήζηε. ηηο ζπλήζεηο εθαξκνγέο ζηα ππνινγηζηηθά ζπζηήκαηα αξθεί λα ηζρχεη έλαο απφ απηνχο ηνπο παξάγνληεο, αιιά δελ απαγνξεχεηαη ε απαίηεζε γηα ηελ ηζρχ φισλ ησλ παξαγφλησλ. ηα RFID πνπ ζηξέθνπκε ην ελδηαθέξνλ καο εδψ είλαη πνιχ ζπλεζηζκέλα ηα πξσηφθνιια πξφθιεζεο απάληεζεο ιφγσ ηεο απιφηεηάο ηνπο. Κάλνληαο ρξήζε ησλ παξαπάλσ ηερληθψλ κπνξνχκε θαη θαηαζθεπάδνπκε αζθαιή πξσηφθνιια πηζηνπνίεζεο. Ζ πηζηνπνίεζε φκσο δελ αλαθέξεηαη κφλν ζαλ έλαο κεραληζκφο γηα ηελ εμαθξίβσζε ηεο ηαπηφηεηαο κηαο νληφηεηαο αιιά επίζεο ζαλ κεραληζκφο πηζηνπνίεζεο ηεο αθεξαηφηεηαο ελφο κελχκαηνο, φηη δειαδή δελ έρεη ππνζηεί θάπνηα αζέκηηε κεηαπνίεζε θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηαθνξάο ηνπ. Γηαπηφ ην ιφγν πξνηείλνληαη νη θψδηθεο πηζηνπνίεζεο κελπκάησλ. Κώδηθαο Πηζηνπνίεζεο Μελπκάησλ Οη θψδηθεο απηήο ηεο θαηεγνξίαο έρνπλ ζθνπφ λα παξέρνπλ βεβαηψζεηο γηα ηελ αθεξαηφηεηα θαη απζεληηθφηεηα ησλ κελπκάησλ πνπ κεηαδίδνληαη κεηαμχ δχν ρξεζηψλ. Έλαο ηέηνηνο θψδηθαο θάλεη ηε ρξήζε κηα ηξηπιέηαο ζπλαξηήζεσλ KeyGen, MAC θαη Verify. Απφ ηε ζπλάξηεζε KeyGen εμάγεηαη έλα θιεηδί K ην νπνίν ρξεζηκνπνηείηα απφ ηνπ ρξήζηεο. Ζ ζπλάξηεζε MAC δέρεηαη σο είζνδν έλα κήλπκα m θαη παξάγεη έλα ηεθκήξην t έρνληαο σο παξάκεηξν ην θιεηδί Κ MAC K (m) t. ην ηέινο ε ζπλάξηεζε Verify επηβεβαηψλεη ή φρη ηελ εγθπξφηεηα ηνλ κελχκαηνο. Γέρεηαη σο είζνδν ην κχλεκα m θαη ην ηεθκήξην t θαη σο παξάκεηξν ην θιεηδί Κ Verify K (m, t) θαη έρεη έμνδν 1 αλ ην ηεθκήξην t φλησο αληηζηνηρεί ζην κήλπκα m θαη 0 φηαλ δελ ηζρχεη απηφ. Χεθηαθέο Υπνγξαθέο O αιγφξηζκνο DSA (Digital Signature Algorithm) είλαη έλαο αιγφξηζκνο ςεθηαθψλ ππνγξαθψλ. Έρεη πξνηππνπνηεζεί σο FIPS 186 (Federal Information Processing Standard). Σν πξφηππν απηφ έρεη νλνκαζηεί DSS (Digital Signature Standard) θαη είλαη ν πξψηνο αιγφξηζκνο ςεθηαθήο ππνγξαθήο πνπ αλαγλσξίζηεθε παγθφζκηα. Ο DSA απνηειεί κηα παξαιιαγή ηνπ αιγνξίζκνπ ElGamal γηα ςεθηαθέο ππνγξαθέο θαη ζρεδηάζηεθε απνθιεηζηηθά γηα ηε δεκηνπξγία θαη επαιήζεπζε ςεθηαθψλ ππνγξαθψλ θαη θαηά ζπλέπεηα θαη γηα ηνλ έιεγρν ηεο αθεξαηφηεηαο ησλ δεδνκέλσλ. Ζ ινγηθή ηνπ αιγνξίζκνπ βαζίδεηαη ζε απηήλ ηεο αζχκκεηξεο θξππηνγξαθίαο, αθνχ θαη ζε απηήλ ηελ πεξίπησζε θάζε νληφηεηα δεκηνπξγεί έλα δεχγνο δεκνζίνπ θαη ηδησηηθνχ θιεηδηνχ. Σα βήκαηα πνπ αθνινπζνχληαη γηα ηελ πινπνίεζε ηνπ αιγνξίζκνπ είλαη ηαπαξαθάησ: 15
1. Δπηιέγεηαη έλαο πξψηνο αξηζκφο q ηέηνηνο ψζηε 2159 < q < 2160 2. Δπηιέγεηαη έλαο αξηζκφο t ηέηνηνο ψζηε 0 t 8 θαη έλαο πξψηνο αξηζκφο p ηέηνηνο ψζηε 2 511 64t < p < 2 512 64t κε ηελ ηδηφηεηα ν q λα δηαηξεί ηνλ (p 1) 3. g h ( p 1) / q mod p 4. Έζησ x έλαο ηπραίνο αθέξαηνο έηζη ψζηε 1 x q 1 5. Τπνινγίδεηαη ην y = g x mod p 6. Σν δεκφζην θιεηδί είλαη ην (p,q,g,y). Σν ηδησηηθφ θιεηδί είλαη ην x. Έρνληαο ππνινγίζεη ηηο παξαπάλσ παξακέηξνπο κπνξνχκε λα δεκηνπξγήζνπκε κία ςεθηαθή ππνγξαθή. Σα παξαθάησ βήκαηα πεξηγξάθνπλ ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν κπνξεί λα ππνγξαθεί ςεθηαθά, ζχκθσλα κε ηνλ αιγφξηζκν DSA, έλα κήλπκα m ηπραίνπ κήθνπο: 1. Δπηιέγεηαη έλαο ηπραίνο αθέξαηνο k, 0 < k < q. Ο αθέξαηνο k ζα πξέπεη λα κείλεη κπζηηθφο. 2. Τπνινγίδεηαη ην r = (g k mod p)mod q. 3. Τπνινγίδεηαη ην k 1 mod q. 4. Τπνινγίδεηαη ην s = k -1 {h(m) + xr} mod q Ζ h(m) είλαη κηα ζπλάξηεζε θαηαθεξκαηηζκνχ (hash function). Πξφθεηηαη γηα έλα αιθαξηζκεηηθφ κήθνπο 160 bits πνπ πξνθχπηεη σο έμνδνο ηνπ αιγνξίζκνπ SHA-1 ν νπνίνο πεξηγξάθεηαη παξαθάησ. Ζ ςεθηαθή ππνγξαθή γηα ην κήλπκα m είλαη ην δεχγνο (r,s) Απφ ηε ζηηγκή πνπ έλαο ρξήζηεο Α ελφο επηθνηλσληαθνχ ζπζηήκαηνο έρεη ππνγξάςεη ςεθηαθά έλα κήλπκα ζα πξέπεη νη ππφινηπνη ρξήζηεο ηνπ ζπζηήκαηνο λα είλαη ζε ζέζε λα επαιεζεχζνπλ ηελ ππνγξαθή ηνπ. Απηφ γίλεηαη κε ηε ρξήζε ηνπ δεκνζίνπ θιεηδηνχ ηνπ Α. Σα παξαθάησ βήκαηα πεξηγξάθνπλ ηε δηαδηθαζία ηεο επαιήζεπζεο κηαο ςεθηαθήο ππνγξαθήο: 1. Σν δεκφζην θιεηδί (p,q,g,y) ηνπ ρξήζηε Α είλαη δηαζέζηκν. 2. Δπαιεζεχεηαη φηη 0 < r < q θαη 0 < s < q. Αλ δελ ηζρχνπλ ηα παξαπάλσ ε ππνγξαθή απνξξίπηεηαη. 3. Τπνινγίδεηαη w = s 1 mod q θαη ηελ h(m). 16
4. Τπνινγίδεηαη ην u 1 = w* h(m)mod q θαη ην u 2 = rw mod q 5. Τπνινγίδεηαη ην π = (g u1 y u2 mod p)mod q. 6. Ζ ππνγξαθή είλαη απνδεθηή κφλν φηαλ π = r. Μηα αθφκε βαζηθή ιεηηνπξγία είλαη ε απηή ηεο εγθαζίδξπζεο θιεηδηψλ. Έλα ραξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα πνπ πεηπραίλεη αθξηβψο απηφ είλαη ν αιγφξηζκνο Diffie- Hellman. Diffie-Hellman Ο πξψηνο αιγφξηζκνο δεκνζίνπ θιεηδηνχ πξνηάζεθε ην 1976 απφ ηνπο Diffie θαη Hellman. Ο αιγφξηζκνο απηφο, γλσζηφο σο DH, είλαη απνθιεηζηηθά έλα πξσηφθνιιν ζπκθσλίαο θιεηδηνχ. Κάζε κία απφ ηηο δχν νληφηεηεο πνπ ζέινπλ λα επηθνηλσλήζνπλ ρξεζηκνπνηεί ην δηθφ ηεο ηδησηηθφ θιεηδί θαη ην δεκφζην θιεηδί ηεο άιιεο κε ζθνπφ ηε δεκηνπξγία ελφο ζπκκεηξηθνχ θιεηδηνχ πνπ θακία άιιε νληφηεηα δελ κπνξεί λα ππνινγίζεη. Αο ππνζέζνπκε φηη δχν νληφηεηεο Α θαη Β ζέινπλ λα επηθνηλσλήζνπλ. Σα βήκαηα πνπ ζα πξέπεη λα αθνινπζήζνπλ είλαη ηα παξαθάησ: 1. Αξρηθά επηιέγνληαη θαη δεκνζηεχνληαη έλαο θαηάιιεινο αξηζκφο p θαη έλαο αξηζκφο α έηζη ψζηε 2 a p 2. 2α. ν Α δηαιέγεη έλα ηπραίν κπζηηθφ αξηζκφ x, 1 x p 2, θαη ζηέιλεη ζηνλ Β ην κήλπκα ax mod p. Σν κήλπκα απηφ είλαη ε δεκφζηα ηηκή ηνπ Α 2β. ν Β δηαιέγεη έλα ηπραίν κπζηηθφ αξηζκφ y, 1 y p 2, θαη ζηέιλεη ζηνλ Β ην κήλπκα ay mod p. Σν κήλπκα απηφ είλαη ε δεκφζηα ηηκή ηνπ Β. 3. ν B ιακβάλεη ην a x θαη ππνινγίδεη ην ζπκκεηξηθφ θιεηδί K (a x ) y mod p. 4. ν Α ιακβάλεη ην a y θαη ππνινγίδεη ην ζπκκεηξηθφ θιεηδί K (a y ) x mod p. Απηέο είλαη νη βαζηθέο ηερληθέο κε ηηο νπνίεο πξέπεη λα εξγαζηνχκε θαη ζηα RFID ζπζηήκαηα. Αλ θαη εθεί κπνξεί λα ηηο δνχκε θάπσο δηαθνξνπνηεκέλεο γηα ιφγνπο πνπ ζα εμεγήζνπκε ζηε ζπλέρεηα, ε βαζηθή ηνπο ιεηηνπξγία παξακέλεη ε ίδηα. 17
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΠΑΡΟΤΙΑΗ RFID ΤΣΗΜΑΣΩΝ θνπφο απηνχ ηνπ θεθαιαίνπ είλαη λα καο αλαιχζεη γεληθά ηη είλαη ηα RFID ζπζηήκαηα. Πνηά είλαη ηα μερσξηζηά κέξε ηνπ ζπζηήκαηνο θαζψο θαη πνηφ ζθνπφ έρνπλ κέζα ζε έλα RFID ζχζηεκα ην θαζέλα απφ απηά. Πνηά ηα ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπο ζαλ νιφηεηα αιιά θαη θάζε ελφο κεκνλσκέλνπ ζηνηρείνπ πνπ απαξηίδεη ην ζχζηεκα. Παξνπζηάδνληαη επίζεο δηάθνξεο εθαξκνγέο ζηηο νπνίεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ θαη ηα πιενλεθηήκαηα πνπ έρνπλ ζε ζρέζε κε άιια ζπζηήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζήκεξα. Σέινο γίλεηαη κηα ηζηνξηθή αλαθνξά γηα ηα RFID θαη ηη καο νδήγεζε ζηελ ηδέα απηή, θαζψο επίζεο αλαθέξνπκε θαη θάπνηα πξφηππα πνπ έρνπλ θπξηαξρήζεη ζηε θαηαζθεπή ηέηνησλ ζπζηεκάησλ. 18
2.1 Δηζαγσγή ζηα RFID Σπζηήκαηα 2.1.1 Τη είλαη ηα RFID. Πιενλεθηήκαηα Σα RFID ζπζηήκαηα είλαη κηα πνιιά ππνζρφκελε ηερλνινγία πνπ ζην κέιινλ κπνξεί λα δψζεη ιχζε ζε πνιιέο εθαξκνγέο πνπ ζήκεξα αληηκεησπίδνληαη κε άιινπο φρη ηφζν εχρξεζηνπο, νχηε απνδνηηθνχο ηξφπνπο. ηα RFID ζπζηήκαηα ε ηδέα πνπ αθνινπζείηαη είλαη αξθεηά απιή. Υξεζηκνπνηείηαη κηα ζπζθεπή, κηθξή ζε κέγεζνο, πνπ απνηειείηαη απφ κηα θεξαία θαη έλα νινθιεξσκέλν, γηα λα καο βνεζήζεη ζηελ αλαγλψξηζε ησλ αληηθεηκέλσλ. Οη εηηθέηεο (tags) απηέο, φπσο νλνκάδνληαη, πξνζθνιινχληαη γηα παξάδεηγκα ζην αληηθείκελν πνπ καο ελδηαθέξεη θαη θέξνπλ έλαλ κνλαδηθφ θσδηθφ πνπ έρεη ην ζθνπφ ηεο ηαπηφηεηαο ηνπ αληηθεηκέλνπ. Κχξηνο ζηφρνο ελφο RFID ζπζηήκαηνο είλαη λα πεξάζεη ηε πιεξνθνξία απφ ηα tags ζηα ππνινγηζηηθά ζπζηήκαηα. Οη ππνινγηζηέο είλαη ζήκεξα έλα αλαπφζπαζην θνκκάηη ηεο θαζεκεξηλήο καο δσήο θαη ηεο βηνκεραλίαο θπζηθά. Πξνηηκάκε λα δηαρεηξηδφκαζηε θαη λα νξγαλψλνπκε ηε πιεξνθνξία πνπ ζπιιέγνπκε κε ηε βνήζεηα ππνινγηζηψλ γηαηί απηφ είλαη πιένλ ην πην εχρξεζην, ην πην γξήγνξν θαη ην πην δπλαηφ εξγαιείν πνπ καο παξέρεηαη γηα λα θάλνπκε απηή ηε δνπιεηά. Καη θπζηθά είλαη κεγάιν πιενλέθηεκα φηαλ κπνξνχκε λα ζπλδένπκε ηα ζπζηήκαηα καο κεηαμχ ηνπο. Σα RFID δε καο παξέρνπλ ηε δπλαηφηεηα λα ζπλδένπκε απεπζείαο ηα αληηθείκελα κε ηνπο ππνινγηζηέο αιιά θάλνπλ απηή ηε κεηάβαζε πνιχ πην εχθνιε κε ηε ρξήζε θαηάιιεισλ αλαγλσζηψλ (readers). Ζ κεηαθνξά ηεο πιεξνθνξίαο, απφ ην αληηθείκελν πνπ καο ελδηαθέξεη ζην ππνινγηζηηθφ ζχζηεκα, γίλεηαη πνιχ εχθνια κε ηε ρξήζε ξαδηνθνθπκάησλ. Απηφ εμππεξεηεί θαη ζηνλ εχθνιν δηακνηξαζκφ ησλ ζεκαληηθψλ πιεξνθνξηψλ κεηαμχ φισλ ησλ ελδηαθεξφκελσλ. Δπίζεο ε ρξήζε ησλ ππνινγηζηψλ ζπζηεκάησλ θάλεη επθνιφηεξε ηελ επεμεξγαζία ησλ πιεξνθνξηψλ πνπ ζπιιέγνπκε θαη κφλν ηφηε απηέο κπνξνχλ λα απνθηήζνπλ νπζηαζηηθή αμία γηα ηελ εθάζηνηε επηρείξεζε. Σα ραξαθηεξηζηηθά απηά είλαη επηζπκεηά εηδηθά ζε έλα πιηθνηερληθφ ζχζηεκα πνπ επεμεξγάδεηαη κεγάιν πιήζνο πξντφλησλ. Δπίζεο ε δηαδηθαζία ηεο ηαπηνπνίεζεο, πνπ γίλεηαη κε ηε βνήζεηα ξαδηνθπκάησλ, είλαη ζαθψο ηαρχηεξε απφ νπνηαδήπνηε άιιε κέρξη ηψξα πξνηεηλφκελε ιχζε, πνπ είηε απαηηεί ηε παξεκβνιή θάπνηνπ αλζξψπνπ είηε γίλεηαη κεραληθά. Μεηαθηλψληαο αληηθείκελα κπξνζηά απφ έλαλ reader, ρεηξνθίλεηα ή κεραληθά φπσο γίλεηαη ζηε ηαπηνπνίεζε κε bar codes ζηα θαηαζηήκαηα θαη ζηηο απνζήθεο ζήκεξα, είλαη ζαθψο πην ρξνλνβφξν απφ ην λα έρνπκε έλαλ reader ηθαλφ λα αλαγλψζεη φια ηα αληηθείκελα κηαο απνζήθεο, γηα παξάδεηγκα, ζρεδφλ ηαπηφρξνλα. Οχηε ε νπηηθή επαθή κεηαμχ αληηθεηκέλνπ θαη reader δελ είλαη αλαγθαία ζε απηή ηε πεξίπησζε. Οη δπλαηφηεηεο ησλ RFID ζπζηεκάησλ φκσο δελ πεξηνξίδνληαη θπζηθά κφλν ζηελ πινπνίεζε κηαο εμειηγκέλεο ελαιιαθηηθήο ιχζεο γηα ην ζχζηεκα ηαπηνπνίεζεο φπσο ηα είλαη ηα bar codes ζηα θαηαζηήκαηα. Ζ αζχξκαηε απηή δεχμε πνπ παξέρνπλ ηα RFID ζπζηήκαηα κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί θαη γηα ηε παξαθνινχζεζε αληηθεηκέλσλ πέξα απφ ηελ απιή ηαπηνπνίεζε. Αθφκα νη αληίζηνηρεο ιεηηνπξγίεο κπνξνχλ λα ηζρχζνπλ γηα αλζξψπνπο, κέρξη θαη δψα. Σα RFID έρνπλ εμειηρζεί θαη βξίζθνπλ 19
εθαξκνγή ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο θαη φζν αλαπηχζζεηε ε ηερλνινγία γχξσ απφ απηά ε ρξήζε ηνπο ζα γίλεηαη φιν θαη πην ζπρλή. Απνηεινχλ έλα πεδίν ζπλερήο έξεπλαο αθνχ ηα πιενλεθηήκαηά ηνπο έρνπλ αλαγλσξηζηεί απφ ηε γέλλεζε ηεο ηδέαο ηνπο θαη απηφ πνπ ρξεηάδεηαη είλαη ε θαηάιιειε ηερλνινγία γηα λα δεκηνπξγήζνπκε αμηφπηζηα ζπζηήκαηα. 2.1.2 Μεηνλεθηήκαηα Ζ κεγάιε επηηπρία απηψλ ησλ ζπζηεκάησλ φκσο παξνπζηάδεη έλα ειάηησκα. Γε πξέπεη λα μερλάκε φηη ζε ηέηνηεο εθαξκνγέο ε πξνζηαζία ησλ δεδνκέλσλ έρεη πξσηαξρηθφ ξφιν. Κακία εηαηξεία δε ζέιεη θάπνηνο αληαγσληζηήο λα έρεη πξφζβαζε ζηα δεδνκέλα ηνπο γηαηί έηζη κπνξεί λα εμάγεη πιεξνθνξίεο γηα ηε ζηξαηεγηθή ηεο εηαηξείαο. Δπίζεο ηα RFID ρξεζηκνπνηνχληαη θαη ζε εθαξκνγέο πνπ δελ απνζεθεχνληαη ζε απηά απιά ν θσδηθφο ελφο πξντφληνο αιιά επαίζζεηα θαη ζεκαληηθά δεδνκέλα. Έλα παξάδεηγκα ηέηνηαο εθαξκνγήο είλαη ην ειεθηξνληθφ δηαβαηήξην. Φπζηθά ππάξρνπλ ιχζεηο γηα απηά ηα πξνβιήκαηα αζθάιεηαο ηα νπνία βαζίδνληαη θπξίσο ζε θξππηνγξαθηθνχο αιγφξηζκνπο θαη ρξεζηκνπνηνχληαη επξέσο. ηε πεξίπησζε φκσο ησλ RFID απηφ δελ είλαη αξθεηφ. Γηαηί πνιχ απιά ζηα RFID νη ζρεδηαζηέο ηνπ ζπζηήκαηνο πξέπεη λα δνπιέςνπλ κε tags ηα νπνία δηαζέηνπλ πνιχ κηθξή ππνινγηζηηθή ηζρχ θαη γεληθά κηθξή κλήκε. Απηφ ζεκαίλεη φηη ιχζεηο πνπ ρξεζηκνπνηνχκε ζε ππνινγηζηηθά ζπζηήκαηα, ηα νπνία έρνπλ πνιχ κεγαιχηεξε ππνινγηζηηθή ηζρχ θαη κλήκε, θαη είλαη ιχζεηο πνπ ζα πξνηηκνχζακε γηαηί παξακέλνπλ αμηφπηζηεο αθφκα θαη κεηά απφ ηφζα ρξφληα ζηα νπνία έρνπλ επηηεζεί κε πνιινχο θαη δηάθνξνπο ηξφπνπο θαζεκεξηλά, δελ κπνξνχλ λα εθαξκνζηνχλ ζε RFID tags ρσξίο λα εθηνμεχζνπλ ην θφζηνο θαηαζθεπήο ηνπο ζε απαγνξεπηηθά χςε. 2.1.3 Παξαδείγκαηα Δθαξκνγώλ Πέξα απφ ηε ρξήζε ησλ RFID ζπζηεκάησλ ζε πιηθνηερληθέο εθαξκνγέο θαη ζηελ αιπζίδα πξνκεζεηψλ-εθνδηαζκνχ, πνπ ζε γεληθέο γξακκέο αλαθέξακε θαη πξνεγκέλνο, ππάξρεη κηα πιεζψξα άιισλ πνπ θάλνπλ ηε ρξήζε ή ζα κπνξνχζαλ λα θάλνπλ ηε ρξήζε RFID. Παξαθάησ ζα αλαθέξνπκε κεξηθά παξαδείγκαηα ηέηνησλ εθαξκνγψλ. Έμππλεο Κάξηεο (Smart Cards) Σα ζπλαληάκε ινηπφλ ζαλ αλεπαθηθέο έμππλεο θάηξεο (contactless smart cards) είηε πξνζθέξνληαο πνιχ κηθξή εκβέιεηα κε ην tag λα πξέπεη λα βξεζεί ζε πνιχ κηθξή απφζηαζε απφ ην reader, είηε λα είλαη αξθεηφ απιά λα βξίζθεηαη ζε κηα θνληηλή πεξηνρή απφ ην reader. Γεληθά νη έμππλεο θάξηεο παξνπζηάδνπλ κεγάιε πνηθηιία γηα λα κπνξνχλ λα θαιχπηνπλ πνιιέο δηαθνξεηηθέο απαηηήζεηο. Γηα παξάδεηγκα 20
κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ σο πεηζηήξην γηα ηνλ έιεγρν πξφζβαζεο ή ζαλ ειεθηξνληθφ δηαβαηήξην θαη ηαπηφηεηα ή αθφκα θαη ζαλ ειεθηξνληθφ πνξηνθφιη γηα ηελ εχθνιε πξαγκαηνπνίεζε ζπλαιιαγψλ. Παξαθάησ θαίλεηαη έλα δηάγξακκα ηεο νηθνγέλεηαο απηήο θαη ην αληίζηνηρν πξφηππν πνπ θπξηαξρεί. Γεκόζηεο Μεηαθνξέο Δπίζεο κεγάιε αίζζεζε έρνπλ θάλεη ηα RFID ζπζηήκαηα θαη ζηηο δεκφζηεο κεηαθνξέο φπνπ έρνπλ βξεί πξφζθνξν έδαθνο θαη ζπλερψο ε ρξήζε ηνπο γίλεηαη φιν θαη πην ζπρλή. Υξεζηκνπνηείηε ζε ζηαζκνχο δηνδίσλ γηα ηε γξήγνξε εμππεξέηεζε ησλ δηεξρνκέλσλ, ζηα κέζα καδηθήο κεηαθνξά σο ελαιιαθηηθή γηα ηα εηζηηήξηα, αθφκα έμππλα ζπζηήκαηα έρνπλ αλαπηπρζεί γηα εχθνιν παξθάξηζκα κε βάζε ηα RFID. ιν απηφ μεθίλεζε απφ ην ελδηαθέξνλ πνπ έδεημαλ νη εηαηξίεο κεηαθνξάο παινφηεξα θαη ζήκεξα έρνληαο tags ηα νπνία είλαη πνιχ θηελά απηέο νη ηερλνινγίεο κπνξνχλ λα εθαξκνζηνχλ ζε πνιχ κεγαιχηεξε θιίκαθα. Ζιεθηξνληθή Πιεξσκή Μηα αθφκε εθαξκνγή ησλ RFID tags βιέπνπκε ζε ζπζηήκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ειεθηξνληθή πιεξσκή. Απηφ κπνξεί λα γίλεηαη πην απιά θαη γξήγνξα κε ηε ρξεζε RFID tags φκσο εδψ ηα tags παξνπζηάδνπλ πξφβιεκα αθνχ νη απαηηήζεηο αζθαιείαο γηα ηέηνηεο εθαξκνγέο είλαη πνιχ πςειέο θαη ηα θηελά tags δε κπνξνχλ λα 21
ηηο πεηχρνπλ. Θα δνχκε ζηα επφκελα θεθάιαηα απηήο ηεο εξγαζίαο ηξφπνπο πνπ καο επηηξέπνπλ λα πεξηνξίζνπκε θάπνηα απφ απηά ηα πξνβιήκαηα θαη λα θαηαζθεπάζνπκε πην αζθαιή RFID ζπζηήκαηα. Αζθάιεηα Απηνθηλήησλ Σέηνηα ζπζηήκαηα ππάξρνπλ θαη ζήκεξα ζε πνιιά απηνθίλεηα πνπ επηηξέπεηαη κφλν ζε εηδηθά θιεηδηά, εθνδηαζκέλα κε RFID, λα εθθηλήζνπλ ην φρεκα. Λεηηνπξγνχλ ζαλ έλα αληηθιεπηηθφ κέηξν, αθνχ ην απηνθίλεην ζα εθθηλήζεη ηε ιεηηνπξγία ηνπ κφλν αλ αληρλεπηεί ην θαηάιιειν tag πνπ, ζηε ζεσξία, κφλν ν θάηνρνο ηνπ νρήκαηνο κπνξεί λα θαηέρεη. Μηα αθφκα ηδέα φκσο είλαη ε ρξήζε ηνπο ζε νρήκαηα γηα ηελ απνθπγή αηπρεκάησλ θαη ηελ επηβνιή ησλ νξίσλ ηαρχηεηαο. Σέηνηα εθαξκνγή δελ έρεη ππάξμεη ζε κεγάιε θιίκαθα αιιά παξακέλεη ελδηαθέξνπζα ηδέα. Κάζε απηνθίλεην ζα είλαη εμνπιηζκέλν κε κηα πιεζψξα απφ tags, ην θαζέλα κε ηα δηθά ηνπ μερσξηζηά ραξαθηεξηζηηθά θαη ζε δηάθνξα ζεκεία ησλ δξφκσλ ζα εγθαηαζηαζνχλ readers. Καηά ζπλέπεηα αλ έλαο reader ζε έλα ζεκείν αληρλεχζεη έλα απηνθίλεην θαη ιίγν αξγφηεξα ην ίδην απηνθίλεην αληρλεπηεί απφ έλαλ άιιν reader, ζε ζεκείν πνπ είλαη αδχλαηνλ λα θηάζεη θαλείο ππαθνχνληαο ζηα ππάξρνληα φξηα ηαρχηεηαο, ζα ππάξρεη θαη ε επηβνιή ηνπ αληίζηνηρνπ πξνζηίκνπ. Αηπρήκαηα κπνξνχλ λα απνθεπρζνχλ αλ ηα tags θάζε νρήκαηνο κπνξνχλ λα επηθνηλσλνχλ κεηαμχ ηνπο ζε θνληηλέο απνζηάζεηο θαη λα εηδνπνηνχλ ηνλ νδεγφ φηαλ αλαγλσξίδεηαη ηπρφλ επηθείκελν αηχρεκα. Δπηπιένλ ε ελζσκάησζε tags ζε πηλαθίδεο πνπ ζα είλαη ηθαλέο λα δίλνπλ ζηνλ νδεγφ πεξηζζφηεξα ζηνηρεία γηα ην ηη πξέπεη λα πξνζέμεη, πέξαλ ηνπ νπηηθνχ. Γηα παξάδεηγκα λα ζηέιλνπλ ζην ερνζχζηεκα ηνπ απηνθηλήηνπ ην θαηάιιειν θσδηθφ κε ηελ επεμήγεζε ηεο πηλαθίδαο, αθφκα θαη εηδηθέο πιεξνθνξίεο γηα ην ζπγθεθξηκέλν ζεκείν ηνπ δξφκνπ. Ταπηνπνίεζε Εώσλ Υξεζηκνπνηψληαο ηερλνινγία RFID κε ζθνπφ ηελ αλαγλψξηζε δψσλ εμππεξεηεί ζε ζεκαληηθφ βαζκφ ηφζν ηε βηνκεραλία δσηθψλ πξντφλησλ φζν θαη ηνπο ηδηψηεο. ε θάξκεο γηα παξάδεηγκα κπνξεί λα γίλεη απνηειεζκαηηθή παξαθνινχζεζε ησλ δψσλ θαζψο επίζεο θαη έιεγρνο γηα ηπρφλ αζζέλεηεο πνπ εθδειψλνληαη. Γηα ηνπο ηδηψηεο θάλεη δπλαηή πνιχ εχθνια ηελ εχξεζε ρακέλσλ δψσλ. Σα tags πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε απηέο ηηο πεξηπηψζεηο είλαη εκθπηεχνληαη ζηα δψα, αιιά είλαη παζεηηθά θαη ελεξγνπνηνχληαη κφλν φηαλ ρξεηάδεηαη λα αλαγλσζηνχλ νπφηε δελ επεξεάδνπλ ην δψν ζε θακία πεξίπησζε. 22
2.2 Μεκνλσκέλα ζηνηρεία Κάζε νινθιεξσκέλν RFID ζπζηήκαηα απνηειείηαη απφ ηξία θνκκάηηα. Σα tags ζηα νπνία απνζεθεχνπκε ηα δεδνκέλα καο ελδηαθέξνπλ θαη έρνπλ δπλαηφηεηα επηθνηλσλίαο κέζσ ξαδηνθπκάησλ κέζσ κηαο θαηάιιειεο δηεπαθήο. Σνπο readers νη νπνίνη κπνξνχλ θαη δηαβάδνπλ ηα δεδνκέλα απφ ηα tags θαη ζπλήζσο είλαη απηνί πνπ μεθηλνχλ ηελ επηθνηλσλία κεηαμχ reader θαη tag. Δπίζεο ζε πνιιέο εθαξκνγέο απηνί είλαη πνπ κεηαθέξνπλ ζην tag ηελ ελέξγεηα πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα ιεηηνπξγήζεη. Καη ηέινο ε Back-End Database ζηελ νπνία ζπιιέγνληαη φια ηα δεδνκέλα ηα νπνία δηαβάδνπλ ην ζχλνιν ησλ reader πνπ ειέγρεη. Δπίζεο είλαη ππεχζπλε γηα ην ζπληνληζκφ φισλ ησλ ελεξγεηψλ πνπ γίληαη ζην ζχζηεκα, φπσο π.ρ. πφηε νη readers λα δηαβάζνπλ ηα δεδνκέλα ησλ tags. Δπίζεο είλαη ε κνλάδα πνπ έρεη ηε κεγαιχηεξε ππνινγηζηηθή ηζρχ ζην ζχζηεκα. 2.2.1 Tags πσο αλαθέξακε ηα tags είλαη ζηελ νπζία είλαη ζπζθεπέο, κηθξέο ζε κέγεζνο, ζηηο νπνίεο απνζεθεχνπκε δεδνκέλα ζε ειεθηξνληθή κνξθή. Δίλαη ε βαζηθφηεξε ζπζθεπή ζε έλα RFID ζχζηεκα θαη αλάινγα κε ηελ εθαξκνγή κπνξνχλ λα ελζσκαηψλνηλαη ζε αληηθείκελα, δψα ή αθφκα θαη αλζξψπνπο. Απνηεινχληαη θαηά βάζε απφ κηα θεξαία θαη έλα νινθιεξσκέλν ην νπνίν παξέρεη θάπνηα Kbytes κλήκεο θαη πεξηνξηζκέλε ππνινγηζηηθή ηζρχ. Μαο ελδηαθέξεη πεξηζζφηεξν ην κνλαδηθφ ID πνπ είλαη απνζεθεπκέλν ζηα tags, αθνχ ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα θάπνηνπ είδνπο ηαπηνπνίεζε αληηθεηκέλσλ. κσο γηα λα ιεηηνπξγήζεη ην tag ρξεηάδεηαη θαη άιια δεδνκέλα ζηε κλήκε ηνπ. πσο γηα παξάδεηγκα ηηο ελέξγεηεο πνπ πξέπεη λα εθηειέζεη φηαλ δερζεί ην ζήκα ελφο reader ή ηνλ αιγφξηζκν αζθαιείαο πνπ είλαη απαξαίηεηνο γηα ηελ αζθαιή επηθνηλσλία tag κε reader. ια απηά ηα ιακβάλεη ππφςε θάζε θαηαζθεπαζηήο φπσο αθφκα θαη ηελ εθαξκνγή πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζεί. Απηφ νδεγεί ζε κεγάιε πνηθηιία ζηελ πινπνίεζε ησλ tag θαη κπνξνχκε λα ηα δηαρσξίζνπκε αλάινγα κε ηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ έρνπλ θαηαζθεπαζηεί ζε πνιιέο δηαθνξεηηθέο νκάδεο. Καηαζθεπαζηηθά ηα tags απνηεινχληαη φπσο είπακε απφ έλα νινθιεξσκέλν ην νπνίν είλαη ππεχζπλν, πέξα απφ ηελ απνζήθεπζε ηνπ κνλαδηθνχ θσδηθνχ ηνπ tag, γηα ηελ επεμεξγαζία ησλ πιεξνθνξηψλ πνπ θαηαθηάλνπλ ζην tag ή απνζηέιλνληαη απφ απηφ, ηε δηακφξθσζε θαη απνδηακφξθσζε ησλ ζεκάησλ θαζψο θαη γηα άιιεο εηδηθέο ιεηηνπξγίεο. Ζ θεξαία είλαη θαη απηή ζαθψο ην ηδην ζεκαληηθή θαη απαξαίηεηε ηδηαίηεξα γηα ηελ εθπνκπή θαη ηε ιήςε ησλ κελπκάησλ. πλήζσο ηα ζηνηρεία απηά πξνζηαηεχνληαη απφ θάπνηνπ είδνπο πεξίβιεκα ην νπνίν δηαηεξεί ηελ αθεξαηφηεηα ηνπ tag. 23
2.2.1.1 Τξνθνδνζία Tags Έλα ραξαθηεξηζηηθφ πνπ δηαθνξνπνηεί ηα tags είλαη ν ηξφπνο κε ηνλ νπνίν ηξνθνδνηνχληαη κε ελέξγεηα. Τπάξρνπλ ηξεηο δηαθνξεηηθνί ηξφπνη πνπ είλαη δπλαηφλ λα γίλεη απηφ. 1. Έρνπκε ηα παζεηηθά tags ηα νπνία είλαη ηα πην ζπλεζηζκέλα θαη ηα πην θζελά απφ ηηο θαηεγνξίεο απηέο. Σα tags απηήο ηεο θαηεγνξίαο δελ έρνπλ δηθηά ηνπο κπαηαξία θαη πξέπεη λα ιάβνπλ ηελ απαηηνχκελε ελέξγεηα γηα λα δνπιέςνπλ απφ ηνλ reader. Ο reader δειαδή ζηέιλεη έλα αξθεηά δπλαηφ ζήκα ζην tag θαη απηφ θηάλεη ζηε θεξαία ηνπ tag. Αλάινγα κε ηε ζπρλφηεηα πνπ δνπιεχνπκε ηνπνζεηνχκε ην tag θαηάιιεια ψζηε ε απφζηαζε reader-tag λα είλαη ζεκαληηθά κηθξφηεξε απφ ην κήθνο θχκαηνο ζηε ζπρλφηεηα πνπ δνπιεχνπκε. Να βξίζθεηαη δειαδή ην tag εληφο ηνπ θνληηλνχ πεδίνπ ηεο θεξαίαο εθπνκπήο. Απηφ γηαηί φηαλ ε θεξαία ηνπ tag βξίζθεηαη κέζα ζην θνληηλφ πεδίν ηεο θεξαίαο εθπνκπήο ηνπ reader ην κέξνο ηεο ελέξγεηαο πνπ θηάλεη ζην tag επάγεη κηα ηάζε ζηελ ειηθνεηδή θεξαία ηνπ. πλήζσο κεηά ηελ θεξαία θαη πξηλ πεξάζνπκε ζην θπξίσο νινθιεξσκέλν ππάξρεη κηα δηεπαθή πνπ θαλνληθνπνηεί ηελ ηάζε γηα λα κπνξέζεη λα ιεηηνπξγήζεη θαλνληθά ην tag. Ζ ελέξγεηα επνκέλσο πνπ θηάλεη, πνπ είλαη έλα πνζνζηφ ηεο ελέξγεηαο πνπ έζηεηιε αξρηθά ν reader, πξέπεη λα είλαη αξθεηή γηα λα θάλεη ην tag φιεο ηηο απαξαίηεηεο εζσηεξηθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ θαη επίζεο λα κπνξέζεη λα ζηείιεη ηελ απάληεζή ηνπ ζηνλ reader. Απηφ ζεκαίλεη φηη ην tag πξέπεη λα βξίζθεηαη ζρεηηθά θνληά ζην reader. Τπάξρεη έλαο αθφκα επηπιένλ ιφγνο πνπ ην ππαγνξεχεη απηφ, λα κπνξέζεη λα αληρλεπηεί ην πξνθαλψο εμαζζεληζκέλν ζήκα πνπ εθπέκπεη ην tag. Ζ κηθξή απηή απφζηαζε πνπ απαηηνχλ ηα παζεηηθά tags καο επηηξέπεη λα ρξεζηκνπνηήζνπκε γηα ηελ επηθνηλσλία πην πςειέο ζπρλφηεηεο κε κηθξφηεξα κήθε θχκαηνο γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπο. Γηαζέηνπλ ιίγα bytes κλήκεο ζπλήζσο θαη πνιχ πεξηνξηζκέλε ππνινγηζηηθή ηζρχ πνπ ηνπο επηηξέπεη λα πξαγκαηνπνηνχλ κφλν ειάρηζηεο βαζηθέο πξάμεηο. Απηφ ζεκαίλεη φηη θάλνπλ ρξήζε απιψλ πξσηνθφιισλ γηα ηελ επηθνηλσλία. 24
2. Τπάξρνπλ αθφκα ηα εκη-παζεηηθά tags ηα νπνία έρνπλ δηθηά ηνπο κπαηαξία θαη ηε ρξεζηκνπνηνχλ γηα λα θαιχςνπλ κφλν ηηο εζσηεξηθέο αλάγθεο ηνπ tag. Δίλαη πην αθξηβά απφ ηα παζεηηθά αθνχ πξνζθέξνπλ πεξηζζφηεξεο πιηθέο δπλαηφηεηεο θαη κεγαιχηεξε αθηίλα αλάγλσζεο. Γηα ηελ εθπνκπή ηεο πιεξνθνξίαο απφ ην tag ζηνλ reader φκσο ρξεζηκνπνηείηαη πάιη ε ελέξγεηα πνπ παξέρεηαη απφ ηελ θεξαία ηνπ reader, φπσο θαη πξνεγκέλνο. πλεπάγεηαη ινηπφλ πσο γηα φια ηα πξσηφθνιια πνπ ρξεζηκνπνηνχλ tags απηψλ ησλ δχν θαηεγνξηψλ ρξεηάδεηαη ε επηθνηλσλία λα μεθηλήζεη απφ ην reader. Ζ δηαθνξά εδψ είλαη φηη επεηδή δε ζπαηαιάκε απηή ηελ ελέξγεηα ζε εζσηεξηθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ tag, καο απνκέλεη κεγαιχηεξν πνζνζηφ απηήο γηα λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ζηελ επηθνηλσλία tag-reader. Έηζη κπνξνχκε λα έρνπκε ηηο ζπζθεπέο ζε κεγαιχηεξε απφζηαζε απφ πξηλ. Απηφ επίζεο καο επηηξέπεη λα ρξεζηκνπνηήζνπκε κεγαιχηεξα κήθε θχκαηνο, δειαδή κηθξφηεξεο ζπρλφηεηεο απφ πξίλ. Ζ κπαηαξία πνπ ππάξρεη επηηξέπεη ηε πξαγκηνπνίεζε πεξηζζφηεξσλ ππνινγηζκψλ θαη κπνξεί λα ππνζηεξίμεη ηηο αλάγθεο ελφο θαιχηεξνπ επεμεξγαζηή. Απηφο είλαη θαη ν ιφγνο πνπ δηαιέγεηαη θαη κεγαιχηεξε κλήκε, ζε ζρέζε κε ηα παζεηηθά, ζε απηνχ ηνπ είδνπο ηα tags. 3. Σέινο έρνπκε θαη ηα ελεξγά tags ηα νπνία έρνπλ θαη απηά κπαηαξία ε νπνία είλαη ηθαλή κάιηζηα φρη κφλν λα ιεηηνπξγεί γηα ηηο εζσηεξηθέο ιεηηνπξγίεο ηνπ tag, αιιά αξθεηή γηα λα κπνξεί λα εμαζθαιίζεη θαη ηελ κεηέπεηηα επηθνηλσλία απφ ην tag ζην reader. Ζ επηθνηλσλία κεηαμχ ησλ ζπζθεπψλ θπζηθά νχηε ζε απηή ηε πεξίπησζε είλαη ζπλερή παξά κφλν φηαλ ρξεηάδεηαη. Σα tag απηνχ ηνπ ηχπνπ είλαη ηα πην αθξηβά θαη ρξεζηκνπνηνχληαη ζε εθαξκνγέο πνπ απαηηείηαη αμηνπηζηία, αθνχ ε επηπιένλ κπαηαξία πνπ έρνπλ ηνπο επηηξέπεη λα ππνζηεξίδνπλ νινθιεξσκέλα κε κεγαιχηεξε ππνινγηζηηθή ηζρχ. Ζ κεηαθνξά ηεο πιεξνθνξίαο είλαη απνθιεηζηηθή επζχλε ηνπ tag. Απηφ δεκηνπξγεί ηελ απαξαίηεηε ηζρχ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαθέξεη ηα δεδνκέλα ζηνλ reader. Αθφκα θάπνηεο θνξέο, αλ ρξεηαζηεί γηα ηηο αλάγθεο θάπνηνπ πξσηνθφιινπ, ην tag κπνξεί λα είλαη απηφ πνπ ζα μεθηλήζεη ηελ επηθνηλσλία κε ην reader. Δίλαη κεγαιχηεξα ζε κέγεζνο απφ ηα παζεηηθά θαη εκη-παζεηηθά tags αιιά έρνπλ κεγαιχηεξε εκβέιεηα, κπνξνχλ λα αληρλεπζνχλ αιιά θαη δηαβαζηνχλ δειαδή πην εχθνια, αθνχ είλαη ηθαλά λα παξάμνπλ πνιχ πην δπλαηφ ζήκα κε ηε ρξήζε ηεο κπαηαξίαο ηνπο. Ζ κλήκε ηνπο κπνξεί λα κέρξη θαη ηα 70Kbytes, ελψ ε ππνινγηζηηθή ηζρχ πνπ δηαζέηνπλ είλαη ηθαλή ψζηε λα ππνζηεξίμεη πην πνιχπινθα πξσηφθνιια πνπ πξνζθέξνπλ ζρεηηθά πςειά επίπεδα αζθαιείαο. 25
2.2.1.2 Τύπνο Μλήκεο Μπνξνχκε επίζεο λα θαηεγνξηνπνηήζνπκε ηα tags αλάινγα κε ην ηχπν κλήκεο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ. 1. Τπάξρνπλ ινηπφλ tags κε κλήκε κφλν αλάγλσζεο (read-only). Απηά ηα tags είλαη ζπλήζσο παζεηηθά tags θαη ηα πην θζελά απφ φια. Υξεζηκνπνηνχλ ηε κλήκε κφλν γηα λα απνζεθεχνπλ ην κνλαδηθφ θσδηθφ αλαγλψξηζεο πνπ εηζάγεηαη ζπλήζσο απφ ην θαηαζθεπαζηή θαη δελ ππάξρεη ηξφπνο λα αιιάμνπκε ηε πιεξνθνξία απηή. Υξεζηκνπνηνχληαη ζε εθαξκνγέο φπνπ ε κεηαθνξά δεδνκέλσλ απφ ην reader ζην tag δε ρξεηάδεηαη, αθνχ απηφ είλαη αδχλαην ζε ηέηνηνπο ηχπνπο κλεκψλ. Αθφκα ε κλήκε δελ είλαη ηδηαίηεξα κεγάιε αθνχ ηηο πεξηζζφηεξεο θνξέο ρξεηάδνληαη κφλν ε ηαπηφηεηα ηνπ tag θαη κεξηθέο βαζηθέο Δίλαη φκσο κηα απιή, ρακεινχ θφζηνπο ιχζε πνπ θάλεη ηε θαηαζθεπή ησλ tags πνιχ επθνιφηεξε. Κιαζηθέο εθαξκνγέο πνπ βιέπνπκε ηέηνηνπ είδνπο κλήκε είλαη ε ηαπηνπνίεζε δψσλ ή πξντφλησλ κε ηε βνήζεηα κηαο θεληξηθήο κνλάδαο δηαρείξηζεο δεδνκέλσλ. Σν βαζηθφ δηάγξακκα ελφο tag πνπ ρξεζηκνπνηεί read-only κλήκε είλαη μεθάζαξν θαη θαίλεηαη παξαθάησ. 26
2. ηε ζπλέρεηα έρνπκε tags πνπ πεξηέρνπλ κλήκε εγγξαθήο-αλάγλσζεο (readwrite). Απηφ δίλεη επηπιένλ δπλαηφηεηεο ζην tag αιιά επίζεο ην εθζέηεη θαη ζε θηλδχλνπο. Οπνηνδήπνηε reader πνπ βξίζθεηαη ζηελ εκβέιεηα ηνπ tag κπνξεί λα ην δηαβάζεη ή αθφκα θαη λα γξάςεη ζηε κλήκε ηνπ. Απηφ θπζηθά δελ είλαη θάηη ην επηζπκεηφ γηαπηφ ρξεηάδεηαη λα εθαξκφζνπκε ζην tag επηπιένλ δηαδηθαζίεο πνπ ζα απνηξέπνπλ ηα παξαπάλσ. Έηζη φπσο είλαη θπζηθφ ε ρξήζε ηέηνηαο κλήκε ζα απμήζεη ην ζπλνιηθφ θφζηνο ηνπ tag. Αλ φκσο ππάξρεη κηα εθαξκνγή φπνπ ε αζθάιεηα δελ είλαη πξνηεξαηφηεηα, ηέηνηεο κλήκεο κπνξνχλ λα πινπνηεζνχλ αθφκα θαη ζε παζεηηθά tags. Ζ πξφζβαζε ζηε κλήκε είλαη νξγαλσκέλε ζε ηκήκαηα (blocks) πνπ ην κέγεζφο ηνπο εμαξηάηαη θαηά θχξην ιφγν απφ ηε ζπλνιηθή δηαζέζηκε κλήκε. Δλδεηθηηθά κεγέζε ηκεκάησλ είλαη ηα 16-bits, 4-bytes, 16-bytes. 3. Σέινο ππάξρεη θαη ε πεξίπησζε ην tag λα ρξεζηκνπνηεί ηεκαρηζκέλε κλήκε. Απηνχ ηνπ είδνπο ε κλήκε πξνηηκάηε φηαλ ην tag ζην νπνίν ζα εγθαηαζηαζεί έρεη ζθνπφ λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε εθαξκνγέο φπνπ ρξεηάδεηαη ε δηαρείξηζε δηαθνξεηηθψλ εθαξκνγψλ πνπ ζπλνκηινχλ κε ην tag ηαπηφρξνλα θαη ππάξρεη αθφκα ε απαίηεζε γηα κεγάιν κέγεζνο κλήκεο. Κάζε εθαξκνγή απεπζχλεηαη θαη ζε δηαθνξεηηθφ θνκκάηη ηεο κλήκεο ρξεζηκνπνηψληαο έλα θιεηδί θάηη πνπ επηηξέπεη ζε δεδνκέλα απφ δηαθνξεηηθέο εθαξκνγέο λα απνζεθεπηνχλ ζε δηαθνξεηηθά κέξε ηεο κλήκεο. Έηζη δε κπνξεί θάπνηα εθαξκνγή λα κάζεη ηα δεδνκέλα πνπ αληαιάζζνληαη κεηαμχ ηνπ tag θαη κηαο άιιεο εθαξκνγήο. ια ηα θνκκάηηα ηεο κλήκεο έρνπλ ζπλήζσο ίδην κέγεζνο γηαηί απηφ είλαη πην απιφ θαη εχθνιν λα πινπνηεζεί ζην νινθιεξσκέλν ηνπ tag. Σν κεηνλέθηεκα εδψ είλαη φηη είλαη εμαηξεηηθά ζπάλην θάζε εθαξκνγή λα ρξεηάδεηαη αθξηβψο ην ίδην κέγεζνο κλήκεο κε ην κέγεζνο θάζε θνκκαηηνχ. Απιέο εθαξκνγέο ρξεζηκνπνηνχλ κηθξφηεξν θαη πην πνιχπινθεο εθαξκνγέο κπνξεί λα ρξεηαζηνχλ λα θαιχςνπλ πνιιαπιά θνκκάηηα ηεο κλήκεο. Απηφ έρεη σο ζπλέπεηα λα κέλνπλ αρξεζηκνπνίεηα κέξε ζηε κλήκε αθνχ δε πξέπεη λα έρνπκε ζε έλα θνκκάηη δεδνκέλα πνπ πξνέξρνληαη απφ δηαθνξεηηθέο εθαξκνγέο. 2.2.1.3 Ζ θεξαία Ο ηχπνο ηεο θεξαίαο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζε έλα RFID tag εμαξηάηαη θαη επεξεάδεηαη απφ ηε ζπρλφηεηα ιεηηνπξγίαο. Έηζη, αλαιφγσο ηεο ζπρλφηεηαο ιεηηνπξγίαο ρξεζηκνπνηνχληαη θαη νη θαηάιιεινη ηχπνη θεξαηψλ νχησο ψζηε λα επηηεπρζεί ε επηζπκεηή ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο. Ζ θεξαία είλαη γεληθά έλα αγψγηκν πιηθφ πνπ επηηξέπεη ηελ αληαιιαγή πιεξνθνξηψλ κεηαμχ ηνπ tag θαη ησλ άιισλ ζηνηρείσλ ηνπ ζπζηήκαηνο. Παίξλεη δηάθνξα ζρήκαηα κε ζθνπφ λα ρσξέζεη πάλσ ζην tag αιιά ζπλήζσο ηε βιέπνπκε ζε ζπεηξνεηδή κνξθή, φπσο έλα πελίν, θαη βξίζθεηαη ζηε θαηάιιειε ζέζε γηα λα εθκεηαιιεπζεί ην θέξνλ ζήκα ηνπ reader. 27
2.2.2 Readers Έρνπκε ινηπφλ απφ ηε κηα ηα tags, πνπ κφιηο είδακε, θαη απφ ηελ άιιε θάπνην πξφγξακκα πνπ εμππεξεηεί κηα εθαξκνγή θαη ζέιεη γηα παξάδεηγκα λα ηα δηαβάζεη ή λα γξάςεη ζε απηά. Οη δηαδηθαζίεο απηέο ζηα RFID ζπζηήκαηα γίλνληαη αζχξκαηα ρξεζηκνπνηψληαο θαηάιιειεο ζπζθεπέο. Οη readers είλαη νη ζπζθεπέο πνπ καο επηηξέπνπλ αθξηβψο απηφ θαη ιεηηνπξγνχλ σο ε δηεπαθή πνπ επηηξέπεη ηελ επηθνηλσλία ησλ tags κε ηελ εθάζηνηε εθαξκνγή. Ζ εγγξαθή, ην δηάβαζκα ησλ δεδνκέλσλ θαη νπνηαδήπνηε άιιε εξγαζία γίλεηαη ζχκθσλα κε ηελ αξρή masterslave. Γειαδή o reader (ζπλήζσο) ζηέιλεη κηα εληνιή θαη ην tag κηα απάληεζε. Απηέο νη ελέξγεηεο ζηε πξαγκαηηθφηεηα ππνθηλνχληαη απφ θάπνην πξφγξακκα, ην νπνίν ηξέρεη ζε κηα βάζε πνπ επηβιέπεη ην ζχζηεκα. Γηα λα εθηειεζζεί κηα ηέηνηα ελέξγεηα ν reader μεθηλάεη ηελ επηθνηλσλία κε ην tag θαη έρεη ην ξφιν ηνπ master ζε απηή ηελ επηθνηλσλία. Έηζη, ζε πνιιέο πεξηπηψζεηο, ν ξφινο ηνπ tag πεξηνξίδεηαη ζην λα απαληάεη κφλν ζε εληνιέο απφ ηνλ reader. ηα παζεηηθά θαη εκη-παζεηηθά tags απηφο είλαη ν κφλνο ηξφπνο γηα λα επηθνηλσλήζνπλ κε ηνπο reader, αθνπ φπσο είπακε απηνχ ηνπ ηχπνπ ηα tags δε δηαζέηνπλ δηθή ηνπο ελέξγεηα πνπ λα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ επηθνηλσλία. ηα ελεξγεηηθά είλαη δπλαηφλ ην tag λα αξρίζεη απηφ ηελ επηθνηλσλία αιιά ζε ζπάληεο πεξηπηψζεηο γηα εηδηθέο εθαξκνγέο. Σηο πεξηζζφηεξεο θνξέο ηζρχεη ε πξψηε πεξίπησζε. Οη readers ινηπφλ έρνπλ ηελ επζχλε λα ελεξγνπνηήνπλ ην tag, λα ηνπ παξέρνπλ ηε θαηάιιειε ελέξγεηα πνπ ρξεηάδεηαη(εθηψο αλ είλαη ελεξγφ) γηα λα εθπέκςεη ηελ απάληεζή ηνπ, λα νξγαλψζνπλ ηε ζεηξά κε ηελ νπνία ζα γίλεη ε επηθνηλσλία θαη ηέινο ηελ πξαγκαηνπνίεζε ηεο κεηαθνξάο ησλ δεδνκέλσλ απφ ηελ εθαξκνγή ζην tag θαη πάιη πίζσ. ιεο απηέο ηηο ιεπηνκέξεηεο ηεο αζχξκαηεο επηθνηλσλίαο ηηο δηαρεηξίδεηαη ν reader θαη κε ηα πξσηφθνιια πνπ πινπνηεί δηαζθαιίδεη ηε ζσζηή πξαγκαηνπνίεζε ηεο. Μπνξεί λα ζεσξεζεί φηη ν reader ιεηηνπξγεί ζαλ κηα απιή δηεπαθή θαη δε καο ελδηαθέξεη ηδηαίηεξα ζα κεκνλσκέλν ζηνηρείν, αιιά νη ιεηηνπξγίεο πνπ πξαγκαηνπνηεί είλαη πνιχ βαζηθέο. Απεικόνηζη καηεύθςνζηρ ηηρ ποήρ ηυν ενηολών 28
2.2.1 Μεκνλσκέλα Σηνηρεία: Readers Οη readers γηα λα πξαγκαηνπνηήζνπλ ηηο ιεηηνπξγίεο ηνπο ρξεηάδνληαη θπξίσο δχν θνκκάηηα. Έλα ζχζηεκα ειέγρνπ θαη κηα δηεπαθή πςειψλ ζπρλνηήησλ(hf). 2.2.1.1 Γηεπαθή Υςειώλ Σπρλνηήησλ Ζ δηεπαθή πςειψλ ζπρλνηήησλ ρξεηάδεηαη γηα ηε θπζηθή πινπνίεζε ηεο δεχμεο κεηαμχ reader θαη tag. Σε ρξεηαδφκαζηε ψζηε λα πξαγκαηνπνηεί ηηο παξαθάησ ιεηηνπξγίεο: Παξάγεη ηζρχ πςειήο ζπρλφηεηαο έηζη ψζηε λα ελεξγνπνηήζεη ην tag θαη λα ηνπ παξέρεη ηελ απαξαίηεηε ηζρχ. Μέζσ κηαο θεξαίαο γίλεηαη ε θαηαζθεπή ηνπ ζήκαηνο κε ηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ έρνπκε νξίζεη ζηνλ ζρεδηαζκφ ηνπ ζπζηήκαηνο θαη ηνλ tag, φπσο ε ρξήζε ηεο θαηάιιειεο ζπρλφηεηαο ιεηηνπξγίαο. Αθφκα θαη ε ηζρχ πνπ ζα ρξεζηκνπνηήζνπκε πνπ παίδεη ξφιν ζηελ εκβέιεηα ηνπ reader. Γηακφξθσζε ηνπ ζήκαηνο εθπνκπήο έηζη ψζηε λα ζηαινχλ ηα δεδνκέλα απφ ηελ εθαξκνγή ζην tag. Δδψ πξέπεη λα πξαγκαηνπνηεζεί ε θαηάιιειε επεμεξγαζία ψζηε ε πιεξνθνξία λα πάξεη ηε θαηάιιειε κνξθή θαη λα είλαη ζε ζέζε λα ηαμηδέςεη κέζσ ηνπ αζχξκαηνπ θαλαιηνχ. Υξεηάδεηαη δειαδή έλαο θβαληηζηήο, ζηε ζπλέρεηα έλαο ηαιαλησηήο ή θάπνηνπ είδνπο θσδηθνπνηεηήο θαη ζην ηέινο ν δηακνξθσηήο θαζεαπηφο. Σα ζηνηρεία απηά εμαξηψληαη θαη απν ηε ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ επηθνηλσλία ησλ ζπζθεπψλ. Γηαθέξνπλ δειαδή αλ ρξεζηκνπνηνχληαη κηθξνθχκαηα ζε ζρέζε κε ζπκβαηηθέο κεζφδνπο. Σέινο ζέινπκε ηε ιήςε θαη απνδηακφξθσζε ηνπ ζήκαηνο πνπ θηάλεη απφ ην tag γηα λα εμάγεη ηελ πιεξνθνξία πνπ ζηε ζπλέρεηα πξνσζεί ζηελ ελδηαθεξφκελε εθαξκνγή. Απηφ γίλεηαη αληίζηνηρα φπσο ε δηακφξθσζε. Σν ζήκα θηάλεη ζην reader θαη παηξλάεη πξψηα απφ ηνλ απνδηακνξθσηή, ζηε ζπλέρεηα απφ ηνλ απνθσδηθνπνηεηή θαη ηέινο παίξλεη ηελ θαηάιιειε κνξθή ψζηε λα κπνξεί λα επεμεξγαζηεί απφ ηε κνλάδα ειέγρνπ. 29
Απφ ηα παξαπάλσ είλαη θπζηθφ λα ζπκπεξάλνπκε φηη ρξεηάδνληαη δχν μερσξηζηέο δίνδνη δεδνκέλσλ δηαζέζηκεο ζην reader. Μία γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ απφ ην reader ζην tag θαη κία γηα ηελ αληίζεηε θαηεχζπλζε ησλ δεδνκέλσλ. 2.2.1.2 Μνλάδα Διέγρνπ Ζ κνλάδα ειέγρνπ ηψξα έρεη ζθνπφ λα εθηειέζεη ηηο παξαθάησ εξγαζίεο: Σελ επηθνηλσλία κε ηελ εθαξκνγή θαη ηελ εθηέιεζε ησλ εληνιψλ πνπ ηνπ ππαγνξεχεη. Λακβάλεη ηα αηηήκαηα απφ ηε βάζε ηα επεμεξγάδεηαη θαη παίξλεη απφθαζε γηα ην πσο ζα νξγαλψζεη ηελ επηθνηλσλία κε ην tag κε ζθνπφ λα πάξεη ηελ απάληεζε ζην αίηεκα Να ειέγρεη ηελ επηθνηλσλία κε ην tag ζηα πιαίζηα πάληα ηεο αξρήο masterslave. Φξνληίδεη επίζεο ηε ζσζηή πξαγκαηνπνίεζε νπνηνπδήπνηε πξσηνθφιινπ επηθνηλσλίαο έρεη επηιεγεί. Σελ θσδηθνπνίεζε ησλ ζεκάησλ θαζψο θαη ηελ απνθσδηθνπνίεζε φηαλ απηά ζηέιλνληαη ή πξνέξρνληαη αληίζηνηρα απφ ην tag. Απνθαζίδεη ην πφηε ζα γίλνπλ απηέο νη ελέξγεηεο, ηε ζεηξά κε ηελ νπνία ζα γίλνπλ θαη ειέγρεη ηε ζσζηή νινθιήξσζή ηνπο. Σελ εθηέιεζε ελφο αιγνξίζκνπ απνθπγήο ζπγθξνχζεσλ, έηζη ψζηε λα κελ ππάξρεη ζχγρπζε φηαλ πνιιαπιά tags πνπ βξίζθνληαη ηαπηφρξνλα ζηελ εκβέιεηα ηνπ reader πξνζπαζνχλ λα απαληήζνπλ. Κξππηνγξάθεζε θαη απνθξππηνγξάθεζε δεδνκέλσλ πνπ αληαιιάδνπλ tagreader γηαηί είλαη βαζηθφ λα ππάξρεη κηα αζθάιεηα ζε απηή ηελ επηθνηλσλία. Απηέο νη δπλαηφηεηεο δελ είλαη απαξαίηεηεο γηα φινπο ηνπο readers θαη αλάινγα κε ηα επίπεδα αζθαιείαο πνπ ζέινπκε λα έρνπκε κπνξεί λα ρξεηάδεηαη λα πινπνηνχληαη επηπιένλ θξππηνγξαθηθέο αξρέο, κέρξη θαη έλα νινθιεξσκέλν πξσηφθνιιν πηζηνπνίεζεο. 2.2.3 Βάζε/Σύζηεκα Υπνζηήξημεο Σν ζχζηεκα ππνζηήξημεο ζηα RFID ζπζηήκαηα είλαη ζηελ νπζία κηα βάζε δεδνκέλσλ πνπ δε δηαθέξεη ηδηαίηεξα απφ απηέο πνπ ζπλαληάκε ζε άιια ππνινγηζηηθά θαη κε ζπζηήκαηα. Γελ είλαη αλαγθαίν θνκκάηη ελφο RFID ζπζηήκαηνο, αιιά γηα κεγάιεο εθαξκνγέο είλαη απαξαίηεηε αθνχ ν φγθνο ησλ πιεξνθνξηψλ ζα ήηαλ αιιηψο ππεξβνιηθά κεγάινο γηα λα ηνλ δηαρεηξηζηνχκε δηαθνξεηηθά. ηε βάζε ινηπφλ θαηαιήγνπλ φια ηα δεδνκέλα πνπ δηαβάδνπκε απφ ηα tags κέζσ ησλ reader. πλεζίδεηαη θάζε βάζε λα επηβιέπεη πεξηζζφηεξν απφ έλα reader. Δθεί ηα δεδνκέλα 30