基于RFID的物流信息安全保障系統研究

權印

摘? 要： 現有的物流信息安全保障系統由于技術落后、設備老化等原因，存在物流信息丟失率高的問題，為了解決上述問題，提出基于RFID的物流信息安全保障系統。物流信息安全保障系統硬件包括RFID設備、無線采集器、路由器與處理器;軟件設計為物流信息采集階段、物流信息傳輸階段與物流信息處理階段安全控制模塊。通過系統硬件與軟件的設計，實現了基于RFID的物流信息安全保障系統的運行。通過實驗結果顯示，與現有的物流信息安全保障系統相比，設計的物流信息安全保障系統極大地降低了物流信息丟失率，充分說明設計的物流信息安全保障系統具備更好的效果。

關鍵詞： 物流信息; 安全保障系統; RFID; 信息采集; 信息傳輸; 信息處理

中圖分類號： TN915.08?34; G255? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）19?0058?04

Abstract： The existing logistics information safety guarantee system has the problem of high loss rate of logistics information due to the backward technology， aging equipment and other reasons. In order to solve the above problems， a? logistics information safety guarantee system based on RFID is proposed in this paper. The hardware of logistics information safety guarantee system includes RFID equipment design， wireless collector design， router design and processor design. The software design includes security control module in logistics information collection stage， logistics information transmission stage and logistics information processing stage. The operation of the logistics information safety guarantee system based on RFID is realized on the basis of system hardware and software designs. The experimental results show that， in comparison with the existing logistics information safety guarantee system， the logistics information security system designed in this paper reduces the loss rate of logistics information greatly， which clearly indicates that the designed logistics information safety guarantee system has a better effect.

Keywords： logistics information; safety guarantee system; RFID; information collection; information transmission; information processing

0? 引? 言

物流指將物品從供應地向接收地的實體流動過程中，依據實際需求，將運輸、裝卸、存儲、搬運、配送、包裝、信息處理等功能有機結合，實現用戶需求的過程。物流具有多種職能，包括運輸職能、包裝職能、存儲職能、搬運職能、配送職能、流通職能以及信息處理職能。隨著我國經濟的發展，網購已經成為如今購物的主要形式，極大地促進了物流業的發展?，F代物流涉及的產品種類越來越多，導致物流供應鏈結構復雜程度提升，經常會出現較大的地域跨度，這就對信息的準確性、及時性以及安全性提出了更高的要求。經過對一個公司統計分析發現，一個配送中心每年花在掃描條形碼以及清點貨物的時間高達11 000小時[1]。由于物流信息眾多，人工經常會出現物流信息丟失、錯亂的現象，對物流信息安全提出了極大的挑戰。如何有效地保障物流信息安全成為如今學者們研究的熱點問題[2]。

現有的物流信息安全保障系統由于技術落后、設備老化等原因，存在著物流信息丟失率高的問題。為了解決上述問題，本文提出基于RFID的物流信息安全保障系統研究。RFID（無線射頻識別）技術是通過智能電子標簽標識物品的一種非接觸式的自動識別技術。RFID在生產、物流、零售、交通等行業有著廣泛的應用前景，也是提高物流信息安全保障的必要工具與手段[3]。通過RFID技術的使用，可以降低物流信息丟失率，提升物流信息安全保障系統的整體性能，為物流業的可持續發展提供有效的系統支撐。同時，設計仿真對比實驗驗證本文系統的整體性能[4]。

1? 物流信息安全保障系統硬件設計

物流信息安全保障系統硬件包括RFID設備、無線采集器、路由器以及處理器，具體設計過程如下所示。

1.1? RFID設備設計

RFID設備的功能是識別物流信息。RFID設備硬件由閱讀器與應答器組成，工作原理是：閱讀器發射一個特定頻率的無線電波能量，基于驅動電路輸送內部數據，閱讀器依序接收解讀數據，將其傳輸給應用程序處理物流信息[5]。

其中，閱讀器功能是讀出物流信息，并將其寫入標簽。閱讀器主要是由頻率產生器、調制電路、微處理器、鎖相環、收發天線、解調電路、存儲器以及外設接口構成[6]。閱讀器實物圖如圖1所示。

應答器是由解調電路、存儲器、調制電路、收發天線、AC/DC電路、邏輯控制電路構成。應答器實物圖如圖2所示。

其中，解調電路功能是去除接收信號中的載波，解調出原信號;存儲器功能是存放系統運行以及識別信息的器件;調制電路功能是將物流信息調制后加載到天線傳輸給閱讀器;收發天線功能是接收閱讀器信號，并將數據反饋給閱讀器;AC/DC電路功能是提供穩定電源支持;邏輯控制電路功能是譯碼閱讀器信號，并依據閱讀器需求返回信號[7]。

1.2? 無線采集器設計

無線采集器功能是采集識別物流信息。通過研究發現，RFID無線采集器具有大吞吐量、高采集速度等眾多優點，可以實現物流信息的高速采集[8]。因此，本系統采用RFID無線采集器，實物圖如圖3所示。

1.3? 路由器設計

為了保障物流信息的安全傳輸，設計系統網絡環境，其主要硬件設備為路由器。路由器是連接多個網絡的硬件設備，在網絡之間起網關作用，讀取每一個數據包中的地址，決定如何傳送的專用智能性的網絡設備。路由器也被稱為網關設備，是由電源接口、復位鍵、貓、交換機、路由器連接口等構成，可以實現網絡的互連、數據處理、選擇傳輸目的地、制定網關協議、實現網絡管理等功能[9]。

路由器工作原理如圖4所示。

1.4? 處理器設計

處理器是系統的關鍵組成部分，其功能是物流信息處理以及程序運行的最終執行單元，具有強大的信息處理能力，可以極大地提升系統的效率。處理器具有選擇控制、插入控制與時間控制的功能。處理器核心部件即為集成芯片，該芯片主要由寄存器堆、時序控制電路、運算器、數據與地址總線構成[10]。

集成芯片結構如圖5所示。

2? 物流信息安全保障系統軟件設計

系統軟件設計包括物流信息采集階段、物流信息傳輸階段與物流信息處理階段的安全控制模塊，具體設計過程如下所示。

2.1? 物流信息采集階段安全控制模塊

物流信息采集階段采用RFID設備以及無線采集器，但是方便的同時也帶來了安全隱患，為此，需要為硬件設備編寫安全控制程序[11]。

如今，使用較為廣泛的物流信息采集階段安全控制方法主要有6種，具體情況如表1所示。

2.2? 物流信息傳輸階段安全控制模塊

物流信息傳輸階段安全控制主要采用防火墻技術與網絡入侵檢測技術[12]。

其中，防火墻是在內部網絡與外部網絡之間，為防范安全威脅而實施安全控制策略的總稱[13]。防火墻應用場景如圖6所示。

網絡入侵檢測技術就是發覺和識別入侵行為，其原理為：通過對物流信息安全保障系統關鍵節點搜集信息，并對其進行相應的處理，以此為基礎，檢測系統是否出現被攻擊的行為或者跡象[14]。網絡入侵檢測技術實際上是對防火墻技術的合理補充，可以輔助其完成物流信息傳輸階段的安全控制。

網絡入侵檢測技術程序如圖7所示。

2.3? 物流信息處理階段安全控制模塊

物流信息處理階段安全控制主要采用信息簽名算法。信息簽名算法可以實現信息的完整性與抗抵賴性，指的是依附在信息單元上或者對信息單元所做的信息交換，這種方式可以保護信息，防止信息被人偽造。

信息簽名算法原理如圖8所示。

經過采集、傳輸的物流信息為[Ri]，信息簽名算法過程為：

式中：[R?]表示簽名過后的物流信息;[n]表示物流信息的總數量;[α]表示物流信息處理參數;[ψi]表示物流信息簽名因子，每個物流信息的簽名因子是不同的。

通過系統硬件與軟件的設計，實現了基于RFID的物流信息安全保障系統的運行，為物流信息的安全提供了更加有效的保障[15]。

3? 物流信息丟失率分析

上述過程實現了物流信息安全保障系統的設計與運行，為了驗證系統的安全保障效果，設計仿真對比實驗，具體實驗過程如下所示。

3.1? 實驗準備

為了保障實驗數據的準確性，首先要設置仿真實驗參數。具體仿真實驗參數設置情況如表2所示。

仿真實驗流程如圖9所示。

3.2? 實驗結果分析

通過實驗得到物流信息丟失率對比情況，如表3所示。

如表3數據顯示，本文設計系統的物流信息丟失率遠遠低于現有系統，其最小值可以達到9.02%。

通過實驗結果顯示：與現有的物流信息安全保障系統相比，本文設計的物流信息安全保障系統極大地降低了物流信息丟失率，充分說明設計的物流信息安全保障系統具備更好的安全保障效果。

4? 結? 語

本文設計的物流信息安全保障系統極大地降低了物流信息丟失率，可以為物流信息的安全提供更加有效的保障。但是，設計系統依然存在著物流信息丟失情況，為此需要對設計系統進行進一步的優化研究。

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