基于RFID 物流信息安全保障系統的研究與設計

馬鐘

（揚州市江都區職工學校，江蘇 揚州225200）

物流系統是實現實體物質的流程，物流的全過程包含運輸、裝卸、存儲、配送、包裝以及信息處理等多個內容，最終滿足用戶的需求。與物流的基本內涵一致，物流具有運輸職能、包裝職能、流通職能以及信息處理職能等職能屬性。伴隨著經濟社會的高度發展，目前物流產業迎來了爆炸式的增長，現代物流的方式、物品的種類等都導致了物流供應鏈復雜程度的提升，物流路徑的復雜化也給物流系統的運行帶來了挑戰。因此信息的準確、及時以及安全成為了物流系統重要的需求，是目前該領域研究的熱點問題，具有重要的理論意義與實踐研究價值。

目前現有的物流信息安全保障系統由于采用的技術相對落后，物流管理的設備等相對老化等原因，物流系統在運行中存在信息丟失率較高等方面的問題。基于存在問題，本文提出一種基于RFID 的物流信息安全保障系統。RFID 系統主要是通過對電子標簽的識讀實現對物流中產品信息的識別。在工業、物流、零售、交通等的行業RFID 也具有重要的應用。在物流系統中RFID 的重要應用就是能夠有效提升系統的安全性能，為智慧安全物流提供重要的技術基礎。

1 基于RFID 的物流信息安全保障系統硬件構成

基于RFID 的物流信息安全保障系統主要包含RFID 設備、無線采集器、路由器以及信號處理器，硬件設計具體如下。

1.1 RFID 設備設計

RFID 設備的主要功能主要是進行物流信息的識別。RFID的識別器主要包含閱讀器以及應答器兩個部分，識別器工作的時候，閱讀器通過發射特定頻率的電磁波能量驅動電路進行內部數據的輸出，閱讀器接受并進行數據的解讀，最終完成與應用程序之間的物流信息數據的交流。其中閱讀器的主要功能就是進行物流信息的識讀，同時將閱讀的信息寫入標簽，閱讀器主要由調制電路、鎖相電路、調制解調電路、處理器以及存儲器等部分構成。

應答器的組成包含調制解調電路、收發天線、邏輯控制電路等模塊構成，調制解調電路就是完成物流信息的低頻信號與無線電波高頻信號之間的加載與識別，邏輯控制電路的目標是進行閱讀器信號的按照閱讀，并根據閱讀的要求進行信號的返回。

1.2 無線采集器設計

無線采集的功能主要是實現物流信息的采集與識別，并且通過實驗的采集及研究，得到關于RFID 這種射頻技術的相關結論在物流信息安全保障方面是具有相當優勢的，其中包括高速運行的信息采集功能、大規模信息處理功能以及大量的信息交換功能。這樣，就可以高效的利用RFID 技術實現物流信息的安全保障了。故而，該系統需要應用RFID 無線采集器，實物如圖1 所示。

圖1 RFID 無線采集器實物圖

1.3 路由器的設計

組成物流信息安全傳輸系統的硬件中最重要的組成部分就是路由器。這是出于對系統的安全情況考慮的。路由器的功能是多樣化的，具有讀取數據地址以及智能化的選擇信息的傳輸途徑。其實從專業角度來講，路由器也可以稱為網關設備，進行多路數據信息的連接和轉換，多余數據本身來講，網關可以在數據的處理中實現智能化的標準操作。其中包括：多功能網絡的管理、大數據的連接和處理、多樣化信息量的傳輸以及網關協議的特殊制定等。而路由器的結構組成也是相對比較簡單，并不是很復雜，其是由復位鍵、路由器、交換機、以及電源接口等部分共同組成的。

1.4 處理器的設計

除了路由器之外，該系統的關鍵組成部分還有處理器，這是數據運行的核心。處理器是具有超高的數據信息處理效率，能夠極大程度的縮短系統處理信息數據的時間，從而提升系統的運行速率，強化系統的工作性能。處理器是整個物流信息系統的最終執行模塊，具備多種功能，能夠實現對信息在不同維度的控制，例如信息在系統中流入流出的時間的節點性控制，還有信息的插入性控制等。那么處理器的核心組成元素就是集成芯片，這是高度集成化的部分，主要是由大數據運算器、時序控制電路、地址總線、寄存器堆以及數據地址組成。集成芯片結構如圖2 所示。

圖2 集成芯片結構圖

2 物流信息安全保障的軟件設計

系統軟件設計包括多個模塊，相互之間密不可分。整個傳動鏈包括物流數據采集、傳輸與處理，三個基本組成部分相互關聯。軟件的具體設計如下。

2.1 物流信息采集階段安全控制模塊

針對物流信息的采集階段，需要運用到三個板塊，第一是需要采用RFID 設備以保證信息的完整性；第二是需要應用無線采集器，這是為了保證信息采集的準確性；第三是需要運用安全控制程序，這是在方便信息采集的同時消除采集物流信息的時所存在的安全隱患，這三個部分缺一不可。

現在，對于物流信息的采集進行全方位的安全控制有很多手段，但其中應用的較為廣泛的方法有6 種。分別是靜電屏蔽、Kill 命令機制、主動干擾、改變閱讀頻率、改變標簽頻率以及阻塞標簽。

靜電屏蔽是一種通過采用特定的金屬片撐起的容器來實現阻擋某種特定頻率的無線電信號以擾亂閱讀器對信號的識別，以此來實現保護物流信息安全的目的；Kill 命令機制，這種命令機制是通過軟件程序的命令以保證標簽里面的物流信息的安全的；主動干擾是通過設備通過一定額渠道發出特定的干擾脈沖磁波來擾亂附近的閱讀器，使其無法正常進行物流信息的讀寫操作；改變閱讀頻率是在用戶和閱讀器之間建立特殊的頻率來進行閱讀，若未經授權，則無法進入系統中進行閱讀器內容的竊聽與探測；改變標簽頻率是只在傳輸過程中保留需要傳輸物流信息的自身頻率以達到過濾其他信息源的目的；阻塞標簽是一種通過標簽裝置發射虛假頻率的標簽序列碼以覆蓋真實的標簽序列碼，利用這種虛擬序列碼的存在保護和隱藏真實的的序列碼。

2.2 物流信息傳輸階段安全控制模塊

針對物流信息在傳輸階段的安全管控，在技術上主要有兩種手段：一種方法是網絡入侵檢測；另一種方法是通過運用防火墻來達到安全保護物流信息的目的。

網絡入侵檢測技術就是一種能夠主動發現并對入侵行為進行全方位識別的技術，這種技術的原理其實就是對比參照物流信息安全保障系統中的關鍵性信息，并進行全方位的信息收集，然后實現對這些信息的篩選處理。在此基礎上，系統可以自動檢測出入侵的各種痕跡，其中包括源信息被攻擊時所產生的的行為軌跡。

而防火墻是一種為了防范危險而實施的一種安全控制決策的行為，其本質是在網絡系統的內部與外部之間形成防護，而上述的網絡入侵檢測技術是對防火墻本身的一種互補，能夠在物流信息的傳輸安全的問題上起到協同工作的作用，以保證物流信息的傳輸正常。

2.3 物流信息處理階段安全控制模塊

在物流信息的最終處理階段，其安全控制主要方法一般只流行應用信息簽名算法。這種對信息簽名的算法能夠使傳輸的物流信息具有兩種特性，一種是物流信息的完整性；另一種是物流信息的抗抵賴性。這種算法的處理模式是對信息單元做出相對應的信息交換或是在某種信息模塊上實現依附生存。這種方法是能夠對偽造的各種信息進行及時的識別判斷，以起到保護信息的作用。信息簽名算法原理如圖3 所示。

圖3 信息簽名算法原理圖

3 物流信息丟失率分析

以上論述僅僅是對物流信息安全保障系統在運行上的實現，為了使該系統更加真實有效還需要通過實驗來進行驗證，檢驗該系統所達到的實際功能的效果與理論上是否存在差異。那么仿真實驗的具體過程如下。

3.1 實驗準備

在實驗開始前需要提前設置好相應的參數，這是為了對實驗數據提供準確性的保證。仿真的實驗參數需要嚴格設定，不能存在任何偏差。仿真實驗參數的具體設置如表1 所示。

表1 仿真實驗參數設置

在本次仿真實驗中以100 次為基準，對物流信息數據進行采集、傳輸以及處理的仿真測算，以判斷物流數據是否存在丟失現象和相關物流信息的安全性，仿真實驗的流程圖如圖4 所示。

圖4 仿真實驗流程圖

3.2 實驗結果的分析

通過上述的實驗以及仿真模擬得出物流信息的丟失率的對比情況，具體數據如表2 所示。

表2 物流信息丟失率對比情況%

如表2 的數據所顯示，本篇文章所設計的關于物流信息安全保障系統的丟失率相對于現有系統而言是相當低的，最高值之間相差一倍有余。根據上述的實驗數據可以表明，該系統的設計在物流信息的各個環節的安全效率上要遠高于現存系統，這就在很大程度上充分表明該系統在物流信息的安全保障上具備更加優質的效果。

4 結論

本系統在物流信息的安全保障上極大的提高了物流信息的安全性，能夠使物流信息在運行過程中的各個環節得到極高的安全保證。不過根據實際的物流信息的安全性而言，該系統仍有一些不足有待提高，需要在不斷地實踐過程中進行完善。