基于RFID 物流信息安全保障系统的研究与设计

马钟

（扬州市江都区职工学校，江苏 扬州225200）

物流系统是实现实体物质的流程，物流的全过程包含运输、装卸、存储、配送、包装以及信息处理等多个内容，最终满足用户的需求。与物流的基本内涵一致，物流具有运输职能、包装职能、流通职能以及信息处理职能等职能属性。伴随着经济社会的高度发展，目前物流产业迎来了爆炸式的增长，现代物流的方式、物品的种类等都导致了物流供应链复杂程度的提升，物流路径的复杂化也给物流系统的运行带来了挑战。因此信息的准确、及时以及安全成为了物流系统重要的需求，是目前该领域研究的热点问题，具有重要的理论意义与实践研究价值。

目前现有的物流信息安全保障系统由于采用的技术相对落后，物流管理的设备等相对老化等原因，物流系统在运行中存在信息丢失率较高等方面的问题。基于存在问题，本文提出一种基于RFID 的物流信息安全保障系统。RFID 系统主要是通过对电子标签的识读实现对物流中产品信息的识别。在工业、物流、零售、交通等的行业RFID 也具有重要的应用。在物流系统中RFID 的重要应用就是能够有效提升系统的安全性能，为智慧安全物流提供重要的技术基础。

1 基于RFID 的物流信息安全保障系统硬件构成

基于RFID 的物流信息安全保障系统主要包含RFID 设备、无线采集器、路由器以及信号处理器，硬件设计具体如下。

1.1 RFID 设备设计

RFID 设备的主要功能主要是进行物流信息的识别。RFID的识别器主要包含阅读器以及应答器两个部分，识别器工作的时候，阅读器通过发射特定频率的电磁波能量驱动电路进行内部数据的输出，阅读器接受并进行数据的解读，最终完成与应用程序之间的物流信息数据的交流。其中阅读器的主要功能就是进行物流信息的识读，同时将阅读的信息写入标签，阅读器主要由调制电路、锁相电路、调制解调电路、处理器以及存储器等部分构成。

应答器的组成包含调制解调电路、收发天线、逻辑控制电路等模块构成，调制解调电路就是完成物流信息的低频信号与无线电波高频信号之间的加载与识别，逻辑控制电路的目标是进行阅读器信号的按照阅读，并根据阅读的要求进行信号的返回。

1.2 无线采集器设计

无线采集的功能主要是实现物流信息的采集与识别，并且通过实验的采集及研究，得到关于RFID 这种射频技术的相关结论在物流信息安全保障方面是具有相当优势的，其中包括高速运行的信息采集功能、大规模信息处理功能以及大量的信息交换功能。这样，就可以高效的利用RFID 技术实现物流信息的安全保障了。故而，该系统需要应用RFID 无线采集器，实物如图1 所示。

图1 RFID 无线采集器实物图

1.3 路由器的设计

组成物流信息安全传输系统的硬件中最重要的组成部分就是路由器。这是出于对系统的安全情况考虑的。路由器的功能是多样化的，具有读取数据地址以及智能化的选择信息的传输途径。其实从专业角度来讲，路由器也可以称为网关设备，进行多路数据信息的连接和转换，多余数据本身来讲，网关可以在数据的处理中实现智能化的标准操作。其中包括：多功能网络的管理、大数据的连接和处理、多样化信息量的传输以及网关协议的特殊制定等。而路由器的结构组成也是相对比较简单，并不是很复杂，其是由复位键、路由器、交换机、以及电源接口等部分共同组成的。

1.4 处理器的设计

除了路由器之外，该系统的关键组成部分还有处理器，这是数据运行的核心。处理器是具有超高的数据信息处理效率，能够极大程度的缩短系统处理信息数据的时间，从而提升系统的运行速率，强化系统的工作性能。处理器是整个物流信息系统的最终执行模块，具备多种功能，能够实现对信息在不同维度的控制，例如信息在系统中流入流出的时间的节点性控制，还有信息的插入性控制等。那么处理器的核心组成元素就是集成芯片，这是高度集成化的部分，主要是由大数据运算器、时序控制电路、地址总线、寄存器堆以及数据地址组成。集成芯片结构如图2 所示。

图2 集成芯片结构图

2 物流信息安全保障的软件设计

系统软件设计包括多个模块，相互之间密不可分。整个传动链包括物流数据采集、传输与处理，三个基本组成部分相互关联。软件的具体设计如下。

2.1 物流信息采集阶段安全控制模块

针对物流信息的采集阶段，需要运用到三个板块，第一是需要采用RFID 设备以保证信息的完整性；第二是需要应用无线采集器，这是为了保证信息采集的准确性；第三是需要运用安全控制程序，这是在方便信息采集的同时消除采集物流信息的时所存在的安全隐患，这三个部分缺一不可。

现在，对于物流信息的采集进行全方位的安全控制有很多手段，但其中应用的较为广泛的方法有6 种。分别是静电屏蔽、Kill 命令机制、主动干扰、改变阅读频率、改变标签频率以及阻塞标签。

静电屏蔽是一种通过采用特定的金属片撑起的容器来实现阻挡某种特定频率的无线电信号以扰乱阅读器对信号的识别，以此来实现保护物流信息安全的目的；Kill 命令机制，这种命令机制是通过软件程序的命令以保证标签里面的物流信息的安全的；主动干扰是通过设备通过一定额渠道发出特定的干扰脉冲磁波来扰乱附近的阅读器，使其无法正常进行物流信息的读写操作；改变阅读频率是在用户和阅读器之间建立特殊的频率来进行阅读，若未经授权，则无法进入系统中进行阅读器内容的窃听与探测；改变标签频率是只在传输过程中保留需要传输物流信息的自身频率以达到过滤其他信息源的目的；阻塞标签是一种通过标签装置发射虚假频率的标签序列码以覆盖真实的标签序列码，利用这种虚拟序列码的存在保护和隐藏真实的的序列码。

2.2 物流信息传输阶段安全控制模块

针对物流信息在传输阶段的安全管控，在技术上主要有两种手段：一种方法是网络入侵检测；另一种方法是通过运用防火墙来达到安全保护物流信息的目的。

网络入侵检测技术就是一种能够主动发现并对入侵行为进行全方位识别的技术，这种技术的原理其实就是对比参照物流信息安全保障系统中的关键性信息，并进行全方位的信息收集，然后实现对这些信息的筛选处理。在此基础上，系统可以自动检测出入侵的各种痕迹，其中包括源信息被攻击时所产生的的行为轨迹。

而防火墙是一种为了防范危险而实施的一种安全控制决策的行为，其本质是在网络系统的内部与外部之间形成防护，而上述的网络入侵检测技术是对防火墙本身的一种互补，能够在物流信息的传输安全的问题上起到协同工作的作用，以保证物流信息的传输正常。

2.3 物流信息处理阶段安全控制模块

在物流信息的最终处理阶段，其安全控制主要方法一般只流行应用信息签名算法。这种对信息签名的算法能够使传输的物流信息具有两种特性，一种是物流信息的完整性；另一种是物流信息的抗抵赖性。这种算法的处理模式是对信息单元做出相对应的信息交换或是在某种信息模块上实现依附生存。这种方法是能够对伪造的各种信息进行及时的识别判断，以起到保护信息的作用。信息签名算法原理如图3 所示。

图3 信息签名算法原理图

3 物流信息丢失率分析

以上论述仅仅是对物流信息安全保障系统在运行上的实现，为了使该系统更加真实有效还需要通过实验来进行验证，检验该系统所达到的实际功能的效果与理论上是否存在差异。那么仿真实验的具体过程如下。

3.1 实验准备

在实验开始前需要提前设置好相应的参数，这是为了对实验数据提供准确性的保证。仿真的实验参数需要严格设定，不能存在任何偏差。仿真实验参数的具体设置如表1 所示。

表1 仿真实验参数设置

在本次仿真实验中以100 次为基准，对物流信息数据进行采集、传输以及处理的仿真测算，以判断物流数据是否存在丢失现象和相关物流信息的安全性，仿真实验的流程图如图4 所示。

图4 仿真实验流程图

3.2 实验结果的分析

通过上述的实验以及仿真模拟得出物流信息的丢失率的对比情况，具体数据如表2 所示。

表2 物流信息丢失率对比情况%

如表2 的数据所显示，本篇文章所设计的关于物流信息安全保障系统的丢失率相对于现有系统而言是相当低的，最高值之间相差一倍有余。根据上述的实验数据可以表明，该系统的设计在物流信息的各个环节的安全效率上要远高于现存系统，这就在很大程度上充分表明该系统在物流信息的安全保障上具备更加优质的效果。

4 结论

本系统在物流信息的安全保障上极大的提高了物流信息的安全性，能够使物流信息在运行过程中的各个环节得到极高的安全保证。不过根据实际的物流信息的安全性而言，该系统仍有一些不足有待提高，需要在不断地实践过程中进行完善。