1. RFID工作原理介紹

　　在雜貨店結帳時排的長長的隊或許是人們對購物最大的抱怨之一了。但不久后，隨著全球產(chǎn)品編號(UPC)條形碼被智能標簽也稱射頻識別(RFID)標簽取代，這些長隊可能就會隨之消失了。RFID標簽是一種智能條形碼，可以向網(wǎng)絡系統(tǒng)跟蹤報告你放入購物車中每一個產(chǎn)品。

　　想象一下，你去到雜貨店，把東西裝滿了你的購物車，便直接走出門去。你不用再排隊等待收銀員一個個的掃描你車里的每個東西。相反的，這些RFID標簽將連接到電子讀取器，這些讀取器可以即時的檢測車里的每一個物品。這些讀取器又將被連接到一個更大的網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡將您的購買信息發(fā)送給零售商和產(chǎn)品生成商。接著，您的銀行將收到相應的通知，該應付的金額從您的帳戶中直接扣除。一切無需排隊，無需等待。

　　RFID標簽，一項曾經(jīng)只是用來跟蹤牛群的技術，如今正被用于跟蹤全球的消費產(chǎn)品。許多制造商用RFID標簽來全程追蹤每一個產(chǎn)品，從產(chǎn)品被生產(chǎn)出來開始，直到它被人從貨架上取下來扔進購物車里。

　　除了零售商品領域以外，RFID標簽還用于跟蹤車輛，飛機乘客，阿爾茨海默氏癥患者和寵物。不久后，他們甚至可能跟蹤您的對矮胖或奶油花生醬的偏好。一些批評者說，RFID技術正占據(jù)了我們生活中太多的部分了-我們生活中幾乎所有的地方都在受著它的影響。

　　在這篇文章中，您將可以學習到RFID標簽有哪些類型以及這些標簽是如何跟蹤整個供應鏈的。我們還將關注RFID標簽的非商業(yè)用途，以及國務院和國土安全部是如何使用它們的。最后，我們將研究一些評論家認為RFID標簽在動物，人類和我們的社會中的一些限制人權的應用。

　　2. 重塑條形碼

　　在你從零售商購買的幾乎所有的東西上都會印制有一個UPC條碼。這些條形碼可以幫助制造商和零售商對庫存保持追蹤。他們還可以告訴這些廠家售出貨品的數(shù)量，以及在一定程度上提供購買產(chǎn)品的消費者信息。這些由機器可讀的存儲二進制代碼的豎線組成的一系列代碼相當于每個產(chǎn)品的指紋。

　　于20世紀70年代初，為了加快貨品讀取速度而創(chuàng)造的條形碼有下面幾個缺點：

　　為了與庫存保持一致，企業(yè)必須對同一種產(chǎn)品的每一個條形碼都進行掃描。

　　通過收銀臺時，又要重復對每個產(chǎn)品的每個條形碼進行掃描的相同過程。

　　條形碼是一種只讀的技術，這意味著它不能發(fā)送任何信息。

　　RFID標簽相對于條形碼有了改善，既可讀也可寫。 RFID標簽中存儲的數(shù)據(jù)可以改變，更新并鎖定。有些已經(jīng)開始使用RFID標簽的商店發(fā)現(xiàn)，該技術提供了一種更好的方式來跟蹤庫存和市場銷售的商品。使用了RFID標簽，商店會看到產(chǎn)品離開貨架的速度以及消費者購買他們的速度變得更快。

　　RFID標簽在不久的將來還不會完全取代條形碼 - 目前有太多的零售店使用UPC掃描器的交易每年達十億美元。但是，隨著時間的推移，我們一定會看到更多帶有RFID標簽的產(chǎn)品，以及類似我們在前面介紹中展望的美好的即時結賬的無縫無線交易方式會受到越來越多的重視。事實上，世界上已經(jīng)開始在特殊的信用卡和智能手機支付中使用RFID技術- 這些我們稍后再談。

　　除了零售商品，RFID標簽也被用于如公路收費的密碼卡片和地鐵通行證等交通設備。因為他們?nèi)绱擞行Т鎯?shù)據(jù)的能力， RFID標簽可以為收費和票價進行制表并從用戶存在卡上的錢里面自動扣除相應的金額。而不用在收費站等待付費或是往柜臺里投入硬幣，乘客帶著內(nèi)嵌的RFID芯片好像使用信用卡一樣可以即時通過。

　　但是你會將你的病史委托給RFID標簽嗎?或者您的家庭地址或是您孩子的安全?在我們經(jīng)過可以購買人的生命的雜貨店前，讓我們先來看看兩種類型的RFID標簽以及他們?nèi)绾未鎯蛡鬏敂?shù)據(jù)。

　　3. RFID電子標簽的過去和現(xiàn)在

　　RFID技術早已在1970年就開始出現(xiàn)了，但直到最近，它已經(jīng)被大規(guī)模的使用了。RFID電子標簽原來是被用于跟蹤長距離運輸?shù)拇笮蜕唐返模缗?、鐵路汽車和航空公司的行李。當時的標簽稱為電感耦合RFID電子標簽，是由金屬線圈、天線和玻璃組成的復雜系統(tǒng)。

　　電感耦合RFID標簽由RFID讀寫器產(chǎn)生的磁場供電。電流有一個電場分量和磁場分量——它是一種電磁波。所以既可以用一個電場產(chǎn)生磁，也可以用一個磁場產(chǎn)生電。“電感耦合”的名字就是來自磁場在電線中導入電流的過程。

　　后來為了降低技術成本又產(chǎn)生了電容耦合標簽。這些就可以作為一次性標簽應用到更便宜的商品，并產(chǎn)生了普遍使用的條形碼。使用電容耦合標簽不用金屬而用導電碳墨線圈來傳輸數(shù)據(jù)。油墨被印在標簽紙上，并用讀取器進行掃描。

　　摩托羅拉的BiStatix RFID標簽是這項技術的領跑者。他們在一塊僅3毫米寬的硅晶片上儲存96bits的信息。該技術并沒有被零售商采用，BiStatix也在2001年被取消了 [來源:RFID期刊]。

　　RFID產(chǎn)業(yè)又有了更多的創(chuàng)新，包括有源、半有源和無源RFID標簽。這些標簽可以儲存到2 k的數(shù)據(jù)并由一個微型芯片和天線組成，在有源和半有源標簽里還包括電池。這些組件被封裝在塑料、硅以及玻璃中。

　　基本上，每個標簽都有同樣的工作方式：

　　數(shù)據(jù)存儲在一個¬RFID標簽芯片中等待被讀取。

　　標簽的天線接收到RFID讀取器天線發(fā)出的電磁場。

　　在其內(nèi)部電池或讀取器發(fā)出的電磁場的供電下,標簽發(fā)送無線電波給讀取器。

　　讀取器接收標簽發(fā)出的無線電波并解讀其相應的頻率數(shù)據(jù)。

　　因為價格昂貴并且笨重，電感耦合和電容耦合的RFID標簽今天已經(jīng)不常用了。在下一章節(jié)，我們將了解更多關于有源、半有源和無源RFID標簽的知識。

　　4. 有源,半有源和無源RFID標簽

　　有源、半有源和無源RFID標簽使得RFID技術我們的世界里更實用。生產(chǎn)這些標簽成本更少,并且可以小到可以裝在幾乎任何產(chǎn)品里。

　　有源和半有源RFID電子標簽使用內(nèi)部電池驅(qū)動他們的電路。有源標簽還會用電池驅(qū)動給RFID讀取器發(fā)射信號，而半有源標簽則需依靠讀取器提供給它的功率來發(fā)射信號。因為這兩種標簽相比無源RFID電子標簽內(nèi)部有更多的硬件，因此更貴。有源和半有源標簽被用于讀取大距離的較貴的項目中—他們發(fā)射的高頻從850到950兆赫茲,可以在100英尺(30.5米)或更遠的距離內(nèi)讀取。如果讀取距離還需要更遠，可以額外再加一個電池，標簽讀取范圍可超過300英尺(100米)[來源:RFID期刊]。

　　類似于其他的無線設備， RFID標簽可以發(fā)射一定頻譜范圍內(nèi)的電磁信號。頻率是精確可變的，從而避免標簽間或讀取器之間的干擾。RFID系統(tǒng)使用時分多址(TDMA)的蜂窩系統(tǒng)，確保在無線通信中獲得正確處理[來源:RFID期刊]。

　　無源RFID標簽完全依靠讀取器提高其功率驅(qū)動。這種標簽可以在20英尺(6米) 讀取,他們的生產(chǎn)成本較低，意味著它們可以應用到更便宜的商品中。因為往往用于一次性消費品，這些標簽往往也是一次性的。一個鐵路汽車會有一個有源RFID標簽而一瓶洗發(fā)香波會用一個無源標簽。

　　另一個影響的RFID標簽成本的因素是數(shù)據(jù)存儲。有三種存儲類型:讀寫，只讀和WORM (只寫一次，多次讀取)。一個可讀寫標簽的數(shù)據(jù)可以被添加或被覆蓋。只讀標簽將不能被寫入或覆蓋——他們只包含存儲在其中的數(shù)據(jù)。蠕蟲WORM標簽可以被寫一次(如寫入另一個序列號)，但無法覆蓋數(shù)據(jù)。

　　大多數(shù)無源RFID標簽成本¬在7至20美分[來源:RFID期刊]。有源和半有源標簽則更貴，并且通常在沒有確定它們的使用范圍,¬存儲種類和數(shù)量前，RFID廠商無法給出這些標簽的價格。RFID產(chǎn)業(yè)的目標是如果有更多商家使用，要將無源RFID標簽的成本費用降至五美分一個。

　　在下一章節(jié),我們將學習這種技術如何連接到因特網(wǎng)并創(chuàng)建一個全球性的RFID標簽系統(tǒng)。

　　5.RFID漫談

　　如果RFID產(chǎn)業(yè)能夠降低價格,它將走向一個可以全程智能追蹤供應鏈的隨處可見的網(wǎng)絡。商店¬貨架傷將放滿智能標簽產(chǎn)品,可以從被購買一直追蹤到扔進垃圾桶。貨架本身會與網(wǎng)絡進行無線通訊。而標簽將只是這個大的產(chǎn)品追蹤網(wǎng)絡的一個組件。

　　網(wǎng)絡的另外兩個部分有與標簽通訊的讀取器和給網(wǎng)絡提供通信線路的互聯(lián)網(wǎng)。

　　讓我們來看一下這個系統(tǒng)的一個實際場景：

　　在雜貨店,你買了一盒牛奶。牛奶的容器上的RFID標簽儲存了牛奶的過期日期和價格。當你從貨架上拿起牛奶，架子上會顯示出牛奶的截止日期或者信息可以通過無線網(wǎng)絡發(fā)送到您的個人數(shù)字助理或手機。

　　當你走出商店,穿過嵌有RFID讀取器的門。讀取器會列出您的購物車里所有物品的價格,并把帳單送到你的銀行,銀行就從你的帳戶中扣除相應金額。產(chǎn)品制造商就會知道你買了他們的產(chǎn)品,并且?guī)齑娴碾娔X也會知道到底每一種產(chǎn)品需要再被準備多少。

　　你回到家就把你的牛奶放進也配備了RFID讀取器的冰箱里。這個智能冰箱能夠追蹤里面儲存的所有食品。它可以跟蹤你使用的食物,記錄你使用冰箱的頻率,而且能讓你知道什么時候牛奶和其他食物變質(zhì)。

　　產(chǎn)品還可以被跟蹤到他們被扔進垃圾桶或回收站。這時，你的冰箱就可以將牛奶加入到你的購物清單,或者你還可以給冰箱設定讓冰箱自動訂購這些物品。

　　基于你購買的產(chǎn)品,你的雜貨店可以知道你獨特的偏好。不再每周收到通用的雜貨店特價簡報,或許您會接收到一個專為你制作的簡報。如果你有兩個在上學年齡的孩子、一只小狗，你的雜貨店就會寄給你果汁和狗食等您會喜歡的物品的優(yōu)惠券。

　　為了讓這個系統(tǒng)能實現(xiàn),每個產(chǎn)品都要有一種獨特的產(chǎn)品號碼。麻省理工學院的Auto-ID中心正致力于研制電子產(chǎn)品代碼(EPC)標識符,它可以代替條形碼。每個智能標簽可能存儲96bit信息,包括產(chǎn)品制造商,產(chǎn)品名稱和40bit序列號。在這個系統(tǒng)里,智能標簽與一個叫目標命名服務的網(wǎng)絡進行通訊。這個數(shù)據(jù)庫將檢索信息,然后直接將信息送到廠商的電腦上。

　　儲存在智能標簽里的信息用產(chǎn)品標記語言(PML)來寫,主要是基于可擴展標記語言(XML)的。使用PML語言，所有的計算機都可以與任何計算機系統(tǒng)通訊，方法類似于網(wǎng)絡服務器閱讀超文本標記語言(HTML)—用于創(chuàng)建網(wǎng)頁的語言。

　　RFID還沒有達到這種階段，但是RFID標簽在你生活中起到的作用比你可能想象到的還要多。沃爾瑪和Best Buy只是用RFID標簽管理貨存和市場銷售的其中兩大客戶。被稱作智能軟件代理的自動化系統(tǒng)可以處理所有進出RFID標簽的數(shù)據(jù)并像整理物品一樣執(zhí)行具體的行動 [來源:RFID期刊]。

　　美國零售市場主要通過使用近場通訊的支付系統(tǒng)在捆綁式的實施RFID技術。這些將成為未來的信用卡。

　　6. 近場通信、智能手機和RFID

　　近場通信(NFC)有很好的應用前景，因為它提出了安全性更高，更加便捷的下一代支付方式。有些信用卡內(nèi)嵌有NFC芯片,可以通過在NFC付款終端上揮動付款而不是再終端上刷一下,因此就不可能有人能通過磁條讀取你的數(shù)據(jù)。同樣的系統(tǒng)也應用于智能手機：取決于電子支付如何在這項技術上進行挖掘。

　　谷歌正使用Google Wallet推動NFC支付。這項應用在多重安全保護下，存儲了信用卡信息，可以在NFC終端迅速敲擊付款。也就是說,這項技術的可用性取決于在零售商處NFC付款終端機的數(shù)量以及支持這項技術的手機數(shù)量——Google Wallet發(fā)行時僅能用于Android Nexus S系列智能手機。

　　這和RFID有什么關系嗎?近場通信設備能讀出無源RFID標簽并提取儲存在其中的信息。這種技術被用于現(xiàn)代廣告中。例如,想象一個正常的牛仔褲廣告海報, 在購物中心墻上能看到的那種。廣告商可以RFID標簽做一個”智能”海報可以與客戶產(chǎn)生更多的互動。

　　用一個NFC手機對著帶有RFID標簽的智能海報揮動一下,你就能得到一個在梅西百貨公司購買這些牛仔褲的九折優(yōu)惠券。無源RFID標簽的成本很低,完全可以用在吸引客戶的宣傳材料上。

　　NFC和RFID技術在零售界有很大的前景,但安全問題仍然是一個普遍關心的問題。一些批評家覺得要對廠商跟蹤和記錄采購的主意保持警覺。零售不是唯一使用RFID技術的產(chǎn)業(yè):在下一章節(jié),我們將了解政府如何使用RFID標簽。

　　7. 政府發(fā)行的RFIDs

　　美國政府的Real ID項目

　　從空中交通到道路交通,安全正成為一個更迫切的問題,有些人認為他們現(xiàn)在比以往任何時候都受到更密切的監(jiān)護。真實身份Real ID, 是9/11委員會開發(fā)的項目,旨在改進官方證件的發(fā)行方式。實際上, Real ID項目尚未被批準(并處于熱烈討論中),首先被提出的Real ID是真實身份的駕駛執(zhí)照。DHS在2007年3月1日發(fā)出通知,提出對真實身份的駕駛執(zhí)照立法。《真實身份駕駛執(zhí)照可以使得過境加拿大更加容易,并且相比標準的駕駛執(zhí)照,它還可以讓你接近聯(lián)邦設施,聯(lián)邦飛機和核電站[來源:安全部]。美國將會選擇是否在真實身份駕照里嵌入RFID芯片取代現(xiàn)行的二維條碼。

　　雖然許多消費者很愿意購買RFID標簽跟蹤的貨物,但美國政府立法強制護照被嵌入RFID芯片，讓一些人大動肝火。

　　2006年8月14日,美國國務院開始發(fā)行電子護照,或e-passports。在2001年911恐怖襲擊后,國土安全部門(DHS)提出了e-passport的安全措施，有利于空中交通安全、邊境安全、以及美國機場更有效率的海關程序。e-passport加強的安全特性有——一個芯片識別號碼、數(shù)字簽名和作為一種生物標識的照片——因此不可能去偽造護照。

　　e-passport將提高安全性,但有這么多的個人信息嵌入在其中,已經(jīng)有越來越多的人擔憂e-passport身份文件被人盜用的潛在可能。e-passports可能發(fā)生的兩種形式的身份盜竊有:

　　略讀:在 e-passport持有人不知道的情況下，被人使用RFID讀取器從一個RFID芯片里掃描數(shù)據(jù)。

　　竊聽:當RFID讀取器掃描RFID時，RFID發(fā)射的頻率被別人解讀。

　　然而,DHS堅持e-passport的使用完全安全和并已采用適當預防措施,以確保用戶信息被保密。

　　為了防止略讀,e-passport內(nèi)含一個金屬的反略讀anti-skimming裝置。這個裝置是插入在護照封面和第一頁中間的一個射頻防護。當e-passport被合上時,它根本就不能被掃描;當它打開時,只能被3.9英寸(10公分)距離內(nèi)的掃描儀讀取 [來源:美國國家]。

　　為了防止竊聽,DHS已下令徹底覆蓋和封閉隔離所有掃描e-passport的區(qū)域，信號就不會泄露給被未授權的RFID讀取器。

　　e-passport價格是97美元。這個成本看似很高,而在機場安裝射頻識別讀取機的成本會更為驚人。采用e-passport需要逐步改變,但當局已經(jīng)開始討論如何增強安全性以及在下一代e-passports中增加生物特征識別技術。

　　對e-passports的爭論遠遠不及對人體芯片的爭論。接下來,我們將來看一下RFID芯片在生物領域里所做的事。

　　8. 動物和人體芯片

　　動物芯片不是一件新鮮的事情——多年來農(nóng)民都在一直使用RFID技術跟蹤家畜。但是一些公司正在對用于寵物的動物芯片做更大的文章,有些公司可以提供對人類進行芯片植入。

　　RFID的寵物回收系統(tǒng)利用一個米粒大小的微芯片，內(nèi)含寵物主人的聯(lián)系信息,有時還有動物的醫(yī)療史。獸醫(yī)用RFID讀取器對走失的寵物進行掃描來確認它是否攜帶RFID。但是系統(tǒng)在這里會出現(xiàn)問題。有許多寵物回收系統(tǒng)在相互競爭,因此,也出現(xiàn)了許多種寵物微芯片。美國動物保護協(xié)會一直在選擇一個普遍通用的RFID閱讀器,讓獸醫(yī)可以用于讀取寵物芯片,不考慮其制造商以及制造時間。2005年11月,布什總統(tǒng)簽署了一項規(guī)范寵物微芯片和國家寵物主人資訊數(shù)據(jù)庫的法案(來源:RFID期刊]。

　　盡管FDA在2004年批準了對動物和人類植入RFID芯片,從早在1996年的研究顯示這些芯片植入在實驗室老鼠身上會導致腫瘤 (源自華盛頓郵報)。確切地說是，植入導致肉瘤,從而影響身體組織。目前還沒有研究證實癌癥會在實驗室老鼠以外的其它動物身上出現(xiàn),而芯片對人類會產(chǎn)生哪些影響還言之過早。RFID芯片發(fā)射的無線電波尚沒有任何對身體健康的負面影響。無論怎樣,這些人體芯片的其他缺點可能會遠遠大于其優(yōu)點。

　　VeriChip公司是人體芯片業(yè)務的領跑者。公司給每個芯片獨特的識別號碼接入其醫(yī)療數(shù)據(jù)庫。VeriChip數(shù)據(jù)庫包含緊急聯(lián)絡方式和醫(yī)療病史。有嚴重的醫(yī)療問題,如阿爾茨海默氏癥的病人是理想的VeriChip芯片候選人。除了一次性植入費、VeriChip芯片根據(jù)你想在數(shù)據(jù)庫上存儲多少信息來收取年費——你可以選擇僅僅存儲你的姓名及聯(lián)絡資料還是將全部病史都存儲進去。VeriChip的業(yè)務仍處于增長中, 所以不是每一家醫(yī)院都有射頻識別讀取機。同樣,醫(yī)生也不會給每一個病人掃描來檢查是否有芯片,所以VeriChip芯片是否有用還取決于醫(yī)院和醫(yī)生。

　　VeriChip在擁抱嬰兒保護項目中有較大的成功運用。在此RFID監(jiān)控系統(tǒng)下，一些醫(yī)院的托兒所里的新生兒在腳踝上帶上有RFID的腳鐲。如果一個未經(jīng)授權的人試圖將孩子從醫(yī)院帶走,護士站以及安全通道處都會響起警報。在VeriChip網(wǎng)站上，你還可以看到更多關于保護嬰兒的成功案例。

　　在下一章節(jié),我們將聽到RFID評論家關于跟蹤設備在我們的現(xiàn)代世界中的評價。

　　RFID技術和SIDS

　　一位研究人員已經(jīng)發(fā)展了一種射頻識別系統(tǒng)來監(jiān)控嬰兒呼出的二氧化碳含量以防止嬰兒猝死綜合癥SIDS。在這個體系中,傳感器連接到嬰兒搖籃，一旦他們發(fā)現(xiàn)孩子已停止了呼吸，就會響起聲音警報，這潛在的保護了年輕的生命。在RFID雜志上可以了解更多有關這個SIDS預防系統(tǒng)的信息。

　　9. RFID評論

　　強制性的人體芯片

　　2007年10月,加州州長阿諾施瓦辛格簽署了一項法案禁止任何雇主強迫雇員安裝芯片。加利福尼亞也禁止RFID芯片在真實身份駕照上的使用[來源:RFID期刊]。

　　像許多新技術一樣,人們害怕他們不懂的東西。對于RFID,消費者也有許多恐懼,有些是非常正當?shù)膿鷳n。這場辯論里你會看到為數(shù)不多的美國公民自由聯(lián)盟和基督教聯(lián)合站在同一邊的情況。

　　人體芯片看起來比商品標簽更加高級,RFID批評者擔心,可能有一天人體芯片會變成強制性的。在2006年CityWatcher.com公司給他的兩個員工安裝了芯片后，這些恐懼開始失控。CityWatcher.com堅持說員工不是被迫的——他們自愿植入芯片以更方便去獲取存放在安全柜里的文件。還有其他員工拒絕移植,并且他們的職位在公司里也沒有受到任何影響。

　　除了上一節(jié)中討論到VeriChip芯片掃描的局限性，對一些來說， VeriChip芯片背后還有很深厚的宗教以及公民自由問題的暗示。有些人認為VeriChip芯片預示著一個《啟示錄》中的圣經(jīng)預言,并將芯片解釋為“獸印記”。對于關心公民自由的人來說,該芯片將把我們一步一步地帶入一個接近Orwellian一樣的社會,在這樣的社會里我們的思想和行動都將由人控制。

　　雖然我們可以選擇是否要把RFID芯片植入自己或我們的寵物,但我們不能控制是否在我們購買的商業(yè)產(chǎn)品里放置標簽。在《間諜芯片:有多少公司和政府計劃用RFID跟蹤你的一舉一動》一書中，Katherine Albrecht和Liz McIntyre 描述了RFID標簽最極端的應用場景。他們寫道，RFID標簽可以用來估計你的消費習慣和銀行帳戶來決定你要為購買的產(chǎn)品付多少錢。這聽起來可能有些偏執(zhí),但一些黑客證實了RFID標簽可以被偽造,包括打破他們的防盜功能并且改變產(chǎn)品相應的價格。因此需要有更好的加密技術來保證黑客無法用超靈敏天線竊取 RFID射頻。

　　更重要的是,有些評論家認為依賴RFID(無線射頻識別)系統(tǒng)作為首要的安全方法會讓人類的安全檢查站變得懶惰和無效。如果保安人員完全依賴商品的RFID防盜裝置和政府發(fā)行鑒定的RFID技術來監(jiān)視犯罪和恐怖分子,他們可能會錯過就發(fā)生在眼前的犯罪活動。