RFID与物联网清华开发者书库

《RFID与物联网》*面论述了射频识别（RFID）的原理及其在物联网中的广泛应用。

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术可以借助扫描器通过射频信号自动识别存储在电子标签中的信息。RFID标签中包含一个天线和一个芯片，可以发送和接收射频信号。由于条形码技术在面对迅速增长且愈加复杂的即时库存需求及国际贸易时，已经显得力不从心，RFID技术已然显露出取代条形码的契机。基于RFID技术催生出了许多新兴的贸易形式。可以预见，RFID标签的未来应用很可能会像今天的条形码一样普及。

《RFID与物联网》详尽论述了RFID的一些关键技术，包括硬件实现、通信协议、数据加密、系统实现（包括电子产品编码），以及中间件技术。*书共分五个部分，为读者详细讲述了构成RFID系统的所有要素，*面涵盖当前研究的热点方向，例如隐私保护及物联网技术。

哈维·夏巴纳（Hervé Chabanne）： R&T公司副总裁，Morpho公司安*专家，Safran集团专家，法国国立巴黎高等电信学校副教授，IEEE的高级会员。

帕斯卡·于里安（Pascal Urien）：法国国立巴黎高等电信学校教授。

简-费迪南·苏西尼（Jean-Ferdinand Susini）：法国巴黎国立艺术设计学院助理教授

第一部分RFID物理基础

第1章概述

参考文献

第2章RFID射频信号的特点

2.1RFID系统及其工作原理

2.1.1RFID系统的分类

2.1.2操作频率范围

2.1.3应答器类型

2.1.4能量和数据传输模式

2.1.5RFID芯片的特点

2.2传输通道

2.2.1麦克斯韦方程

2.2.2电偶极子产生的电磁场

2.2.3磁偶极子产生的电磁场

2.2.4天线周围的场区

2.2.5波阻抗

2.2.6天线阻抗

2.2.7辐射能量

2.2.8近场耦合

2.3电感耦合的电路模型

2.3.1磁回路

2.3.2基站天线

2.3.3RFID芯片天线

2.3.4RFID天线在电感耦合中的设计问题

2.3.5远场耦合

2.4参考文献

第3章RFID通信模式

3.1通信模式

3.1.1RFID系统的波形和常用通信代码

3.1.2数据编码

3.1.3调制

3.1.4RFID系统数据传输的完整性

3.1.5防冲突协议

3.2参考文献

第二部分RFID的应用

第4章应用

4.1简介

4.2追溯历史： 从条形码到RFID标签的变革

4.2.1条形码简介

4.2.2一维（线性）条形码

4.2.3堆叠线性条形码

4.2.4二维码

4.3RFID标签

4.3.1RFID标签的特性

4.3.2操作原理

4.4标准化

4.4.1RFID的ISO标准

4.4.2中间件的ISO标准

4.4.3用户指导标准

4.4.4通信协议

4.4.5EPCglobal 标准

4.4.6通信层

4.4.7标签的类型

4.5RFID标签的优缺点

4.5.1优点

4.5.2缺点

4.6RFID的应用场合

4.7应用实例

4.7.1RFID在商业中的应用

4.7.2访问控制

4.7.3RFID在文化领域的应用

4.7.4支付管理

4.7.5RFID技术与健康

4.7.6欧洲生物护照

4.7.7展望

4.8结论

4.9参考文献

第三部分RFID加密技术

第5章RFID加密技术

5.1前言

5.2识别协议与安全模型

5.2.1识别协议的定义

5.2.2传统安全理念

5.2.3隐私权的概念

5.3识别协议

5.3.1基于对称加密的协议

5.3.2基于非对称加密的协议

5.3.3基于物理特性的协议

5.3.4总结

5.4RFID设备上的物理攻击

5.4.1侧信道攻击

5.4.2缺陷注入攻击

5.4.3KeeLoq

5.5参考文献

第四部分EPCglobal

第6章EPCglobal网络

6.1简介

6.2标签

6.2.1EPC编码

6.2.2标签分类

6.2.3标签标准

6.3EPCglobal结构

6.3.1读写器协议

6.3.2应用层事件接口

6.3.3对象命名服务（ONS）

6.3.4物理标记语言（PML）

6.3.5EPC信息服务接口

6.3.6安全

6.4结论

6.5参考文献

第五部分中 间 件

第7章物联网中间件： 原理

7.1分布式应用

7.1.1原理

7.1.2客户端—服务器模型

7.2RPC： 远程过程调用

7.3面向对象的中间件

7.4面向对象中间件架构的总结

7.5XML变革

7.5.1XML简介

7.5.2XML文档结构的定义

7.5.3Web服务

7.5.4Web服务描述语言： WSDL

7.5.5Web服务的定位

7.5.6SOAP

7.6物联网中间件

7.6.1面向服务的中间件

7.6.2面向数据的中间件

7.7结论

7.8参考文献

第8章物联网中间件的标准

8.1EPCglobal应用环境

8.2面向消息的中间件

8.2.1面向消息的中间件简介

8.2.2Java 消息服务 (JMS)

8.2.3XMPP

8.3面向服务的中间件

8.3.1OSGi

8.3.2UPnP

8.4结论

8.5参考文献

第9章物联网中间件的解决方案

9.1EPCglobal与SUN Java RFID软件

9.1.1SUN Java System RFID的软件架构

9.1.2Java System RFID的事件管理器

9.1.3Java System RFID信息服务器

9.2.NET和RFID服务平台

9.2.1.NET平台

9.2.2分布式应用程序——.NET Remoting

9.2.3RFID服务平台

9.3IBM Websphere RFID套件

9.3.1数据捕获层

9.3.2Premise服务器

9.4Singularity平台

9.4.1中间件

9.4.2HibernateJBoss

9.5嵌入式系统的中间件

9.5.1TinyDB

9.5.2GSN

9.6ObjectWeb项目和物联网

9.6.1ObjectWeb ［OW2 09a］简介

9.6.2ObjectWeb RFID的部件JORAM

9.6.3JORAM架构

9.6.4JORAM高级功能

9.6.5JORAM进展

9.6.6JINI技术和物联网

9.6.7ObjectWeb RFID的部件JONAS

9.6.8OW2 ASPIRE计划

9.7结论

前言

射频识别（radio frequency identification，RFID）技术可以通过电磁波自动识别标签（tag）内存储的信息。RFID 标签由一个天线和一个芯片构成，可以接收与发送数据。

RFID技术呈现出取代条码的趋势，随着贸易的增长，该技术为贸易带来了新的交易方式。实际上，在很长时期内条码技术都被认为提供了高效数据编码，但目前却面临一些局限性。例如，使用的光学读写器（扫描器）必须与被识别的物体十分靠近。另外，条码存储数据信息的容量太小。

RFID技术通常由三个基本部件构成，即RFID芯片、天线和读写器。标签放置在需要识别的物品或人的身上，标签芯片上存有数据，可以由读写器通过标签天线进行获取，并经过服务器进行解密。RFID技术采用的射频频率一般在50kHz~2.5GHz的范围。

因此，有必要将条码与RFID做一下对比，来解释为什么说RFID可以取代条码，并且RFID也还有一些局限性。首先，二者的读取模式不同。条码的读取利用的是激光，而读写器通过扫描RFID标签，借助于电磁波识别标签内部存储的数据。RFID标签可以获得更高的阅读距离，实际上，RFID的阅读距离可以达到几厘米到200m的阅读范围。其次，RFID标签可以比条码存储更多信息，数据的获取速率可以达到几KBps。更为重要的是，RFID标签能够循环使用，这主要是因为可以将新的信息写入标签。RFID技术应用的一个主要缺点是其成本太高，成本因素会延缓RFID技术的推广。另外，RFID标签也容易受到信号干扰。

RFID技术依然是大众十分关注的话题，它不仅能够解决条码遇到的问题，还是经济与贸易十分重要的因素，如物流的供应与运输。RFID技术的应用可以引起医药行业的变革，在健康领域凭借巨大的优势可以使每个人从中受益。实际上，谁不想从高质量的看护中受益，谁会想成为医疗事故的受害者？将智能标签（smart tags）应用于医疗产品，可以确保医疗产品的真实性，防止假冒。在献血中使用RFID可以极大地减少可能出现混乱的风险。医疗团队可以无误地认证血样的来源，保证输血安全。

RFID标签越来越深入到人们的生活，并引起广泛的关注。这也是写这本书的出发点，力求从科学的视角来对著名的“智能标签”进行描述。本书共分为五部分： 第一部分介绍RFID系统的操作，对RFID进行分类，研究标签与天线的物理性质以及RFID信息的编码技术。第二部分致力于RFID的应用研究。这一部分通过对标签与RFID的比较来追溯RFID的发展，并以具体的RFID技术应用实例进行讲述。第三部分描述RFID系统的密码协议。

在标签中存储数据的识别必须不能损害持有者的个人隐私。第四部分关注RFID的全球标准： 产品电子代码（electronic product code，EPC）。这是一项全球范围的编码，期望借助于互联网为所有产品建立数据信息，来确保每一件产品的唯一性与真实性。最后，第五部分尽可能详细讲解物联网实现的架构，以及适用需求演化而来的中间件。

Guy Pujolle