Các giải pháp đảm bảo an ninh trong RFID

MỞ ĐẦU
Ngày nay dưới sự phát triển của khoa học công nghệ cũng như công
nghệ thông tin, các thiết bị thông tin ngày càng được nâng cao về mặt kỹ
thuật và chất lượng dịch vụ. Đồng thời, các công nghệ được đưa vào ứng
dụng trong thực tế với mức độ tin cậy và chất lượng thông tin không ngừng
phát triển. Đặc biệt, càng ngày các công nghệ mới càng hướng đến sự
đơn giản, tiện lợi và một đặc trưng quan trọng nữa là khả năng không
dây (wireless). Thiết bị không dây trong một thế giới di động làm cho con
người được giải phóng, tự do và thoải mái hơn.
Một thiết bị chủ yếu trong hướng phát triển này là “Bộ định dạng
bằng tần số vô tuyến”. Sự ra đời công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến
(Radio Frequency Identification - RFID) thật sự là cuộc cách mạng trong
quản lý tài sản nói chung và công nghệ đeo bám phục vụ mục đích quản lý
trở thành mối quan tâm của thế giới thương mại. RFID được đánh giá là
một trong những "công nghệ thần kỳ" bởi nó hứa hẹn kết nối mọi vật dụng
hàng ngày thông qua một mạng không dây, và trên lý thuyết, có thể tìm lại
những đồ dùng từng được sản xuất. Các nhà khoa học máy tính gọi RFID
là "Internet của hàng hóa".
Cùng với sự bùng nổ mạnh mẽ của công nghệ thông tin nói chung và
công nghệ RFID nói riêng, việc đảm bảo an ninh cho nó là một vấn đề hết
sức quan trọng, nhận thức được điều này và được sự định hướng của thầy
giáo, em đã chọn đồ án tốt nghiệp: " Các giải pháp đảm bảo an ninh
trong RFID ". Mục tiêu của đồ án là nghiên cứu nhằm đưa ra một cái nhìn
tổng quan và hướng dẫn chung về công nghệ RFID đồng thời đưa ra các
giải pháp đảm bảo an ninh trong RFID. Đó là một kết quả làm tiền đề cho
việc nghiên cứu tiếp theo về công nghệ này một cách sâu hơn.
Nội dung của đồ án gồm 3 chương:
1
Chương 1: Tổng quan về công nghệ RFID
Chương 2: Kiến trúc hệ thống RFID
Chương 3: Các giải pháp đảm bảo an ninh trong RFID

Mặc dù đã được nghiên cứu và phát triển suốt 50 năm qua nhưng
trong những năm gần đây công nghệ RFID mới thực sự bước vào thực tiễn,
có thể nói cuộc cách mạng RFID trên toàn thế giới mới chỉ được bắt đầu.
Công nghệ RFID là một công nghệ thực sự mới đối với Việt Nam, đặc biệt
là đối với sinh viên như chúng em. Hơn nữa, do hạn chế về mặt thời gian,
nguồn tài liệu thu thập và còn hạn chế về mặt nhận thức; nên trong khuôn
khổ đồ án tốt nghiệp em chưa thể đề cập các vấn đề có liên quan một cách
sâu sắc. Với khả năng của mình, được sự hướng dẫn của giáo viên và
nguồn tài liệu thu thập được, em đã cố gắng nghiên cứu để hiểu được một
cách tổng quan nhất về công nghệ RFID cũng như các giải pháp đảm bảo
an ninh trong RFID. Hơn nữa, qua đó em cũng đã thu được một số kết quả
nhất định và giúp em có thể tiếp tục nghiên cứu sâu hơn. Em rất mong nhận
được các ý kiến nhận xét, góp ý của các thầy cô giáo để đồ án được hoàn
thiện hơn.
Để thực hiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp, trước hết, em xin bày tỏ
lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn, người đã luôn theo sát,
định hướng và tạo điều kiện về mọi mặt cho em trong suốt quá trình nghiên
cứu và hoàn thiện đồ án. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo
trong Khoa vì những kiến thức và ý kiến góp ý quý báu.

2
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID
1.1. Giới thiệu chung
Tên thông dụng của công nghệ này là “Nhận dạng tần số vô tuyến”
(RFID - Radio Frequency IDentification). Là một dạng của công nghệ
nhận dạng tự động. Nhận dạng tự động (Automatic Identification) gọi tắt
là "Auto-ID" là một thuật ngữ chỉ các công nghệ chủ dùng để giúp các máy
nhận dạng các đối tượng. Nhận dạng tự động thường được thực hiện bằng
tự động bắt dữ liệu. Đó là cách mà các công ty muốn nhận dạng các món

đồ, bắt thông tin về chúng và bằng cách nào đó thu nhận dữ liệu đưa vào
máy tính mà không cần nhập dữ liệu vào bằng nhân công. Mục tiêu của "
Auto-ID " là tăng tính hiệu quả, giảm lỗi dữ liệu đầu vào và sử dụng lao
động dư thừa cho các chức năng giá trị gia tăng như cung cấp dịch vụ cho
khách hàng. Các công nghệ chủ được xếp dưới dạng " Auto-ID " như : các
mã vạch (Bar Codes), các thẻ thông minh, nhận dạng tiếng nói, một số
công nghệ sinh trắc học (Biometric), nhận dạng ký tự quang học (Optical
character Recognition - OCR) và nhận dạng tần số vô tuyến (Radio
Frequency Identification - RFID).
Công nghệ RFID cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip
không tiếp xúc trực tiếp mà ở khoảng cách xa, mà không thực hiện bất kỳ
giao tiếp vật lý nào hoặc sự nhìn thấy giữa hai cái. Công nghệ này cho ta
phương pháp truyền, nhận dữ liệu từ một điểm đến điểm khác.
Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng
vô tuyến để truyền dữ liệu từ các thẻ (tag) đến các đầu đọc (reader). Thẻ có
thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản
phẩm, hộp hoặc pallet. Đầu đọc quét dữ liệu của thẻ và gửi thông tin đến cơ
3
sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của thẻ. Chẳng hạn, các thẻ có thể được đặt
trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường có thể nhanh chóng
nhận dạng và thu tiền trên các con đường.
Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động
làm việc như sau: đầu đọc truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua
anten của nó đến một con chip. Đầu đọc nhận thông tin trở lại từ chip và
gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin tìm được từ con
chip. Các con chip không tiếp xúc không tích điện, chúng hoạt động bằng
cách sử dụng năng lượng chúng nhận từ tín hiệu được gửi bởi đầu đọc.
Hình 1.1 mô tả hệ thống RFID đơn giản nhất.
Hình 1.1 Hệ thống RFID đơn giản
1.2. Lịch sử

Công nghệ RFID đã có trong thương mại trong một số hình thức từ
những năm 1970. Bây giờ nó là một phần trong cuộc sống hằng ngày, có
thể thấy trong những chìa khóa xe hơi, thẻ lệ phí quốc lộ và các loại thẻ
truy cập an toàn, cũng như trong môi trường mà nơi đó việc đánh nhãn
bằng mã số kẻ vạch trên hàng hóa (yêu cầu giao tiếp vật lý hoặc nhìn thấy)
là không thực tế hoặc không hiệu quả lắm.
4
Kỹ thuật RFID đã bắt đầu trong suốt thời gian chiến tranh thế giới
thứ II và được gia tăng trong vài năm qua. Trong suốt thời kỳ chiến tranh,
sóng vô tuyến được sử dụng để xác định xem máy bay đang đến thuộc
đồng minh hay thù địch. Từ đó, việc khảo sát tỉ mỉ kỹ thuật radio được đem
ra nghiên cứu và phát triển trong các hoạt động thương mại cho đến thập
niên 1960 và tiến triển rõ vào những năm 1970 bởi các công ty, học viện,
và chính phủ Mỹ. Chẳng hạn, bộ năng lượng Los Alamos National
Laboratory đã phát triển hệ thống theo dõi nguyên liệu hạt nhân bằng cách
đặt thẻ vào xe tải và đặt các reader tại các cổng của bộ phận bảo vệ. Đây là
hệ thống được sử dụng ngày nay trong hệ thống trả tiền lệ phí tự động. Kỹ
thuật này cải tiến so với các kỹ thuật trước như các mã vạch trên hàng hóa
và các thẻ card viền có tính từ. Ví dụ một thẻ có thể mang nhiều dữ liệu
hơn một mã vạch hoặc viền từ và có thể được lập trình với thông tin mới
nếu cần. Thêm nữa là các thẻ không yêu cầu nhìn thấy mới đọc như mã
vạch, đọc nhanh và ở khoảng cách xa.
Kỹ thuật RFID hiện nay đang được sử dụng trong cả khu vực kinh tế
tư nhân và nhà nước, từ việc theo dõi sách trong thư viện đến việc xác nhận
một chiếc chìa khóa khởi động xe. Các nhà bán lẻ tầm cỡ và DoD đang yêu
cầu các nhà cung cấp lớn sử dụng thẻ RFID, cùng với những tiến bộ kỹ
thuật và giảm giá cả đã thúc đẩy sự phát triển kỹ thuật này.
1.3. Thành phần của một hệ thống RFID
RFID là một kỹ thuật thu thập dữ liệu tự động được dùng để nhận
dạng, theo dõi và lưu thông tin trong một thẻ (tag). Đầu đọc (reader) quét

dữ liệu thẻ và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu lưu trữ dữ liệu của thẻ. Các
thành phần chính trong hệ thống RFID là thẻ, đầu đọc và cơ sở dữ liệu.
Một hệ thống RFID toàn diện bao gồm bốn thành phần (xem hình 1.2):
5
1-Thẻ RFID được lập trình điện tử với thông tin duy nhất.
2-Các reader hoặc sensor (cảm biến) để truy vấn các thẻ.
3-Anten
4-Máy chủ
Hình 1.2 Mô hình hệ thống RFID
1.3.1. Thẻ
Gồm có 2 phần:
• Chip: lưu trữ một số thứ tự duy nhất hoặc thông tin khác dựa trên
loại thẻ: read-only, read-write, hoặc write-once-read-many.
• Anten được gắn với vi mạch truyền thông tin từ chip đến đầu
đọc. Anten càng lớn cho biết phạm vi đọc càng lớn.
6
Hình 1.3 Một chiếc thẻ RFID phóng to
Thẻ được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng như sản
phẩm, hộp hoặc pallet và được quét bởi các đầu đọc di động hoặc cố định
bằng sóng radio. Bao gồm: Thẻ thụ động, bán thụ động và thẻ tích cực.
1.3.1.1. Thẻ thụ động
Phiên bản đơn giản nhất của một thẻ là thẻ thụ động. Thẻ thụ động
không chứa nguồn năng lượng, như bộ pin, cũng không thể khởi tạo việc
truyền với đầu đọc. Thay vào đó, thẻ đáp lại các việc phát tần số radio của
đầu đọc và nhận được năng lượng từ các sóng năng lượng được truyền bởi
đầu đọc. Thẻ thụ động chứa ít nhất là một xác thực duy nhất cho từng mặt
hàng được gắn thẻ. Việc thêm dữ liệu còn phụ thuộc vào dung lượng của
thẻ. Với điều kiện hoàn hảo, các thẻ có thể đọc thẻ (phạm vi đọc của một
thẻ dựa trên kích thước của anten, tần số được sử dụng, năng suất của đầu
đọc và vật chất giữa thẻ và đầu đọc) từ phạm vi khoảng 10 đến 20 feet

(mặc dù các thẻ này có thể đến 30 feet theo lý thuyết, nhưng do môi trường
7
có thể gây nhiễu như nước và kim loại nên khoảng cách đọc có thể giảm đi
10 feet). Giá của các thẻ thụ động từ 20 cent đến vài dollar. Giá khác nhau
dựa trên tần số radio được sử dụng, bộ nhớ, việc thiết kế anten và bộ tách
sóng với những yêu cầu thẻ khác nhau. Các thẻ thụ động có thể thực thi ở
tần số thấp, cao, cực cao, hoặc viba.
1.3.1.2. Thẻ bán thụ động
Nó cũng không thể khởi tạo sự liên lạc với đầu đọc nhưng nó chứa
pin cho phép thẻ có thể thực hiện một số chức năng khác như giám sát điều
kiện môi trường và cấp nguồn điện nội của thẻ. Các thẻ này không tích cực
truyền một tín hiệu đến đầu đọc. Nó không chịu hoạt động (mà nó bảo tồn
pin) cho tới khi chúng nhận một tín hiệu từ đầu đọc. Pin cũng được dùng để
thuận tiện trong việc lưu trữ thông tin.
1.3.1.3. Thẻ tích cực
Nó chứa một nguồn năng lượng và một máy phát, là vật thêm vào
anten và chip và gửi một tín hiệu liên tục. Các thẻ này có khả năng
read/write - dữ liệu thẻ có thể được ghi lại hoặc được bổ sung. Các thẻ tích
cực có thể khởi tạo sự liên lạc và liên lạc với khoảng cách dài hơn các loại
thẻ trên, có thể lên đến 750 feet, tùy thuộc vào năng lượng pin. Các thẻ tích
cực đắt tiền hơn các thẻ thụ động, giá từ 20$. Vì vậy chỉ sử dụng các thẻ
tích cực trong trường hợp chính đáng.
Các thẻ có nhiều loại bộ nhớ khác nhau, bao gồm RO (Read Only),
RW (Read-Write), và WORM (Write-Once-Read-Many). Thẻ RO có dung
lượng lưu trữ rất nhỏ (thường 64bits) và chứa dữ liệu được lập trình cố định
không thể thay đổi. Những thẻ này chủ yếu được dùng trong các thư viện
và cửa hàng thuê video. Các thẻ thụ động đặc trưng là các thẻ RO.
8
Các thẻ RW có thể cho phép dữ liệu được cập nhật khi cần. Do đó
chúng có dung lượng bộ nhớ lớn hơn và đắt tiền hơn các thẻ RO. Các thẻ

này được sử dụng trong trường hợp dữ liệu có thể cần phải thay đổi theo
một chu kỳ sống của sản phẩm như là trong quản lý sản xuất hoặc dây
chuyền cung cấp.
Thẻ WORM cho phép thông tin được lưu trữ một lần mà không cho
phép thay đổi dữ liệu lần sau.
Hình 1.4 Phạm vi đọc của các loại thẻ
9
1.3.2. Đầu đọc (Reader)
Để hệ thống RFID hoạt động, cần có một đầu đọc hoặc thiết bị quét
có khả năng đọc các thẻ và chuyển kết quả đến một cơ sở dữ liệu (Xem
hình 1.5)
a)
b)
Hình 1.5a Bộ đọc RFID di động RD5000 do Symbol Technology sản xuất
Hình 1.5b Bộ đọc RFID cầm tay MC9090-G
10
Đầu đọc sử dụng anten của nó để liên lạc với thẻ. Khi đầu đọc phát
sóng radio thì tất cả các thẻ được định rõ để đáp lại tần số đó và trong phạm
vi sẽ đáp lại. Đầu đọc cũng có khả năng liên lạc với thẻ mà không trực tiếp
nhìn thấy tùy thuộc vào tần số radio và kiểu thẻ (tích cực, thụ động hoặc
bán thụ động). Đầu đọc có thể xử lý nhiều khoản, mục cùng lúc làm cho
thời gian xử lý đọc tăng lên. Chúng có thể di động như thiết bị cầm tay để
scan những đối tượng như pallet và các thùng, hộp hoặc cố định như các
thiết bị tính được sử dụng trong siêu thị. Các đầu đọc cũng có dung lượng
lưu trữ, dung lượng xử lý khác nhau và các tần số chúng có thể đọc.
1.3.3. Cơ sở dữ liệu (Database)
Cơ sở dữ liệu là hệ thống thông tin phụ trợ để theo dõi và chứa thông
tin về khoản, mục có đính thẻ.
Thông tin được lưu trong cơ sở dữ liệu bao gồm định danh khoản,
mục, phần mô tả, nhà sản xuất, hoạt động của hạng mục, vị trí. Kiểu thông

tin chứa trong cơ sở dữ liệu sẽ biến đổi tùy theo ứng dụng. Chẳng hạn dữ
liệu được lưu trữ trong hệ thống thu lệ phí đường sẽ khác với dữ liệu được
lưu trữ cho một dây chuyền cung cấp. Các cơ sở dữ liệu cũng có thể được
kết nối đến các mạng khác như mạng LAN để kết nối cơ sở dữ liệu qua
Internet. Việc kết nối này cho phép dữ liệu chia sẻ với một cơ sở dữ liệu
cục bộ mà thông tin được thu thập trước tiên từ nó.
1.4. Tần số vô tuyến mà RFID hoạt động
Việc chọn tần số radio là đặc điểm hoạt động chính của hệ thống
RFID. Tần số xác định tốc độ truyền thông và khoảng cách đọc thẻ. Nói
chung, tần số cao hơn cho biết phạm vi đọc dài hơn. Mỗi ứng dụng phù hợp
với một kiểu tần số cụ thể do ở mỗi tần số thì sóng radio có đặc điểm khác
nhau. Chẳng hạn sóng có tần số thấp (low-frequency) có thể xuyên qua
11
tường tốt hơn sóng có tần số cao hơn nó, nhưng tần số cao có tốc độ đọc
nhanh. Hệ thống RFID dùng phạm vi tần số không có đăng ký, gồm thiết bị
y học-khoa học-công nghiệp được FCC cho phép (FCC cho phép sử dụng
tần số 2,4 GHz và 902-908 MHz cho các thiết bị y học-khoa học-công
nghiệp bao gồm công nghệ RFID).
Các thiết bị hoạt động trong dải tần không đăng ký này không gây ra
tác hại nhiễu và phải chấp nhận bất kỳ nhiễu nào nhận được. FCC cũng quy
định giới hạn năng lượng cụ thể kết hợp với mỗi tần số. Việc kết hợp giữa
tần số và các mức năng lượng cho phép xác định phạm vi thiết thực của
một ứng dụng riêng biệt, ví dụ như công suất năng lượng của các đầu đọc.
Có 4 tần số chính được sử dụng cho hệ thống RFID : thấp, cao, cực
cao và viba. (Hình 1.6)
Hình 1.6 Phổ tần số vô tuyến và các tần số hoạt động của RFID
• Tần số thấp: băng tần từ 125 KHz - 134 KHz. Băng tần này phù hợp
với phạm vi ngắn như hệ thống chống trộm, nhận dạng động vật và
hệ thống khóa tự động.
• Tần số cao: băng tần 13,56 MHz. Tần số cao cho phép độ chính xác

cao hơn với phạm vi 3 foot (3*0,3048m ≈ 1m), vì thế giảm rủi ro đọc
12
sai thẻ. Vì vậy nó thích hợp với việc đọc hạng mục. Các thẻ thụ động
13,56 MHz được đọc ở tốc độ 10 đến 100 thẻ trên giây và ở phạm vi
3 feet. Các thẻ tần số cao được dùng trong việc theo dõi vật liệu
trong các thư viện và kiểm soát hiệu sách, theo dõi pallet, truy cập,
theo dõi hành lý vận chuyển bằng máy bay và theo dõi hạng mục đồ
trang sức.
• Tần số cực cao: các thẻ hoạt động ở 900 MHz và có thể được đọc ở
khoảng cách dài hơn các thẻ tần số cao, phạm vi từ 3 đến 15 feet.
Tuy nhiên các thẻ này dễ bị ảnh hưởng bởi các nhân tố môi trường
hơn các thẻ hoạt động ở các tần số khác. Băng tần 900 MHz thực sự
phù hợp cho các ứng dụng dây chuyền cung cấp vì tốc độ và phạm vi
của nó. Các thẻ thụ động tần số cực cao có thể được đọc ở tốc độ 100
đến 1000 thẻ trên giây. Các thẻ này thường được sử dụng trong việc
kiểm tra pallet và container, xe chở hàng và toa trong vận chuyển tàu
biển. Ngoài ra băng tần 433 MHz được sử dụng để nhận dạng phần
trong của các container vận chuyển tàu biển trong các khu vực công
nghiệp và thương mại cho phép việc truyền dữ liệu chính xác và
đúng lúc hơn. Theo FCC, nhận dạng ngay các container có thể cho
phép nhận ra bên trong của nó có bị lục trong suốt quá trình vận
chuyển hay không, đồng thời việc làm như thế này cũng giúp cho các
nhà xuất nhập khẩu tăng lợi nhuận và góp phần tăng chứng khoán
của đất nước một cách đáng kể.
• Tần số viba: băng tần 2,45 và 5,8 GHz, có nhiều sóng radio bức xạ
từ các vật thể ở gần có thể cản trở khả năng truyền thông giữa đầu
đọc và thẻ. Các thẻ RFID viba thường được dùng trong quản lý dây
chuyền cung cấp.
13
1.5. Phương thức làm việc của RFID

Hình 1.7 Mô tả phương thức làm việc của hệ thống RFID
Một hệ thống RFID có ba thành phần cơ bản: thẻ, đầu đọc, và một
máy chủ. Thẻ RFID gồm chip bán dẫn nhỏ và anten được thu nhỏ trong
một số hình thức đóng gói. Vài thẻ RFID giống như những nhãn giấy và
được ứng dụng để bỏ vào hộp và đóng gói. Một số khác được sáp nhập
thành các vách của các thùng chứa plastic được đúc. Còn một số khác được
xây dựng thành miếng da bao cổ tay. Mỗi thẻ được lập trình với một nhận
dạng duy nhất cho phép theo dõi không dây đối tượng hoặc con người đang
gắn thẻ đó. Bởi vì các chip được sử dụng trong thẻ RFID có thể giữ một số
lượng lớn dữ liệu, chúng có thể chứa thông tin như chuỗi số, thời dấu,
hướng dẫn cấu hình, dữ liệu kỹ thuật, sổ sách y học, và lịch trình. Cũng
như phát sóng tivi hay radio, hệ thống RFID cũng sử dụng bốn băng thông
tần số chính: tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) hoặc
sóng cực ngắn (viba). Các hệ thống trong siêu thị ngày nay hoạt động ở
băng thông UHF, trong khi các hệ thống RFID cũ sử dụng băng thông LF
14
và HF. Băng thông viba đang được để dành cho các ứng dụng trong tương
lai.
Các thẻ có thể được cấp nguồn bởi một bộ pin thu nhỏ trong thẻ (các
thẻ tích cực) hoặc bởi đầu đọc mà nó “đánh thức” thẻ để yêu cầu trả lời khi
thẻ đang trong phạm vi (thẻ thụ động).
Thẻ tích cực đọc xa 100 feet tính từ đầu đọc và có thể là thẻ “thông
minh” (với bộ nhớ được viết lên và xóa như một ổ cứng máy tính) hoặc là
thẻ RO. Thẻ thụ động có thể được đọc xa cách đầu đọc 20 feet và có bộ
nhớ RO. Kích thước thẻ và giá cả, dải đọc, độ chính xác đọc/ghi, tốc độ dữ
liệu và chức năng hệ thống thay đổi theo đặc điểm nêu ra trong thiết kế và
dải tần hệ thống FRID sử dụng.
Đầu đọc gồm một anten liên lạc với thẻ và một đơn vị đo điện tử học
đã được nối mạng với máy chủ. Đơn vị đo tiếp sóng giữa máy chủ và tất cả
các thẻ trong phạm vi đọc của anten, cho phép một đầu đọc liên lạc với

hàng trăm thẻ đồng thời. Nó cũng thực thi các chức năng bảo mật như mã
hóa/ giải mã và xác thực người dùng. Đầu đọc có thể phát hiện thẻ ngay cả
khi không nhìn thấy chúng. Hầu hết các mạng RFID gồm nhiều thẻ và
nhiều đầu đọc được nối mạng với nhau bởi một máy tính trung tâm, hầu
như thường là một trạm làm việc gọn để bàn. Máy chủ xử lý dữ liệu mà các
đầu đọc thu thập từ các thẻ và dịch nó giữa mạng RFID và các hệ thống
công nghệ thông tin lớn hơn, mà nơi đó quản lý dây chuyền hoặc cơ sở dữ
liệu quản lý có thể thực thi. “Phần trung” phần mềm nối hệ thống RFID với
một hệ thống công nghệ thông tin (IT) quản lý luồng dữ liệu.
1.6. Các ứng dụng RFID hiện hành
Các ứng dụng thương mại cho đầu tư và cung cấp việc quản lý dây
chuyền đang khiến cho sự phát triển và gia tăng công nghệ RFID. Wal-
15
Mart®, trung tâm bán lẻ lớn nhất thế giới, và khu quân sự Mỹ (DoD), nhà
điều hành dây chuyền lớn nhất thế giới đã thúc sự gia tăng này bởi việc yêu
cầu các nhà cung cấp sử dụng thẻ RFID. Wal-Mart yêu cầu 100 nhà cung
cấp lớn nhất bắt đầu làm thẻ pallet và cho vào hộp các thẻ RFID thụ động
trước tháng 1 năm 2005, thúc đẩy các nhà bán lẻ khác thực hiện kế hoạch
tương tự. DoD nhanh chóng theo và yêu cầu thêm các thùng đựng hàng
được vận chuyển ngoài lục địa Mỹ có các thẻ RFID chủ động để nhận biết
cái chứa đựng bên trong và nguồn gốc. Sự phát triển của Wal-Mart, DoD,
nhiệm vụ RFID là đưa công nghệ này thành xu thế chủ đạo và làm cho nó
sinh lợi nhiều hơn.
Hướng sáp nhập công nghệ RFID thành dây chuyền được thúc đẩy
bởi sự có lợi mà dễ thấy trong bản kiểm kê: tăng lượt vận chuyển, nhận,
cung cấp có năng suất, giảm giá cho việc lao động chân tay, xếp hàng và sự
thất thoát kiểm kê. Các đầu đọc được cài lúc chất hàng ở các cửa bến tàu có
thể phát hiện thẻ trên hàng hóa hoặc các pallet qua các cửa. Đầu đọc gửi
một lệnh đến thẻ để phát các nhận dạng của chúng, thu thập thông tin này
và chuyển tiếp đến máy tính. Và máy tính ghi cơ sở dữ liệu kiểm kê dựa

vào hàng hóa đó là nhập hay xuất. Nếu hệ thống sử dụng các thẻ thông
minh, thì máy tính có thể ghi ngày giao/nhận và thời gian trên thẻ.
Cũng cùng những khả năng làm cho ý tưởng RFID quản lý dây
chuyền có thế mạnh trong việc phạt, an ninh quốc gia, và luật pháp. Các
ứng dụng gồm đặc tính kiểm tra (chẳng hạn súng cầm tay, thiết bị liên lạc,
máy tính), kiểm tra bằng chứng, hộ chiếu và kiểm tra visa, kiểm tra cán bộ
trong các tiện nghi và xâm nhập hệ thống điều khiển trong các tòa nhà hoặc
các phòng (chẳng hạn như các thiết bị ra vào không khóa). Công nghệ
RFID được xây dựng trong việc xử phạt và an ninh quốc gia rộng hơn
trong luật pháp.
16
1.7. Ưu, nhược điểm của hệ thống RFID
1.7.1. Ưu điểm
RFID không phải là phương pháp duy nhất giúp nhận dạng đối
tượng. Trước RFID người ta đã sử dụng rộng rãi một phương pháp khác,
đó là mã vạch. Ngày nay chúng ta có thể thấy mã vạch trên hầu hết các sản
phẩm thương mại, từ đồ điện tử, đồ điện gia dụng tới các thực phẩm đóng
hộp. Người ta sử dụng mã vạch trong các nhà máy, siêu thị… để quản lý
nguồn gốc, thông tin, giá thành sản phẩm. Sở dĩ mã vạch được sử dụng
rộng rãi như vậy là nhờ tính tiện lợi của nó. Toàn bộ thông tin về một sản
phẩm đều có thể thu được thông qua nội dung chứa trên mã vạch. Việc đọc
mã vạch được thực hiện dễ dàng và nhanh chóng nhờ có thiết bị đọc mã
vạch.
Vậy tại sao người ta phải nghĩ đến việc sử dụng RFID thay thế cho
mã vạch? Điểm khác nhau chính giữa hai phương pháp loại tín hiệu mà
chúng sử dụng: tín hiệu radio đối với RFID, và tín hiệu quang học đối với
mã vạch. Để đọc mã vạch gắn trên một đối tượng, người thao tác phải cầm
thiết bị đọc mã vạch trên tay, hướng đầu đọc vào mã vạch sao cho khoảng
cách phải đủ gần và phải theo một hướng nhất định để thiết bị có thể nhận
dạng được hình ảnh của mã vạch. Đối với RFID, chỉ cần các thẻ nằm trong

tầm nhận biết của anten là anten có thể đọc được ngay nội dung của thẻ. Do
vậy bên cạnh những tính năng tương tự với mã vạch, RFID còn có một số
lợi thế sau:
• Các thẻ có thể được đọc gần như đồng thời với khối lượng lớn. Các
đối tượng được gắn thẻ có thể nằm trong kho chứa hoặc thùng chứa
hàng.
• Thẻ RFID bền hơn mã vạch. Chúng có được chế tạo từ các hợp chất
đặc biệt để chống lại sự phá hủy của hóa chất và nhiệt độ.
17
• Thẻ RFID không những có thể đọc mà còn có thể ghi thông tin. Mã
vạch chỉ chứa thông tin cố định, không thay đổi được.
• Thẻ RFID có thể chứa được một lượng thông tin lớn hơn nhiều so
với mã vạch.
• Việc đọc mã vạch yêu cầu tác động của con người, thẻ RFID thì
không.
• So với mã vạch, RFID có ưu thế vượt trội trong nhiều ứng dụng định
vị, nhận dạng đối tượng và thu thập dữ liệu tự động. Tuy nhiên, bên
cạnh những ưu thế mà RFID mang lại, chúng ta phải chịu một chi
phí cao hơn so với sử dụng mã vạch. Do vậy khi ứng dụng RFID,
cần cân nhắc giữa lợi ích thu được và chi phí đầu tư để có thể đem
lại hiệu quả đầu tư tốt nhất.
1.7.2. Nhược điểm
• Giá cao: Nhược điểm chính của công nghệ RFID là giá cao. Trong
khi các đầu đọc và bộ cảm ứng được dùng để đọc thông tin có giá
ngòai 2000$ đến 3500$ mỗi cái, và các thẻ trị giá 40$ đến 75$ mỗi
cái.
• Dễ bị ảnh hưởng: có thể làm tổn hại hệ thống RFID bởi việc phủ vật
liệu bảo vệ từ 2 đến 3 lớp kim loại thông thường để ngăn chặn tín
hiệu radio. Cũng có thể tổn hại hệ thống RFID bởi việc đặt hai hạng
mục đối ngược với cái khác để một thẻ che cái khác. Điều đó có thể

hủy các tín hiệu. Điều này đòi hỏi kiến thức về kỹ thuật và sự canh
thẳng hàng cẩn thận.
• Việc thủ tiêu các thẻ: các thẻ RFID được dán bên trong bao bì và
được phô ra dễ thủ tiêu. Điều này có nghĩa là sẽ có nhiều vấn đề khi
18
người sử dụng biết rõ hơn về vai trò của thẻ. Ở thư viện Ấn Độ, giữ
cho các thẻ tránh bị tiếp xúc là một thách thức lớn.
• Các vấn đề đầu đọc, bộ cảm ứng cổng exit: trong khi các đầu đọc
phạm vi ngắn được sử dụng cho việc thanh toán tiền và việc kiểm kê
xuất hiện để đọc các thẻ 100 % thời gian, hiệu suất của bộ cảm ứng
cổng exit thì khó giải quyết hơn. Chúng luôn luôn không đọc thẻ quá
hai lần khoảng cách của các đầu đọc khác. Không có thư viện thực
hiện một việc kiểm kê trước và sau để xác định tỉ lệ mất mát khi
RFID sử dụng cho việc bảo đảm an toàn.
• Những liên quan riêng tư người sử dụng: Vấn đề với hệ thống
RFID thư viện ngày nay là các thẻ chứa thông tin tĩnh mà nó có thể
được đọc dễ dàng bằng các đầu đọc thẻ trái phép.
• Đụng độ đầu đọc: Tín hiệu từ một đầu đọc có thể giao tiếp với tín
hiệu từ nơi khác mà nơi đó tin tức chồng chéo nhau. Điều này được
gọi là đụng độ đầu đọc. Một phương pháp tránh vấn đề này là sử
dụng kỹ thuật phân chia thời gian đa truy cập.
• Đụng độ thẻ.
• Thiếu chuẩn.
19
CHƯƠNG 2
KIẾN TRÚC HỆ THỐNG RFID
Chương này sẽ nghiên cứu sâu hơn, chi tiết hơn về kiến trúc hệ
thống RFID.
Một hệ thống RFID là một tập hợp các thành phần mà nó thực thi
giải pháp RFID. Một hệ thống RFID bao gồm các thành phần sau :

• Thẻ: là một thành phần bắt buộc đối với mọi hệ thống RFID.
• Đầu đọc: là thành phần bắt buộc.
• Anten đầu đọc: là thành phần bắt buộc. Một vài đầu đọc hiện hành
ngày nay cũng đã có sẵn anten.
• Mạch điều khiển (Controller): là thành phần bắt buộc. Tuy nhiên,
hầu hết các reader mới đều có thành phần này gắn liền với chúng.
• Cảm biến (sensor), cơ cấu truyền động đầu từ (actuator) và bảng
tín hiệu điện báo (annunciator): những thành phần này hỗ trợ
nhập và xuất của hệ thống.
• Máy chủ và hệ thống phần mềm: Về mặt lý thuyết, một hệ thống
RFID có thể hoạt động độc lập không có thành phần này. Thực tế,
một hệ thống RFID gần như không có ý nghĩa nếu không có thành
phần này.
• Cơ sở hạ tầng truyền thông: là thành phần bắt buộc, nó là một tập
hợp gồm cả hai mạng có dây và không dây và các bộ phận kết nối
tuần tự để kết nối các thành phần đã liệt kê ở trên với nhau để
chúng truyền với nhau hiệu quả.
Hình 2.1a là một mô hình hệ thống RFID. Hình 2.2b trình bày bằng một ví
dụ cụ thể cho mô hình này với các thành phần minh họa.
20
a)
b)
Hình 2.1a Mô hình hệ thống RFID
Hình 2.1b Hệ thống RFID với các thành phần minh họa
21
Những hình này có thể gọi là “reader-centric” bởi vì đầu đọc đặt ở
trung tâm của toàn hệ thống. Hình 2.2 trình bày hình phối cảnh khác về hệ
thống này.
Hình 2.2 Phối cảnh khác về hệ thống RFID
Chú ý trong mô hình này, đầu đọc cùng với thẻ và anten được đặt ở

rìa (edge) của hệ thống. Hình này có thể được giải thích hệ thống RFID
trông như thế nào theo phối cảnh IT hoặc theo phối cảnh người hợp nhất hệ
thống.
Vì vậy hệ thống RFID có hai phần: Phần thứ nhất (edge) bị chi phối
bởi các luật vật lý học và phần thứ hai liên quan đến công nghệ thông tin
(IT). Phần nào quan trọng hơn? Cả hai. Một hệ thống IT tối tân trở nên vô
dụng nếu như dữ liệu từ bên phần vật lý học của nó không đáng tin cậy.
Việc thiết lập phần cứng RFID cũng trở nên vô dụng nếu hệ thống IT
không thể quản lý và xử lý dữ liệu được phát sinh từ hệ thống này một cách
thông minh.
22
Hệ thống RFID hỗ trợ các luồng truyền hai chiều, từ các đầu đọc đến
chương trình phụ trợ (back-end) và từ chương trình phụ trợ đến các đầu đọc
(xem hình 2.2). Phần sau đây nghiên cứu chi tiết hơn các thành phần hệ
thống RFID đã nêu.
2.1. Thẻ RFID
Thẻ RFID là một thiết bị có thể lưu trữ và truyền dữ liệu đến một đầu
đọc trong một môi trường không tiếp xúc bằng sóng vô tuyến (Hình 2.3).

Hình 2.3 Thẻ RFID
Các thẻ RFID có thể được phân loại theo hai phương pháp khác
nhau. Danh sách sau trình bày việc phân loại thứ nhất, dựa trên việc thẻ có
chứa một cung cấp nguồn gắn bên trong hay là được cung cấp bởi thiết bị
chuyên dụng:
• Thụ động
• Tích cực
• Bán tích cực (cũng như bán thụ động)
Sau đây sẽ nghiên cứu chi tiết phần này. Việc phân loại thứ hai sẽ
được nghiên cứu sau phần này.
2.1.1. Thẻ thụ động

Loại thẻ này không có nguồn bên trong (on-board), sử dụng nguồn
nhận được từ đầu đọc để tự tiếp sinh lực hoạt động và truyền dữ liệu được
23
lưu trữ trong nó cho đầu đọc. Thẻ thụ động có cấu trúc đơn giản và không
có các thành phần động. Thẻ như thế có một thời gian sống dài và thường
có sức chịu đựng với điều kiện môi trường khắc nghiệt. Chẳng hạn, một số
thẻ thụ động có thể chịu đựng các hóa chất gặm mòn như acid, nhiệt độ lên
tới 4000F (xấp xỉ 2040C) và nhiệt độ cao hơn nữa.
Đối với loại thẻ này, khi thẻ và đầu đọc truyền thông với nhau thì
đầu đọc luôn truyền trước rồi mới đến thẻ. Cho nên bắt buộc phải có đầu
đọc để thẻ có thể truyền dữ liệu của nó.
Thẻ thụ động nhỏ hơn thẻ tích cực hoặc thẻ bán tích cực. Nó có
nhiều phạm vi đọc, ít hơn 1 inch đến khoảng 30 feet (xấp xỉ 9 m).
Thẻ thụ động cũng rẻ hơn thẻ tích cực hoặc bán tích cực.
Smart card là một loại thẻ RFID thụ động, ngày nay nó được sử dụng
rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau (chẳng hạn như huy hiệu ID). Dữ liệu
trên thẻ này được đọc khi nó gần đầu đọc. Thẻ này không cần phải tiếp xúc
với đọc trong quá trình đọc.
Thẻ thụ động bao gồm những thành phần chính sau:
• Vi mạch (microchip).
• Anten.
Hình 2.4 Các thành phần thẻ thụ động
24
2.1.1.1. Vi mạch
Hình 2.5 trình bày những thành phần cơ bản của một vi mạch.
Hình 2.5 Những thành phần cơ bản của một vi mạch
Trong đó:
• Bộ chỉnh lưu (power control/rectifier): chuyển nguồn AC từ tín hiệu
anten của đầu đọc thành nguồn DC. Nó cung cấp nguồn đến các
thành phần khác của vi mạch.

• Bộ tách xung (Clock extractor): rút tín hiệu xung từ tín hiệu anten
của đầu đọc.
• Bộ điều chế (Modulator): điều chế tín hiệu nhận được từ đầu đọc.
Đáp ứng của thẻ được gắn trong tín hiệu đã điều chế, sau đó nó được
truyền trở lại đầu đọc.
• Đơn vị logic (Logic unit): chịu trách nhiệm cung cấp giao thức
truyền giữa thẻ và đầu đọc.
• Bộ nhớ vi mạch (memory): được dùng lưu trữ dữ liệu. Bộ nhớ này
thường được phân đoạn (gồm vài block hoặc field). Addressability
có nghĩa là có khả năng phân tích (đọc hoặc ghi) vào bộ nhớ riêng
25