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NFC技术 迭代发展催生防伪溯源新应用

发布时间:2019年11月19日 来源:中国自动识别网 作者:巩坤 牟晓辉 赵俊江

随着物联网信息技术的发展,以民品为主的防伪溯源管理需求正在发生着深刻变化。在以互联网、云计算、大数据为背景的信息化时代,审时度势地顺应行业技术发展趋势,谁就可能掌握市场竞争的主动权。
NFC作为一种近距离通讯技术,近几年发展迅猛,应用面不断拓展,除了原有的应用功能外,防侦测功能和动态ID技术为防伪溯源应用提供了全新的技术支持。
 
NFC技术起源及演进过程
2003年由飞利浦、索尼、诺基亚等厂商联合主推的一项兼容当前 ISO14443非接触式卡协议的无线通讯技术,取名NFC(Near Field Communication),即近距离无线通信。
近几年,意法半导体(ST)以及国内的北京中电华大、上海复旦微电子、上海飞聚等芯片厂家在NFC技术标准的基础上研究出了侦测线(Tag Tamper)功能和动态ID等新的芯片技术,赋予了NFC芯片新的功能和应用,推动了NFC技术发展。
 
NFC技术迭代发展
移动互联和云计算的高度融合,使得手机成为个人化的移动智能终端,已经引起一场技术上的革命,如同以前蓝牙、USB、GPS等标配,NFC逐渐成为手机最重要的标配,通过NFC技术,手机支付、看电影、坐地铁都已实现,甚至在消费环节通过识读NFC标签可以查看产品信息。
NFC芯片技术随着市场需求,不断更新换代,在原有功能的基础上,芯片内部结构重新设计开发了侦测线功能和动态ID功能等技术。
检测线功能,也称防侦测功能。NFC芯片除了原有的绑定天线的两个引脚外,又设计增加了两个引脚,用于绑定一条闭合的检测线,如图1、2所示。  
 
图1  普通NFC芯片引脚只有两个普通引脚
 
 
图2  带侦测线的NFC芯片有4个引脚
(包括两个detection wire引脚)
 
做成的标签中,检测线与天线处于一个层面上。用手机APP识读NFC标签时,手机界面会显示检测线是闭合的状态;如果检测线被断开后,手机界面会显示检测线是断开状态,如图3、4所示。                              
 
图3  侦测线引脚形成完整回路
 
图4  侦测线引脚断开回路
 
动态ID技术。同一个标签读取后,跳转的产品页面是一样的,但是每次显示的完整网址链接不同。两次读取同一个NFC标签获得的固定网址和相同的UID号,但是后面的ID码是动态随机的。固定网址和UID均一致,只有后面的随机数据,即动态ID号不同,如图5所示。
 
图5  同一标签每次读取时显示的随机数据不同
 
动态ID号码的生成及应用机理,如图6所示。
 
图6  采用动态ID技术的标签加密及标签验证流程
 
NFC芯片本身就有唯一性识别,7字节UID码在芯片出厂时被烧录,之后任何人无法再修改,只能够读取。
NFC标签生产环节信息初始化
在标签制作环节,通过读写系统在线采集NFC标签的UID(唯一识别码),将UID号通过网络(有线、无线)传输到云端服务器上,在服务器上搭建有数据密文系统,通过数据密文系统和UID号计算出密文数据,服务器利用网络将密文数据传输到读写系统,读写器系统对NFC标签做密文信息的初始化。这样NFC标签和服务器都存储了该UID码的密文数据。
NFC标签应用环节使用方法
商家在标签中写入产品的信息(比如产品验证网址),消费者可以用NFC手机验证产品真伪,通过NFC手机读取NFC标签的通用数据区数据,可以显示带有产品验证网址的消息块(比如http://www.****.com/+UID+时间戳+回滚数据组成),消息块数据会发送到服务器进行解析验证,如果服务器的密文系统能够正确解析消息块,表示数据验证通过,产品为真品。
 
NFC技术在防伪溯源中的最新应用研究
随着NFC智能手机的普及,在防伪溯源领域,消费者不用借助第三方的APP就可以使用NFC手机对消费品进行防伪溯源信息查询,NFC技术迎来规模化应用的机遇。近些年,基于NFC平台开发的检测线功能和动态ID功能,人们已经开始应用研究。
NFC标签检测线功能的应用方式 
做成普通NFC不干胶标签。这种方式通常需要结合产品的外包装进行设计,对于NFC标签的张贴也有着明确的要求,即在产品包装上张贴NFC标签时,需要将检测线部分张贴到包装盒的开启位置等。总之,需要根据包装产品的结构特点灵活设计,在产品包装开启后,NFC标签仍然可以读取,查询信息,但是检测线已经物理性断开,提示消费者产品已经开启使用,或者包装打开时容易造成检测线断开的位置。例如,酒瓶的瓶盖开口位置或者包装盒的开口位置等,如图7所示。
 
图7  采用防揭工艺制作的标签,标签一撕即毁
 
将NFC标签设计成防转移结构。以天线防转移结构为主,虽然在产品包装开启后,检测线断开,显示产品的使用状态,NFC标签信息可查询,但是当NFC标签揭起时天线被破坏,从而导致标签读取失效,无法转移使用,有效提高防伪等级。
NFC标签动态ID功能的应用方式
从现在市场上已经应用的NFC芯片功能来看,芯片的集成电路中设计有随机数据生成器,即每次读取NFC标签时,芯片自动生成一组随机数据。在NFC标签的制造环节,需要对标签芯片进行两次信息初始化:一是基于云端服务器,读写器读取NFC标签的UID号并存储到服务器,根据云端服务器的加密算法形成一个密钥,经过读写器写入NFC标签芯片;二是将URL网址,即产品信息写入NFC芯片,完成信息初始化。
NFC标签应用方式是,用NFC手机读取NFC标签时,手机联网自动跳转到固定的URL网址服务器,将从NFC标签读取的URL(网址+UID+随机数生成的加密数据)上传到云端服务器,服务器将对加密数据进行解析,解析后得到的UID号与服务器本身存储的UID号对比验证,如果验证通过,就证明是真品标签,否则就提示验证失败,可能是假货。对同一张NFC标签两次读取验证获取的信息,可以看到网址、UID号是完全一致的,但是后面的随机数据是变化的,如图8所示。
 
图8  同一标签做验证时指向同一产品但每次验证的随机数据不同
 
 
NFC标签同时带有检测线(TT)和动态ID功能的应用方式,如图9所示。
图9  在同一标签中集成侦测功能和动态ID技术
 
在NFC标签制造环节,使用云端服务器的加密算法,对NFC标签做密文信息的初始化处理,这些密文信息包含:网址、UID号固定信息和经过云端服务器动态加密算法形成的可变信息:随机数据。使用NFC手机读取同一张NFC标签,检测线保持完整时,读取NFC标签后的网址、UID号一致,后面的随机数是动态的,同时,在动态随机数与网址、UID号之间显示:“00”;而当检测线断开后,读取NFC标签后,网址、UID号与上面一致,后面的随机数动态变化,同时发现在动态随机数与网址、UID号之间显示变成:“AA”。
综上所述,不同芯片厂商在检测线、动态ID的功能设计方面可能略有不同,有的芯片厂商将检测线和动态ID两种功能设计在同一个芯片中,但是总的设计思路是相同的。在NFC芯片新的技术功能基础上,可以根据不同项目对防伪溯源方案的需求进行选择,灵活设计,更好地满足市场需要。   
巩坤  牟晓辉  赵俊江/文
(作者单位:山东泰宝防伪技术产品有限公司)
《中国自动识别技术》2019年第5期总第80期

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