孟友新 姚立新 王娟

摘 要目前世界上假冒制品仍在以每年至少20%的速度遞增，產(chǎn)品偽造問題正日益成為全球經(jīng)濟領(lǐng)域面臨的嚴重問題，各國經(jīng)濟都不同程度受到假冒偽劣產(chǎn)品的侵擾。我國產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上面臨假冒偽劣產(chǎn)品的沖擊也越來越嚴重。本文通過產(chǎn)品的唯一編碼技術(shù)、RFID自動識別技術(shù)、數(shù)據(jù)分組加解密算法的數(shù)字加密技術(shù)和數(shù)字指紋、數(shù)字簽名認證技術(shù)實現(xiàn)追溯物聯(lián)網(wǎng)對產(chǎn)成品進行唯一識別，達到標簽自身不容易仿冒，保持產(chǎn)品的數(shù)據(jù)完整，跟蹤產(chǎn)品的來源和供應(yīng)渠道，解決產(chǎn)品的質(zhì)量追溯和安全防偽問題。

【關(guān)鍵詞】RFID 追溯系統(tǒng) 防偽技術(shù)

假冒偽劣產(chǎn)品不僅嚴重影響著國家的經(jīng)濟發(fā)展，還危及著合法企業(yè)和消費者的切身利益。為保護合法企業(yè)和消費者利益，保證社會主義市場經(jīng)濟健康發(fā)展，國家和企業(yè)每年都要花費大量的人力和財力用于防偽打假。建立產(chǎn)品的跟蹤與追溯，通過有效的監(jiān)控途徑使假冒偽劣產(chǎn)品無法進入正常的供應(yīng)鏈渠道就顯得尤為迫切。

RFID追溯系統(tǒng)是由射頻識別（RFID）技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)的。該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：自動識別特性的RFID采集數(shù)據(jù)可與企業(yè)現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)對接；與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)合在一起，通過唯一編碼技術(shù)和電子商務(wù)技術(shù)，實現(xiàn)對目標在任何時間任何地點的快速識別，有效地對目標進行跟蹤與追溯，并可以通過改變現(xiàn)有的商務(wù)流程實現(xiàn)信息共享，加快物流運轉(zhuǎn)，完善企業(yè)現(xiàn)有倉儲過程，實現(xiàn)出入庫自動讀取，自動統(tǒng)計，提高對目標的管理效率，及時解決和追溯產(chǎn)品的質(zhì)量。

RFID追溯系統(tǒng)在提高企業(yè)整體工作效率的同時，也導(dǎo)致了信息載體（如標簽）和信息傳輸和處理系統(tǒng)的安全問題，而解決此類安全問題的關(guān)鍵技術(shù)之一是信息的防偽和安全。傳統(tǒng)的防偽技術(shù)不能從根本上解決被仿冒、重復(fù)使用包裝以及識別麻煩等問題，因其主要是通過在產(chǎn)品和產(chǎn)品包裝上附加物理特性或者通過電話密碼查詢來區(qū)分假冒偽劣商品。

1 RFID追溯系統(tǒng)的特點

與條碼技術(shù)相比，運用RFID技術(shù)有如下優(yōu)點：首先與貼在商品上的條碼相比，電子標簽牢固抗造，使用時間相對較長，而且能適應(yīng)各種惡劣環(huán)境；其次，電子標簽閱讀器作用范圍廣、閱讀距離長，無需像掃條碼那樣對準標簽即可直接讀取，而且讀取速度快；再者電子標簽可以根據(jù)用戶的需求來設(shè)計存儲信息量并可以設(shè)計成可讀寫的，以便重復(fù)利用，節(jié)省成本；RFID技術(shù)的這些優(yōu)勢可以大大提高數(shù)據(jù)采集的自動化程度和工作效率，在跟蹤與追溯系統(tǒng)應(yīng)用中是性價比最好的數(shù)據(jù)采集元件。圖1是RFID產(chǎn)品追溯系統(tǒng)框架圖。

從圖1 可以看出基于RFID的追溯系統(tǒng)需要具有以下四個基本特征：

（1）通過產(chǎn)品編碼對商品進行惟一標識。產(chǎn)品代碼的內(nèi)容至少要包括生產(chǎn)商代碼，產(chǎn)品類別代碼和產(chǎn)品序列號，每一個產(chǎn)品將獲得惟一的產(chǎn)品編碼。在把電子標簽貼到產(chǎn)品上之前，需將上述代碼寫入電子標簽的存儲器，并進行鎖定，保證每一個產(chǎn)品具有惟一的，不可修改的編碼。

（2）使用RFID技術(shù)進行產(chǎn)品自動識別。RFID讀寫器讀取具有惟一的，不可修改的編碼的電子標簽信息，并通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)傳送給遠程服務(wù)器的RFID中間件，RFID中間件過濾重復(fù)讀取的電子標簽，實現(xiàn)多目標識別，大大提高識別的效率。

（3）信息服務(wù)系統(tǒng)為每一個產(chǎn)品創(chuàng)建一個原始文件，記錄生產(chǎn)商提供的產(chǎn)品原始信息，如產(chǎn)品的來源及環(huán)境要求等。在接下來的商品流通中，商品的動態(tài)信息（例如到達時間，地點，溫度，濕度等）經(jīng)過授權(quán)的供應(yīng)鏈廠商通過RED系統(tǒng)來采集，并經(jīng)過通信系統(tǒng)實時地記錄到原有信息服務(wù)系統(tǒng)的產(chǎn)品文件中。凡是經(jīng)過授權(quán)的供應(yīng)鏈廠商其讀寫器編號都已經(jīng)保存在認證中心的列表中，防偽認證時，比較讀寫器編號及序列，列表中有的而且符合生產(chǎn)商對產(chǎn)品運輸和儲存要求的，可以認定為可信產(chǎn)品，否則發(fā)出防偽提示信息。

（4）為保證產(chǎn)品原始文件信息傳輸過程的信息安全，需采用數(shù)字指紋和數(shù)字簽名數(shù)據(jù)分組加解密等技術(shù)，保證數(shù)據(jù)安全性和不可抵賴性，制造商采用私鑰簽名的產(chǎn)品信息和產(chǎn)品惟一編號保存在電子標簽上并寫入數(shù)字簽名進行鎖定，使其無法進行修改。進行防偽驗證時，可以通過認證中心的公鑰解密，提取產(chǎn)品信息的HASH函數(shù)值，與標簽內(nèi)保存的HASH函數(shù)值進行比較，判斷產(chǎn)品是否為該制造商生產(chǎn)。

2 解決RFID追溯系統(tǒng)安全防偽問題的主要技術(shù)

根據(jù)RFID的追溯系統(tǒng)具有的四個基本特征，RFID追溯系統(tǒng)必須解決信息載體（如標簽）、信息傳輸、處理系統(tǒng)的安全問題，信息采集之后將通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，產(chǎn)品信息的處理和傳輸都將通過相關(guān)網(wǎng)絡(luò)與遠程服務(wù)器來完成。

2.1 數(shù)據(jù)過濾算法

由于采用自動識別技術(shù)和單品識別的編碼技術(shù)，如果跟蹤與追溯的目標數(shù)量龐大的時候，將從RFID電子標簽中讀取大量未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)，而應(yīng)用系統(tǒng)不需要大量重復(fù)數(shù)據(jù)，因此必須對數(shù)據(jù)進行去重和過濾；系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)將是海量的。針對讀寫器讀取標簽產(chǎn)生大量冗余的現(xiàn)象，設(shè)計采用標簽列表算法來對冗余數(shù)據(jù)進行過濾。標簽列表算法的基本思想是，在內(nèi)存中創(chuàng)建一個線性表，將每個讀周期采集的標簽數(shù)據(jù)加入到線性表中。如果該標簽在線性類表中沒有，則作為新數(shù)據(jù)加入到線性表中；如果該標簽在線性表中已經(jīng)存在，則作為冗余數(shù)據(jù)刪除。從而基于這樣的線性表結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對冗余數(shù)據(jù)的過濾。

基于線性標簽列表過濾冗余數(shù)據(jù)的算法步驟如下：

（1）創(chuàng)建一個線性表，用來保存有效數(shù)據(jù)。

（2）在原始數(shù)據(jù)中取得一個標簽數(shù)據(jù)。

（3）將原始數(shù)據(jù)與線性表中的數(shù)據(jù)進行比較，若線性表中沒有相同數(shù)據(jù)，則創(chuàng)建一個新的項目加入到線性表中；若線性表中存在相同數(shù)據(jù)，則將這個數(shù)據(jù)丟掉。

（4）重復(fù)步驟（2），直到?jīng)]有新的原始數(shù)據(jù)。

基于線性標簽列表算法的的數(shù)據(jù)冗余過濾流程如圖2所示。

2.2 數(shù)字指紋

所謂數(shù)字指紋是指通過某種算法對數(shù)據(jù)信息進行綜合計算得到的一個固定長度的數(shù)字序列，這個序列也稱數(shù)字摘要，它與內(nèi)容高度相關(guān)。數(shù)字指紋能實現(xiàn)兩個目的：數(shù)據(jù)完整性，如果數(shù)據(jù)塊的內(nèi)容被改變，則它的數(shù)字指紋也會改變；不可偽造性，信息偽造者很難偽造這樣的數(shù)據(jù)信息，使它的指紋與真實信息的數(shù)據(jù)指紋一模一樣。有許多算法能完成數(shù)字指紋計算。

2.3 數(shù)字簽名的生成與校驗

數(shù)字指紋只能保證信息的完整性，但不能完成身份認證。數(shù)字簽名可以解決否認、偽造、篡改及冒充等問題。數(shù)字簽名是通過一個單向函數(shù)對要傳送的報文進行處理得到的，用以認證報文來源并核實報文是否發(fā)生變化的一個字母數(shù)字串。具體要求：發(fā)送者事后不能否認發(fā)送的報文簽名、接收者能夠核實發(fā)送者發(fā)送的報文簽名、接收者不能偽造發(fā)送者的報文簽名、接收者不能對發(fā)送者的報文進行部分篡改、網(wǎng)絡(luò)中的某一用戶不能冒充另一用戶作為發(fā)送者或接收者?，F(xiàn)在有兩類不同的加密技術(shù)，一類是對稱加密，雙方具有共享的密鑰，只有在雙方都知道密鑰的情況下才能使用，通常應(yīng)用于孤立的環(huán)境之中，如果用戶數(shù)目過多，超過了可以管理的范圍時，這種機制并不可靠。另一類是非對稱加密，也稱為公開密鑰加密，密鑰是由公開密鑰和私有密鑰組成的密鑰對，用私有密鑰進行加密，利用公開密鑰可以進行解密，但是由于公開密鑰無法推算出私有密鑰，所以公開的密鑰并不會損害私有密鑰的安全，公開密鑰無須保密，可以公開傳播，而私有密鑰必須保密，丟失時需要報告鑒定中心及數(shù)據(jù)庫。數(shù)字簽名的算法很多， 應(yīng)用最為廣泛的三種是： Hash簽名、DSS簽名和RSA簽名。

2.4 分組加密算法

為保證所有信息在任何復(fù)雜環(huán)境中傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，分組加密思想如下：若用戶A要向用戶B發(fā)送一組保密信息，則A可以根據(jù)所發(fā)信息的多少自行決定分塊的大小如為t塊，設(shè)塊長為m；用戶A根據(jù)一種數(shù)據(jù)塊號bn與加密算法表中算法序號en之間的映射關(guān)系en=f（bn）從共同約定的加密算法表中選擇t個算法，取得t個算法的密鑰總長度L=I1+I2+……+It，用某一公開密鑰算法生成密鑰長度為L的隨機會話密鑰K，從左向右依次取K的I1位、I2位……It位組成k1、k2……kt，分別作為t個加密算法的密鑰。然后對各個明文塊依據(jù)其選擇的加密算法及加密密鑰進行加密C[i]=Eλ（P[i]）。當(dāng)將所有明文塊都加密完畢，用戶A便用B的公鑰對隨機會話密鑰與明文塊的塊長標志及塊長加密。用自己的私鑰對由密文生成的摘要進行簽名，隨后發(fā)送加密信息。接受方B獲得加密信息后先用用戶A的公鑰將其解密驗證其數(shù)字簽名的合法性。后自己的私鑰解密獲得的隨機會話密鑰K及塊長m，接著根據(jù)塊長對密文進行分塊，并通過預(yù)知的數(shù)據(jù)塊號bn與加密算法序號en之間的映射關(guān)系en=f（bn）由加密算法表查詢到解密所需的算法，隨后根據(jù)解密算法所需密鑰長度對K從左到右進行分割，最后根據(jù)各塊已獲得的解密算法及解密密鑰進行解密，從而獲得明文信息

分組加密算法，相對于普通加密算法（比如： DES算法） ，可以使項目運行中的信息安全性和可靠性得到指數(shù)倍的提高。另外對于卡片應(yīng)用數(shù)字簽名技術(shù)，讓每一個標簽都擁有一個唯一不同且可以自效驗的數(shù)字簽名，從而有效的實現(xiàn)標簽合法性的識別。

為了支持在離線情況下實現(xiàn)對產(chǎn)品信息的查看與效驗，需要將產(chǎn)品信息進行編碼并存儲到RFID標簽有限的內(nèi)存空間中去。同時為了保證安全性，需要對存儲的信息進行加密。編碼方式按位進行操作，并同RFID卡號進行運算，從而實現(xiàn)卡內(nèi)數(shù)據(jù)的自效驗。數(shù)據(jù)加密模塊作為保障數(shù)據(jù)安全的核心模塊，采用分組加密算法實現(xiàn)，將其封裝為DLL以供其他模塊進行調(diào)用。

3 結(jié)語

通過采用以上幾種保證系統(tǒng)信息安全、可靠的技術(shù)，RFID追溯系統(tǒng)有效的監(jiān)控途徑使得假冒偽劣產(chǎn)品無法進入正常的供應(yīng)鏈渠道，有效實現(xiàn)了對正當(dāng)產(chǎn)品的跟蹤與追溯。RFID追溯系統(tǒng)同原有的ERP及MES系統(tǒng)進行對接，實現(xiàn)完整的產(chǎn)品追溯系統(tǒng)。為企業(yè)在產(chǎn)品管理、產(chǎn)品追溯方面提供了完善的解決方案，保障產(chǎn)品質(zhì)量與物流過程，實現(xiàn)了企業(yè)管理系統(tǒng)和產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的一體化集成，規(guī)范了從生產(chǎn)到銷售再到物流的整個業(yè)務(wù)流程，從而有效提高了企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益。

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作者簡介

孟友新，女，現(xiàn)為青島工學(xué)院教授。研究方向為軟件工程。

姚立新，女，現(xiàn)為青島工學(xué)院教授。研究方向為計算機應(yīng)用技術(shù)。

王娟，女，青島工學(xué)院軟件工程專業(yè)大學(xué)本科學(xué)生。

作者單位

青島工學(xué)院 山東省膠州市 266300