二維碼和RFID在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用展望

馬千雯

【摘要】 近年來(lái)，隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，各類設(shè)備數(shù)量激增，同時(shí)內(nèi)外部監(jiān)管的要求不斷提高，這對(duì)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維提出了新的要求。本文首先簡(jiǎn)要介紹了二維碼和RFID的基本概念和特征，然后結(jié)合它們的特點(diǎn)展望了在數(shù)據(jù)中心的多個(gè)場(chǎng)景中的應(yīng)用，并對(duì)設(shè)備巡檢報(bào)修、資源定位、設(shè)備進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)著三類的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了詳盡的分析，以期提高數(shù)據(jù)中心的管理和運(yùn)維的效率與質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 二維碼 RFID 數(shù)據(jù)中心 應(yīng)用

一、二維碼及RFID應(yīng)用的背景及意義

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，各類信息也以前所未有的速度產(chǎn)生，這對(duì)實(shí)現(xiàn)信息的明確標(biāo)識(shí)、快速采集和精準(zhǔn)傳遞顯得尤為重要。二維碼技術(shù)和RFID技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人們的生活中。在制造業(yè)、商品零售、電子商務(wù)、物流以及食品安全溯源等環(huán)節(jié)，二維碼和RFID都擔(dān)當(dāng)了至關(guān)重要的角色。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，二維碼也將在更多的場(chǎng)景中得到應(yīng)用。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心中維護(hù)著大量設(shè)備，通過(guò)二維碼和RFID新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于提高數(shù)據(jù)中心的維護(hù)的安全和效率有著重要意義。

二、二維碼（二維條碼）的概述

2.1二維碼概述

二維條碼/二維碼 （2-dimensional bar code） 是指在一維條碼的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出另一維具有可讀性的條碼，使用黑白矩形圖案表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)，被設(shè)備掃描后可獲取其中所包含的信息。二維碼具有以下特點(diǎn)：

1.高密度編碼，信息容量大：能夠在橫向和縱向兩個(gè)方位同時(shí)表達(dá)信息，因此能在很小的面積內(nèi)表達(dá)大量的信息。

2.編碼范圍廣：可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可以數(shù)字化的信息進(jìn)行編碼，用條碼表示出來(lái)；可以表示多種語(yǔ)言文字；可表示圖像數(shù)據(jù)。

3.容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有糾錯(cuò)功能：這使得二維條碼因穿孔、污損等引起局部損壞時(shí)，照樣可以正確得到識(shí)讀，損毀面積達(dá)50%仍可恢復(fù)信息。

4.譯碼可靠性高：比普通條碼譯碼錯(cuò)誤率百萬(wàn)分之二要低得多，誤碼率不超過(guò)千萬(wàn)分之一。

5.可引入加密措施：保密性、防偽性好。

6.成本低，易制作，持久耐用。

7.條碼符號(hào)形狀、尺寸大小比例可變。

8.二維條碼可以使用激光或CCD閱讀器識(shí)讀[1]。

2.2手機(jī)二維碼概述

智能手機(jī)以及包括平板電腦在內(nèi)的移動(dòng)終端的普及，對(duì)二維碼的推廣及應(yīng)用起到極大的促進(jìn)。手機(jī)二維碼是以移動(dòng)終端和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)作為二維碼的存儲(chǔ)、解讀、處理和傳播渠道而產(chǎn)生的各種移動(dòng)服務(wù)。根據(jù)手機(jī)終端承擔(dān)存儲(chǔ)二維碼信息或是解讀二維碼信息的功能區(qū)別，通常又可將手機(jī)二維碼服務(wù)分為手機(jī)被讀類應(yīng)用及手機(jī)主讀類應(yīng)用兩大類。

1.手機(jī)主讀類應(yīng)用

手機(jī)主讀類應(yīng)用是將帶有攝像頭的手機(jī)作為識(shí)讀二維碼的工具，手機(jī)安裝二維碼識(shí)讀客戶端，客戶端通過(guò)攝像頭識(shí)讀各種媒體上的二維碼圖像并進(jìn)行本地解析，執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯，還可能與應(yīng)用服務(wù)器發(fā)生在線交互，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的功能。

這類應(yīng)用的特征主要為；二維碼圖像一般印刷在紙媒、戶外等平面媒體上；依賴于手機(jī)客戶端進(jìn)行識(shí)讀：手機(jī)客戶端執(zhí)行全部或部分業(yè)務(wù)邏輯。此類特征的典型應(yīng)用如：名片、短信、上網(wǎng)等。后面介紹的設(shè)備巡檢報(bào)修即是手機(jī)主動(dòng)類應(yīng)用。

2.手機(jī)被讀類應(yīng)用

手機(jī)被讀類應(yīng)用通常是以手機(jī)存儲(chǔ)二維碼作為電子交易或支付的憑證。終端用戶通過(guò)各種在線或非在線方式完成交易后，二維碼電子憑證通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸并顯示在手機(jī)屏幕上可通過(guò)專用設(shè)備識(shí)讀并驗(yàn)證交易的真實(shí)性。

這類應(yīng)用的特征主要為：手機(jī)以實(shí)現(xiàn)二維碼的接收和存儲(chǔ)功能為主不對(duì)其承載的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行解析；需要專用設(shè)備對(duì)手機(jī)二維碼圖像進(jìn)行識(shí)讀；識(shí)讀后的業(yè)務(wù)處理通常由專用設(shè)備執(zhí)行，而與手機(jī)不直接相關(guān)。二維碼在被識(shí)讀后通常還需要與后臺(tái)交易系統(tǒng)交互，對(duì)其真實(shí)有效性進(jìn)行檢驗(yàn)。典型應(yīng)用包括電子票、電子優(yōu)惠券、電子提貨券、電子會(huì)員卡和支付憑證等。

對(duì)手機(jī)被讀類業(yè)務(wù)的碼制選擇。主要考慮手機(jī)顯示屏幕大小和像素限制對(duì)手機(jī)二維碼可讀性的影響；對(duì)手機(jī)主讀類業(yè)務(wù)的碼制選擇，主要考慮手機(jī)終端處理能力和攝像頭性能的影響。盡管OR碼、DM碼、GM碼、漢信碼在字節(jié)容量、糾錯(cuò)等級(jí)、識(shí)讀角度、抗污損能力上存在差別，但基本都能滿足手機(jī)二維碼應(yīng)用的需求，技術(shù)性能的差異并不足以成為運(yùn)營(yíng)商選擇碼制的決定性因素。手機(jī)二維碼碼制的選擇應(yīng)考慮以下幾個(gè)基本原則：規(guī)范，有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)悃際標(biāo)準(zhǔn)可依；成熟，廠商支持度較好，有商用案例；開(kāi)放，無(wú)專利隱患；性優(yōu)，性能指標(biāo)較好。

三、RFID的概述

射頻識(shí)別（英文：Radio Frequency IDentification，縮寫(xiě)：RFID）是一種無(wú)線通信技術(shù)，可以通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或者光學(xué)接觸。

RFID興起于20世紀(jì)90年代，是一種非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是繼條碼技術(shù)、光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)、磁條（卡）技術(shù)、IC卡識(shí)別技術(shù)、聲音識(shí)別技術(shù)和視覺(jué)識(shí)別技術(shù)后的又一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)[2]。無(wú)線射頻識(shí)別的基本原理是通過(guò)射頻信號(hào)之間的能量交換（電磁耦合或電感耦合）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與通信。RFID技術(shù)具有高速移動(dòng)物體識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別和非接觸識(shí)別等特點(diǎn)。RFID電子標(biāo)簽支持快速讀寫(xiě)、非可視識(shí)別，它體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、可重復(fù)使用，在信息采集、定位與跟蹤管理領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展與應(yīng)用空間。

將射頻類別技術(shù)與條碼技術(shù)相互比較，射頻類別擁有許多優(yōu)點(diǎn)，如：可容納較多容量，通信距離長(zhǎng)，難以復(fù)制，對(duì)環(huán)境變化有較高的忍受能力，可同時(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽。另外相對(duì)二維碼來(lái)說(shuō)，它的缺點(diǎn)就是成本較高。不過(guò)目前隨著該技術(shù)的大量使用，生產(chǎn)成本將大幅降低。

四、二維碼和RFID在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用展望

4.1設(shè)備巡檢報(bào)修

1.應(yīng)用背景

當(dāng)前數(shù)據(jù)中心運(yùn)行維護(hù)是由兩方面組成，其一是通過(guò)查看監(jiān)控室內(nèi)的各類監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)監(jiān)管機(jī)房的基礎(chǔ)環(huán)境、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的狀態(tài)，這部分的監(jiān)控相對(duì)來(lái)說(shuō)是自動(dòng)化的或者是半自動(dòng)化的，一般是通過(guò)聲音和圖像來(lái)報(bào)警；另一方面則是需要操作員去定時(shí)的巡檢，以發(fā)現(xiàn)監(jiān)控所觀察不到的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，比如服務(wù)器電源模塊報(bào)警等故障點(diǎn)。

如圖1所示，通常操作員巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，首先用筆記錄相關(guān)的信息，然后再報(bào)告給相關(guān)技術(shù)人員來(lái)處理。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心設(shè)備眾多，基礎(chǔ)設(shè)備包括空調(diào)、UPS、配電柜等，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括交換機(jī)和路由器等，服務(wù)器設(shè)備包括小型機(jī)和存儲(chǔ)等。隨著業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，服務(wù)器的數(shù)量不斷激增，這給設(shè)備巡檢造成了很大的壓力，同時(shí)采用手工記錄信息，會(huì)導(dǎo)致信息的不準(zhǔn)確和不全面。

2.應(yīng)用方法和流程

首先獲取和核準(zhǔn)設(shè)備信息，然后對(duì)設(shè)備信息加密并使用二維碼生成軟件生成二維碼，將二維碼打印出來(lái)后，貼于設(shè)備的明顯位置。每個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)QR二維碼，二維碼信息設(shè)備的關(guān)鍵信息，例如機(jī)柜位置、IP、設(shè)備硬件信息和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽等。

操作員巡檢發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備后，利用手機(jī)等移動(dòng)終端直接掃描二維碼，二維碼處理軟件首先解密二維碼信息，然后連接到集中監(jiān)控系統(tǒng)（OCMS系統(tǒng)）將故障信息記錄到該系統(tǒng)中，然后由該系統(tǒng)負(fù)責(zé)將相應(yīng)的故障信息轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的設(shè)備負(fù)責(zé)人，從而確保故障的快速準(zhǔn)確的定位和處理。

整個(gè)流程中中關(guān)鍵的技術(shù)是需要開(kāi)發(fā)手機(jī)主讀類應(yīng)用（APP），它用來(lái)處理二維碼信息的解析和解密，以及和 OCMS系統(tǒng)的信息的互聯(lián)溝通。另外則是選擇合適的加密算法對(duì)二維碼進(jìn)行加密，以確保信息的安全性。

如圖2所示，二維碼的應(yīng)用通過(guò)信息自動(dòng)識(shí)別，避免手工記錄的差錯(cuò)，提高了生產(chǎn)運(yùn)維自動(dòng)化的水平。

4.2設(shè)備資源定位

1.應(yīng)用背景

當(dāng)前數(shù)據(jù)中心設(shè)備類別和數(shù)量繁多，數(shù)據(jù)中心的各個(gè)設(shè)備的存放一般是分類別和分區(qū)域的存放，如果能夠快速的定位設(shè)備位置將極大提高設(shè)備管理的效率。

2.應(yīng)用思路

RFID技術(shù)的普及為人與物體的空間定位與跟蹤服務(wù)提供了一種新的解決方案。RFID定位與跟蹤系統(tǒng)主要利用標(biāo)簽對(duì)物體的位移標(biāo)識(shí)特性，依據(jù)讀寫(xiě)器與安裝在物體上的標(biāo)簽之間的射頻通信的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)測(cè)量物品的空間位置，主要應(yīng)用于GPS系統(tǒng)難以應(yīng)用的室內(nèi)定位。因此可以將RFID技術(shù)應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心的設(shè)備管理系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)設(shè)備的精確定位。

在設(shè)備安裝及位置變更時(shí)，通過(guò)讀取RFID來(lái)更新位置信息，同時(shí)將更新的設(shè)備信息同步到現(xiàn)有的資源管理系統(tǒng)互聯(lián)（比如RCMS或EAM系統(tǒng)），保證設(shè)備管理系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

4.3 RFID在重要設(shè)備管理的應(yīng)用

對(duì)于需要經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)的重要生產(chǎn)設(shè)備，利用RFID標(biāo)簽管理設(shè)備的更換部件，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的設(shè)備管理，并能夠自動(dòng)記錄設(shè)備的運(yùn)行狀況。利用RFID標(biāo)簽管理重要設(shè)備備件，能夠及時(shí)掌握設(shè)備備件基本信息和維護(hù)履歷，當(dāng)某一備件由于頻繁更換而被認(rèn)為質(zhì)量較差時(shí)，能夠及時(shí)將該備件列入重點(diǎn)監(jiān)控范圍，將備件對(duì)設(shè)備的影響降到最低，從而降低設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

4.4 RFID應(yīng)用于設(shè)備出入庫(kù)管理

一般在數(shù)據(jù)中心部分未使用的新設(shè)備暫時(shí)存放在庫(kù)房中，以備未來(lái)上線的需要。隨著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，庫(kù)房中設(shè)備類型和數(shù)目逐漸增多，需要借助新技術(shù)來(lái)提高入庫(kù)、出庫(kù)以及倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部管理的效率。

射頻識(shí)別同二維碼比較而言有幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。射頻標(biāo)簽只要靠近通過(guò)一個(gè)讀取器就可以讀取，射頻標(biāo)簽不需要處在識(shí)別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)，對(duì)于包含了電子存儲(chǔ)的信息RFID的標(biāo)簽，數(shù)米之內(nèi)都可以識(shí)別。讀取機(jī)可以一次讀取上百個(gè)射頻標(biāo)簽，而條形碼只能一次一讀。因此對(duì)于設(shè)備的出入庫(kù)管理RFID更有優(yōu)勢(shì)。下面介紹RFID在出入庫(kù)上的管理：

1.入庫(kù)管理。首先制作設(shè)備信息的RFID，信息可以包括設(shè)備名稱、類型、到貨時(shí)間等信息，然后掃描該信息錄入系統(tǒng)。

2.出庫(kù)管理。掃描要出庫(kù)設(shè)備的RFID信息，更新系統(tǒng)，然后出庫(kù)。

3.倉(cāng)庫(kù)的內(nèi)部管理。通過(guò)掃描倉(cāng)庫(kù)內(nèi)已有設(shè)備，盤(pán)點(diǎn)現(xiàn)有設(shè)備數(shù)量和數(shù)據(jù)庫(kù)信息是否一致。

五、二維碼和RFID應(yīng)用的安全問(wèn)題

5.1對(duì)二維碼加密

二維碼作為一種有效的信息攜帶、傳輸方式，本身具有一定的保密作用，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們對(duì)其在各種通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的保密更高的要求。在二維碼的傳播過(guò)程中，若二維碼包含敏感信息且沒(méi)有加密，則敏感信息可能被無(wú)意或有意的泄漏出去，導(dǎo)致不必要的損失，因此在二維碼的應(yīng)用中，必須要考慮信息的安全性。對(duì)二維碼加密，可以采取計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的各種加密算法對(duì)其解碼前的原始信息進(jìn)行加密，在解碼后再用同樣算法解密[3]。

5.2設(shè)備專用和網(wǎng)絡(luò)隔離

對(duì)于以上所提到的包括手機(jī)在內(nèi)的移動(dòng)終端，要求設(shè)備做到設(shè)備的職能專用，比如設(shè)備巡檢，用來(lái)巡檢的移動(dòng)設(shè)備只是巡檢而不能作為通訊工具。其次通過(guò)建立辦公的無(wú)線局域網(wǎng)和其他設(shè)備和系統(tǒng)互聯(lián)，切斷移動(dòng)設(shè)備的其他諸如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的通道接入，保證移動(dòng)終端網(wǎng)絡(luò)連接的單渠道和可控。最后要做到對(duì)故障報(bào)修信息留痕，確保故障跟蹤和故障報(bào)修的歷史數(shù)據(jù)可以有跡可循。

5.3 RFID應(yīng)用的相關(guān)問(wèn)題

同二維碼相比，RFID應(yīng)用在我國(guó)存在大規(guī)模應(yīng)用的成本高，技術(shù)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，另外目前對(duì)RFID 系統(tǒng)的各類攻擊有非法讀取、位置跟蹤、竊聽(tīng)、拒絕服務(wù)、偽裝哄騙以及重放等的安全問(wèn)題。RFID在數(shù)據(jù)中心的實(shí)際應(yīng)用中也要綜合考慮成本、安全和效益。

六、結(jié)束語(yǔ)

條碼技術(shù)開(kāi)啟了自動(dòng)識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域， RFID技術(shù)進(jìn)一步拓展了自動(dòng)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。二維碼和手機(jī)登移動(dòng)終端的結(jié)合為外部媒體問(wèn)的互動(dòng)提供了一種方便、安全的可選途徑。結(jié)合數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)，展望了適合二維碼和RFID等新技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，新技術(shù)的適時(shí)應(yīng)用將極大促進(jìn)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維成本的降低和運(yùn)維效率的提高。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 二維碼的特點(diǎn).[EB/OL]http：//www.autoid-china.com.cn/2011/0818/19589.html（2012-6-18）.

[2] 游戰(zhàn)清，李蘇建. 無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）理論與應(yīng)用[M]. 北京：電子工出版社， 2005.

[3] 付利莉.DES算法在二維碼條碼加密中的應(yīng)用[J].石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào)，2005，18（6）：80：83.