基于RFID的物流信息安全保障系統(tǒng)研究

權(quán)印

摘? 要： 現(xiàn)有的物流信息安全保障系統(tǒng)由于技術(shù)落后、設(shè)備老化等原因，存在物流信息丟失率高的問題，為了解決上述問題，提出基于RFID的物流信息安全保障系統(tǒng)。物流信息安全保障系統(tǒng)硬件包括RFID設(shè)備、無線采集器、路由器與處理器;軟件設(shè)計(jì)為物流信息采集階段、物流信息傳輸階段與物流信息處理階段安全控制模塊。通過系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于RFID的物流信息安全保障系統(tǒng)的運(yùn)行。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與現(xiàn)有的物流信息安全保障系統(tǒng)相比，設(shè)計(jì)的物流信息安全保障系統(tǒng)極大地降低了物流信息丟失率，充分說明設(shè)計(jì)的物流信息安全保障系統(tǒng)具備更好的效果。

關(guān)鍵詞： 物流信息; 安全保障系統(tǒng); RFID; 信息采集; 信息傳輸; 信息處理

中圖分類號(hào)： TN915.08?34; G255? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2020）19?0058?04

Abstract： The existing logistics information safety guarantee system has the problem of high loss rate of logistics information due to the backward technology， aging equipment and other reasons. In order to solve the above problems， a? logistics information safety guarantee system based on RFID is proposed in this paper. The hardware of logistics information safety guarantee system includes RFID equipment design， wireless collector design， router design and processor design. The software design includes security control module in logistics information collection stage， logistics information transmission stage and logistics information processing stage. The operation of the logistics information safety guarantee system based on RFID is realized on the basis of system hardware and software designs. The experimental results show that， in comparison with the existing logistics information safety guarantee system， the logistics information security system designed in this paper reduces the loss rate of logistics information greatly， which clearly indicates that the designed logistics information safety guarantee system has a better effect.

Keywords： logistics information; safety guarantee system; RFID; information collection; information transmission; information processing

0? 引? 言

物流指將物品從供應(yīng)地向接收地的實(shí)體流動(dòng)過程中，依據(jù)實(shí)際需求，將運(yùn)輸、裝卸、存儲(chǔ)、搬運(yùn)、配送、包裝、信息處理等功能有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)用戶需求的過程。物流具有多種職能，包括運(yùn)輸職能、包裝職能、存儲(chǔ)職能、搬運(yùn)職能、配送職能、流通職能以及信息處理職能。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，網(wǎng)購(gòu)已經(jīng)成為如今購(gòu)物的主要形式，極大地促進(jìn)了物流業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)代物流涉及的產(chǎn)品種類越來越多，導(dǎo)致物流供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度提升，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)較大的地域跨度，這就對(duì)信息的準(zhǔn)確性、及時(shí)性以及安全性提出了更高的要求。經(jīng)過對(duì)一個(gè)公司統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，一個(gè)配送中心每年花在掃描條形碼以及清點(diǎn)貨物的時(shí)間高達(dá)11 000小時(shí)[1]。由于物流信息眾多，人工經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)物流信息丟失、錯(cuò)亂的現(xiàn)象，對(duì)物流信息安全提出了極大的挑戰(zhàn)。如何有效地保障物流信息安全成為如今學(xué)者們研究的熱點(diǎn)問題[2]。

現(xiàn)有的物流信息安全保障系統(tǒng)由于技術(shù)落后、設(shè)備老化等原因，存在著物流信息丟失率高的問題。為了解決上述問題，本文提出基于RFID的物流信息安全保障系統(tǒng)研究。RFID（無線射頻識(shí)別）技術(shù)是通過智能電子標(biāo)簽標(biāo)識(shí)物品的一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID在生產(chǎn)、物流、零售、交通等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用前景，也是提高物流信息安全保障的必要工具與手段[3]。通過RFID技術(shù)的使用，可以降低物流信息丟失率，提升物流信息安全保障系統(tǒng)的整體性能，為物流業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供有效的系統(tǒng)支撐。同時(shí)，設(shè)計(jì)仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文系統(tǒng)的整體性能[4]。

1? 物流信息安全保障系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

物流信息安全保障系統(tǒng)硬件包括RFID設(shè)備、無線采集器、路由器以及處理器，具體設(shè)計(jì)過程如下所示。

1.1? RFID設(shè)備設(shè)計(jì)

RFID設(shè)備的功能是識(shí)別物流信息。RFID設(shè)備硬件由閱讀器與應(yīng)答器組成，工作原理是：閱讀器發(fā)射一個(gè)特定頻率的無線電波能量，基于驅(qū)動(dòng)電路輸送內(nèi)部數(shù)據(jù)，閱讀器依序接收解讀數(shù)據(jù)，將其傳輸給應(yīng)用程序處理物流信息[5]。

其中，閱讀器功能是讀出物流信息，并將其寫入標(biāo)簽。閱讀器主要是由頻率產(chǎn)生器、調(diào)制電路、微處理器、鎖相環(huán)、收發(fā)天線、解調(diào)電路、存儲(chǔ)器以及外設(shè)接口構(gòu)成[6]。閱讀器實(shí)物圖如圖1所示。

應(yīng)答器是由解調(diào)電路、存儲(chǔ)器、調(diào)制電路、收發(fā)天線、AC/DC電路、邏輯控制電路構(gòu)成。應(yīng)答器實(shí)物圖如圖2所示。

其中，解調(diào)電路功能是去除接收信號(hào)中的載波，解調(diào)出原信號(hào);存儲(chǔ)器功能是存放系統(tǒng)運(yùn)行以及識(shí)別信息的器件;調(diào)制電路功能是將物流信息調(diào)制后加載到天線傳輸給閱讀器;收發(fā)天線功能是接收閱讀器信號(hào)，并將數(shù)據(jù)反饋給閱讀器;AC/DC電路功能是提供穩(wěn)定電源支持;邏輯控制電路功能是譯碼閱讀器信號(hào)，并依據(jù)閱讀器需求返回信號(hào)[7]。

1.2? 無線采集器設(shè)計(jì)

無線采集器功能是采集識(shí)別物流信息。通過研究發(fā)現(xiàn)，RFID無線采集器具有大吞吐量、高采集速度等眾多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)物流信息的高速采集[8]。因此，本系統(tǒng)采用RFID無線采集器，實(shí)物圖如圖3所示。

1.3? 路由器設(shè)計(jì)

為了保障物流信息的安全傳輸，設(shè)計(jì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，其主要硬件設(shè)備為路由器。路由器是連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)之間起網(wǎng)關(guān)作用，讀取每一個(gè)數(shù)據(jù)包中的地址，決定如何傳送的專用智能性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。路由器也被稱為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，是由電源接口、復(fù)位鍵、貓、交換機(jī)、路由器連接口等構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連、數(shù)據(jù)處理、選擇傳輸目的地、制定網(wǎng)關(guān)協(xié)議、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理等功能[9]。

路由器工作原理如圖4所示。

1.4? 處理器設(shè)計(jì)

處理器是系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其功能是物流信息處理以及程序運(yùn)行的最終執(zhí)行單元，具有強(qiáng)大的信息處理能力，可以極大地提升系統(tǒng)的效率。處理器具有選擇控制、插入控制與時(shí)間控制的功能。處理器核心部件即為集成芯片，該芯片主要由寄存器堆、時(shí)序控制電路、運(yùn)算器、數(shù)據(jù)與地址總線構(gòu)成[10]。

集成芯片結(jié)構(gòu)如圖5所示。

2? 物流信息安全保障系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括物流信息采集階段、物流信息傳輸階段與物流信息處理階段的安全控制模塊，具體設(shè)計(jì)過程如下所示。

2.1? 物流信息采集階段安全控制模塊

物流信息采集階段采用RFID設(shè)備以及無線采集器，但是方便的同時(shí)也帶來了安全隱患，為此，需要為硬件設(shè)備編寫安全控制程序[11]。

如今，使用較為廣泛的物流信息采集階段安全控制方法主要有6種，具體情況如表1所示。

2.2? 物流信息傳輸階段安全控制模塊

物流信息傳輸階段安全控制主要采用防火墻技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)技術(shù)[12]。

其中，防火墻是在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間，為防范安全威脅而實(shí)施安全控制策略的總稱[13]。防火墻應(yīng)用場(chǎng)景如圖6所示。

網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)技術(shù)就是發(fā)覺和識(shí)別入侵行為，其原理為：通過對(duì)物流信息安全保障系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)搜集信息，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，以此為基礎(chǔ)，檢測(cè)系統(tǒng)是否出現(xiàn)被攻擊的行為或者跡象[14]。網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)技術(shù)實(shí)際上是對(duì)防火墻技術(shù)的合理補(bǔ)充，可以輔助其完成物流信息傳輸階段的安全控制。

網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)技術(shù)程序如圖7所示。

2.3? 物流信息處理階段安全控制模塊

物流信息處理階段安全控制主要采用信息簽名算法。信息簽名算法可以實(shí)現(xiàn)信息的完整性與抗抵賴性，指的是依附在信息單元上或者對(duì)信息單元所做的信息交換，這種方式可以保護(hù)信息，防止信息被人偽造。

信息簽名算法原理如圖8所示。

經(jīng)過采集、傳輸?shù)奈锪餍畔閇Ri]，信息簽名算法過程為：

式中：[R?]表示簽名過后的物流信息;[n]表示物流信息的總數(shù)量;[α]表示物流信息處理參數(shù);[ψi]表示物流信息簽名因子，每個(gè)物流信息的簽名因子是不同的。

通過系統(tǒng)硬件與軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于RFID的物流信息安全保障系統(tǒng)的運(yùn)行，為物流信息的安全提供了更加有效的保障[15]。

3? 物流信息丟失率分析

上述過程實(shí)現(xiàn)了物流信息安全保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行，為了驗(yàn)證系統(tǒng)的安全保障效果，設(shè)計(jì)仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)過程如下所示。

3.1? 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

為了保障實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，首先要設(shè)置仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)。具體仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置情況如表2所示。

仿真實(shí)驗(yàn)流程如圖9所示。

3.2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

通過實(shí)驗(yàn)得到物流信息丟失率對(duì)比情況，如表3所示。

如表3數(shù)據(jù)顯示，本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)的物流信息丟失率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有系統(tǒng)，其最小值可以達(dá)到9.02%。

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：與現(xiàn)有的物流信息安全保障系統(tǒng)相比，本文設(shè)計(jì)的物流信息安全保障系統(tǒng)極大地降低了物流信息丟失率，充分說明設(shè)計(jì)的物流信息安全保障系統(tǒng)具備更好的安全保障效果。

4? 結(jié)? 語

本文設(shè)計(jì)的物流信息安全保障系統(tǒng)極大地降低了物流信息丟失率，可以為物流信息的安全提供更加有效的保障。但是，設(shè)計(jì)系統(tǒng)依然存在著物流信息丟失情況，為此需要對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化研究。

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