基于RFID的物流信息安全保障系统研究

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　　摘  要： 现有的物流信息安全保障系统由于技术落后、设备老化等原因，存在物流信息丢失率高的问题，为了解决上述问题，提出基于RFID的物流信息安全保障系统。物流信息安全保障系统硬件包括RFID设备、无线采集器、路由器与处理器;软件设计为物流信息采集阶段、物流信息传输阶段与物流信息处理阶段安全控制模块。通过系统硬件与软件的设计，实现了基于RFID的物流信息安全保障系统的运行。通过实验结果显示，与现有的物流信息安全保障系统相比，设计的物流信息安全保障系统极大地降低了物流信息丢失率，充分说明设计的物流信息安全保障系统具备更好的效果。
　　关键词： 物流信息; 安全保障系统; RFID; 信息采集; 信息传输; 信息处理
　　中图分类号： TN915.08?34; G255                    文献标识码： A                   文章编号： 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
　　物流指将物品从供应地向接收地的实体流动过程中，依据实际需求，将运输、装卸、存储、搬运、配送、包装、信息处理等功能有机结合，实现用户需求的过程。物流具有多种职能，包括运输职能、包装职能、存储职能、搬运职能、配送职能、流通职能以及信息处理职能。随着我国经济的发展，网购已经成为如今购物的主要形式，极大地促进了物流业的发展。现代物流涉及的产品种类越来越多，导致物流供应链结构复杂程度提升，经常会出现较大的地域跨度，这就对信息的准确性、及时性以及安全性提出了更高的要求。经过对一个公司统计分析发现，一个配送中心每年花在扫描条形码以及清点货物的时间高达11 000小时[1]。由于物流信息众多，人工经常会出现物流信息丢失、错乱的现象，对物流信息安全提出了极大的挑战。如何有效地保障物流信息安全成为如今学者们研究的热点问题[2]。
　　现有的物流信息安全保障系统由于技术落后、设备老化等原因，存在着物流信息丢失率高的问题。为了解决上述问题，本文提出基于RFID的物流信息安全保障系统研究。RFID（无线射频识别）技术是通过智能电子标签标识物品的一种非接触式的自动识别技术。RFID在生产、物流、零售、交通等行业有着广泛的应用前景，也是提高物流信息安全保障的必要工具與手段[3]。通过RFID技术的使用，可以降低物流信息丢失率，提升物流信息安全保障系统的整体性能，为物流业的可持续发展提供有效的系统支撑。同时，设计仿真对比实验验证本文系统的整体性能[4]。 　　1  物流信息安全保障系统硬件设计
　　物流信息安全保障系统硬件包括RFID设备、无线采集器、路由器以及处理器，具体设计过程如下所示。
　　1.1  RFID设备设计
　　RFID设备的功能是识别物流信息。RFID设备硬件由阅读器与应答器组成，工作原理是：阅读器发射一个特定频率的无线电波能量，基于驱动电路输送内部数据，阅读器依序接收解读数据，将其传输给应用程序处理物流信息[5]。
　　其中，阅读器功能是读出物流信息，并将其写入标签。阅读器主要是由频率产生器、调制电路、微处理器、锁相环、收发天线、解调电路、存储器以及外设接口构成[6]。阅读器实物图如图1所示。
　　应答器是由解调电路、存储器、调制电路、收发天线、AC/DC电路、逻辑控制电路构成。应答器实物图如图2所示。
　　其中，解调电路功能是去除接收信号中的载波，解调出原信号;存储器功能是存放系统运行以及识别信息的器件;调制电路功能是将物流信息调制后加载到天线传输给阅读器;收发天线功能是接收阅读器信号，并将数据反馈给阅读器;AC/DC电路功能是提供稳定电源支持;逻辑控制电路功能是译码阅读器信号，并依据阅读器需求返回信号[7]。
　　1.2  无线采集器设计
　　无线采集器功能是采集识别物流信息。通过研究发现，RFID无线采集器具有大吞吐量、高采集速度等众多优点，可以实现物流信息的高速采集[8]。因此，本系统采用RFID无线采集器，实物图如图3所示。
　　1.3  路由器设计
　　为了保障物流信息的安全传输，设计系统网络环境，其主要硬件设备为路由器。路由器是连接多个网络的硬件设备，在网络之间起网关作用，读取每一个数据包中的地址，决定如何传送的专用智能性的网络设备。路由器也被称为网关设备，是由电源接口、复位键、猫、交换机、路由器连接口等构成，可以实现网络的互连、数据处理、选择传输目的地、制定网关协议、实现网络管理等功能[9]。
　　路由器工作原理如图4所示。
　　1.4  处理器设计
　　处理器是系统的关键组成部分，其功能是物流信息处理以及程序运行的最终执行单元，具有强大的信息处理能力，可以极大地提升系统的效率。处理器具有选择控制、插入控制与时间控制的功能。处理器核心部件即为集成芯片，该芯片主要由寄存器堆、时序控制电路、运算器、数据与地址总线构成[10]。
　　集成芯片结构如图5所示。
　　2  物流信息安全保障系统软件设计
　　系统软件设计包括物流信息采集阶段、物流信息传输阶段与物流信息处理阶段的安全控制模块，具体设计过程如下所示。
　　2.1  物流信息采集阶段安全控制模块
　　物流信息采集阶段采用RFID设备以及无线采集器，但是方便的同时也带来了安全隐患，为此，需要为硬件设备编写安全控制程序[11]。
　　如今，使用较为广泛的物流信息采集阶段安全控制方法主要有6种，具体情况如表1所示。
　　2.2  物流信息传输阶段安全控制模块
　　物流信息传输阶段安全控制主要采用防火墙技术与网络入侵检测技术[12]。
　　其中，防火墙是在内部网络与外部网络之间，为防范安全威胁而实施安全控制策略的总称[13]。防火墙应用场景如图6所示。
　　网络入侵检测技术就是发觉和识别入侵行为，其原理为：通过对物流信息安全保障系统关键节点搜集信息，并对其进行相应的处理，以此为基础，检测系统是否出现被攻击的行为或者迹象[14]。网络入侵检测技术实际上是对防火墙技术的合理补充，可以辅助其完成物流信息传输阶段的安全控制。
　　网络入侵检测技术程序如图7所示。
　　2.3  物流信息处理阶段安全控制模块
　　物流信息处理阶段安全控制主要采用信息签名算法。信息签名算法可以实现信息的完整性与抗抵赖性，指的是依附在信息单元上或者对信息单元所做的信息交换，这种方式可以保护信息，防止信息被人伪造。
　　信息签名算法原理如图8所示。
　　经过采集、传输的物流信息为[Ri]，信息签名算法过程为：
　　式中：[R?]表示签名过后的物流信息;[n]表示物流信息的总数量;[α]表示物流信息处理参数;[ψi]表示物流信息签名因子，每个物流信息的签名因子是不同的。
　　通过系统硬件与软件的设计，实现了基于RFID的物流信息安全保障系统的运行，为物流信息的安全提供了更加有效的保障[15]。
　　3  物流信息丢失率分析
　　上述过程实现了物流信息安全保障系统的设计与运行，为了验证系统的安全保障效果，设计仿真对比实验，具体实验过程如下所示。
　　3.1  实验准备
　　为了保障实验数据的准确性，首先要设置仿真实验参数。具体仿真实验参数设置情况如表2所示。
　　仿真实验流程如图9所示。
　　3.2  实验结果分析
　　通过实验得到物流信息丢失率对比情况，如表3所示。
　　如表3数据显示，本文设计系统的物流信息丢失率远远低于现有系统，其最小值可以达到9.02%。
　　通过实验结果显示：与现有的物流信息安全保障系统相比，本文设计的物流信息安全保障系统极大地降低了物流信息丢失率，充分说明设计的物流信息安全保障系统具备更好的安全保障效果。
　　4  結  语
　　本文设计的物流信息安全保障系统极大地降低了物流信息丢失率，可以为物流信息的安全提供更加有效的保障。但是，设计系统依然存在着物流信息丢失情况，为此需要对设计系统进行进一步的优化研究。 　　参考文献
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