基于RFID和二维条码的酒类产品防伪系统研究

[摘 要]针对RFID防伪系统的不足，构建基于RFID和二维条码的酒类产品防伪系统，核心思想是RFID技术用于酒类产品的真伪验证，二维条码技术用于防伪系统中读写器的身份合法性确认。在研究二维条码和RFID技术的基础上，设计了组合防伪方案，具体说明了防伪原理、结构组成及工作流程，开发了防伪系统软件，并进行了系统安全性分析。经实验验证，防伪系统使用效果良好，成本低廉，安全性高，具有实际应用和推广价值。

[关键词]RFID 二维条码 组合应用 防伪系统 电子标签

中图分类号：T37 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0053-01

防伪，是企业在目前社会诚信缺乏、假冒伪劣商品扰乱企业正常经营和损害企业、消费者利益的情况下，为保护企业品牌、保护市场、保护广大消费者合法权益而采取的一种防范性技术措施。目前，常见的防伪技术如：印刷防伪、材料防伪、包装结构防伪、标签防伪等都存在着技术简单、时效性差，易于被再次伪造等缺陷，并未真正有效打击假冒伪劣商品[1]。

伴随信息技术的高速发展，RFID（Radio Frequency IDentification，射频识别）、二维条码（2D barcode）等前沿技术逐渐被应用到商品防伪中，并取得了一定成果，但也存在很多不足，RFID通信通道具有开放性，易被非法读写器读取信息而修改标签数据。而二维条码为图像文件，对被复制给假冒产品的二维条码，验证系统无法辨别真伪，保密性不强。

为解决上述问题，本文尝试将RFID和二维条码组合应用于酒类防伪，其中RFID技术用于酒类产品的真伪验证，二维条码技术用于防伪系统中读写器的身份合法性确认。

1.防伪原理

1.1 RFID的防伪原理

RFID系统是由读写器、电子标签和应用软件三个部分组成，具有非接触、可移动、多物体识别、数据双向读写、无机械磨损等特点。防伪原理是：给产品包装上的电子标签写入唯一的ID号码（UID），并将UID存入验证系统中。验证真伪时，电子标签进入工作范围，读写器发射电磁波激活电子标签，电子标签通过天线发送UID给读写器，读写器通过中间件将信息发给验证系统进行数据比较，验证真伪性，并进行反馈[2]。

1.2 二维条码的防伪原理

二维条码是在一维条码的基础上，通过在二维方向上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息，具有编码范围广、信息容量大、信息密度高、纠错能力强、成本低等特点。防伪原理是：将原始信息数字化后按一定算法加密，形成具有加密功能的二维条码。消费者通过拍摄方式将商品上的加密二维条码发送给厂家的验证系统，验证系统解密二维条码，恢复其原始数据，与厂家留存数据对比，验证真伪性，并反馈给消费者。

2.组合防伪方案设计

组合防伪，是指将RFID和二维条码组合应用于酒类防伪，设计低成本、可靠、有效的防伪方案。其中RFID技术用于酒类产品的真伪验证，二维条码技术用于防伪系统中读写器身份的合法性确认。

2.1 系统组成

防伪系统由电子标签、生产领域读写器、流通领域读写器、终端销售领域读写器及防伪验证平台组成[3]。

2.1.1 电子标签

电子标签为系统的数据载体，存储产品唯一编码UID，为避免电子标签被再次利用，在生产环节需将标签粘于酒盒的开启位置，打开酒盒包装同时撕毁标签。由于标签不易过大，并且要间隔酒盒包装进行探测，UHP技术较难实现，综合考虑选用ISO15693、HF（13.56MHz）的产品[4]。

2.1.2 读写器

读写器负责读取和修改电子标签的数据信息。本系统读写器共分为生产、流通、终端零售三类，选用13.56MHz基于PDA的RFID读写器。生产领域读写器主要完成对原材料、半成品、成品的识别和控制，便于实现生产环节零库存和产品质量跟踪，实现防伪的环节在流通领域和终端零售领域。在上述选用的读写器中加入内嵌MMS协议的GPRS彩信收发模块，用于验证读写器的身份[5]。

2.1.3 防伪验证平台

防伪验证平台又由工业计算机、酒类产品数据库、GPRS无线通信模块组成。其功能为：

（1）记录出厂酒类产品的的电子标签UID，用于产品的防伪验证。

（2）与生产领域读写器、流通领域读写器、终端销售领域读写器进行彩信通信，解密二维条码，验证读写器合法性。

（3）向读写器发送验证信息和产品UID，辅助完成电子标签、读写器的验证和产品验证过程，并注销该产品在酒类产品数据库中的信息。

2.2 工作流程

防伪系统的工作流程是：当电子标签进入读写器工作范围，读写器发送射频信号，电子标签由于信号产生感应电流而激活。同时，读写器向防伪验证平台发送二维条码。防伪平台解密二维条码，验证读写器身份，反馈信息参与电子标签和读写器的相互认证，并注销该产品信息。经过验证合法后，读写器根据电子标签返回的UID和防伪平台发送的UID对比，并将验证结果输出到读写器显示屏上，完成防伪验证过程。

由于目前常见的导出密钥认证技术，通信数据易被盗取，存在可根据泄露的密钥伪造标签的可能，所以引入电子标签和读写器的相互认证，过程如下：

（1）读写器向验证中心发送加密的二维条码，向电子标签发送查询命令。

（2）验证中心解密二维条码，验证读写器身份后，产生一个随机数M并用公钥加密为M'发送给读写器，电子标签向读写器发送随机数N。

（3）读写器根据私钥和数字M'、N，算出两个数X、Y，并用公钥加密Y，产生

Y？发送给电子标签。

（4）电子标签根据私钥和Y？，算出Z，发送至读写器。

（5）读写器判断电子标签发送的Z与X是否一致，完成相互认证。

2.3 系统软件

防伪系统由前端客户读卡器和后端防伪验证平台两部分组成。前端客户读卡器部分负责读取电子标签、提取标签UID以及和防伪验证平台通信；后端防伪验证平台部分则负责验证读写器身份、发送数据库中产品的UID以及注销产品信息。

3.结论

基于RFID和二维条码构建酒类产品防伪系统，其中RFID技术用于酒类产品的真伪验证，二维条码技术用于防伪系统中读写器的身份合法性确认。与常见的RFID防伪系统相比，具有以下优点：

（1）采用易碎型纸质电子标签，贴于酒盒开口处，开启酒盒的同时，破坏电子标签，防止被回收利用。

（2）防伪验证中心根据加密二维条码确认读写器合法性，防止非法读写器篡改电子标签数据。

（3）防伪验证中心、电子标签、读写器中任何一个环节信息被盗取，都会中断验证过程，不会影响验证结果。

经实验验证，防伪系统使用效果良好，成本低廉，安全性高，具有实际应用和推广价值。

参考文献

[1] 黄玉兰.射频识别核心技术详解[M].北京：人民邮电出版社，2010，15-129.

[2] 纪震、李慧慧、姜来.电子标签原理与应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006，45-89.

[3] 陈威兵、张刚林、黄飞江.基于手机的二维条码识读系统研究与开发[J]. 现代电子技术，2011（4）.116-118.

[4] 徐义钊、白瑞林、余震虹、吉峰.基于链码跟踪的Data Matrix二维条码快速识别[J].计算机应用，2012（11）.3206-3209.

[5] 郭少峰.二维条码多重防伪技术[J].印刷世界，2012（9）.32-33.

作者简介

魏元（1992-），女，陕西省商洛市人，西安工业大学学生，研究方向：包装物流与产品防伪。

袁艳，女，西安工业大学包装与工业设计系教师，讲师。

曹乐，男，西安工业大学包装与工业设计系教师，讲师。

基金项目

西安工业大学大学生创新创业训练计划项目（201310702011）