基于RFID的酒类防伪系统及RFID标签与RFID读写器认证方法

技术领域

本发明涉及无线射频技术应用领域，特别是基于RFID的酒类防伪系统及RFID标签与RFID读写器认证方法。

背景技术

随着中国经济的迅猛发展，中国国民生活水平大幅提高，人均可支配收入飞速增长，加之中国酒文化的源远流长，这间接促使了人们对酒类特别是国际酒类产品需求的增长。但是消费者普遍对酒类产品、文化、品质知之甚少，给了不法分子可乘之机。目前中国勾兑、造假、仿冒等现象时有报道，酒类市场秩序堪忧。如果不能有序的规范酒类市场，势必会阻碍酒类市场巨大潜力的开发，如何采用行之有效的方法成为了目前急需解决的问题。

目前酒类的防伪方法主要是通过防伪标签和防伪代码实现，此种防伪方法很容易仿冒，而且标签容易破损，防伪代码查验不方便，使检验酒类的真假非常不方便。消费者如果想了解购买的酒类的真伪，只能通过发送短信查询或登录官方网站查询，反馈信息相对很少，消费者难以感觉到安全感。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种基于RFID的酒类防伪系统，以期通过RFID技术实现对酒类的快速有效的校验，让造假分子不机可乘。

基于RFID的酒类防伪系统的技术方案是：

一种基于RFID的酒类防伪系统，包括酒瓶以及包装所述酒瓶的酒盒，其特征是，还包括RFID读写器、RFID标签、PC机、客户端程序和后台服务器，所述RFID标签设置在酒瓶或酒盒上，所述RFID读写器与所述PC机相连，所述RFID读写器读取所述RFID标签的信息后通过客户端程序与后台服务器上的数据进行校验，判断所述酒瓶或酒盒是否为真品，所述RFID标签为易碎标签，当用户打开所述酒瓶或酒盒时，所述RFID标签即损坏。

进一步，所述RFID读写器通过USB接口与所述PC机相连，所述RFID读写器包括天线平面和电路平面，所述天线平面位于所述电路平面上方，在所述电路平面下方还设有散热孔，所述天线平面上设置RFID读写器的平板天线，所述电路平面上设置射频电路。

进一步，所述RFID读写器设有信号灯，根据信号灯的颜色来提示酒瓶或酒盒是否是真品，所述RFID读写器还设有蜂鸣器，当检测到酒为假酒时，所述蜂鸣器报警。

进一步，所述RFID标签预存唯一的EPC编码，所述RFID读写器根据EPC编码通过客户端程序与后台服务器上的数据进行校验。

进一步，所述RFID读写器为UHF RFID读写器，所述RFID标签为UHF RFID标签。

本发明还提供一种RFID标签与RFID读写器认证方法，来实现对酒类的安校验。

RFID标签与RFID读写器认证方法的技术方案为：

包括所述RFID标签对所述RFID读写器的认证方法和所述RFID读写器对所述RFID标签进行认证方法，所述RFID标签中预存有所述RFID读写器的ID编码；

所述RFID标签对所述RFID读写器的认证方法包括如下步骤：

（1）所述RFID读写器发送认证请求至所述RFID标签；

（2）所述RFID标签计算得出一个随机数A并将随机数A发送至所述RFID读写器，将所述RFID标签中预存的所述RFID读写器的ID编码B与随机数A进行加密计算，得到密文C；

（3）所述RFID读写器将接收到随机数A与自身的ID编码B’进行加密计算，得到密文C’，加密算法与步骤（2）的加密算法相同；

（4）所述RFID读写器将密文C’发送至RFID标签；

（5）所述RFID标签将接收到的密文C’与密文C进行比较，如果C和C’相等，则RFID标签对RFID读写器的认证成功；如果C和C’不相等，则RFID标签对RFID读写器的认证失败；

所述RFID读写器对所述RFID标签进行认证方法包括如下步骤：

（a）所述RFID标签发送认证请求至所述RFID读写器；

（b）所述RFID读写器计算得出一个随机数D，并将随机数D发送至在RFID读写器识别范围内的RFID标签；

（c）RFID标签将接收到随机数D与RFID标签的ID编码E进行加密计算，得到密文F，将密文F发送至RFID读写器；

（d）所述RFID读写器使用随机数D解密接收到的密文F,得到解密后的RFID标签ID编码E’；

（e）将解密后的RFID标签ID编码E’发送到后台服务器；

（f）后台服务器将查询数据库中是否存在编码E’，如果存在，RFID标签认证成功；如果不存在，RFID标签认证失败；

（g）后台服务器将认证结果反馈至PC机和RFID读写器。

本发明的有益效果是：

（1）采用了易碎的RFID标签与加密算法相结合的方法，大大的节省了成本。当用户打开酒盒或酒瓶后该RFID标签已经损坏，不能重复使用，从而杜绝了造假者想通过偷换酒瓶谋取高额利润的可能。酒类标签可布置在酒盒上，方便设计以及加工，间接的节省了成本。

（2）使用加密算法安全性更加高级。只有RFID模块和酒类标签相互认证后才能识别并操作标签。那些企图通过另外的读写器读取并修改标签中的数据是不可能的。只有使用读写器并且有管理员的密码才能修改酒类标签中的数据。

（3）该读写器具有通用性。不同的酒类生产厂家均可以使用该模块进行读取操作，酒类生产厂家只需在PC软件上设计个性化的界面以及加密操作即可。用户只需到对应的酒类公司网站即可下载对应的软件。公司不仅节省了开发成本，而且电路板的最小化使用也最大限度的减少了电子垃圾。

附图说明

附图1为酒瓶包装示意图；

附图2为RFID读写器的外部示意图；

附图3为RFID读写器的内部结构示意图；

附图4为本发明的模块化示意图；

附图5为RFID标签对RFID读写器认证流程图；

附图6为RFID读写器对RFID标签认证流程图。

附图中的标记分别为：

1．酒瓶；                      2．酒盒；

3．瓶颈；                       4．瓶盖；

5．封口；                     6．RFID读写器；

7．PC机；            　    8．信号灯；

9．USB接口；              10．蜂鸣器；

11．电路平面；             12．天线平面；

13．散热孔；                 14．后台服务器；

15．以太网；                 16．客户端程序；

17．压缩程序；             501-508．框图步骤或判断条件；

601-609．框图步骤或判断条件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明基于RFID的酒类防伪系统及RFID标签与RFID读写器认证方法的具体实施方式作详细说明。

射频识别技术(RFID)是一种非接触式、快速有效、安全稳定的技术，其主要有RFID读写器和RFID标签两部分组成。RFID标签又分为低频、高频、超高频以及微波频段四种。低频和高频标签由于识别距离近，很难满足高速识别的要求。微波频段标签具有最大的识别距离，但是会有更大的功耗，所以一般该频段的标签大多为有源或半有源标签，成本偏高。超高频UHF　RFID标签读写距离较远，又采用了通用性更强、成本相对低廉的无源标签，应用前景更好。

目前由于RFID读写器普遍价格偏高，本发明将识别RFID标签的射频部分独立出来，整体做成类似于U盘大小的模块，模块外部包装印有公司的图标。模块的外部通信方式是USB通信。该RFID读写器可以很方便的插到PC端USB接口。RFID读写器本身没有电源模块，当将该RFID读写器连接到PC端时，PC端的USB接口会向该RFID读写器供电，该种供电方式减少了RFID读写器的体积和成本。RFID读写器设有3个LED灯以及一个蜂鸣器，在读取UHF RFID标签时提醒用户该酒是否是正品。RFID读写器读取的距离在30-50cm，能够满足读取要求。RFID读写器具有很大的通用性。由于RFID的射频部分主要负责EPC等基本信息的获取，EPC编码是一种产品标识代码，它可以对供应链中的对象（包括物品、货箱、货盘、位置等）进行全球唯一的标识。信息的处理端是PC端，所以如果安全性足够高的话，所有的酒类产品生产商都可以采用该模块，而只需更改软件的实现。由于该模块的低成本，一般RFID读写器都和酒瓶一起放置在酒盒中，用户只需连接PC端下载对应的软件就可以获取该酒从生产、物流到销售的详细信息。

该酒类防伪方法采用了酒类标签和读写器相互认证的方法。酒类标签对读写器的认证能够保证标签信息不会被其他读写器读取或修改；读写器对酒类标签的认证能够保证更快的识别效率。酒类标签有一存储器，用于存储匹配的读写器ID编码。该读写器的操作权限进行了设置，可以在上层软件上进行密码验证。用户使用读写器只有读取的权限，从而限制那些企图篡改酒类标签重复利用的可能性。

参见附图1，酒类防伪目前主要是优化酒类RFID标签的放置位置，主要有三种放置位置，考虑到液体对RFID辐射的吸附影响，分别是将酒类标签放置在酒瓶１的瓶颈３的外包装上，酒瓶１的瓶盖４附近以及酒盒2的封口5处。三种方案都是采用了易碎RFID标签，即打开瓶盖或者包装盒时，标签的天线被剪断，RFID读写器不能实现读取酒类标签，综合分析以上三种方案都能实现酒类防伪的目的，但是将标签封在瓶盖内会增加相对高的成本，将标签贴在瓶颈识别时方向或者外包装盒会有影响。该酒类防伪方法采用比较简单的将标签贴附在酒盒封口５的方法。该方法结合下文提到的防伪认证方法能够在不提高成本和尽量减少干扰的情况下很好的实现防伪的目的。

参见附图2，RFID读写器6和PC机7通过USB接口9连接。在RFID读写器6的侧面有3个LED显示灯8，颜色分别是红色、绿色和黄色。当将RFID读写器6插入PC机7时，PC机7开始对RFID读写器6供电，黄色灯开始闪烁，绿灯和红灯保持熄灭状态，表明现在PC机7正在进行处理读取到的酒类EPC信息。如果PC端访问后台服务器返回的结果是该酒为真酒，则绿灯闪烁，黄灯和红灯保持熄灭状态。如果访问后台服务器返回的结果是该酒为假酒，则红灯闪烁，黄灯和绿灯保持熄灭状态，并且伴随着蜂鸣器10的低频率鸣叫。

参见附图3，为RFID读写器6内部的具体构造图。考虑到RFID读写器6的紧凑性，RFID读写器6内部分为上下两个平面，分别天线平面12和电路平面13。电路平面13有RF芯片的射频电路，主要的电子元器件都集中在该平面上。考虑到RFID读写器6体积小，功率相对会比较大，从散热方面考虑在外壳表面开有一定直径的散热孔13以满足该芯片正常工作的工况要求。由于RFID标签的读写距离和天线的面积有较大关系，天线平面12布置了较大面积的平板天线以最大限度的提高读取距离。UHF RFID读写器读取该频段的标签防碰撞效果很好，当有若干瓶带有RFID标签的酒在该读写器模块的读取范围内时，RFID读写器6都能够有效的读取到该酒的信息并实时的显示在PC端。

参见附图4，当用户已经拥有RFID读写器6后将其插到电脑PC机7上，用户可以通过以太网15到该酒类的网站下载对应的压缩程序17。对应于该酒类的客户端程序16，酒类厂家根据数据库和通信协议即可设计编码，或者借用现有的相关代码实现，其程序的核心为酒类参数的数据库，数据库存储于后台服务器14中，客户端程序16通过以太网15与后台服务器14通信，实现对数据库的访问。伴随着程序的不断优化，酒类公司网站会不定期的更新该软件的版本以满足用户对界面、功能等的要求。酒类公司也可以借助该软件实现宣传公司文化和酒类品质的目的。酒类用户下载安装好客户端程序16后就可以操作该UHF RFID读写器6了。首先该客户端程序16会首先从RFID读写器获取信息，查看该软件的版本。确定版本后该客户端程序16开始操作RFID读写器6，过滤读取酒的EPC编码。该客户端程序16读取到EPC信息后会通过网络访问后台服务器14，调出符合该EPC编码的信息，反馈到该客户端程序，以美观、准确的界面显示该酒是否是正品。由于所有的酒类公司均可以采用该种RFID读写器，而只是在软件上进行了符合对应酒类企业的加密以及过滤处理，有效的节省了成本。而且RFID模块具有通用性，可以重复使用，大大减少了电子垃圾，间接的保护了环境。

为了安全，RFID读写器和标签间将采用相互认证的加密算法来杜绝假酒的出现。其中酒类标签对读写器进行认证能够防止其他读写器或读写模块识别并修改标签中的重要信息。该阶段认证主要在硬件底层程序实现，PC端的软件无法实现修改。读写器对标签的认证主要是考虑到大量其他物品标签或其他酒类标签存在的情况。为了加快识别速度，可以在PC端软件上将标签ID进行一定要求的限制，比如限制ID号的长度或者相同长度编码范围设置等。这样对于识别标签的防碰撞操作就会得到简化。

参见附图5，酒类RFID标签和RFID读写器相互认证的方法如下所述。首先酒类RFID标签对该RFID模块进行认证，过程如下：读写器模块先发送认证请求到RFID标签（步骤501）。该种酒类标签接收到请求信号后发送一个随机数A，并且利用标签存储器中储存的RFID读写器ID编号B与该随机数A进行加密计算得到加密数C（步骤502）。RFID读写器收到标签产生的随机数A后将该随机数A与自身ID编码B’进行与上述标签中相同的加密计算得到C’ （步骤503），该读写器将该随机数C’发送回标签（步骤504）。标签接收到该随机数后与标签加密计算得出的随机数C进行比较（步骤505），判断C和C’是否相同（判断条件506），如果C和C’相同,说明该读写器为合法读写器，标签对读写器认证结束（步骤507），否则认证失败，读写器不能对标签进行识别和操作（步骤508）。

参见附图6，RFID读写器对酒类标签的认证过程和酒类模块对标签的认证相似，具体流程如下所述。首先读写器认证完成后，酒类标签向读写器发送认证请求信号（步骤601）。读写器模块接收到请求信号后发送一个随机数D给在识别范围内的酒类标签（步骤602）。酒类标签将收到的随机数D与标签的ID编码E进行加密计算得到加密后的密文F，并将密文F发送给RFID读写器（步骤603）。读写器接收到密文F后将该密文F用读写器模块产生的随机数D解密，得到解密后的标签ID编码E’（步骤604）后，将该解码标签ID编码E’传送到后台服务器的数据库（步骤605）。后台服务器的数据库在全范围内搜索是否存在该标签的解码ID编号（判断条件606），如果数据库中存在则说明该RFID标签为合法标签，该酒为真酒（步骤607）。后台服务器将此认证成功信息传送至PC机端（步骤608），提供给用户。如果数据库中不存在则说明该RFID标签为非法标签，标签认证失败（步骤609），PC机端和RFID读写器将报警。整个认证过程完成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。