RFID-System - was ist es und wie funktioniert es? Vergleich der verschiedenen Tags und Karten

RFID ist einfach die Identifikation mittels Radiowellen. Die Abkürzung RFID stammt aus dem Englischen Radiofrequenz-Identifikation. Diese Technologie wird im täglichen Leben eingesetzt (unter anderem in der Zugangskontrolle, im Handel oder bei kontaktlosen Zahlungen). Aus diesem Beitrag erfahren Sie unter anderem, wie RFID funktioniert. Im Artikel vergleichen wir RFID-Tags (Arten von Markern) mit unterschiedlichen Frequenzen und erörtern die Sicherheitsaspekte von physischen und virtuellen Zahlungskarten. Wir werden auch den Aufbau einer RFID-Antenne beleuchten. 

RFID – wie funktioniert es? 

Das System zur drahtlosen Identifikation bietet Möglichkeit zum schnellen Lesen und Übertragen von Daten. Durch die Nutzung von Radiowellen kann auch eine elektronische Schaltung (RFID-Etikett) mit Strom versorgt werden, die das Etikett des Objekts darstellt, um berührungslos ein Objekt identifizieren mit einem Lesegerät. Was ist ein RFID-System und wie ist es aufgebaut? RFID-Etiketten werden unter anderem in Systemen zur Inventarisierung von Waren verwendet. Daten können drahtlos, auch aus großer Entfernung, gelesen, übertragen und geändert werden. Wie groß ist diese Entfernung? Die Reichweite, die zum Lesen erforderlich ist, hängt von folgendem ab:

• verwendeten Antenne im Einsatz,
• Art RFID-Leser,
• Frequenzbänder (die beliebtesten sind 125 kHz und 13,56 MHz, es gibt jedoch auch z.B. 860 - 956 MHz).

Aufbau eines RFID-Systems

Das grundlegendste RFID-System besteht aus zwei elektronischen Bauteilen: einem Leser und einem Transponder (auch als Tag bezeichnet, manchmal RFID-Tag).

• RFID-Leser enthält einen Frequenzgenerator, einen Resonanzkreis mit einer Spule, die gleichzeitig als Antenne dient, und ein Voltmeter, das die Spannung anzeigt, die im Detektor (Resonanzkreis) herrscht. 
• Transponder (Marker oder RFID-Tag) besteht aus einem Schaltkreis, der auf die Frequenz des Signals im Leser und dem Mikroprozessor abgestimmt ist. Die Antennen des Transponders und des RFID-Lesers befinden sich in einem bestimmten Abstand zueinander, jedoch so, dass beide Spulen magnetisch gekoppelt sein können. In diesem Artikel werden die Begriffe Transponder, Marker und Tag synonym verwendet.

Der Leser ist ein zentrales und aktives Element. Er enthält einen Sender und einen Empfänger von Funkwellen. Ein solcher RFID-Leser kann ein eigenständiges Gerät sein oder an einen zentralen Steuerungseinheit (z.B. einen Computer mit einer speziellen Erweiterungskarte und Software) angeschlossen werden. Der Tag ist ein integrierter Schaltkreis, der mit einer speziellen Antenne zusammenarbeitet. Kurz gesagt: Wenn der Tag in die Nähe des Lesers gebracht wird, beginnt die Antenne, das Trägersignal zu empfangen, das zyklisch vom Leser ausgestrahlt wird. 

RFID – Anwendungsbeispiele

RFID begleitet uns jeden Tag in verschiedenen Lebensbereichen. Mit der Identifizierung von Objekten mittels Radiowellen begegnet man beispielsweise in der Umkleidekabine im Schwimmbad (Zugang zu den Schränken mit gummierten, wasserdichten Uhren), in Geschäften (Warenkennzeichnung) oder bei Sportveranstaltungen (z.B. Zeitmessung bei Laufwettbewerben). Überall dort wird genau RFID eingesetzt. Die Anwendung dieser Technologie ist also wirklich breit gefächert. Kartenlesegeräte für kontaktlose und RFID-Schlüsselanhänger wurden auch zu einem gewissen Zeitpunkt in Wohngebäuden sehr beliebt. 

Hier sind die beliebtesten Anwendungsbeispiele für RFID:

• Handel (RFID ermöglicht unter anderem den Schutz von Waren vor Diebstahl, die Durchführung von Inventuren, die Lokalisierung von Sortimenten in bestimmten Bereichen und die Überwachung des aktuellen Lagerbestands);
• Zugangskontrolle (Zeiterfassung, Zugangskontrolle oder Einschränkung des Zugangs von Personen zu ausgewählten Standorten und Maschinen, Verkehrsmanagement, Parksysteme);
• mobile Geräte (kontaktloses Bezahlen, Übertragung von Informationen zwischen Geräten). 

Die Verwendung von RFID ist natürlich mit einer Reihe von Risiken verbunden, z. B. dem Risiko einer unerwünschten Datenlesung. Aus diesem Grund nutzen viele Menschen gerne RFID-Brieftaschen oder RFID- und NFC-Blocker. Es gibt auch Werkzeuge (d.h. ChameleonUltra), die zur Bewertung der Sicherheit in RFID- und NFC-Umgebungen in verschiedenen Angriffsszenarien verwendet werden können. 

Überprüfen Sie auch den Blogeintrag von Sapsan: Was ist eine RFID-Karte?

Standardsysteme für RFID – Überblick über Frequenzen

Es gibt mehrere Standards für RFID-Systeme. Die Einteilung erfolgt nach den Betriebsfrequenzen. 

Frequenz 125 kHZ

Na Betriebsfrequenz (125 kHz) Es gibt ein System namens Unique. Ein ähnliches System ist Hitag. 

• Sie haben eine einfache Konstruktion und passive Markierungen mit kleiner Reichweite (einige cm). 
• Freie Datenübertragung: von 2kb/s (Unique) bis 4kb/s (Hitag). 
• Daten werden nicht authentifiziert und sind in keiner Weise geschützt. Wenn die Karte in Reichweite des Lesegeräts ist, beginnt sie sofort, ein Signal zu senden. 
• In solchen Systemen hält man einfach den Tagger an den Leser (Türöffnen, Schranköffnen, Mitarbeiterregistrierung).
• Niedriges Sicherheitsniveau (Leichtigkeit Kopieren i das Auslesen der Karte aus jemandes Tasche). 

Frequenz 13,56 MHz

Na Frequenzen 13,56 MHz Mifare- und NFC-Systeme funktionieren. Sie können sowohl mit passiven Transpondern als auch mit aktiven Tags arbeiten, indem sie Daten untereinander austauschen, was bereits große Möglichkeiten schafft. Aktive Tags benötigen natürlich eine separate Stromversorgung.

• Die Übertragungsgeschwindigkeit beträgt 800 kb/s. Nutzung komplexer Protokolle.
• Reichweite - 1 m (Mifare), 20 cm (NFC).

• Hohe Störfestigkeit.
• RFID-Systeme auf dieser Frequenz unterstützen Verschlüsselung, Authentifizierung und Kryptografie.
• Beispielanwendung: Kreditkartenbearbeitung, Antidiebstahlsysteme im Handel, Ticketverkaufsanwendungen, Zahlungen per Telefon.
• Hohe Sicherheitsstufe.

Frequenz 860 - 956 MHz

Es gibt auch RFID-Systeme der neuesten Generation, die bei den höchsten Frequenzen (Bereich von 860 MHz bis 956 MHz) arbeiten. Wir werden sie hier jedoch nicht näher beschreiben. Wir nennen nur die Hauptmerkmale, zu denen gehören:

• Reichweite - über 20 m,
• hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit,
• die Möglichkeit, mehrere Tags gleichzeitig in kurzer Zeit zu lesen.

Wie sehen RFID-Transponder aus?

Transponder (Marker oder RFID-Tags) können in folgender Form auftreten:

• dünnerer und dickerer Karten, 
• Schlüsselanhänger, 
• monet, 
• Aufkleber, 
• Ringe 
• Handgelenkband. 

Sie können auch sehr diskrete, kleine und flexible selbstklebende Bänder oder solche sein, die in die Etiketten von Kleidung eingenäht werden. 

Wenn man nur auf die Gehäuse von RFID-Tags schaut, ist es unmöglich zu unterscheiden, auf welchen Frequenzen oder Protokollen ein bestimmter Tag funktioniert. Besonders, da die Hersteller oft ähnliche oder identische Gehäuse für verschiedene Typen verwenden. RFID-Schlüsselanhänger, die auf anderen Frequenzen arbeiten. Außen kann das Tag also visuell sehr ähnlich aussehen, aber innen ganz anders sein. 

Wie unterscheidet man zwischen RFID-Tags mit niedriger und hoher Frequenz? 

Anstatt zu raten, auf welcher Frequenz ein bestimmtes RFID-Tag arbeitet, kannst du seine Antenne durchleuchten. Halte die Karte einfach gegen das Licht und lasse es hindurchscheinen. Tags mit niedriger Frequenz (125 kHZ) zeichnen sich durch eine RFID-Antenne aus, die aus dünnem Draht besteht. Aber Vorsicht: Diese Antenne hat normalerweise eine große Anzahl von Windungen, weshalb sie den Eindruck eines soliden Metallstücks erwecken kann. RFID-Karten o hoher Frequenz (13,56 MHz) haben eine viel geringere Anzahl dickerer Wicklungen und sichtbare Lücken zwischen diesen Wicklungen. 

Sicherheit von virtuellen und physischen Bankkarten

Niedrigfrequente Tags haben die Eigenschaft, dass sie leicht gelesen, gespeichert und auf eine neue Karte kopiert oder zur Analyse exportiert werden können. Das Gerät, das unter anderem die Emulation von RFID-Tags ermöglicht, ist Flipper Eins. Er kann dies jedoch sowohl bei Hochfrequenz-Tags tun! Wie sieht es also in diesem Fall aus Sicherheit von Bankkarten (in physischer und virtueller Form)?

• Auf virtuellen Bankkarten, wenn wir mit dem Smartphone bezahlen, funktioniert Mechanismus zur Änderung der UID. Worauf basiert es? Es funktioniert so, dass sich die UID-Nummer jedes Mal ändert, wenn die Karte mit dem Flipper gelesen wird. Dadurch ist es jemandem von außen nicht möglich, die Transaktionen mit unserer Bankkarte abzugleichen. Der Name des Inhabers der virtuellen Karte ist ebenfalls nicht verfügbar. 
• Im Falle von physischen Bankkarten besteht nach der Emulation der Tags die Möglichkeit, eine Online-Zahlung vorzunehmen (wenn das Ablaufdatum und die Kartennummer bekannt sind), und manchmal sind auch der Vorname und Nachname des Karteninhabers verfügbar. 

Die virtuelle Karte liefert somit weniger Informationen und ist sicherer bei Offline-Zahlungen. 

RFID-System – Vorteile und Nachteile

Da wir es bereits wissen, Was ist RFID und wie funktioniert es, es lohnt sich, seine stärkeren und etwas schwächeren Punkte zu betrachten. Mes hat wirklich viele Vorteile, die zu seiner breiten RFID-Anwendungen in sehr unterschiedlichen Lebensbereichen. Vor allem, Funktionsweise von RFID ermöglicht eine schnelle und berührungslose Datenauslesung von Tags, was erheblich beschleunigt die Prozesse der Identifizierung, Überwachung und Verwaltung von Ressourcen. 

RFID-System ma Anwendung u.a. in der Logistik (das, wie RFID funktioniert, es erleichtert unter anderem die Inventarisierung, die Verfolgung von Sendungen in jeder Phase der Lieferkette sowie die Automatisierung von Lagerprozessen, was zu erheblichen Zeitersparnissen und einer Reduzierung von Fehlern führt). Tatsächlich profitieren alle Branchen, die RFID zur Automatisierung, Kostensenkung und Effizienzsteigerung nutzen, erheblich. Das bedeutet, dass die RFID-Technologie für sie eine äußerst wertvolle Investition ist.

RFID-Systeme Sie können aus großer Entfernung arbeiten, und bei bestimmten Frequenzen ist es sogar möglich, mehrere Tags gleichzeitig auszulesen. Dadurch ist RFID eine äußerst effiziente Lösung in Lagern, Geschäften oder an Produktionslinien. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, RFID mit anderen Systemen zu integrieren, was die Automatisierung vieler Prozesse und die Reduzierung menschlicher Fehler ermöglicht.

Das RFID-System ist jedoch nicht ohne Mängel. Eines der Hauptprobleme ist die Datensicherheit, insbesondere bei älteren Systemen, die auf niedrigen Frequenzen arbeiten und anfällig für unautorisierte Auslesungen und Klonierungen sind. Implementierungskosten RFID-Systeme, insbesondere die fortschrittlichen, können ebenfalls hoch sein, was eine Barriere für kleinere Unternehmen darstellt. Darüber hinaus kann die Effektivität des RFID-Systems auch durch elektromagnetische Störungen sowie durch die Anwesenheit von Metallen oder Flüssigkeiten eingeschränkt, die die Übertragung von Funkwellen erschweren können.

Zusammenfassung + interessante Fakten über RFID

RFID – was bedeutet das? Es ist eine Abkürzung für das englische Radio-Frequency Identification, diese Technologie beeinflusst täglich unser Leben, oft auf eine Weise, die uns entgehen kann! In der Zusammenfassung dieses Beitrags haben wir beschlossen, einige interessante Fakten aufzunehmen, die zwar im Artikel nicht behandelt wurden, die jedoch Ihr Wissen über RFID zusätzlich bereichern können.

• Wusstest du, dass RFID zwar wie eine moderne Technologie erscheinen mag, ihre Wurzeln jedoch bis in die Zeit des Zweiten Weltkriegs zurückreichen? Ja, das ist wahr! Genau in dieser Zeit wurde in Großbritannien eine Technologie entwickelt, die die Identifizierung von Flugzeugen ohne physischen Kontakt zu Radaren ermöglichte. Nur wenige Menschen sind sich bewusst, dass diese frühe Anwendung der RF-Technologie (Radiowellen) das Fundament für die spätere Entwicklung von RFID bildete.

• RFID-Technologie tauchten häufig in verschiedenen Filmen als Element futuristischer Visionen und fortschrittlicher Managementsysteme auf. In einer Episode der beliebten Fernsehserie Die Big Bang Theorie bereitet sich Sheldon auf eine Reise vor und verwendet RFID, um seine Sachen zu verwalten. Sieh dir das auf Youtube an: Die Bing Bang Theorie RFID-Tags 😂

• RFID hat auch seinen Platz in der Modewelt gefunden. Einige sehr exklusive Marken haben begonnen, RFID-Tags in den Bekleidungslabels zu verwenden, um die Authentizität der Produkte zu überwachen und jeglichen Fälschungen vorzubeugen. 

• RFID kann nicht nur in ernsthaften und geschäftlichen Anwendungen eingesetzt werden, sondern auch zum Spaß. Zum Beispiel wird RFID in Freizeitparks und Museen verwendet, um interaktive Erlebnisse für die Besucher zu schaffen. RFID-Tags in Armbändern können Erlebnisse personalisieren, wie interaktive Spiele und Anwendungen, je nachdem, welche Attraktionen der Benutzer besucht.

Nun, wie man sieht, ist RFID eine interessante Technologie, die sich ständig weiterentwickelt und uns mit ihren vielseitigen Anwendungen überrascht. Der Einfluss auf verschiedene Branchen und das tägliche Leben ist enorm, und die Zukunft verspricht noch mehr Innovationen.

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