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

RFID ist einfach die Identifizierung durch Funkwellen. Die Abkürzung RFID kommt aus dem Englischen Radio-Frequenz-Identifikation. Diese Technologie wird im täglichen Leben eingesetzt (z. B. bei der Zugangskontrolle, im Handel oder beim kontaktlosen Bezahlen). In diesem Eintrag erfahren Sie u. a. wie RFID funktioniert. In dem Artikel vergleichen wir rFID-Etiketten (typen tags) mit unterschiedlichen Frequenzen und diskutieren die Sicherheit von physischen und virtuellen Zahlungskarten. Außerdem werden wir die aufbau von RFID-Antennen.

RFID - wie funktioniert es??

Ein ferngesteuertes Radiofrequenz-Identifikationssystem bietet die Möglichkeit, Daten schnell zu lesen und zu übertragen. Mit Hilfe von Radiowellen ist es auch möglich, einen elektronischen Schaltkreis (rFID-Tag) zu betreiben, der ein Objekt kennzeichnet, um eine berührungslose Identifizierung des Objekts mit Hilfe eines Lesegeräts. RFID-Etiketten werden u. a. in Systemen zur Inventarisierung von Waren eingesetzt. Per Funk können Daten auch aus großer Entfernung gelesen, übertragen und auch verändert werden. Wie weit? Die zum Auslesen erforderliche Reichweite hängt ab von:

• der in der Kassette verwendeten Antenne,
• dem Typ des rFID-Lesegerät,
• dem Frequenzband (die gängigsten sind 125 kHz und 13,56 MHz, aber es gibt z. B. auch 860 - 956 MHz).

Aufbau rFID-System

Das grundlegendste rFID-System system besteht aus zwei elektronischen Schaltkreisen: einem Lesegerät und einem Transponder (auch Marker genannt, manchmal auch rFID-Tag).

• Das RFID-Lesegerät enthält einen Frequenzgenerator, einen Resonanzkreis mit einer Spule, die gleichzeitig eine Antenne ist, und ein Voltmeter, das die im Detektor (Resonanzkreis) herrschende Spannung anzeigt.
• Der Transponder (Tag oder rFID-Tag) besteht aus einem Schaltkreis, der auf die Frequenz des Signals im Lesegerät abgestimmt ist, und einem Mikroprozessor. Die Antennen des Transponders und des rFID-Lesegeräts befinden sich in einem gewissen Abstand zueinander, aber so, dass die beiden Spulen magnetisch gekoppelt werden können. In diesem Artikel werden wir die Begriffe Transponder, Tag und Etikett synonym verwenden.

Das Lesegerät ist das zentrale und aktive Element. Es enthält einen Funkwellensender und -empfänger. Ein solches rFID-Lesegerät kann ein eigenständiges Gerät sein oder an eine zentrale Steuerung (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 das Etikett in die Nähe des Lesegeräts gebracht wird, beginnt die Antenne, eine Trägerwelle zu empfangen, die zyklisch vom Lesegerät gesendet wird.

RFID - beispiele anwendungen

RFID begleitet uns tagtäglich in verschiedenen Lebensbereichen. Die Identifizierung von Gegenständen mit Hilfe von Funkwellen begegnet uns in Umkleideräumen von Schwimmbädern (Zugang zu Schließfächern mit Hilfe von gummierten, wasserdichten Uhren), in Geschäften (Kennzeichnung von Waren) oder bei Sportveranstaltungen (z. B. Zeitmessung bei Laufwettbewerben). RFID wird überall eingesetzt RFID WIRD ÜBERALL EINGESETZT. Anwendungen dieser Technologie sind wirklich breit gefächert. Proximity-Karten und rFID-Schlüsselanhänger-Lesegeräte sind auch in Wohngebäuden sehr beliebt geworden.

Hier sind die beliebtesten beispiele für den Einsatz von RFID:

• handel (RFID ermöglicht u. a. den Schutz von Waren vor Diebstahl, die Durchführung von Inventuren, die Lokalisierung des Sortiments in bestimmten Bereichen und die Überwachung des aktuellen Lagerbestands);
• zugangskontrolle (Kontrolle der Arbeitszeiten, Zulassung oder Beschränkung des Zugangs von Personen zu bestimmten Orten und Maschinen, Verkehrsmanagement, Parksysteme);
• mobile Geräte (kontaktlose Zahlungen, Informationsübertragung zwischen Geräten).

Der Einsatz von RFID birgt natürlich eine Reihe von Risiken, z. B. das Risiko des unerwünschten Auslesens von Daten. Aus diesem Grund sind viele Menschen sehr daran interessiert, z. B rFID-Geldbörsen oder rFID-Schutz und NFC-Blocker. Es gibt auch Tools (z. B. ChameleonUltra), mit denen die Sicherheit in RFID- und NFC-Umgebungen unter verschiedenen Angriffsszenarien bewertet werden kann.

Normen rFID-Systeme - Frequenzübersicht

Es gibt mehrere Standards für RFID-Systeme. Die Unterteilung erfolgt auf der Grundlage der Betriebsfrequenzen.

Frequenz 125 kHZ

Auf betriebsfrequenz (125 kHz) arbeitet ein System namens Unique. Ein ähnliches System ist Hitag.

• Sie haben ein einfaches Design und eine kurze Reichweite (einige cm).
• Die Datenübertragung ist langsam: von 2kb/s (Unique) bis 4kb/s (Hitag).
• Die Daten werden nicht authentifiziert und sind in keiner Weise geschützt. Wenn die Karte in die Reichweite des Lesegeräts kommt, beginnt sie sofort mit der Übertragung des Signals.
• Bei solchen Systemen wird ein Tag einfach an das Lesegerät gehalten (Öffnen von Türen, Schließfächern, Registrierung von Mitarbeitern).
• Geringe Sicherheit (die Karte kann leicht kopiert und aus der Tasche gelesen werden).

13,56 MHz-Frequenz

Auf 13,56-MHz-Frequenz arbeiten Mifare- und NFC-Systeme. Diese können mit passiven Transpondern arbeiten, aber auch mit aktiven Tags, die untereinander Daten austauschen, was bereits große Möglichkeiten bietet. Aktive Tags benötigen natürlich bereits eine separate Stromversorgung.

• Die Übertragungsgeschwindigkeit beträgt 800 kbps. Verwendung von komplexen Protokollen.
• Betriebsreichweite 1 m (Mifare), 20 cm (NFC).

• Hohe Widerstandsfähigkeit gegen Störungen.
• RFID-Systeme auf dieser Frequenz unterstützen Verschlüsselung, Authentifizierung und Kryptografie.
• Anwendungsbeispiele: Kreditkartenverarbeitung, Diebstahlschutzsysteme im Einzelhandel, Ticketing-Anwendungen, Zahlungen per Telefon.
• Hohes Maß an Sicherheit.

Frequenz 860 - 956 MHz

Es gibt auch rFID-Systeme der neuesten Generation, die mit den höchsten Frequenzen arbeiten (Bereich 860 MHz bis 956 MHz). Sie sollen hier jedoch nicht näher beschrieben werden. Wir werden nur die wichtigsten Merkmale erwähnen, zu denen gehören

• reichweite - mehr als 20 m,
• hohe Datenübertragungsrate,
• die Fähigkeit, mehrere Tags gleichzeitig in kurzer Zeit zu lesen.

Wie sehen sie aus? rFID-Transponder?

Transponder (Tags oder rFID-Etiketten) können in Form von:

• dünnere und dickere Karten,
• schlüsselanhänger,
• münzen
• aufkleber
• ringe
• armbänder.

Es kann sich auch um sehr diskrete, kleine und flexible selbstklebende Streifen handeln oder um solche, die in Kleidungsanhänger eingenäht sind.

Ein Blick auf die Hüllen genügt rFID-Etikettenist es unmöglich zu unterscheiden, mit welchen Frequenzen oder welchem Protokoll der Tag arbeitet. Zumal die Hersteller oft einen ähnlichen oder identischen Gehäusetyp für verschiedene Arten von RFID-Schlüsselanhängern verwenden, die mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten. Äußerlich kann der Tag also sehr ähnlich aussehen, aber im Inneren kann er völlig anders sein.

Woran erkennt man den Unterschied zwischen rFID-Etiketten niedriger und hoher Frequenz?

Anstatt zu raten, welche Frequenz ein bestimmter rFID-Tagist, können Sie seine Antenne röntgen. Halten Sie die Karte buchstäblich gegen eine Lampe und lassen Sie Licht durch sie hindurch. Tags mit niedriger Frequenz (125 kHZ) zeichnen sich durch eine rFID-Antenne die aus einem dünnen Draht besteht. Aber Vorsicht: Diese Antenne hat in der Regel eine große Anzahl von Spulen, so dass sie wie ein massives Stück Metall aussehen kann. RFID-Karten mit hoher Frequenz (13,56 MHz) haben eine viel geringere Anzahl dickerer Spulen und sichtbare Lücken zwischen diesen Spulen.

Sicherheit von virtuellen und physischen Bankkarten

Niederfrequenz-Tags haben den Vorteil, dass sie leicht zu lesen, zu beschreiben und auf eine neue Karte zu klonen oder zur Analyse zu exportieren sind. Ein Gerät, das unter anderem die Emulation von RFID-Tags ermöglicht, ist der Flipper One. Allerdings kann er dies für beide Hochfrequenz-Tags! Wie wird also sicherheit von Bankkarten (in physischer und virtueller Form)?

• Bei virtuellen Bankkarten gibt es beim Bezahlen mit einem Smartphone einen uID-Änderungsmechanismus. Worin besteht dieser? Er funktioniert so, dass sich jedes Mal, wenn man die Karte mit Flipper ausliest, die UID-Nummer ändert. Auf diese Weise kann ein Außenstehender die Transaktion nicht mit unserer Bankkarte abgleichen. Auch der Name des virtuellen Karteninhabers ist nicht verfügbar.
• Bei physischen Bankkarten ist es nach der Tag-Emulation möglich, eine Online-Zahlung durchzuführen (wenn das Ablaufdatum und die Kartennummer bekannt sind), und manchmal ist auch der Name des Karteninhabers verfügbar.

Eine virtuelle Karte liefert also weniger Informationen und ist für Offline-Zahlungen sicherer.

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