RFIDとは何ですか?またどのように機能しますか?

RFID (無線周波数識別) は、物体、動物、または人を一意に識別するために、電磁スペクトルの無線周波数部分における電磁結合または静電結合の使用を組み込んだ無線通信の形式です。

すべての RFID システムは、スキャン アンテナ、トランシーバー、トランスポンダーの 3 つのコンポーネントで構成されます。 スキャン アンテナとトランシーバーを組み合わせると、RFID リーダーまたは質問器と呼ばれます。 RFID リーダーには、固定リーダーとモバイル リーダーの 2 種類があります。 RFID リーダーは、ポータブルまたは永続的に接続できるネットワーク接続デバイスです。 電波を使用してタグを起動する信号を送信します。 タグはアクティブになると電波をアンテナに送り返し、そこでデータに変換されます。

トランスポンダーは RFID タグ自体に組み込まれています。 RFID タグの読み取り範囲は、タグの種類、リーダーの種類、RFID 周波数、周囲環境や他の RFID タグやリーダーからの干渉などの要因によって異なります。 より強力な電源を備えたタグは、読み取り範囲も長くなります。

RFIDタグは集積回路(IC)、アンテナ、基板で構成されています。 識別情報をエンコードする RFID タグの部分は、RFID インレイと呼ばれます。

RFID タグには主に 2 つのタイプがあります。

セミパッシブ RFID タグもあります。これは、通信が RFID リーダーによって電力供給されている間、バッテリーが回路を動作させることを意味します。

低電力の組み込み不揮発性メモリは、あらゆる RFID システムで重要な役割を果たします。 RFID タグは通常、一意の識別子/シリアル番号を含む 2,000 KB 未満のデータを保持します。 タグは読み取り専用または読み取り/書き込み可能で、リーダーによってデータを追加したり、既存のデータを上書きしたりできます。

RFID タグの読み取り範囲は、タグの種類、リーダーの種類、RFID 周波数、周囲環境や他の RFID タグやリーダーからの干渉などの要因によって異なります。 アクティブ RFID タグは、電源が強力であるため、パッシブ RFID タグよりも読み取り範囲が長くなります。

スマートラベルはシンプルなRFIDタグです。 これらのラベルには、粘着ラベルに RFID タグが埋め込まれており、バーコードが付いています。 RFID リーダーとバーコード リーダーの両方で使用することもできます。 スマート ラベルはデスクトップ プリンタを使用してオンデマンドで印刷できますが、RFID タグにはより高度な機器が必要です。

RFID システムには、低周波 (LF)、高周波 (HF)、超短波 (UHF) の 3 つの主なタイプがあります。 マイクロ波RFIDも利用可能です。 頻度は国や地域によって大きく異なります。

使用される周波数は RFID アプリケーションによって異なり、実際に取得される距離は予想される距離と異なる場合があります。 例えば、米国国務省がRFIDチップを搭載した電子パスポートを発行すると発表した際、チップは約4インチ離れたところからしか読み取れないと述べた。 しかし、国務省はすぐに、RFID リーダーが 4 インチよりもはるかに離れた場所 (場合によっては 33 フィート以上) からでも RFID タグの情報を読み取ることができるという証拠を入手しました。

より長い読み取り範囲が必要な場合は、追加の電力を備えたタグを使用すると、読み取り範囲を 300 フィート以上に高めることができます。

RFID の歴史は 1940 年代にまで遡ります。 ただし、1970 年代にはより頻繁に使用されるようになりました。 タグとリーダーのコストが高いため、長い間、商業利用が広範に禁止されていました。 ハードウェアのコストが低下するにつれて、RFID の採用も増加しました。

RFID アプリケーションの一般的な用途には次のようなものがあります。

バーコードの代替として RFID の使用が増加しています。 RFID とバーコード テクノロジは、在庫を追跡するために同様の方法で使用されますが、それらの間にはいくつかの重要な違いがあります。

近距離無線通信 (NFC) では、短距離の高周波無線通信技術を使用してデバイス間でデータを交換できます。 NFC は、スマート カードとリーダーのインターフェイスを 1 つのデバイスに結合します。

RFID には、次の 2 つの主な問題が発生する傾向があります。

RFID のセキュリティまたはプライバシーに関する一般的な懸念は、互換性のあるリーダーを使用すれば誰でも RFID タグ データを読み取ることができることです。 多くの場合、タグは商品が店舗やサプライ チェーンから出荷された後に読み取られます。 また、タグは、無許可のリーダーを使用してユーザーの知らないうちに読み取られる可能性があり、タグに固有のシリアル番号がある場合は、消費者に関連付けることができます。 これは個人にとってはプライバシーの問題ですが、軍事や医療の現場では国家安全保障や生死に関わる問題となる可能性があります。

RFID タグには多くの計算能力がないため、チャレンジ/レスポンス認証システムで使用されるような暗号化に対応できません。 ただし、パスポートで使用される RFID タグに特有の例外が 1 つあります。これは、基本アクセス制御 (BAC) です。 ここで、チップにはリーダーからの暗号化されたトークンを解読するのに十分な計算能力があり、リーダーの正当性が証明されます。

リーダーでは、パスポートに印刷された情報が機械でスキャンされ、パスポートのキーを取得するために使用されます。 パスポート番号、パスポート所有者の生年月日、パスポートの有効期限という 3 つの情報が、それぞれのチェックサム数字とともに使用されます。

研究者らは、これはパスポートが電子商取引で通常使用されるよりもかなり低いエントロピーのパスワードで保護されていることを意味すると述べている。 また、それらのキーはパスポートの存続期間中は静的であるため、エンティティが印刷されたキー情報に一度アクセスすると、パスポートの有効期限が切れるまで、パスポート所持者の同意の有無にかかわらずパスポートを読み取ることができます。

2007 年に BAC システムを採用した米国国務省は、ユーザーの個人情報を気付かれずに盗もうとする脅威を軽減するために、電子パスポートにスキミング防止素材を追加しました。

RFID テクノロジーにはいくつかのガイドラインと仕様がありますが、主な標準化団体は次のとおりです。

各無線周波数には、LF RFID の ISO 14223 および ISO/IEC 18000-2、HF RFID の ISO 15693 および ISO/IEC 14443、UHF RFID の ISO 18000-6C などの関連規格があります。

RFID システムは、モノのインターネットの展開をサポートするためにますます使用されています。 この技術をスマート センサーや GPS テクノロジーと組み合わせることで、温度、動き、位置などのセンサー データをワイヤレスで送信できるようになります。