Was ist RFID und wie funktioniert es?

RFID (Radio Frequency Identification) ist eine Form der drahtlosen Kommunikation, bei der elektromagnetische oder elektrostatische Kopplung im Hochfrequenzbereich des elektromagnetischen Spektrums genutzt wird, um ein Objekt, ein Tier oder eine Person eindeutig zu identifizieren.

Jedes RFID-System besteht aus drei Komponenten: einer Scanantenne, einem Transceiver und einem Transponder. Wenn die Scanantenne und der Transceiver kombiniert werden, werden sie als RFID-Leser oder Interrogator bezeichnet. Es gibt zwei Arten von RFID-Lesegeräten: stationäre Lesegeräte und mobile Lesegeräte. Der RFID-Leser ist ein mit dem Netzwerk verbundenes Gerät, das tragbar oder fest angeschlossen sein kann. Es nutzt Funkwellen, um Signale zu übertragen, die das Tag aktivieren. Sobald das Tag aktiviert ist, sendet es eine Welle zurück zur Antenne, wo sie in Daten umgewandelt wird.

Der Transponder befindet sich im RFID-Tag selbst. Die Lesereichweite für RFID-Tags variiert je nach Faktoren wie der Art des Tags, der Art des Lesegeräts, der RFID-Frequenz und Störungen in der Umgebung oder durch andere RFID-Tags und Lesegeräte. Tags mit einer stärkeren Stromquelle haben auch eine größere Lesereichweite.

RFID-Tags bestehen aus einem integrierten Schaltkreis (IC), einer Antenne und einem Substrat. Der Teil eines RFID-Tags, der identifizierende Informationen kodiert, wird als RFID-Inlay bezeichnet.

Es gibt zwei Haupttypen von RFID-Tags:

Es gibt auch semi-passive RFID-Tags, was bedeutet, dass eine Batterie den Schaltkreis betreibt, während die Kommunikation über das RFID-Lesegerät erfolgt.

Ein eingebetteter nichtflüchtiger Speicher mit geringem Stromverbrauch spielt in jedem RFID-System eine wichtige Rolle. RFID-Tags enthalten in der Regel weniger als 2.000 KB an Daten, einschließlich einer eindeutigen Kennung/Seriennummer. Tags können schreibgeschützt oder schreibgeschützt sein, wobei Daten vom Lesegerät hinzugefügt oder vorhandene Daten überschrieben werden können.

Die Lesereichweite für RFID-Tags variiert je nach Faktoren wie Tag-Typ, Typ des Lesegeräts, RFID-Frequenz und Störungen in der Umgebung oder durch andere RFID-Tags und Lesegeräte. Aktive RFID-Tags haben aufgrund der stärkeren Stromquelle eine größere Lesereichweite als passive RFID-Tags.

Smart Labels sind einfache RFID-Tags. Diese Etiketten verfügen über einen in ein Klebeetikett eingebetteten RFID-Tag und einen Barcode. Sie können auch sowohl von RFID- als auch von Barcode-Lesegeräten verwendet werden. Intelligente Etiketten können bei Bedarf mit Desktop-Druckern gedruckt werden, während für RFID-Tags eine fortschrittlichere Ausrüstung erforderlich ist.

Es gibt drei Haupttypen von RFID-Systemen: Niederfrequenz (LF), Hochfrequenz (HF) und Ultrahochfrequenz (UHF). Mikrowellen-RFID ist ebenfalls verfügbar. Die Häufigkeiten variieren stark je nach Land und Region.

Die verwendete Frequenz hängt von der RFID-Anwendung ab, wobei die tatsächlich erzielten Entfernungen manchmal von den Erwartungen abweichen können. Als das US-Außenministerium beispielsweise ankündigte, dass es mit einem RFID-Chip ausgestattete elektronische Reisepässe herausgeben würde, hieß es, dass die Chips nur aus einer Entfernung von etwa 10 cm gelesen werden könnten. Das Außenministerium erhielt jedoch bald Beweise dafür, dass RFID-Lesegeräte die Informationen von den RFID-Tags aus einer Entfernung von viel mehr als 10 cm – manchmal sogar aus mehr als 10 m Entfernung – erfassen konnten.

Wenn größere Lesereichweiten erforderlich sind, kann der Einsatz von Tags mit zusätzlicher Leistung die Lesereichweite auf über 90 m erhöhen.

RFID stammt aus den 1940er Jahren; In den 1970er Jahren wurde es jedoch häufiger eingesetzt. Die hohen Kosten der Tags und Lesegeräte verhinderten lange Zeit eine breite kommerzielle Nutzung. Da die Hardwarekosten gesunken sind, hat auch die Akzeptanz von RFID zugenommen.

Zu den häufigsten Anwendungen für RFID-Anwendungen gehören:

Der Einsatz von RFID als Alternative zu Barcodes wird immer häufiger eingesetzt. RFID- und Barcode-Technologien werden auf ähnliche Weise zur Bestandsverfolgung eingesetzt, es gibt jedoch einige wichtige Unterschiede zwischen ihnen.

Nahfeldkommunikation (NFC) ermöglicht den Datenaustausch zwischen Geräten mithilfe der drahtlosen Hochfrequenzkommunikationstechnologie mit kurzer Reichweite. NFC vereint die Schnittstelle einer Smartcard und eines Lesegeräts in einem einzigen Gerät.

RFID ist für zwei Hauptprobleme anfällig:

Ein häufiges Sicherheits- oder Datenschutzrisiko bei RFID besteht darin, dass RFID-Tag-Daten von jedem mit einem kompatiblen Lesegerät gelesen werden können. Etiketten können oft gelesen werden, nachdem ein Artikel ein Geschäft oder eine Lieferkette verlässt. Sie können auch ohne Wissen des Benutzers mit nicht autorisierten Lesegeräten gelesen werden, und wenn ein Tag eine eindeutige Seriennummer hat, kann er einem Verbraucher zugeordnet werden. Während es sich bei Einzelpersonen um ein Datenschutzproblem handelt, kann es im militärischen oder medizinischen Umfeld zu einem Anliegen der nationalen Sicherheit oder einer Frage von Leben und Tod kommen.

Da RFID-Tags nicht über viel Rechenleistung verfügen, sind sie nicht in der Lage, eine Verschlüsselung zu ermöglichen, wie sie beispielsweise in einem Challenge-Response-Authentifizierungssystem verwendet wird. Eine Ausnahme hiervon gilt jedoch speziell für RFID-Tags, die in Reisepässen verwendet werden – Basic Access Control (BAC). Dabei verfügt der Chip über ausreichend Rechenleistung, um einen verschlüsselten Token vom Lesegerät zu entschlüsseln und so die Gültigkeit des Lesegeräts zu beweisen.

Am Lesegerät werden die auf dem Reisepass aufgedruckten Informationen maschinell gescannt und daraus ein Schlüssel für den Reisepass abgeleitet. Es werden drei Informationen verwendet – die Passnummer, das Geburtsdatum des Passinhabers und das Ablaufdatum des Passes – sowie eine Prüfsummenziffer für jede dieser drei Informationen.

Forscher sagen, dass dies bedeutet, dass Reisepässe durch ein Passwort mit deutlich weniger Entropie geschützt sind, als es normalerweise im E-Commerce verwendet wird. Der Schlüssel ist außerdem für die gesamte Gültigkeitsdauer des Reisepasses statisch. Sobald ein Unternehmen also einmalig Zugriff auf die gedruckten Schlüsselinformationen hatte, ist der Reisepass mit oder ohne Zustimmung des Passinhabers lesbar, bis der Reisepass abläuft.

Das US-Außenministerium, das das BAC-System im Jahr 2007 eingeführt hat, hat elektronische Reisepässe mit einem Anti-Skimming-Material ausgestattet, um die Gefahr unentdeckter Versuche, die persönlichen Daten der Benutzer zu stehlen, zu mindern.

Es gibt mehrere Richtlinien und Spezifikationen für die RFID-Technologie, die wichtigsten Normungsorganisationen sind jedoch:

Zu jeder Funkfrequenz gehören Standards, darunter ISO 14223 und ISO/IEC 18000-2 für LF-RFID, ISO 15693 und ISO/IEC 14443 für HF-RFID sowie ISO 18000-6C für UHF-RFID.

RFID-Systeme werden zunehmend zur Unterstützung von Internet-of-Things-Implementierungen eingesetzt. Durch die Kombination der Technologie mit intelligenten Sensoren und/oder GPS-Technologie können Sensordaten wie Temperatur, Bewegung und Standort drahtlos übertragen werden.