RFID Nedir? ~ Computer Programming

Radio-Frequency Identification (RFID)

1.RFID Tarihçesi

1945 yılında Leon Theremin Sovyetler Birliği için casusluk amacı ile ses dinleme cihazı üretmek için çalışmalar yapmıştır. Bunu gerçekleştirirken havadaki radyo dalgalarının belirli bir yüzeye çarptırıp sese çevirmeye çalışmıştır. Bu çalışmalar esnasında bu dalgaların alıcı cihazda güç kaynağı olmamasına rağmen resenator (yankı) yapma özelliğinden faydalanmıştır. Buradaki pasif (passive) özelliği sebebiyle RFID teknolojisinin başlangıcı kabul edilebilir. Aşağıda bu cihazın resmi bulunmaktadır.

Benzer teknolojileri Almanlar’da ikinci dünya savaşında kendi uçaklarını düşman uçaklarından ayırabilmek için kullanmışlardır.

Mario Cordullo’nun 1973 yılında patentini aldığı passive radio transponder with memory çalışması ise modern RFID teknolojisinin gerçek atası olarak kabul edilmektedir.

2.RFID Nedir?

Radio Frequency Identification (RFID) ya da “Radyo Frekanslı Tanımla” şeklinde Türkçeleştirilirse; canlıları ya da nesneleri radyo dalgaları ile tanımlamak için kullanılan teknolojilere verilen genel isimdir. Radyo frekansı ile haberleşen ve içinde bilgi depolayabilen chip teknolojisi olarak da tanımlanabilir. Chip’ in kullandığı frekansa, hafızaya, haberleşmede kullanılan protokole ve ürünün şekline göre çok farklı RFID tipleri vardır. Bir RFID ürünü kart şeklinde olabileceği gibi, disk, tüp veya herhangi bir geometride de olabilir. Tüm bu ürünler TAG olarak adlandırılmaktadır. Bilgi alışverişi sırasında tamamen radyo frekansı kullanıldığı için temassız kontrol sistemi olarak da bilinmektedir. Bugün bilgi depolayabilen tanımlama için teknolojinin ulaştığı son noktadır denilebilir.

2.1.Tag (Etiket)

RFID bir okuyucu ve bir etiketten(tag) meydana gelen otomatik bir tanıma sistemidir. Bir RFID etiketi ise çip, güç kaynağı ve antenden oluşmaktadır. Etiket, bu sayede RFID okuyucularıyla iletişim kurabilir ve veri aktarıp alabilir. Günümüzde kullanım alanı oldukça geniş olduğu için bu tag lar da ihtiyaca yönelik olarak çeşitlilik göstermektedir. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanı kart şeklindeki diyebiliriz. Bunlara içerisinde çip bulunduran kredi kartları , kimlik kartları , pasolar … şeklinde örneklendirebiliriz. Kartlar dışında da NFC sistemler ve bina girişlerinde kullanılan anahtarlıklar da farklı şekillerdeki taglara örnek verilebilir.

Tipik olarak RFID etiketi 2 KB’tan fazla bilgi alamaz. Ancak üzerinde bulunduğu cisim hakkında basit bilgileri kaydetmek için yeterlidir. Şirketler genelde 96 bit seri numarası alabilen basit etiketler kullanırlar. Bu basit etiketlerin hem üretimi kolaydır hem de ürünün paketi ile birlikte atılabilirler.

2.2.Reader (Okuyu)

RFID okuyucular RFID etiketten gelen verileri okuyup bağlı olduğu mikro denetleyici veya bilgisayarın anlayabileceği şekilde radyo dalgalarını elektrik sinyallerine dönüştürür.

RFID ürünleri farklı enerji bandında çalışan çeşitleri mevcuttur. Bu farklılığın gereği olarak tag ve reader çeşitleri de farklılaşmaktadır.

2.3 Frekans

Band

Regulations

Range

Data speed

Remarks

120–150kHz (LF)

Unregulated

10 cm

Low

Animal identification, factory data collection

13.56MHz (HF)

ISM band worldwide

10 cm - 1 m

Low to moderate

Smart cards (ISO/IEC 15693, ISO/IEC 14443 A,B). Non fully ISO compatible memory cards (Mifare Classic, iCLASS, Legic, Felica ...). Micro processor ISO compatible cards (Desfire EV1, Seos)

433MHz (UHF)

Short Range Devices

1–100 m

Moderate

Defense applications, with active tags

865-868MHz (Europe)
902-928MHz (North America) UHF

ISM band

1–12 m

Moderate to high

EAN, various standards

2450-5800MHz (microwave)

ISM band

1–2 m

High

802.11 WLAN, Bluetooth standards

3.1–10GHz (microwave)

Ultra wide band

to 200 m

High

requires semi-active or active tags

RFID, düşük frekans (LF) 125–134kHz, yüksek frekans (HF) 13.56MHz, ultra yüksek frekans (UHF) 860–960MHz, 2.45GHz ve süper yüksek frekans (SHF) 5.8GHz frekanslarında kullanılabilmektedir.

2.4.Aktif ve Pasif RFID

Kullanım amacına göre RFID teknolojisine sahip ürünler pasif ve aktif olmak üzere 2 temel sınıfa ayrılır. Pasif tipteki ürünlerin içinde bir pil kaynağı yoktur. Gerekli enerjiyi kendilerini okuyan cihazların antenlerinden dolayı oluşan elektrik alanından elde ederler. Bu yüzden ömürleri yaklaşık 100 yıl gibi uzun bir süredir. Ancak okuma mesafeleri kullanılan frekansa da bağlı olarak oldukça kısadır. Aktif ürünler ise enerji elde etmek için dahili bir enerji kaynağı bulundurur. Bu kartların ömürleri genelde 5-10 yıl civarındadır. Ancak okuma mesafeleri daha uzundur. Ülkemizde otoyollarda kullanılan OGS sistemi aktif, KGS sistemi ise pasif ürün grubuna ait birer örnektir.

RFID teknolojisi bugün tüm dünyada yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Personel kontrolü, ürün ve hayvan takibi, güvenlik bunlardan sadece birkaçıdır. RFID kartların yüksek güvenliğe sahip olanları Dünya'da kimlik kartı ve kredi kartı olarak da kullanılmaktadır.

3.RFID Nasıl Çalışır?

Etiketin içinde bir mikroçip ve mikroçipi saran bir anten bulunmaktadır. Okuyucu ile etiket arasında, elektromanyetik dalgalar vasıtasıyla iletişim kurulmaktadır. Okuyucunun yaydığı elektromanyetik dalgalar, bir enerji olarak çiple buluşup onu harekete geçirmekte ve etiketten okuyucuya veri transferi yapılmaktadır. Tüm bunlar belli bir mesafede, herhangi bir temas olmadan ve kablosuz olarak gerçekleşmektedir. Okuyucu aldığı veri dalgasını sayısal dalga biçimine dönüştürerek bilgisayara aktarmaktadır.

4.Kullanım Alanları

RFID sadece tek bir alan ya da sektörde kullanılır denemez. Bugün büyük alışveriş merkezlerinde, zincir marketlerde, hayvan takiplerinde, havayolları-kargo şirketlerinde kullanılan örnekleri vardır. Bu teknoloji ile şirketlerin avantajları, zamanla azalan insan gücü maliyeti, otomatikleştirilmiş stok kontrolü, ürün takibi ve anında ulaşılabilen envanter bilgisidir. Ayrıca RFID sayesinde şirketlerin iş süreçleri hızlanacak ve ihtiyaç duyulan gelişmiş raporlar hızlı ve doğruluğu yüksek bir şekilde oluşturulabilecektir.

RFID teknolojileri, günümüzde lojistik, eğitim, üretim, güvenlik ve sağlık gibi çeşitli alanlarda kulanılmaktadır. Bu değişik alanlar için, kimlik tespiti amaçlı RFID etiket taşıyan çipler içeren pasaportlar, kütüphanelerde kitapların içine antenli etiketler yerleştirilerek kullanılan RFID sistemler, nesneleri veya canlıları takip etmek için üzerlerindeki etiketlerin kullanıldığı sistemler, stok ambarlarında ürün tanımlama ve takip için kullanılan otomatikleştirilmiş süreçler, otomatikleştirilmiş tedarik zinciri akış uygulamaları, belirli alanlara izinli giriş ve çıkış sistemleri, alış veriş sektöründe büyük marketlerdeki uygulamalar ve benzeri birçok uygulama örnek gösterilebilir.

RFID sistemlerinin bir çok kullanım alanı bulunmakla birlikte bunlardan bazılarını şöyle sıralayabiliriz;

Sağlık Sektörü,
Kapı giriş çıkış sistemleri,
İnsan Kimliklendirilmesi (Fabrikalar, Hastaneler),
Araç Kimliklendirilmesi (Otoyollar, Otoparklar),
Bagaj Takip Ve Çeşitlendirilmesi (Havayolları),
Envanter Sayımı (Depo Giriş ve Çıkışları),
Lojistik (Posta Servisleri, Kurye Servisleri),
Endüstriyel Üretim Kontrolü,
Kütüphane Yönetim Sistemi,
Hayvan Kimliklendirilmesi (Besi Ciftlikleri),
Çamaşırhane Yönetim Sistemi,
Atık Ve Çöp Toplama Dökme Yönetim Sistemi,
Fabrika Otomasyonu,
Basınçlı Tüp Takip Sistemleri (Lpg, Basınçlı Fıçılar),
Akıllı Raf Sistemleri (Süpermarketler Yapı Marketleri)

5. RFID SİSTEMLERİNDE GÜVENLİK
5.1 RFID Sistemlerinde Bulunan Güvenlik Tehditleri

İzinsiz Okuma : Bu güvenlik tehditi kısaca RFID etiketlerini okuma yetkisi olmayan kişilerin bu etiketlere erişerek üzerindeki verileri okuması olarak açıklanabilir.

Veri Tahrifi: Veri tahrifinde etikette bulunan güveliği ve etiketi tanımlayan değil de bu sınıfların dışında kalan verilerin tahrifi söz konusudur. Bu tarz bir güvenlik tehdidi ancak etiketler güvenlik ve tanıtıcı bilgileri dışında bilgi taşıyorlarsa söz konusudur.

Etiketlerin Taklidi: Etiketlerin taklit edilmesi durumunda etiketin tanımlayıcı ya da güvenlik bilgileri (parola vs) ele geçirilir. Daha sonra bu veriler aracılığıyla etiketler klonlanır.

Etiketlerin Çalışamaz Duruma Getirilmesi: Bu güvenlik tehditinde etiketlerin fiziksel olarak çalışamaz duruma getirilmesi (tahribatı) ya da yetkisi bulunmayan kişiler tarafından “kill” komutu kullanılarak kullanılamaz hale getirmesi söz konusudur.

Etiketlerin Objelerden Sökülmesi: Etiketlerin monte edildikleri objelerden sökülerek ait olmadıkları başka bir objeye takılması da bir güvenlik tehditidir.

Etiket ve Okuyucu Arasındaki Frekansın Bozulması: Bu tehdit haberleşmeyi sağlayan radyo frekanslarının parazit gönderme istasyonları (Jamming Stations) tarafından bozulması olarak ifade edilebilir. Frekans bozulması durumu aynı zamanda etiketlerin alüminyum folyo gibi radyo frekanslarının iletimini kesecek yapıdaki materyallerle kaplanması sonucunda da gerçekleşebilir.

Okuyucuyu Tanımlayan Verilerin Taklit Edilmesi: Güvenli bir RFID Sisteminde etiketleri ancak yetkisi olan okuyucular okuyabilir. Bazı durumlarda yetkilendirilmemiş okuyucuların sahip olduğu etiketler yetkilendirilmiş başka bir okuyucu tarafından yetkilendirilmiş okuyucunun verilerini taklit etme suretiyle okunabilir. Bu da başka bir güvenlik tehdidi türüdür.

Okuyucu ve Etiket Arasındaki İletişimin İzinsiz Olarak Dinlenmesi: Bu güvenlik tehtidi okuyucu ile anten arasındaki radyo arayüzü üzerinden gerçekleştirilen iletişimin radyo sinyallerinin deşifre edilmesi sonucunda gizlice dinlenmesidir.

Yönlendirme Saldırıları: Okuyucu ve etiket birbirleri ile iletişim kurduklarını düşünürlerken bazı durumlarda araya ‘Ghost’(Hayalet) ve ‘Leech’ (Sülük) olarak adlandırılan parçalar tarafından iletişimin yönlendirilmesi durumu söz konusu olabilir. Bu gibi durumlarda RFID okuyucu ile iletişimi sağlayan ve etiket gibi görünen Ghost ile etiketle olan iletişimi devam ettiren okuyucu gibi görünen Leech araçları devreye girer. Böylece okuyucudan hayalete yapılan her talep sülüğe iletilir ve sülük bu talebi etikete iletir. Gelen talebe verilen cevap da etiketten sülüğe, sülükten hayalete ve oradan da okuyucuya iletilmek suretiyle iletilir. Hayaletten gelen cevap doğru cevap olduğu için hayalet onaylanmış olur. Böylece hayaleti kullanan kişiler erişimleri sınırlı olan bir alana erişim hakkına sahip olurlar.

RFID Zararlı Yazılımları

Zararlı yazılımlar 3 ana gruba ayrılmaktadır:

Korunmasızlık Sömürücüleri: Bu sömürücüler SQL Injection vb gibi internette bulunan korsan saldırılara benzemektedir. Bu saldırılardan tek farkı sömürücü saldırıların kaydedildiği etiket belleğinin veri kapasitesinin küçük olmasıdır.

RFID Solucanları ve Virüsleri: Korunmasızlık sömürücü kodunu yeni RFID etiketlerine kopyalayan korunmasızlık sömürücü türüdür. Bu zararlı yazılım türünün virüslerden tek farkı solucanların yayılması için ağ bağlantısına ihtiyaç duymaları ancak virüslerin ise ağ bağlantısına gerek duymadan RFID sistemi aracılığıyla kendi kendilerine yayılabilmesidir.

RFID zararlı yazılımları etiketler okunduklarında aktif hale gelir ve sistemin ara katman yazılımına veya arka uçta bulunan veri bankasına geçer. Sistemin güvenliği yeterince sağlanmamışsa sisteme bulaşan zararlı yazılım sistemin bu zayıflığından yararlanır ve kendini diğer etiketlere kopyalar.5.2 RFID SİSTEMLERİ İÇİN GELİŞTİRİLEN GÜVENLİK ÖNLEMLERİ

Kimlik Doğrulama: Bu güvenlik önlemi türünde verilere erişim ancak başarılı bir kimlik doğrulama sonrasında mümkün hale gelmelidir. Bu kimlik doğrulama işlemi parola sorgulama ya da başka türlü bir kimlik doğrulama kodu ile mümkün hale gelmelidir.

Kod Saklama: Kod saklama gizli dinleme saldırılarına karşı ileri yönde kanal üzerinden transfer edilen verileri saklayan bir metottur. Bu tür bir güvenlik önlemini kullanan etiket türünde okuyucu etikete etiketten bir anahtar istediğine dair bir mesaj gönderir. Bu isteğin sonucunda etiket bir anahtar üretir ve okuyucuya gönderir. Okuyucu bu anahtarı kullanarak göndereceği metni şifreler ve etikete gönderir. Etiket daha sonra anahtarını kullanarak şifreli metni deşifre eder. Bu işlem sonucunda kod anahtar yardımıyla şifrelenmiş ve saklanmış olarak etikete iletilmiş olur. Üçüncü bir şahıs tarafından veri ele geçirilse bile şifreli olduğu için anahtar olmadan çözülemez.

Kalkanlama: Kalkanlama metodu RF sisteminin bulunduğu mekanın ya da sistemin ilgili bileşenlerinin bir materyal kullanılarak korunması ve sinyallerin sınırların dışına yayılmasının önlenmesidir.

Press – to – Activate Butonunun Kullanılması: Etiketlerde press – to – activate butonunun kullanılması ile etiketler istendiğinde bu butona basılarak aktif hale getirilir. Butona basılmadığı sürece etiketler çalışamaz durumda bekler. Butona basıldığı zaman aktive olan etiket aynı şekilde aktif durumdayken butona tekrar basılmak suretiyle deaktif konuma geçer. Böylelikle etiket istenilen zaman aralığında istenilen zaman kadar çalıştığı için izinsiz dinleme – okuma saldırıları önlenmiş olur.

Kill Komutunun Kullanılması: “Kill” komutunun kullanılması ile etiketlerin etkinliğinin daimi olarak sonlandırılması mümkündür. Bu komut etiketler üzerindeki verilerin yetkisiz kişilerce kullanılmasını ve okunmasını önler. Bu komutun yetkisiz kişilerce kullanılmasının önlenmesi için komutun bir pin kodu ya da parola doğrulaması ile kullanılması sağlanmalıdır.

Kırılır Etiketler Kullanımı: Kırılır etiket kullanımı ile etiketlerin etkinliğini sonlandırmak ve yetkisiz kişilerce okunmasını, izlenmesini önlemek mümkündür. Bu tip etiketlerde kullanıcı etiketin antenini imha ederek etiketin aktivitesini sonlandırabilir.

Aktif Sinyal Bozma Yaklaşımı: Aktif sinyal bozma yönteminde rastgele radyo sinyalleri yayam bir radyo frekansı cihazı ile radyo kanalı rahatsız ettirerek etiketlerin okunması, izlenmesi önlenir.

7.RFID ve Barkod

RFID'nin etkileyeceği ve yerini alacağı yegane teknoloji barkod teknolojisidir. Sadece dünyada değil, ülkemizde de çok yoğun bir şekilde kullanılan barkodun RFID'ye göre bazı dezavantajları vardır. Örneğin;

Görüş sahası
Sadece veri okuma
Kısıtlı alan ve okuma oranı

Ancak barkod teknolojisinin şu anda RFID'ye göre çok güçlü bir özelliği bulunmakta. O da etiket başına maliyeti. Olaya bir de RFID yönünden bakılırsa, kolaylıkla görülebilir ki, maliyet dışında RFID teknolojisi barkoda göre oldukça avantajlı. Çünkü RFID'de;

Görüş sahası kavramı yoktur
Etiket üzerinde veri okuma/yazma işlemi yapılabilmektedir.
Uzun mesafe ve her okumada birden çok kalem mal okunması imkanı vardır. Bu sayede ambarınızda ya da deponuzdaki stoklarınızı haftalar - günler - saatler yerine dakikalar içinde sayabilirsiniz.
İnsan / operatör müdahalesine gerek yoktur. Bu sayede uzun dönem maliyetlerinizi tahmin edemeyeceğiniz kadar düşürebilirsiniz.
Daha fazla veri taşınabilir. Bu sayede sadece ürünün kodu değil, gerekiyorsa geldiği depo, son kullanma tarihi ya da istenen başka bilgiler etiketlere yüklenebilir.

RFID etiketlerinin ayırt edici bir diğer özelliği de çalıştıkları frekans aralıklarıdır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan etiketlerin frekansları daha çok HF (High Frequency) aralığındadır. Bir etiketin maliyeti sadece aktif ya da pasif olmasına göre değil, çalıştığı frekansa göre de değişmektedir. Endüstride 13.56 MHz'lik etiket kullanılan projeler, şirketlere maliyetleri açısından da oldukça çekici gelmektedir. Ancak bazı uygulamalarda UHF frekans aralığı (800-900 MHz) kullanılması performans adına daha iyi sonuçlar vermektedir.

Herhangi bir projede hangi frekans aralığını kullanan etiketlere karar verilmesi, o projenin düşünülen ortamda gerçekleştirilip gerçekleştirilemeyeceği kararı gibi kritik kararlar tamamen tecrübe ve bilgi birikimi ile donatılmış uzman ekipler sayesinde olmalıdır. Aksi halde RFID projeleri, maliyetleri ve sonunda yaşanan koca bir başarısızlık ile birçok şirket ve kuruma faydadan çok zarar getirmiştir.