RFID技术随着产业链的工艺优化，其生产成本进一步降低，已经是一种非常成熟的技术。RFID标签定制化、小型化，业务集成方案成熟度越来越高，RFID技术应用已经扩展到了图书、安监、物流、医疗、食品等诸多应用场景。

NFC是一种短距离高频RFID技术，NFCIP-1标准规定NFC通讯距离小于10cm，工作频率13.56MHz。NFC论坛定义的协议类型包括Type1、2、3、4、5五种类型，主要涉及ISO/IEC14443A、ISO/IEC15693两种协议。

NFC从工作模式上划分可以分为点对点模式、卡模拟模式、读卡模式、无线充电模式四种模式，每种模式都有比较成熟的应用形式。

点对点模式 多个具有NFC功能的电子设备（手机、电脑、平板等）之间，都可以进行无线互联，实现数据、文件的快速传输。

卡模拟模式 将电子设备（手机等）模拟一张非接触式的NFC卡，用一台电子设备模拟各种卡（门禁卡、银行卡、公交卡等）的业务。

读卡模式 将电子设备（手机、电脑等）的NFC功能开启后，可以当做RFID读卡器来读取写入NFC标签的数据。通过该功能可以与终端消费者建立营销互动的业务场景（扫描NFC海报观看视频，扫描NFC酒标查看白酒的防伪溯源信息等）。

无线充电模式 NFC规范使用13.56MHz基频，利用NFC通信链路来控制功率传输，实现小型的物联网设备通过NFC接口完成无线充电的功能，NFC应用模式图标，见表1。

表1

 

在白酒的防伪溯源场景当中，NFC应用主要用于其读卡模式来识读标签。在酒盒、酒瓶或酒帽上面集成NFC标签，通过带有NFC功能的电子设备来识读，显示产品的防伪溯源数据。国内的高端白酒品牌的应用比较成熟。

品牌A  在其胶帽中封装了NFC标签，通过手机的NFC功能识读单瓶的防伪溯源数据。其主要特点为：胶帽具有揭起易撕的物理特性，拉起飘带时胶帽连同内部的NFC标签一起撕毁，NFC标签被破坏无法使用，具有一次性使用的效果。采用了带有加密算法的高频芯片，NFC芯片中的数据通过分级密钥加密后完成，“一签一密”，保证每个防伪标签中的密钥各不相同。溯源查询时需要打开品牌A的APP来识读，首先验证NFC加密数据的真伪，再返回单品的业务数据。NFC手机获取NFC的UID和密钥索引等关键数据发送后台管理系统，后台密钥管理系统来完成对标签的鉴别工作，防伪核验对于消费者来说是一种无感体验，手机展示业务数据给消费者；因为要识别防伪验证地址、鉴别密钥索引、UID等关键数据，仅用手机的NFC功能无法实现，需要下载安装品牌A的APP来识读NFC标签。

品牌B  在瓶盖处集成易碎双频标签。独特的“一芯双频”技术，实现了两种功能，一是，消费者使用带有NFC的手机（高频）识读NFC标签鉴别单品的真伪和溯源；二是，厂商和经销商使用超高频读写器识读UHF标签实现物流仓储智能化管理，极大地提升管理库存效率。其主要特点包括标签具有开启易碎的物理特点，拧开瓶盖时标签失效，无法再次使用；“一芯双频”的射频设计，一个芯片同时集成NFC和UHF两种协议，NFC通过加密算法将UID+数字签名+标签防克隆数据加密后映射至NDEF区完成单品级的数据密钥，实现“一签一密”；溯源查询时需要打开品牌B的APP来识读。

以上两个品牌的NFC应用的技术特点基本相同，都采用了易碎的防转移物理设计；都对NFC数据做了分散密钥的加密处理，使其具有“一签一密”的单品级防伪溯源功能。安全RFID防伪分为标签发行和验伪两个环节。整套防伪系统由应用服务器、密钥管理服务器、数据库服务器等核心部件组成。密钥管理服务器和密码机主要负责标签密钥的生成、管理、发行、验证等工作。安全RFID防伪机制是通过标签内的鉴别密钥通过安全算法与后台进行认证来实现的。

 

传统的NFC防伪溯源应用都是在开启后破坏标签使其无法使用，NFC无法再被识读。

包装开启后，NFC仍然可以识读，显示包装不同状态。其设计特点是在NFC芯片上新增两个引脚，制作天线时通过一条侦测线将两个引脚连接形成通路，侦测线的断开与否不影响NFC标签的识读，但在识读过程中需要先判断侦测线状态在显示产品包装的状态和信息，如图1、图2所示。

图1  2个引脚的芯片设计

 

图2  4个引脚的芯片设计

 

2个引脚的芯片，常规的芯片设计，芯片与天线绑定后形成完整的电路，RFID能够正常识读。

4个引脚的芯片，增加2个引脚的芯片设计，侦测线圈单独与2个引脚绑定形成完整电路，RFID在正常识读的同时带有侦测功能。

结合产品的外包装和贴标要求，设计带有侦测线功能的NFC标签。当贴标时，需要将检测线（TT）部分贴到包装盒的开启位置等，总之，需要根据包装产品的结构特点灵活设计。这种设计在防伪溯源应用的基础上增加了与消费者的营销互动，在产品包装开启后，NFC标签仍然可以读取显示溯源信息，但是检测线（TT）已经物理性断开，提示消费者产品已经开启使用，如图3所示。

图3  带有侦测线的NFC  

 

结果显示页面如图4、图5所示。

 

在芯片的集成电路中设计随机数生成器，每次读取NFC标签时芯片自动生成一组随机数据。在NFC标签的制造环节，需要对标签芯片进行两次信息初始化，其一是基于云端服务器，读写器读取NFC标签的UID号并存储到服务器，同时，云端服务器的加密算法形成一个密钥，经过读写器写入NFC标签芯片；其二是将URL网址，即产品信息写入NFC芯片，完成信息初始化。

NFC手机读取NFC标签时，识读完整的NDEF格式数据（URL+UID+随机数生成的加密数据）上传到云端服务器，服务器将对加密数据进行解析，解析后得到的UID号与服务器本身存储的UID号对比验证，如果验证通过，证明是真品标签，否则提示验证失败，可能是假货，如图6所示。

图6  动态ID NFC标签

 

随着电子商务行业的不断发展，电商、直播带货等线上销售场景的多样化对白酒的传统渠道的窜货、防伪溯源、营销互动等方面提出更高要求。防侦测及动态ID技术的集成应用在实现防伪溯源的基础上，有效解决数据在防复制、数据安全、消费者体验方面存在的缺陷，有着较为明显的技术优势。从根本上改善对产品的管理水平，具有广阔的应用前景。

牟晓辉  赵俊江

作者单位: 山东泰宝信息科技集团有限公司

【参考文献】

[1-2] 何飞、马纪丰、梁浩、崔哲 基于RFID技术的酒类溯源防伪系统研究与应用  现代电子技术. 2015,38(08)

[3] 周立权 基于物联网的产品溯源和防伪应用技术  通信与信息技术.2018,(05)

[4] 巩坤、牟晓辉、赵俊江 NFC技术迭代发展催生防伪溯源新应用  中国自动识别技术.2019,(05)