🥇Blick hinter die Kulissen: RFID in der modernen Welt. Teil 1: RFID im Alltag

Mehr RFID-Tags dem Gott der RFID-Tags!

Seit der Veröffentlichung des Artikels über RFID-Tags sind bereits fast 7 Jahre vergangen. In diesen Jahren der Reisen und dem Aufenthalt in verschiedenen Ländern, haben sich in den Taschen eine enorme Anzahl von RFID-Tags und Smartcards angesammelt: gesicherte Karten (zum Beispiel Aufenthaltserlaubnisse oder Bankkarten), Skipässe, Fahrkarten für öffentliche Verkehrsmittel, ohne die man in den Niederlanden einfach nicht auskommt, und noch anderes.

Im Großen und Ganzen ist es an der Zeit, sich mit diesem Dschungel, der auf dem KDPV präsentiert wird, auseinanderzusetzen. In der neuen Artikelreihe über RFID und Smartcards werde ich das langwierige Narrativ über den Markt, die Technologien und die interne Funktionsweise von Mikro-Chips, ohne die unser Alltag schon unvorstellbar ist, angefangen bei der Überwachung des Warenflusses (zum Beispiel Pelze) bis hin zum Bau von Wolkenkratzern. Außerdem sind in der Zwischenzeit neue Akteure (zum Beispiel chinesische) neben dem inzwischen bekannten NXP, über die es sich lohnt zu sprechen, hinzugekommen.

Wie üblich wird das Narrativ in thematische Teile untergliedert, die ich so weit es mir möglich ist und Zugang zu Ausrüstung habe, veröffentlichen werde.

Vorwort

Es ist wahrscheinlich sinnvoll, daran zu erinnern, dass das Öffnen der Tags für mich eine Fortsetzung des Hobbys der Arbeit mit elektronischer Mikroskopie und dem Schneiden des Chips von nVidia im bereits fernen Jahr 2012 war. In dem Artikel einem kurzen Überblick wurde die Theorie des Funktionierens von RFID-Tags erörtert sowie einige der am weitesten verbreiteten und zu diesem Zeitpunkt verfügbaren Tags eröffnet und auseinandergebaut.

Zu diesem Artikel kann man wohl nicht viel mehr hinzufügen als heute: die gleichen 3(4) am weitesten verbreiteten Standards LF (120-150 kHz), HF (13,65 MHz – der Großteil der Tags arbeitet in diesem Frequenzbereich), UHF (tatsächlich gibt es hier zwei Frequenzbereiche: 433 und 866 MHz), denen sich noch ein paar weniger bekannte anschließen;die gleichen Funktionsprinzipien – induzierte Radiowellen zur Stromversorgung des Chips und Verarbeitung des eingehenden Signals mit der Rückgabe von Informationen an den Empfänger.

Insgesamt sieht ein RFID-Tag etwa so aus: eine Grundplatte, eine Antenne und der Chip selbst.

Das Tag Tag-it von Texas Instruments

Allerdings hat sich die "Landschaft" der Anwendung dieser Tags im Alltag erheblich verändert.

Wenn im Jahr 2012 NFC (Near-Field Communication) war eine seltsame Sache in Smartphones, bei denen unklar war, wie und wo man sie nutzen konnte. Und solche Riesen wie zum Beispiel Sony förderten aktiv NFC und RFID als Möglichkeiten, Geräte miteinander zu verbinden (der Lautsprecher des ersten Sony Xperia, der auf magische Weise durch Berührung mit dem Telefon verbunden wird – Wow! Schockierender Inhalt!) und Zustände zu ändern (zum Beispiel, wenn man nach Hause kommt, über das Etikett fährt, das Telefon ton einschaltet, sich mit dem WLAN verbindet usw.), was meiner Meinung nach nicht besonders populär war.

2019 nutzte schließlich nur derjenige nicht drahtlose Karten (im Grunde dasselbe NFC), Telefone mit virtuellen Karten (meine Schwester bestand darauf, dass ihr neues Telefon NFC hatte) und andere „Lebensvereinfacher“ auf Basis dieser Technologie. RFID ist ein fester Bestandteil unseres Alltags geworden: Einmal-Fahrkarten im Bus, Karten für den Zugang zu vielen Büro- und anderen Gebäuden, Mini-Brieftaschen innerhalb von Organisationen (wie zum Beispiel CamiPro in EPFL) „und so weiter, und so weiter, und so weiter“.

Gerade deswegen gibt es so viele Etiketten, von denen jede darauf wartet, geöffnet zu werden, um zu sehen, was sich im Inneren verbirgt: Welcher Chip ist installiert? Ist er geschützt? Was für eine Antenne ist eingebaut?

Aber alles der Reihe nach…

Genau diese winzigen Siliziumstücke haben unsere Welt so gemacht, wie wir sie heute kennen.

Ein paar Worte zur Öffnung von Etiketten

Ich erinnere daran, dass man, um zum Chip zu gelangen, das Produkt mit einer Reihe von chemischen Reagenzien entprozessieren muss. Zum Beispiel, die Hülle entfernen (normalerweise ist das eine Karte oder ein runder Aufkleber aus Kunststoff, in dem sich die Antenne befindet), den Chip vorsichtig von der Antenne abtrennen, den Chip von Kleber/Isoliermaterial reinigen, manchmal Teile der Antenne entfernen, die fest mit den Kontaktpunkten verlötet sind, und erst dann den Chip und seine Anordnung sehen.

Entprozessierung – ein kompliziertes Gefühl

In den letzten Jahren wurden die Materialien, die zur Befestigung von Chips verwendet werden, enorm verbessert. Einerseits hat dies die Zuverlässigkeit der Chipbefestigung erhöht und die Ausschussrate gesenkt; andererseits kann man den Chip nun nicht mehr einfach durch Kochen in Aceton oder konzentrierter Schwefelsäure reinigen, um organische Bestandteile zu lösen oder zu verbrennen. Man muss kreativ werden und eine Mischung aus Säuren finden, um unerwünschte Schichten zu entfernen, ohne die metallische Beschichtung des Chips zu beschädigen.

Schwierigkeiten beim Deprozessieren: Wenn der Kleber vom Chip unter keinen Umständen abwaschbar ist… Hier und später LM – Laser-Mikroskopie, OM – Optische Mikroskopie

Oder so…

Manchmal hat man natürlich auch mehr Glück und der Chip ist sogar mit Isolationsschicht relativ sauber, was sich nicht stark auf die Bildqualität auswirkt:

NB: Der Umgang mit konzentrierten Säuren und Lösungsmitteln sollte in gut belüfteten Räumen und am besten im Freien erfolgen! Versuchen Sie nicht, dies zu Hause in der Küche nachzumachen!

Praktischer Teil

Wie ich bereits zu Beginn des Artikels erwähnt habe, werden in jedem Teil verschiedene Typen oder mehrere Etiketten vorgestellt: Transportetiketten (Öffentlicher Nahverkehr und Skipässe), geschützte (hauptsächlich Smartcards), „allgemeine“ und so weiter.

Heute beginnen wir mit den einfachsten Etiketten, die man nahezu überall findet. Nennen wir sie „allgemeine Etiketten“, weil man sie beinahe überall treffen kann: von der Startnummer beim Marathon über Konferenzen bis hin zu Lieferungen.

Die in diesem Artikel behandelten Etiketten sind mit blauen gestrichelten Linien hervorgehoben.

Langstrecken-UHF-Etiketten

Viele Leser von Habra treiben Sport und lieben es. In den letzten Jahren gibt es einen ausgeprägten Trend, an verschiedenen Wetten, Halbmarathons und sogar Marathons teilzunehmen. Manchmal läuft man auch 10 km ist kein Verbrechen..

In der Regel erhält man vor dem Start einer Veranstaltung eine Teilnehmernummer mit kleinen Schaumstoffeinlagen an den Seiten, hinter denen – oh Grauen – das berüchtigte RFID-Tag versteckt ist. Paranoide sollten bei der Teilnahme an solchen Veranstaltungen definitiv vorsichtig sein! Tatsächlich jedoch nicht. Da bei solchen Wettkämpfen ein Massestart verwendet wird, muss die Zeit jedes Teilnehmers vom Moment des Überquerens der Startlinie bis zum Ziel erfasst werden. Wenn jeder Teilnehmer durch einen speziellen Rahmen in Form von Start- und Zieltoren läuft, wird eine unsichtbare Stoppuhr gestartet und entsprechend angehalten.

Die Tags sehen ungefähr folgendermaßen aus:

Wie die Praxis gezeigt hat, gibt es selbst in der Schweiz mindestens zwei Tags, die bei solchen Massenevents verwendet werden. Sie unterscheiden sich sowohl in den Antennen (vereinfacht gesagt, schmal und breit) als auch im Chipdesign. In beiden Fällen handelt es sich jedoch um einen ganz gewöhnlichen Chip, ohne Schutz, ohne irgendwelche Spielereien und offenbar mit geringem Speicher. Und, wie die Praxis gezeigt hat, auch vom selben Hersteller – IMPINJ.

Es ist schwer zu sagen, ob etwas auf den Chip geschrieben wird; wahrscheinlich dient er einfach zur Identifizierung. Wenn Sie mehr wissen, schreiben Sie in die Kommentare!

Chip von IMPINJ und breite Antenne

Dieses Tag ist bereits in die Hände von Wettbewerbsfähig umgewandelt worden. Mehr über das Monza R6-Tag des amerikanischen Herstellers IMPINJ kann man hier (pdf) nachlesen..

LM (links) und OM (rechts) Bilder im 50-fachen Zoom.
Das HD-Bild kann heruntergeladen werden. hier

Ein anderer Zeitverfolgungsmechanismus scheint etwas komplexer zu sein als der Monza R6-Chip, wobei der Chip keine Markierung aufweist, was den Vergleich erschwert.

Der "UFO"-Chip eines "unbekannten" Herstellers

Wie sich bei den Recherchen zu diesem Chip herausstellte: Der Hersteller ist derselbe — IMPINJ, und der Codename des Chips ist Monza 4. Näheres kann man hier (pdf) nachlesen.

LM (links) und OM (rechts) Bilder im 50-fachen Zoom.
Das HD-Bild kann heruntergeladen werden. hier

Über RFID-Tags in Transport und Logistik

Gehen wir weiter, RFID-Tags werden erfolgreich in Transport und Logistik für die automatisierte/hybridisierte Warenverfolgung eingesetzt.

So waren zum Beispiel in der Box, als ich eine RayBan-Brille bestellte, ähnliche RFID-Tags installiert. Der Chip ist als SL3S1204V1D aus dem Jahr 2014 gekennzeichnet und wurde von NXP hergestellt.

Eine der Schwierigkeiten bei der Arbeit mit modernen RFID-Tags besteht darin, den Chip von Kleber und Isolation zu befreien...

Die Informationen zum Tag können gelesen werden hier (pdf) nachlesen.. Klasse/Standard des Tags – EPC Gen2 RFID. Übrigens ist es am Ende des Dokuments amüsant, das Change Log zu beobachten, das teilweise den Prozess der Markteinführung des Tags demonstriert. Zu den Anwendungen gehört das Inventarmanagement im Einzelhandel und in der Mode. Daher, wenn Sie das nächste Mal etwas relativ Teures (200 $+) kaufen, achten Sie vielleicht darauf, dass Sie auch ein ähnliches Tag finden.

LM (links) und OM (rechts) Bilder im 50-fachen Zoom.
HD hat sich entschieden, nichts zu machen…

Ein anderes Beispiel ist eine weitere Box (obwohl ich mich nicht mehr erinnere, woher ich sie habe), auf deren Innenseite ein solches 'Produkt'-Tag angebracht war.

Leider habe ich keine Dokumentation speziell zu diesem Chip gefunden, aber auf der Website von NXP gibt es ein PDF über den Chip-Zwillingen SL3S1203_1213. Der Chip wurde nach dem Standard EPC G2iL(+) hergestellt und scheint über einen Tamper-Alarm-Schutz zu verfügen. Dieser funktioniert ganz einfach: Ein Bruch der Brücke OUT-VDD aktiviert das Flag und das Tag wird nicht mehr funktionsfähig.

Gibt es etwas hinzuzufügen? Schreiben Sie einen Kommentar!

LM (links) und OM (rechts) Bilder im 50-fachen Zoom.
Das HD-Bild kann heruntergeladen werden. hier

Konferenzen und Messen

Ein typischer Anwendungsfall für RFID zur schnellen Identifizierung von Personen sind verschiedene Ausweise auf Konferenzen, Messen und anderen Veranstaltungen. In diesem Fall muss der Teilnehmer seine Visitenkarte nicht unbedingt hinterlassen oder die Kontaktdaten auf die traditionelle Weise austauschen; es reicht, den Ausweis an den Leser zu halten, und schon sind alle Kontaktdaten beim Gegenüber angekommen. Und das zusätzlich zur traditionellen Registrierung und dem Eintritt zur Messe.

Im Tag, das ich nach der Branchenmesse IMAС erhalten habe, war eine runde Antenne mit einem Chip von NXP MF0UL1VOC enthalten, kurz gesagt, eine neue Generation von MIFARE. Detaillierte Informationen finden Sie hier (pdf) nachlesen..

Ein charakteristisches Beispiel für den Einsatz von Smart-Badges auf der IMAС-Messe

LM (links) und OM (rechts) Bilder im 50-fachen Zoom.
Das HD-Bild kann heruntergeladen werden. hier

Übrigens, für diejenigen, die nicht nur die Hardware, sondern auch die Software des Tags betrachten möchten – unten werden Screenshots aus dem Programm NFC-Reader präsentiert, wo Sie auch den Typ und die Klasse des Tags, den Speicherplatz, die Verschlüsselung und mehr sehen können.

Überraschenderweise geschützte Chip

Abschließend möchte ich auf das letzte Etikett hinweisen, das in die Analyse der ersten Gruppe von „alltäglichen“ Etiketten aufgenommen wurde. Es stammt noch aus meiner Zeit der Zusammenarbeit mit Prestigio. Der Hauptzweck des Etiketts besteht darin, eine vorinstallierte Aktion auszuführen, zum Beispiel im Ökosystem eines Smart Homes (Licht einschalten, Musik abspielen usw.). Zu meinem Erstaunen war es erstens eine Herausforderung, es zu öffnen, und zweitens wartete in ihm eine Überraschung in Form eines vollständig geschützten Chips.

Nun gut, ich werde es auf bessere Zeiten verschieben, wenn es an die geschützten Chips geht – wir werden darauf zurückkommen. Übrigens empfehle ich jedem, der etwas mehr über die Möglichkeiten von Schutz und Anwendung von RFID in verschiedenen Bereichen erfahren möchte, diese relativ frische Präsentation.

Zum Abschluss

Damit sind wir noch nicht am Ende mit den „alltäglichen“ Etiketten, im zweiten Teil erwartet uns die erstaunliche Welt der chinesischen RFID und sogar chinesische Chips. Bleiben Sie dran!

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