RFID-Chips

RFID - DEFINITION WIKIPEDIA

Radio Frequency Identification
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Radio Frequency Identification [ÈyejdjYŠ ÈfyiÐkwYnsj ajÌd[ntjfjÈkejƒn] (RFID) (engl. für Funk-Erkennung) ist eine Methode, um Daten berührungslos und ohne Sichtkontakt lesen und speichern zu können.

RFID wird als Oberbegriff für die komplette technische Infrastruktur verwendet. Sie umfasst

* den Transponder (auch RFID-Etikett, -Chip, -Tag, -Label, Funketikett oder -chip genannt),
* die Sende-Empfangs-Einheit (auch Reader genannt) und,
* die Integration mit Servern, Diensten und sonstigen Systemen wie z.B. Kassensystemen oder Warenwirtschaftssystemen.

Die Daten werden auf dem RFID-Transponder gespeichert und per Radiowellen verfügbar gemacht. Bei niedrigen Frequenzen geschieht dies induktiv über ein Nahfeld, bei höheren über ein elektromagnetisches Fernfeld. Die Entfernung, über die ein RFID-Transponder ausgelesen werden kann, schwankt aufgrund der Ausführung (aktiv/passiv), benutztem Frequenzband, Sendestärke und Umwelteinflüssen zwischen wenigen Zentimetern und mehr als einem Kilometer.
Inhaltsverzeichnis

* 1 Baugröße & Bauformen
* 2 Entwicklung
* 3 Technologie
* 4 Energieversorgung
* 5 Frequenzbereiche
* 6 Verschlüsselung
* 7 Kosten
* 8 Einsatz
* 9 Bedenken und Kritik
* 10 Potenzielle Angriffs- bzw. Schutzszenarien
* 11 Literatur

Baugröße & Bauformen

Transponder bestehen aus:

* Mikrochip
* Antenne
* Träger oder Gehäuse
* Energiequelle (bei aktiven Transpondern, siehe unten)

Maßgeblich für die Baugröße sind die Antenne und das Gehäuse. Die Form und Größe der Antenne ist abhängig von der Frequenz bzw. Wellenlänge. Je nach geforderter Anwendung werden Transponder in unterschiedlichen Bauformen, Größen und Schutzklassen angeboten.

RFID-Transponder können, je nach Einsatzgebiet, durchaus die Größe von Büchern besitzen (z.B. in der Containerlogistik). Jedoch ist es mit heutiger Technik auch möglich, sehr kleine RFID-Transponder herzustellen, die sich in Geldscheinen oder Papier einsetzen lassen.

Transponder werden gegenwärtig vorwiegend als Etiketten hergestellt, genauso aber existieren auch Bauformen wie Schlüsselanhänger (Wegfahrsperre), Glasröhrchen bzw. Implantate (Tieridentifikation), Pansenboli (Tieridentifikation), Ohrmarken (Tieridentifikation), Nägel (Palettenidentifikation), Chipcoins (Abrechnungssystem z.B. in öffentlichen Bädern) oder Chipkarten (Zutrittskontrolle).

Entwicklung

In den 1960ern wurden die ersten kommerziellen Vorläufer der RFID-Technik auf den Markt gebracht. Es handelte sich dabei um elektronische Warensicherungssysteme (engl. Electronic Article Surveillance, EAS) mit 1 Bit Speicherkapazität. Durch Prüfung der Markierung (vorhanden/fehlt) sollte Diebstahl reduziert werden. Die Systeme basierten auf Mikrowellentechnik oder Induktion.

Die 1970er brachten zahlreiche neue Entwicklungen und Einsatzmöglichkeiten für die RFID-Technik. Ein Schwerpunkt lag dabei auf Anwendungen für die Landwirtschaft, wie beispielsweise Tierkennzeichnung.

Gefördert wurde die Technologie in den 1980ern besonders durch die Entscheidung mehrerer amerikanischer Bundesstaaten sowie Norwegens, RFID-Transponder im Straßenverkehr für Mautsysteme einzusetzen.

In den 1990ern kam RFID-Technik in den USA verbreitet für Mautsysteme zum Einsatz. Es folgten Systeme für Zugangskontrollen, bargeldloses Zahlen, Skipässe, Tankkarten, elektronischen Wegfahrsperren etc.

1999 wurde mit Gründung des Auto-ID Centers am MIT die Entwicklung eines globalen Standards zur Warenidentifikation eingeläutet. Mit Abschluss der Arbeiten zum Electronic Product Code (EPC) wurde das Auto-ID Center 2003 geschlossen. Gleichzeitig wurden die Ergebnisse an die von Uniform Code Council (UCC) und EAN International (heute GS1 US und GS1) neu gegründete EPCglobal Inc. übergeben.

Technologie

Die RFID-Transponder unterscheiden sich teilweise recht stark voneinander. Der Aufbau eines RFID-Transponders sieht prinzipiell eine Antenne, einen analogen Schaltkreis zum Empfangen und Senden (Transponder), sowie einen digitalen Schaltkreis und einen permanenten Speicher vor. Der digitale Schaltkreis ist bei komplexeren Modellen ein Von-Neumann-Rechner.

RFID-Transponder können über einen mehrfach beschreibbaren Speicher verfügen, in dem während der Lebensdauer Informationen abgelegt werden können.

Nach Anwendungsgebiet unterscheiden sich auch die sonstigen Kennzahlen wie z.B. Funkfrequenz, Übertragungsrate, Lebensdauer, Kosten pro Einheit, Speicherplatz, Lesereichweite und Funktionsumfang.

Für Spezialanwendungen können auch Kryptographiemodule oder externe Sensoren wie z.B. GPS in den RFID-Transponder integriert sein. Auch die RFID-Sende-Empfangseinheiten unterscheiden sich in Funktionsumfang und Aussehen. So ist es möglich, sie direkt in Regale oder Personenschleusen (z.B. bei der Grenzabfertigung) zu integrieren.

Die Vielzahl von unterschiedlichen Geräten und Etiketten ist nur zu sehr geringem Teil vollständig kompatibel. Regional unterscheiden sich die verwendeten Frequenzen und bevorzugten Standards.

Probleme mit der Verständigung kann es indes auch bei Produkten mit hohem Wasseranteil (Joghurt, Mineralwasser etc.) und beim Vorhanden sein von Metallteilen (Einkaufswagen, Autoteile etc.) geben. Diese können die ohnehin schwachen Abstrahlungen von passiven RFID-Transpondern noch weiter mindern. Ebenso kann es zu Problemen kommen, wenn der RFID-Transponder direkt am Produkt sitzt und dieses eine "hohe" Dichte hat. So ist beispielsweise ein RFID-Transponder auf dicht gepackten Nudeln wie Spaghetti schwerer zu lesen als auf anderen Nudelsorten mit mehr Zwischenraum.

Energieversorgung

Das deutlichste Unterscheidungs-Merkmal stellt die Art der Energieversorgung der RFID-Transponder dar. Kleine batterielose RFID-Transponder besitzen keine eigene Energieversorgung und müssen ihre Versorgungsspannung durch Induktion aus den Funksignalen der Basisstationen gewinnen. Dies reduziert zwar die Kosten und das Gewicht der Chips, gleichzeitig verringert es aber auch die Reichweite. Diese Art von RFID-Transpondern wird z.B. für Produktauthentifizierung bzw. -auszeichnung, Zahlungssysteme und Dokumentenverfolgung eingesetzt, da die Kosten pro Einheit hier ausschlaggebend sind. RFID-Transponder mit eigener Energieversorgung erzielen eine erheblich höhere Reichweite und besitzen einen größeren Funktionsumfang, verursachen aber auch erheblich höhere Kosten pro Einheit. Deswegen werden sie dort eingesetzt, wo die zu identifizierenden oder zu verfolgenden Objekte eine lange Lebensdauer haben, z.B. bei wiederverwendbaren Behältern in der Containerlogistik oder bei Lastkraftwagen im Zusammenhang mit der Mauterfassung.

RFID-Transponder gibt es prinzipiell in zwei Ausführungen:

1. Aktive RFID-Transponder sind batteriebetrieben und können typischerweise sowohl gelesen, als auch beschrieben werden. Normalerweise befinden sie sich im Ruhezustand bzw. senden keine Informationen aus, um die Lebensdauer der Energiequelle zu erhöhen. Nur wenn ein spezielles Aktivierungssignal empfangen wird, aktiviert sich der Sender. Derzeit sind Modelle mit internem Speicher bis zu 1 Million Bytes erhältlich.
2. Passive RFID-Transponder beziehen ihre Energie zur Übertragung der Informationen aus den empfangenen Funkwellen. Die Menge der gespeicherten Daten ist wesentlich geringer als bei aktiven RFID-Transpondern. In ihrem Speicher wird üblicherweise eine eindeutige Identifikationsnummer (GUID) hinterlegt. Manche passive Transponder sind mit einem wieder beschreibbaren Speicher ausgerüstet.

Tendenziell weisen die zwei RFID-Transpondertypen also folgende Unterschiede auf:
Eigenschaft Aktiv Passiv
Bauform groß klein
Gewicht groß gering
Sendereichweite groß gering
Speicherplatz groß gering
Anschaffungspreis hoch gering
Wartungsaufwand hoch gering
mehrfach beschreibbar ja evtl.

Frequenzbereiche

Für den Einsatz werden drei Frequenzbänder vorgeschlagen:

* Niedrige Frequenzen (30 - 500 kHz). Diese Systeme besitzen eine geringe Reichweite, lange Übertragungszeiten, sind aber günstig in der Anschaffung und eignen sich dadurch z.B. für Zugangskontrollen, Wegfahrsperren und Lagerverwaltung (häufig 125 kHz = LF).
* Mittlere Frequenzen (10 - 15 MHz) besitzen eine kurze bis mittlere Reichweite, mittlere Übertragungsgeschwindigkeit, mittlere bis günstige Preisklasse. In diesen Frequenzbereich arbeiten die sog. Smart Label (meist 13,56 MHz = HF).
* Hohe Frequenzen (850 - 950 MHz, 2,4 - 2,5 GHz, 5,8 GHz) besitzen eine hohe Reichweite (max. 30 Meter), hohe Lesegeschwindigkeit, Preise steigen aber rapide bei höherer Leistung der Systeme. Einsatz z.B. im Bereich der automatisierten Mautsysteme und Güterwagen-Erkennung. Typische Frequenzen sind 433 MHz, 868 MHz = UHF, 915 MHz, 2,45 GHz = µW (Microwave) und 5,8 GHz.

Verschlüsselung

Die meisten RFID-Transponder senden ihre Informationen in Klartext, einige Modelle verfügen aber auch über die Möglichkeit, ihre Daten verschlüsselt zu übertragen.

Kosten

Derzeit werden sehr unterschiedliche RFID-Preise genannt. Und natürlich spielen unterschiedliche Gesichtspunkte bei der Preisgestaltung eine Rolle. So ist die Auflage aus Herstellersicht ein wichtiges Kriterium. Derzeit haben Abnehmer bei Preisverhandlungen dennoch eine gute Ausgangsposition, da zur Markteinführung Einführungsrabatte gewährt werden.

Bei passiven RFID-Transpondern sollen sich die Kosten pro Stück

* bei einer Auflage von 1 bis 10 Milliarden zwischen 5 und 10 Cent
* bei einer Auflage von ca. 10.000 RFID-Transpondern zwischen 0,50 € und 1 €

bewegen. Hinzu kommen weitere Kosten, beispielsweise für RFID-Lesegeräte und Integration.

Einsatz

Der RFID-Markt wird derzeit von den Vorgaben großer Einzelhandelsketten wie Wal-Mart, Tesco und Metro, sowie des US-amerikanischen Verteidigungsministeriums vorangetrieben. Dabei spielen Kosten-Nutzen-Erwägungen nicht immer die prominente Rolle, wie sie von RFID-Befürwortern gerne behauptet wird.

* Identifikation von Banknoten

Nach unbestätigten Meldungen erwägt die EZB, RFID-Chips auf Geldscheinen anzubringen. Ziel ist hierbei ein erhöhter Schutz vor Fälschungen.

* Tieridentifikation

Seit den 1970er Jahren kommen RFID-Transponder auch bei Tieren zum Einsatz. Neben der Kennzeichnung von Nutztieren mit Halsbändern und Boli werden Implantate insbesondere bei Haustieren verwendet.

* Patientenidentifikation

Im November 2004 genehmigte die US-amerikanische Gesundheitsbehörde (FDA) den Einsatz des "VeriChip" am Menschen. Der Transponder der US Firma Applied Digital Solutions wird unter der Haut eingepflanzt. Geworben wird mit einfacher Verfügbarkeit lebenswichtiger Informationen im Notfall.

* Gebrauch als Schlüsselersatz

Der 31-Jährige Steffen Fröschle hat sich einen RFID-Chip in die Hand einpflanzen lassen um damit seine Haustüre zu öffnen. Nach eigener Aussage sei er damit der erste in Deutschland und hofft auf Nachahmer um sich austauschen zu können.

Artikel in der Stuttgarter Zeitung vom 04.06.2005 "Simsalabim - die Haustüre öffnet sich durch Handauflegen" Internetadresse http://www.rfidhand.de

* Echtheitsnachweis für Medikamente

Die US-Arzneimittelbehörde FDA empfielt den Einsatz von RFID-Technik im Kampf gegen gefälschte Medikamente.

* Waren- und Bestandsmanagement

Bei Bibliotheken wie der neuen Wiener Hauptbücherei und der Stadtbücherei Stuttgart werden RFID-Transponder zur Bestandskontrolle verwendet. Einige RFID-Lesegeräte sind im Prinzip in der Lage, spezielle RFID-Transponder stapelweise und berührungslos zu lesen. Dieses Leistungsmerkmal bezeichnet man mit Pulklesung. Das bedeutet etwa bei der Entleihe und Rückgabe, dass die Bücher nicht einzeln aufgelegt und gescannt werden müssen. An den Türen und Aufgängen befinden sich Lesegeräte, die wie Sicherheitsschranken in den Kaufhäusern aussehen. Sie kontrollieren die korrekte Entleihe.

* Zutrittssysteme

Ein weitverbreiteter Einsatz der RFID-Technik ist in Asien der Gebrauch als berührungslose, wiederaufladbare Fahrkarte. Unter anderem in Hong Kong unter den Namen Octopus-Karte, wo sie dort auch als elektronisches Geld in Geschäften, Fast-Food-Restaurants und Parkplätzen benutzt wird. Andere Städte, in denen sie als Fahrkarte in Gebrauch ist: Singapur (EZ-link-Karte), Taipei (Easycard) und Großraum Tokio (Suica).

Derzeit (23.8.2004) entwickelt die Firma Nagra Public Access, eine Tochtergesellschaft der Kudelski & Partner AG, ein System, das die Zweitnutzung von Kunden- und Kreditkarten zu Ticketting-Zwecken ermöglicht. Die PostFinance (die Bank der Schweizerischen Post), die Cornèr Bank und die Schweizerischen Bundesbahnen wollen ihre Karten mit einem RFID-Transponder bestücken, der den Zugang zu zuvor gebuchten Konzerten, Sportanlässen oder Skigebieten ermöglichen soll.

* Positionsidentifikation

Einsatz bei der Positionsbestimmung von fahrerlosen Transportsystemen AGV mit Hilfe von Transpondern, welche in den Boden eingebaut werden.

* Automobile Wegfahrsperre

Als Bestandteil des Fahrzeug-Schlüssels bilden Transponder das Rückgrat der elektronischen Wegfahrsperren. Der Transponder wird dabei im eingesteckten Zustand über eine Zündschloss-Lesespule ausgelesen und stellt mit seinem abgespeicherten Code das eigentliche Schlüssel-Element des Fahrzeug-Schlüssels dar. Für diesen Zweck werden üblicherweise Crypto-Transponder eingesetzt.

Bedenken und Kritik

Unter Datenschutz-Gesichtspunkten ist der bevorstehende massenhafte Einsatz von RFID-Transpondern problematisch. Die Gefahr der RFID-Technik liegt zum Beispiel im Verlust der informationellen Selbstbestimmung - die einzelne Person hat durch die "versteckten" Sender keinen Einfluss mehr darauf, welche Informationen preisgegeben werden. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat eine Studie zur Technikfolgenabschätzung von Ubiquitous Computing in Auftrag gegeben, die von RFID-Technik ausgeht, die bis Ende März 2006 vom Unabhängigen Landeszentrum für Datenschutz Schleswig-Holstein durchgeführt wird.

Für im Supermarkt gekaufte Waren (also dem Ersatz von EAN-Strichcodes durch RFID-Transponder) ist eine anvisierte Lösung, die RFID-Transponder nach dem Kauf zu zerstören (das kann z.B. automatisch an der Kasse geschehen, ähnlich wie bei der Deaktivierung der Diebstahlsicherung). Hierzu dienen RFID-Transponder mit integrierter, vom Leser aktivierbarer Selbstzerstörungsfunktion, welche auch den kompletten Speicher des RFID-Transponders löschen kann. Ein Nachweis, dass ein Transponder wirklich zerstört bzw. sein Speicher wirklich gelöscht wurde, ist für den Verbraucher in der Regel nicht möglich.

Es ist denkbar, dass zusätzliche, nicht dokumentierte Speicherzellen oder Transponder integriert werden, auf die man nur durch eine geheime Kommandosequenz zugreifen kann. Die geringe Größe eines RFID-Transponders macht diesen in der Praxis zu einer Black Box, womit datenschutzrechtliche Bedenken nur durch die lückenlose Überwachung des gesamten Produktionsprozesses ausgeräumt werden können.

Der Big Brother Award 2003 ging unter anderem an den Metro-Konzern, weil er in seinem Futurestore RFID-Transponder einsetzt. Der Metro-Konzern hat aber März 2004 auf Grund der heftigen Diskussionen seine mit RFID ausgestatteten Kundenkarten umgetauscht. Vier andere Produkte bzw. Produktgruppen arbeiten weiter mit der Transpondertechnik.

Sobald mit RFID-Transpondern gekennzeichnete Waren Metallfolien oder Flüssigkeiten enthalten oder aus Metall bestehen, kann ein Transponder u.U. nicht mehr gelesen werden. Wenn mehrere solcher Waren auf einer Palette oder in einem Einkaufswagen liegen, wird die Problematik deutlich. Das gewünschte "Bulk Scanning" ist daher nicht zuverlässig.

Zur Zeit (2005) wird die Anwendung des Transponders als "die Lösung aller logistischen Probleme" hochstilisiert. Vergessen wird dabei, dass es lediglich ein "Etikett" (wenn auch mit besonderen Eigenschaften) ist. Entscheidend ist der Aufbau einer effizienten Logistik unter Anwendung von firmenübergreifenden, möglichst normierten Datenstrukturen (z.B. ANS MH10). Mit welchem Datenträger die automatische Identifikation gelöst wird, ist der letzte Schritt, der von Umweltbedingungen (z.B. starke Verschmutzungen oder hohe Funkstörpegel) sowie Kosten und unter dem Langfristaspekt von der Ökobilanz abhängig ist.

Ungelöst ist derzeit noch das Problem der Entsorgung der Transponder als Elektronikschrott beim Masseneinsatz wie z.B. bei Supermarktartikeln. Daher wird daran geforscht, für RFID-Transponder andere Materialien (z.B. auf Polymerbasis) zu verwenden. .

Potenzielle Angriffs- bzw. Schutzszenarien

Es gibt mehrere Möglichkeiten die korrekte Funktion von RFID-Geräten zu stören.

* Man kann versuchen zu verhindern, dass die RFID-Transponder ihre Energie erhalten. Hier kann man beispielsweise die Batterie herausnehmen, oder die RFID-Transponder in einen Faradayschen Käfig stecken. (z.B. Alufolie). Dadurch bekommt der RFID-Transponder nicht mehr die nötige Energie um ein Signal auszusenden.
* Man kann einfach die Antenne beschädigen. Bei größeren RFID-Transpondern kann man im Röntgenbild die Spiralen der Antenne deutlich erkennen. Durchtrennt man sie an einer Stelle, funktioniert der RFID-Transponder nicht mehr.
* Die direkte induktive Übertragung eines elektromagnetischen Impulses auf den Transponder und die Antenne dürften diese ebenfalls zerstören und unbrauchbar machen.
* Natürlich kann man auch ein Störsignal aussenden. Bevorzugt auf der Frequenz auf der auch der RFID-Transponder sendet. Dadurch können die recht schwachen Signale des RFID-Transponders nicht mehr empfangen werden.
* Mit einem sehr empfindlichen Empfänger kann man das Signal des RFID-Transponders prinzipiell auch noch aus größerer Entfernung empfangen. Dies ermöglicht neue Formen der Industriespionage, da bei jedem Lesevorgang der Inhalt des RFID-Transponders mitgelesen werden kann. Somit können beispielsweise alle Verkaufsdaten abgehört werden.
* Wird ein einfacher Speicherchip zur Authentifizierung benutzt, so kann man auch das Signal einmal aufzeichnen, und zu einem späteren Zeitpunkt wiedergeben. Für den Leser erscheint es dann, als ob sich der richtige RFID-Transponder im Feld befindet.

Literatur

* Robert Schoblick, RFID, ISBN 3772359205
* Klaus Finkenzeller, RFID-Handbuch, ISBN 3446220712

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ODER http://de.wikipedia.org/wiki/RFID