基于RFID的无线电发射设备跟踪监管系统的设计
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摘要:本文旨在通过RFID技术在湖州市无线电频率管理中的应用和实践,为无线电频率管理者提供一种提高管理效率的方法。随着无线电频率管理手段的不断提高,定能使有限的频率资源更好地为整个社会的发展做出贡献,从而促进经济的健康、有序、可持续的发展。
关键词: 无线电频率 RFID技术 项目质量管理
中图分类号: 文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)02-0000-00
目前各类无线电技术和业务已在我国国防、公安、武警、通信、广电、铁路、航空、航天、气象、渔业、科研、减灾、电力、物流、传媒等部门和行业得到广泛应用,涉及政治、经济、国防、文化建设的方方面面。无线电技术的广泛应用使有限的无线电频率和卫星轨道资源的紧缺性日益突出,也给无线电管理工作带来了更多的挑战。
(1)公众移动通信成为发展最快的无线电业务,对无线电频率的需求大幅上升。随着3G网络建设和业务推广应用的全面展开,LTE和未来IMT系统的发展,以及移动宽带互联网的建设,未来的移动通信带宽会更宽,上网速度会更快,对无线电频率资源的需求也将更大。
(2)民航、铁路等工业生产、交通运输部门对无线电技术的依赖度不断加深,对其专用频率的保护已成为保证安全生产的重要任务。
(3)少数不法分子利用无线电技术进行违法活动的情况频繁出现。近年来,一些不法分子利用无线电设备等高科技产品在各类考试中作弊的行为呈蔓延趋势,严重影响了考试的公平和公正。
(4)无线电管理法制建设滞后,社会依法用频意识仍然不强。目前,我国现行的《中华人民共和国无线电管理条例》已颁布实施16年,已不能适应经济社会发展和无线电管理工作的需要,逐步暴露出与行政许可法不相适应、无线电管理行政处罚力度不够、对无线电发射设备生产和销售等流通领域的监管缺失等问题。而且,随着无线电产品制造成本的不断下降,随意使用无线电产品、使用仿冒无线电产品、违法违规占用无线电频率的现象普遍存在,对正常申请使用频率的单位造成干扰隐患。
因此由湖州市无线电管理局的上级部门浙江省经济和信息化委员会联合北京东方波泰无线电频谱技术研究所共同开发了基于rfid的无线电发射设备跟踪监管系统用于日常的无线电管理工作。
1 总体设计原则
(1)整体性:系统整体设计能有效的实现后台一体化管理,前端满足各地无委的个性化需求,系统标准化程度高。
(2)先进性:采用当代计算机及应用系统发展趋势的主流技术,技术先进并趋于成熟的,被公众认可的优质产品。
(3)实用性:充分利用无委原有设备和数据,并能够提供与各类现有业务系统进行衔接的良好接口。
(4)高效性:系统提供对各类事务处理的高效性。使对大容量数据的查询和更新等操作也在较短的时间内迅速完成。对于大数据量的处理,也能高效地完成。
(5)可靠性:提供整个系统的可靠运行是系统建设的一个关键因素。
(6)安全性:保证整个系统的各个部分均有安全措施,包括内部网络,数据库服务器,手持式读写设备,RFID数据均受到保护。
(7)可扩充性:由于目前计算机和网络等领域技术发展十分迅速,应用环境,系统硬件及系统软件都会不可避免将被更新,系统的可扩充性及版本的兼容性,直接影响着应用系统和用户需求的发展和功能的提升。
(8)易用性:系统操作简单,界面简洁美观。
2 整体逻辑结构
系统网络硬件拓扑设计
3 系统说明
系统数据采用集中式管理,本地数据库服务器采用双网卡结构,其中一个网卡连接到原先的管理系统网络,通过该接口,本系统的数据转换程序可以定时将原数据库服务器中的数据转换到本地的数据库服务器中,同时本地的数据服务器的第二个网卡连接到本地网络,该网络上有对应的发行RFID标签的工作站,该工作站连接有RFID读写器,用于进行RFID的发行写入工作,在写入数据前,对数据进行必要的加密。同时该网络通过一个防火墙与联通的CDMA1X网络或移动的GPRS网络建立虚拟连接专网(VPN,),无委的工作人员通过手持式的RFID读取设备对现场的无线电发射设备上的RFID进行不接触读取,对获取其中的相关数据进行解密后显示相关设备信息。如有必要则可通过CDMA1X(或GPRS)网络直接连接到认证比对服务器来做设备的信息查询,认证比对服务器会将查询结果返回到工作人员的手持式设备的屏幕上,并将中心数据库查询的信息和标签设备上的信息进行对比,显示两者的差异,以便现场人员根据实际结果做出判断。
3.1 电子标签(RFID)
综合性能、价格等实际情况,我们采用工作在13.56Mhz的电子标签,其芯片为TI的TAGIT和PHILIPS的Icode2,其内部空间有256字节(可扩展到512bytes),可以保存大多数关于无线电发射设备的相关信息,包括设备编码,设备单位名称,地址,设备型号,发射功率、频率信息等等,其保存的数据做DES加密处理,以防止第三方RFID读写设备进行读取或改写。
该标签可以粘贴在被管理的设备上,粘贴后该标签不可再被完整的撕下,如果用户恶意进行拆卸,就会彻底永久性损坏。另外,该标签体积非常小,抗金属底片封装。
3.2 手持式RFID读取设备
采用可以读写13.56Mhz的手持式RFID读取设备,具有CDMA1X模块或GPRS模块,可以直接连接到位于无委机房的应用服务器,该读取设备带有大屏幕液晶屏,可以显示读取出来的相关信息,同时该设备内带有解密和解压缩算法,可以完整读取属于无委下发的被加密的RFID中的内容,同时该软件带有自我保护功能,当该设备不慎遗失后,应用服务器可以远程发出“遥毙”命令,自动将该解密和解压缩程序销毁,以防算法和密钥泄密。
3.3 认证比对服务器
认证比对服务器主要实现把远程手持设备传来的需要识别认证的数据与服务器数据进行比对,并把相关结果返回给远端的手持设备中,同时带有部分管理设备,包括对远端设备的登录管理,查询权限设置,远程遥毙等等。
3.4 RFID写入工作站
主要完成将数据库中相关无线电发射设备的原始数据写入到RFID中,在写的过程同时对数据进行压缩、加密和数字签名,以使写入RFID中的数据不被第三方设备读取跟窜改。
3.5 数据库服务器
保存最新的无线电发射设备的相关数据,该数据来源于用户已经存在本地的数据库系统或其他相关应用系统,是用于进行比对是否合法设备的基础。
3.6 CDMA1X 或GPRSVPN专网
通过租用联通的无线数据业务,完成现场实时的数据跟踪比对动作。通过租用移动或联通的VPN专用网络构建,避免了暴露在公众网络如因特网下的不安全性。该VPN网络通过SIM卡进行VPN认证,并通过防火墙实现必要的端口映射等功能,确保网络系统的安全性。
4 系统整体安全措施
由于该系统的数据属于安全级别较高的资料,因此在整个系统设计上从硬件以及软件角度均充分考虑到数据以及系统的安全性,并做了特别设计。系统的安全包括以下3部分。
4.1 数据库服务器以及内部网络的安全。
如前所述,整个网络划分为内部网络、外部网络,内部网络的安全毋庸讳言,除了加强内部网络的管理,在技术上主要对网络进行必要的设置,关闭不必要的端口,安装杀毒软件等。外部网络采用联通的CDMA或GPRS构建成VPN专网,外部网络和内部网络之间采用防火墙进行隔离,并设置相应的访问端口和访问权限。
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由于数据库服务器上存储有全部的用户资料数据,因此该数据库必须做到万无一失,在网络结构上由于需要于VPN网连接,因此通过硬件的防火墙进行有效隔离,防止非法用户侵入本地网络,另外为了防止对原有数据库以及网络的影响,本系统通过双网卡的结构与原系统实现物理隔离,而且本系统的数据转换接口软件只有对原数据库读的权限,而没有写的权限,这样彻底杜绝了本系统对原数据库的影响,做到了硬件和软件的双保险,同时本地数据库通过严格用户名以及口令的管理,即使有人能突破防火墙,也因为没有数据库的用户名和密码使其无法接触到原始用户资料。同时通过系统的定时备份数据功能,确保本身硬件的损坏不会造成用户数据的丢失。
4.2 RFID上用户资料数据的加密。
由于RFID标签贴在用户设备上,为了防止第三方通过标准RFID读写设备来读取RFID标签的内容,系统对写入RFID标签的数据进行DES的加密处理,只有有对应密钥的读写器才可以正确读出RFID存储的数据,否则读到的数据是一堆乱码,用户无法识别。
为了防止用户用户窜改RFID中的有效数据,系统对RFID中的数据在加密后再进行数字签名,由于数字签名的有效性,只要用户窜改某一个数据,读写器设备马上就可以知道该数据已经被修改过,所以这样配合上述的数据加密机制,真正做到RFID上用户数据的双保险。
4.3 手持式RFID读写器(无线PDA)的安全性。
由于手持式RFID读写器上要进行现场的RFID数据读出,已经进行解密和数字签名的校对工作,因此该手持设备中存储有对应的密钥,为了防止工作人员不慎遗失该手持设备而被他人拿到进行非法应用,系统对该手持设备同样采取2道安全措施,1,该PDA开始后必须输入合法的用户名和口令才可以进入读写系统,该口令和密码存储在系统的服务器中,开机后PDA会通过CDMA网络到系统进行验证。2,对每个PDA进行身份编码,每个PDA都有唯一的编码,如果该PDA遗失,可以立即要求系统管理人员将该编码输入认证系统的黑名单,如果该认证系统发现该PDA登录到系统来进行用户名和密码的认证时,马上会向PDA的程序发出软件遥毙指令,该指令直接命令PDA将RFID读写以及验证程序和相关的密钥进行永久性删除,这样可以确保流失的密钥和加密算法不被其他人获取,彻底保证了整个系统的安全性。
5 结语
总之,随着无线电管理业务和计算机技术的迅猛发展,频谱管理业务的信息化处理已经是一种必然的趋势,而本文研究的基于RFID的无线电发射设备跟踪监管系统就是这一趋势下的产物,和传统的手工处理方式相比,它具有缩短办公时间;提高数据准确性;提高频谱管理工作水平;节约办公成本;延长数据保存时间等优势,希望这套系统最终能全方位地服务于无线电管理工作,极大地提升无线电管理部门的工作效率。
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