保持私密：阻止RFID读者阅读您的身份证

摘要

如果你曾经看过一个成年人通过简单地将他们的信用卡交给商店的机器来支付某些费用，或者你已经用公共汽车通行证做了同样的事情，那么你已经看到了一个RFID标签.RFID（ R adio- F 频率 ID entification）标签允许计算机从短距离读取卡。这非常方便，但它也允许犯罪分子窃取有关您的信息。例如，在地铁或公共汽车上，站在您旁边的人可以使用RFID阅读器访问该卡上的数据。在了解了可用于阻挡RFID阅读器的材料之后，您可以设计一种解决方案来保护您的卡和护照。

目的

证明可以使用简单的材料来保护RFID标签或卡不被RFID读取器读取。

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最后编辑日期:2017-09-08

简介

你是否乘坐公共汽车去学校，只是挥动你的卡片通过垫子上车？你的学校可能已经给你一张身份证，当你进门时，你只需在特殊的垫子上挥动。也许同一张卡片在自助餐厅的垫子上滑过，以便为您提供热腾腾的午餐。你生命中的一个成年人可能需要一张身份证才能进行工作，他们会通过读卡器来读取他们的办公室。或者他们可能有护照，边防警卫可以在机场快速扫描。他们可以简单地在加油站便利店的柜台挥动信用卡来支付冷饮吗？在所有这些情况下，卡或护照使用 R adio F 频率 ID entification（ RFID ）技术允许快速方便地访问个人信息。与磁条卡不同，RFID卡允许计算机在不接触卡的情况下使用信息。

在其他应用中，RFID也在我们身边。我们将微芯片放在我们宠物的皮肤下，以帮助兽医识别它们，如果它们丢失并丢失了它们的项圈。您的家用车可能在挡风玻璃上有一个付费系统转发器（在美国大部分地区称为E-ZPass®，I-PASS或FasTrak®）。如果您的家人在您的车上有其中一个，您可以不停地通过收费站;在某些情况下，你以60英里/小时的速度过去，而其他人必须停下来付钱。很方便。但是，当您的个人ID包含RFID以方便使用时，您可能并不总是希望它如此容易阅读。

让我们看看RFID系统如何运作，以及如何利用这些知识来改善隐私和安全性，从而更好地保护您的个人信息.RFID标签是微型无线电台。它有一个连接到计算机芯片的无线电发射器，当被问到时，它将打开发射器并广播它拥有的数据。例如，这可能听起来像你的手机是如何工作的，但是存在巨大的差异。你的手机有一个必须保持充电的电池，它可以传输数公里的数据.RFID标签没有电池需要充电（无源RFID 标签根本没有电源，而有源RFID 标签只有在响应时才使用小电池）并且不能传播很远。除了计算机芯片和无线电发射器之外，RFID标签还具有能量收集部件。这些如何运作？好吧，线圈天线被调谐到特定的频率。当读者想要从标签获取信息时，它会以标签的特定频率发出信号。来自无线电信号的能量被转换为足够的功率以启动计算机芯片，激励标签中的无线电发射器，并发回标签的数据。读取器获取信号，提取所需数据并关闭。标签现在没有电源，直到下一次读取为止。优势？非常便宜，零维护。

另一种看待它的方式是你有一个知道一切的好朋友。你正在处理数学问题，你真的需要知道常数π（Pi）的值。经过漫长的早晨学习后，你在后院找到了你的朋友，她睡得很熟。你叫她的名字，但没有什么能唤醒她。然后你记得她喜欢苹果。你碰巧有一个苹果，所以如果她醒来并回答你的问题你会把它提供给她。一旦你提供治疗，她醒来，给你你需要的答案（3.14159 …），然后回去睡觉。

现在您已准备好开始使用。在这个科学项目中，您将了解可以使用哪些材料来阻挡射频识别（RFID）阅读器，并设计一个保护您的身份证和护照的解决方案。

术语和概念

• 射频识别（RFID）
• Microchip（用于宠物识别）
• 应答
• 无源RFID
• 有源RFID
• 频率

问题

• RFID在哪里使用？你能找到例子吗？
• RFID与其他技术相比有哪些优势？
• 不同频率的RFID系统表现得不同吗？
• RFID在哪里可能是一个劣势？
• 人们对RFID有什么隐私问题？

参考书目

• Wisegeek.org.（不详）.无线电波如何被阻挡？检索2014年4月2日起 http://www.wisegeek.org/how-are-radio-waves-blocked.htm
• 维基百科贡献者.（2014年3月26日）.电磁屏蔽。维基百科:自由百科全书。检索2014年4月2日，来自 http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Electromagnetic_shielding& OLDID = 601415314
• Rader，A。（n.d。）.电磁辐射的类型。 Physics4kids.com。检索2014年4月2日，来自 http://www.physics4kids.com/files/light_emtype.html

材料和设备

• 带有至少一个USB（通用串行总线）端口，以及Microsoft®Windows®XP或更高版本，Macintosh®OSX®10.6或更高版本或最新Linux版本的计算机
• Parallax USB RFID阅读器套件，带有样品标签;可在 jameco.com 。
• USB线（迷你USB）;可在 jameco.com 。
• 砖块，木块，纸板箱或其他坚固的非金属物体，用于稳定读取器和标签
• 胶带（遮蔽或画家）或橡皮筋
• 废纸板以保护工作面
• 测量棒或标尺，公制
• 将USB端口读取为串行的软件驱动程序;可在 ftdichip.com

获取

• 对于Apple®（OS X）计算机，SerialTools软件应用程序是一个选项;可在 itunes.apple.com上的Mac App Store 获取。
• 对于Windows计算机:
  • 超级终端软件，可能已经安装在计算机上
  • 腻子;可在 chiark.greenend.org
  • 或其他一些串行终端模拟器

• 对于Linux计算机，串行终端仿真器，如minicom软件;可在 pkgs.org 上找到
• 屏蔽材料;虽然你不需要所有这些 – 你甚至可能想出你自己的一些 – 你应该计划至少测试以下几项。有关更多信息，请在开始收集材料之前阅读程序。
  • 铝箔
  • 铜箔;可在彩色玻璃商店或在 Amazon.com 。
  • 铜或青铜碟洗涤器;可在超市或家居用品商店购买。
  • 铝烤盘;大多数商店或在 Amazon.com 。
  • 钢烤盘;大多数商店或在 Amazon.com 。
  • 棉绒陷阱（铝）;可在家居用品商店或在 Amazon.com 。
  • 用于加热系统的铝带;可在五金店或在 Amazon.com 。
  • 用于吉他修理的铜带;可在某些音乐商店或在 Amazon.com 。
  • 金属窗纱（铝）;可在五金店买到。
  • 铜屏/网状物，用于电子屏蔽;在线提供 Amazon.com 。
  • 出售护照，身份证和信用卡的商业RFID屏蔽产品;可在办公用品商店或在 Amazon.com 。
• 剪刀
• 可选:帮助您安装软件和驱动程序的成人
• 实验室笔记本

实验程序

收集材料

在这个科学项目中，您将了解可以使用哪些材料来防止RFID阅读器读取RFID标签。不同类型的RFID系统或多或少会被不同材料轻易阻挡，但金属通常是一个不错的选择。

您应该尝试各种配置的各种材料:

• 在铝制系列中，尝试使用铝箔板和铝制烤盘。此外，加热承包商使用铝带在安装和维修热空气加热系统时密封接头。
• 铜可能有点难找，但你可以在专卖店找到铜箔和铜带，销售用于处理彩色玻璃或在线的材料。铜网专门用于电子屏蔽（查找”法拉第笼” ），可在线获取。
• 钢烤盘可能已经在你的厨房里。对于另一种配置，当地的金属车间可能会有一些钢屑。解释这是为了科学，他们可能会给你留下深刻的印象。

安装软件

驱动器

注意:根据您使用的计算机的拥有者，在下载和安装任何软件之前，请获得您父母或学校的许可。在特定计算机上安装软件的确切步骤可能因计算机的设置方式而异。如果需要，请向成人寻求安装驱动程序和应用程序软件的帮助。

1. 材料列表中的RFID阅读器将通过USB连接到您的计算机。当然，这是非常常见的，但RFID阅读器不像键盘或鼠标;计算机不知道如何处理数据。要解决此问题，您需要一个设备驱动程序，它允许计算机知道如何从阅读器访问数据。
2. 在RFID套件中，您可以找到有关前往Parallax网站获取文档的说明，以及 FTDI网站为司机.RFID阅读器使用来自FTDI的芯片，因此必须从他们的站点获得特定于您的计算机的驱动程序.Windows XP，Vista，Windows 7和Windows 8以及Mac®OSX 10.6或更高版本的网站上提供了驱动程序.Linux系统可能不需要驱动程序，因为许多Linux安装已经支持FTDI芯片组。
3. 目标是使RFID阅读器看起来像标准的串行通信端口。按照套件随附的说明进行操作，以安装驱动程序。如果您需要帮助，请询问成年人。

串行终端仿真器

以下是关于术语 serial 和 terminal 的一些背景知识。在现代计算机上继续提及”串行” 和”终端” 是一种”老派” ，但这些术语可以追溯到几十年（到20世纪60年代和70年代），当时计算机没有显示器或键盘。相反，计算机使用不同类型的端口，称为串行端口，这在USB发明之前很常见。计算机可能已经在附近的特殊空调房间中，而用户在他或她的桌子上具有带有显示器和键盘的终端。因此，当我们谈论计算机如何与其他设备通信时，我们仍然使用该术语，即使大多数人的计算机上没有单独的终端，并且许多计算机不再具有旧的标准串行端口。

在这个科学项目中，您需要查看来自RFID阅读器的数据。由于您在上一节中安装了驱动程序，因此您的计算机会认为数据是通过串行端口进入的。要查看数据，您需要安装一个类似于旧式终端的程序来显示原始数据。这些终端仿真器很容易找到你将要使用的任何计算机。

• 在Windows上，您的计算机可能已安装超级终端。
• 较新的Windows系统可能没有安装Hyperterminal，但您可以下载一个名为的免费程序 PuTTY （该名称唤起了更老的技术）将完美地完成工作，实际上是首选这个项目。
• 在Mac OS X下，在app store中查找名为的程序 SerialTools 。
• Linux机器可以使用串行终端仿真器，如 minicom 。

连接RFID阅读器

1. 安装设备驱动程序和终端仿真器后，使用mini USB线将RFID阅读器插入计算机。根据您的计算机，计算机可能需要一两分钟来识别设备。它将作为串行端口出现在您的计算机中。
   1. 在Windows上，它是一个通常命名为”COM4″ ，”COM5″ 或其他数字的设备。下面的图3和图4显示了您可能在Windows计算机上运行的Hyperterminal和PuTTY（首选）的一些示例屏幕。如果使用PuTTY，请选择如图4所示的选项，使用适合您特定安装的任何COM端口。
   2. 在Mac或Linux计算机上，根据具体情况，它几乎可以命名。没关系，因为串行终端软件可以找到它。下面的图5和图6显示了使用SerialTools（一种可用于Mac OS X机器的程序）的成功设置。
      1. 请务必检查”RTS” 和”DTR” 框以激活RFID阅读器，然后单击”连接” .
      2. 连接后，SerialTools将显示来自RFID阅读器的所有数据。

2. 启动终端仿真器软件。在软件的菜单中，您将找到一个选择设备的位置。您可能没有连接很多串行设备，因此应该很容易找到正确的端口.RFID阅读器使用2400波特，8位，无停止位（如果你想知道这意味着什么，你可以查看它）。在通讯软件中选择这些选项。
3. 要检查您是否正确，请使用RFID阅读器附带的标签之一并在阅读器的几厘米范围内挥动它。您应该会在屏幕上看到一个10位数的数字。
   1. 如果你这样做，真棒！您已获得正确的配置，并准备继续进行测试。
   2. 如果没有，您可能需要重新启动计算机才能激活驱动程序，或者您可能在终端软件中选择了错误的串行端口。阅读器上的LED是否亮起？如果没有，请检查您是否有可用的电缆，并将电缆插入正常工作的USB端口。

4. 此套件中的标签均包含唯一的10位数标识符。这个科学项目对数据没有任何影响，但读者可以阅读和报告它的事实是我们关心的。但想象一下，您可以使用这些唯一数字来识别它刚看到的标签。你怎么能用这些信息？农民用标记奶牛的耳朵来帮助跟踪动物，并允许自动饲喂系统为每只动物提供适量的食物。你可以在你的狗的衣领上放一个标签，并在你的狗门上放一个读卡器以防止流浪。它会让你想到一种制作乐器的方法吗？动用你的想象力！完成测试后，找到一些有趣的方法来使用阅读器和示例标签。

设置测试

1. 首先，用一块纸板盖住工作台面以保护它。
2. 将RFID阅读器放在您选择的砖块，砖块或其他坚固的非金属物体的平面上，并用遮蔽物或画家的胶带小心地将其粘贴到位，或用橡皮筋粘贴。无论如何它都不会移动太多，因此您不需要使用大量磁带。见下面的图7。
   1. 如果您使用的是砖块，表面可能很粗糙，因此请注意不要刮擦RFID读取器。您可以在RFID阅读器和砖块之间放一张纸巾，以防刮伤。

3. 从套件中挑选一个标签，然后用胶带或橡皮筋将其粘贴到另一个砖上。将其放置在与阅读器中心相同的高度，并将两块砖隔开一小段距离，如下图7所示。
4. 您将在计算机的程序窗口中看到数据。只要标签与阅读器足够接近，您就会看到它反复出现。这是收集一些控制数据并在实验室笔记本中启动表格的最佳时机。

5. 在砖块之间没有任何测试材料（没有”屏蔽” ），从相当远的标签开始，足以使读取器无法读取未屏蔽的标签。慢慢减小距离，直到RFID阅读器读取标签。在实验室笔记本中标记数据表中的距离。找到最小距离后，无需继续移动标签。当RFID阅读器读取标签时，将其重新设置为远远超过最远的成功距离。

测试

1. 从一种材料开始，也许是铝箔。剪切一块足够大的部分以覆盖标签并在实验室笔记本中记录其测量值。用橡皮筋将其固定在标签上，并重复上一节中的测试。你能找到标签可读的距离吗？是否比没有铝箔更接近？在测试时仔细记录和测量，并跟踪实验室笔记本中的所有数据。

2. 继续使用相同尺寸（或尽可能接近）的至少六种其他材料进行测试。
3. 使用套件中的不同标签类型再次重复相同的测试。为每种新类型的标记创建一个新数据表。将所有结果记录在实验室笔记本中。是否可以从较小的标签中读取较大的标签？在您关于RFID标签如何工作的研究中，您是否看到了为什么这可能是真的？
4. 许多科学博览会要求您为每项测试进行多次试验。例如，您可能需要使用铝箔和第一个RFID标签进行三次单独试验，使用第二种材料进行三次试验等。如果这对于您的科学项目是必要的，您应该扩展数据表以包括三次试验的空间对于每个测试。

评估您的结果

1. 制作条形图，水平线（x轴）上的材料类型和垂直线（y轴）上可读取标签的最远距离。如果您为每种材料执行了多次试验，请计算平均距离。您可能希望为您测试的每个标记创建单独的图形，或者将所有不同的标记组合成一个图形。
2. 从您的测试中，您可以得出什么样的材料可以阻止RFID标签的可读性？如果你被要求设计一些带有学校证件的东西，那么就不能在公共汽车上阅读（如果你的学校发行RFID身份证），那么什么是好材料？你会如何设计它？考虑制作一个并将其放入科学项目展示中。
3. 在您的研究中，您可能已经发现不同的RFID系统在不同的频率下运行并具有不同的属性。你可能发现你在这个科学项目中使用的廉价读者的阅读距离并不是很大。您可能还发现它一次只能读取一个标记。您可能在工厂或仓库中找到的大型商业读取器将在更远的距离上运行，同时读取数百个标签。您测试的阅读器是低频（125 kHz）RFID系统。您可能想要找到一些商业读者的规格，并将它们与您测试的那些进行比较。比较价格;你的可能花费大约50美元。你可能会在仓库里放一辆叉车，花费数千美元！在准备显示板时，请考虑包括这些”真正的” RFID阅读器的图像及其功能。即使您使用的小型阅读器的功能有限，它仍然非常惊人且有用！

如果你喜欢这个项目，你可能会喜欢探索这些相关的职业:

变体形式

• 试验测试材料的大小。较大的部件是否比较小的部件更好地保护标签？
• 使用非金属物质再次进行测试。这些都会影响读者阅读标签的能力吗？
• 制作某种保护载体以防止标签被读取。使用您对这些材料的了解，您能想出什么是实用且仍具保护性的？你能保护你的身份证或父母的信用卡吗？
• 您是否知道某个使用商业RFID设备的地方会让您进行一些测试？也许你可以进入仓库，他们在盒子上贴有RFID标签贴纸。带上您的一些测试材料，看看他们屏蔽商业标签的方式与他们使用低频标签的方式相同。
• 向当地兽医询问RFID标签在宠物身上是如何工作的，看看他们是否会让你用他们的读卡器以及可能在你的狗或猫身上的标签尝试你的屏蔽材料。那些系统根本不能读取很远的距离，但是它们可以读取你的任何测试材料吗？
• 关于RFID标签的另一个科学项目，试试吧听起来像RFID:使用收音机制作乐器的频率识别（RFID）阅读器