目前,全国出版物主要以“ISBN+条码”的方式进行管理,而“ISBN+条码”是一种非连续性编号,本身信息容量小,加之一码多用、一码多书乱象频现,破坏了书号和条码的唯一性,给出版、发行单位的信息管理和数据交换造成了很大混乱,严重影响出版、发行单位的工作效率。因此,“ISBN+条码”的方式也成为出版物供应链中一个不可逾越的瓶颈,造成了图书信息无法共享和使用上的不规范,也极容易被盗版。与传统条形码依靠被动式的手工依次读取方式相比,RFID无线射频识别以电子标签代替条形码优点明显,电子标签代替条形码可以减少图书进入物流环节后的重新录入劳动,更实现了以云计算服务为基础的互联互通和账务结算,为整个出版产业链的信息化和标准化带来了希望。
同时,在出版环节采用RFID标识技术,也为流通、仓储、销售及图书馆的信息化管理创造了条件,提高了管理效率和实时性,降低了运营成本,以更加开放、平等、全球化协作的态度来进行产业创新,构建全产业链的系统竞争力。
RFID标识技术是物联网技术的基础,物联网技术的普及也带动人类社会进入到了一个大数据时代。出版业的大数据可以帮助出版行业进行图书销售的精准分析、区域分布分析、时域分析和库存分析等,使热销书籍不至于脱销,滞销书籍不至于大量印刷,减少库存,指导物流等。
在图书和音像制品中嵌入电子标签,实现一书一号,同时利用RFID的不可复制性,使盗版书籍暴露在“阳光”之下,便于加强版权保护,防止盗版现象发生。
RFID应用中存在的信息安全问题种类繁多,在标签、网络和数据这3个层面均可能出现,避开网络和数据这两个共性安全问题不谈,就标签而言典型的就有标签复制、标签互换、标签假冒、标签失效等众多严重的安全问题。
标签互换可以通过标签封装成陶瓷易碎标签等方式规避,而标签复制和标签假冒问题则是传统EEPROM标签技术所固有的,虽然可以通过内置加密算法等手段,提升复制和假冒的技术难度,但“魔高一尺,道高一丈”,终究不能从根本上规避这一问题。标签失效问题则取决于标签芯片的数据保持时间(标签寿命),在国际标准和国家标准中,针对采用传统EEPROM技术的RFID标签,这一时间都定义为10年。
众所周知,对于图书出版的寿命,10年是远不能满足使用要求的。一些经典图书是越老越珍贵。若10年后RFID标签失效,则会对图书的管理带来很多困难,重新贴装新的标签,在实际中往往并不可行。
不挥发存储(XLPM)技术为陷于困境的图书出版业电子标识技术的数据安全和寿命问题带来曙光。
传统的RFID芯片采用的EEPROM存储器,是靠存储于浮栅内的电子来存储数据的,而电子会随着时间缓慢挥发而导致数据丢失,这个过程是不可避免的。更为严重的是,当遇到高温、紫外线、辐射等恶劣环境,上述挥发过程会急剧加快,严重情况下几个月之内芯片就会失效。而由国家千人计划专家彭泽忠博士发明的不挥发存储技术(XLPM)技术,采用了“反熔丝”结构。如图1所示,当数据没有写入时这个数据BIT结构等效为一个电容,当数据写入后电容被击穿形成一个电阻,要想把电阻还原成电容是不逆的,各种恶劣环境下及长时间均不奏效。
不挥发存储器结构与传统EEPROM存储器结构的比较如图2所示。
传统的RFID数据安全技术一般采用加密算法,但在防篡改的安全问题上,传统RFID技术存在一个致命缺陷。目前RFID芯片多采用EEPROM作为存储器,芯片的UID、普通数据甚至内部配置信息都是用EEPROM存储的,这些内容都有被改写的可能性。针对这个问题,厂商普遍采用了逻辑锁、灭活等机制。所谓逻辑锁,就是用存储器内的某个BIT当标志,当其写为1以后就禁止对存储器特定区域的写操作,这好像加了一把锁。所谓灭活,就是用存储器内的某个BIT当标志,当其写为1以后就停止对任何指令的响应,芯片如同被杀死。上述方法在通常情况下是有效的,因为那些做标志的BIT本身没有预留从1写成0的功能,因此可以认为加锁或者灭活过程是不可逆的。但是,由于EEPROM存储器的物理机理存在缺陷,其可以通过物理的方式擦除数据。例如用250 ℃高温烘烤48h,能使EEPROM数据清零。例如用大剂量的紫外线照射,也可以把EEPROM数据清零。一旦EEPROM数据清零,就可以通过特定的方法重新对芯片进行包括写UID在内的初始化。已经写入并锁定的普通数据,也同样可以通过这种方法改变。甚至已经灭活的芯片也可能通过这种方法复活。
利用不挥发存储器的不可逆特性,从物理上就保证了数据一次写入永久不可更改,彻底断绝了造假者通过回收合法芯片造假的可能性,从而保证了数据具有极高的安全性。
数据安全还存在一个RFID标签的防转移问题。假如一个RFID标签可以从物品上完整揭下转贴到其他物品上,那么防伪效果就大打折扣了。业界解决此问题的通常思路是在标签上做文章,将标签设计成防揭、易碎的属性,使标签在揭下的时候很容易损坏。通常来说,这种方法已经足够了。但如果对安全性要求极高,那必须考虑是否会被人将芯片取出重新封装成新标签的问题。由于芯片本身是比较稳定的,在标签揭下过程中是不会损坏的,而当它被重新封装成标签后功能是不变的,这为高级造假者打开了一扇方便之门。不挥发存储(XLPM)技术,可以利用其数据一次写入物理上不可更改的特性,在标签被转移时的一瞬间,芯片内不可逆地写入一个BIT,此后即便芯片被重新封装,从读出数据看依然记录了标签的初始状态,因而无法假冒。
不挥发存储器的产品结构,一旦写入数据(击穿),从理论上就可以保证数据永久有效,具有不可逆特性。经国家权威机构测试,数据保持时间达到了100年以上,从而弥补了传统EEPROM RFID标签数据保持时间短的缺陷。
图书出版业采用RFID电子标识技术是一种必然趋势,而RFID的数据安全,从产业长远健康发展的角度来看,是不可回避的重要问题之一。针对传统RFID技术存在的易篡改、易复制、标签易互换、假冒以及数据保持时间有限等数据安全隐患,文章推出了可以规避上述问题的不挥发存储(XLPM)RFID技术,若将该项自主专利技术应用于中国的图书出版业,有利于我国图书出版电子标识应用技术站在世界之巅。