一种基于区块链和NFC芯片的动态信息防伪技术

[导读]摘要：传统IC卡芯片防伪可以通过克隆实现伪造，基于NFC芯片可以向芯片写入数据，由于目前市面上的防伪技术并未做到动态信息更新，因此防伪效果还需改进。

假冒伪劣产品猖獗，给消费者、企业以及社会造成了巨大损失。某国外著名奶粉企业宣布退出中国市场，原因是代理商购买了一吨奶粉，却销售了十吨。奶粉可以造假，快递追踪也可以造假。虽然我们研究和应用了一些防伪技术，但造假者也在不断进步，这就需要我们不断更新和利用新型防伪技术。

1 文献综述

根据其特性，传统的防伪技术可分为两类，即特殊材料和工艺防伪，数码防伪。

特殊材料和工艺防伪主要包括激光、油墨、特殊纸张防伪。产品防伪多采用印刷图案或将标签粘贴于产品表面，具体分为两种形式：一种是防伪信息完全公开，即图案或标签全部公开；另一种是防伪信息隐藏，即以涂层覆盖图案或标签的部分或全部。上述防伪可统称为印刷标签防伪。印刷标签防伪是一种普遍使用的方式，常见于各种瓶装、袋装食品以及香烟等。但印刷防伪标签一旦粘贴于产品即成为一种静态标识，容易被仿造，假冒产品通过粘贴同样的标签，即可达到以假乱真的目的。对于消费者，通过标签进行识别难以确定产品真伪。即便厂家存在用以对消费者的查询情况进行逐一记录并确认的系统，但在静态标识模式下，消费者仍然无法确定被查询产品的真伪。对于造假者，若消费者无法识别产品真伪，则无法阻止假冒产品销售。

数码防伪分为条形码、二维码和RFID 标签防伪。基于传统工艺的防伪技术无法承载数字信息且易于造假；二维码则无法动态写入信息，且易被复制；M1 技术作为RFID 标签的一种，借助NFC（无线近场通信）技术，通过 M1-RFID- NFC 模式在市场上得到了广泛应用。然而，这种IC 卡过于依赖密钥，其安全性受到威胁。NFC 芯片仍存在一些问题需要解决，如芯片克隆问题，由于需要考虑安全性，目前市面上的NFC 芯片防伪限制了一般用户操作过程中卡中信息的系统更新，导致克隆问题无法得到有效解决。

在芯片防伪领域，由于一般的IC 卡安全性受到威胁，虽然市面上仍有大量此类防伪产品，但安全性并不高，容易受到攻击。带有CPU 的智能芯片中含有CPU、固化有加密解密程序及相应的存储空间等，可看作一个小型的信息处理系统。芯片系统通过NFC 系统与厂商数据库系统进行交互，比对相关联数据，最终判断产品真伪。这种芯片安全性高，得到了学界和市场的广泛认可。

文献 [1] 提出了基于NFC 芯片的防伪溯源系统，文献 [2] 提出了基于NFC 的茶叶防伪验证可追溯系统，文献 [3] 提出了基于NFC 技术的酒类防伪溯源系统等。

在专利方面，有基于 NFC 芯片防伪认证的商品追溯方法，基于 NFC 芯片防伪认证的数据加密方法，基于 NFC 芯片防伪认证的自动批量处理以及自动写卡方法等。

通过对现有技术及专利的跟踪研究发现，普通用户操作时不能更新卡内信息，导致IC 卡复制得不到有效控制，而通过毁损芯片（即撕毁）防复制的方式在很多场合并不现实。

现有技术在企业的应用情况为：日本和韩国处于领先地位，有不少产品已应用于企业中；目前我国北京和深圳也有个别企业在开发相关产品，并在一些品牌企业中得到了应用。现阶段，这些技术尚不成熟，都需要改进。

芯片的结构分为四个区。当开通NFC 功能的手机靠近芯片时，读写设备可读取芯片中的数据，并对芯片的 M3 区进行写入操作，通过NFC 芯片读写数据。

2.2

2.3.2 M2区的写入和读取

当读写设备要求写入M2 区时，若经IC 判断M2 区可写入，则将数据写入M2 区；当读取 M2 区时，IC 将 M2 返回给读写设备。M2 区支持一次可写多次可读。M2 的信息主要展示给查询用户，包括产品信息、时间信息、签名与摘要信息等。

2.3.3 M3区的写入和读取

当读写设备要求写入M3 区时，若经IC 判断M3 区可写入，则将数据写入M3 区。同时，将 Hash（M3）即经过 Hash 加密函数加密后的数据写入厂商数据库系统。M3 区的信息是产品被查询时的留痕信息，由厂家自行定义，只须确保每次查询留痕信息唯一即可。M3 区的信息无法直接读出，须经IC 读取。当读取 M3 区时，将 Hash（M3）返回给读写设备。M3 区可支持多次读写。

3 防伪工作过程

3.1 产品出厂时防伪芯片初始化

产品出厂初始化过程如图 4所示。