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Introducción
La falsificación de productos es un problema global importante que va más allá de la pérdida de ingresos para los fabricantes: puede conducir a la pérdida de la reputación de la marca debido a falsificaciones de mala calidad. Tradicionalmente, los hologramas se utilizan para garantizar la autenticidad del producto. Sin embargo, solo pueden proporcionar información limitada. Un código QR es una herramienta más flexible, pero se puede manipular, eliminar o reemplazar fácilmente. Un mecanismo de verificación de productos mucho más versátil es la etiqueta NFC, un componente electrónico que puede almacenar una pequeña cantidad de información que se puede leer de forma inalámbrica en distancias cortas. Estas etiquetas contienen un pequeño chip NFC y una antena flexible. Las etiquetas NFC se pueden integrar directamente en el producto, por ejemplo, en las capas de tela o en el embalaje del producto, lo que dificulta la manipulación. La información del producto se puede programar de forma inalámbrica y segura una vez que se completa el producto final. Para establecer la autenticidad del producto en una tienda minorista, la información del producto se puede leer utilizando un terminal de verificación especial. Este artículo describe en detalle cómo funciona en la práctica la verificación de productos con tecnología NFC. Es un intento de detener el comercio mundial de productos falsificados por valor de casi medio billón de dólares al año. [1].
Tecnología NFC
NFC es una tecnología de comunicación inalámbrica que funciona a 13,56 MHz y permite la comunicación segura entre dos dispositivos habilitados para NFC en un rango corto. NFC es una tecnología poderosa que permite una comunicación ad hoc segura entre dispositivos electrónicos sin necesidad de ceremonias como contraseñas y PIN. La tecnología NFC se usa ampliamente para agregar interactividad a objetos inanimados, haciéndolos inteligentes. Ticketing, pagos y control de acceso, etc. son algunas de las principales áreas donde la tecnología NFC es ampliamente utilizada.
Un sistema habilitado para NFC consta de dos partes: la etiqueta NFC y el lector NFC. NFC Reader es el componente activo que inicia el proceso de lectura y escritura en la etiqueta NFC y al mismo tiempo alimenta la etiqueta NFC a través de la inducción electromagnética. Una etiqueta NFC es generalmente un dispositivo de alimentación pasiva, lo que significa que obtiene su energía del lector NFC. La etiqueta NFC tiene una bobina de antena que se utiliza para comunicarse con el lector NFC y recolectar energía del campo electromagnético del lector NFC. El lector envía los datos a la etiqueta modulando la señal de campo de RF y la etiqueta envía los datos al lector modulando la carga. Cuando una etiqueta NFC se acerca al lector NFC, el lector NFC lee los atributos de la etiqueta, seguido de un intercambio de datos. Cada etiqueta NFC tiene una dirección única a través de un identificador único conocido como UID.
NFC utiliza diferentes «tecnologías» y la misma portadora de RF, pero cada tecnología utiliza su propio esquema de modulación, codificación a nivel de bits y formato de trama. Existen principalmente cuatro tipos de tecnologías NFC (NFC-A, NFC-B, NFC-F, NFC-V). Una etiqueta NFC puede admitir una o más de las tecnologías anteriores.
Las etiquetas NFC se clasifican además en tipos de etiquetas según el almacenamiento, el rendimiento, los mecanismos de colisión y el soporte de los estándares ISO.
Verificación del producto en una tienda minorista
En esta sección, discutimos cómo funciona el sistema de verificación en detalle. Durante la fabricación del producto, la etiqueta NFC se incrusta en el producto, por lo que el usuario la oculta y no la puede quitar. Si no es posible incrustar la etiqueta en el producto mismo, la etiqueta NFC también puede incrustarse en el embalaje del producto. Los detalles del producto, como el número de serie/modelo, etc., se programan en la etiqueta mediante un transceptor NFC junto con una URL de verificación del producto que apunta a un servidor de verificación seguro.
El sistema de verificación utiliza una terminal de verificación dedicada instalada en la tienda minorista. Cuando el producto a verificar se acerca al lector NFC de la terminal de verificación, lee la identificación única de la etiqueta NFC junto con la información del producto almacenada y la URL de verificación. El dispositivo final conectado a Internet luego envía una solicitud de verificación al servidor de verificación basado en la nube para recuperar el estado de verificación y la información detallada del producto. Los resultados de la prueba se muestran en la unidad de visualización junto con los detalles del producto, como la fecha de fabricación, las dimensiones, el color, los detalles de la garantía, etc. La imagen del producto también se muestra en la pantalla, lo que permite al usuario verificar físicamente la descripción del producto. Si la conexión a Internet no está disponible, los datos del producto almacenados en la etiqueta NFC se mostrarán en un teléfono inteligente habilitado para NFC. Este mecanismo le permite al comprador verificar fácilmente la autenticidad del producto en la tienda minorista y resolver el problema de venta de productos falsificados en el mercado. En la Figura 1 se muestra una representación de diagrama de bloques de todo el sistema.
La solución también se puede ver como una plataforma de fidelización de clientes. Los clientes ganan más confianza en la autenticidad del producto cuando el terminal se implementa como un quiosco de autoservicio donde los clientes pueden realizar la verificación por sí mismos. El sistema también se puede usar para mostrar información promocional sobre el producto escaneado y también sobre los productos asociados para ayudar a la venta cruzada de los artículos. Cada vez que se verifica un producto en la terminal, el servidor de verificación registra la transacción. Esta información se puede utilizar para realizar análisis adicionales y descubrir las preferencias de los clientes por diferentes productos.
Arquitectura de software del terminal de verificación basado en NFC
Esta sección describe la arquitectura de software del terminal de verificación basado en Linux. Linux es el sistema operativo host preferido para esta aplicación, ya que es gratuito y permite a los desarrolladores aprovechar las bibliotecas de alta calidad existentes.
La funcionalidad central la proporciona una «Aplicación de verificación» que se comunica con el controlador RFAL (Capa de abstracción de radiofrecuencia) para acceder a los datos en la etiqueta NFC. Los «protocolos de controlador RFAL» son las funciones que ayudan a la aplicación a traducir la comunicación con el lector NFC a través de SPI. ‘spidev'[4] es el módulo del controlador en el área del kernel de Linux que es responsable de manejar todas las comunicaciones hacia y desde la aplicación a través del bus SPI. La figura 2 a continuación muestra la arquitectura de software general del terminal de verificación.
Cuando se acerca una etiqueta NFC a la antena de lectura, el chip NFC detecta la presencia de una nueva etiqueta. Se activa una interrupción que es reconocida por el software de la aplicación a través de libgpiod[5] Mecanismo del sistema operativo Linux. Al recibir la interrupción, el software de la aplicación comienza a comunicarse con el chip NFC para leer el identificador único (UID) y otros datos almacenados en la etiqueta. La solución utiliza excelentes bibliotecas de red de Linux para comunicarse con la nube y recuperar el estado de verificación y los detalles del producto. Los resultados se muestran en la pantalla. Se puede usar un marco de interfaz de usuario nativo como GTK o Qt para mostrar la información en un entorno de interfaz gráfica de usuario enriquecido.
hardware
El concepto se probó con una solución de sistema creada en torno al kit de descubrimiento STM32MP1 de STMicroelectronics (STM32MP157F-DK2), que alberga un microprocesador industrial de la serie STM32MP1 para permitir a los usuarios desarrollar fácilmente aplicaciones utilizando el software de distribución OpenSTLinux. La funcionalidad NFC la proporciona la placa de expansión (X-NUCLEO-NFC05A1) del lector NFC (ST25R3911B) que se acopla al conector disponible en el Discovery Kit (Figura 3) y varias etiquetas NFC montadas en la etiqueta NFC tipo V basada en IC ST25DV04K. La implementación se puede mejorar aún más mediante el uso de una placa de expansión (X-NUCLEO-NFC06A1) basada en un lector NFC (ST25R3916). ST25R3916 admite el modo de emulación de tarjeta y es totalmente compatible con EMVCo 3.0. El IC frontal NFC está conectado a un microprocesador a través de un protocolo de comunicación adecuado, como SPI (interfaz periférica en serie) o I2C (circuitos interintegrados).
Conclusión
Este artículo analiza el uso de la tecnología NFC para probar la autenticidad de los productos de consumo mediante etiquetas NFC. Con muchos informes de venta de medicamentos falsificados durante la pandemia de COVID-19, estas soluciones pueden incluso ayudar a salvar vidas. Para productos de alto valor como piedras preciosas o medicamentos que salvan vidas, la seguridad de la solución se puede aumentar aún más mediante el uso de certificados digitales almacenados en etiquetas NFC. La solución también se puede adaptar a las cadenas de suministro, utilizando blockchain para verificar la autenticidad de los componentes en cada etapa de la cadena de suministro, asegurando que el producto final se fabrique solo con piezas originales. La solución también se puede ampliar para incluir escenarios de comercio electrónico, donde el consumidor puede verificar fácilmente el producto en casa a través de una aplicación móvil y un teléfono inteligente habilitado para NFC.
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