Karta RFID – czym jest i jak działa?

Technologia RFID (ang. Radio-Frequency Identification) odgrywa coraz większą rolę w wielu sektorach – od logistyki, przez handel detaliczny, po kontrolę dostępu i transport publiczny. Jednym z najpopularniejszych zastosowań tej technologii są karty RFID, które umożliwiają szybki i bezdotykowy odczyt danych. Czym dokładnie jest karta RFID, jak działa i jakie są zalety oraz ograniczenia tej technologii?

Karta RFID to nośnik danych, który wykorzystuje fale radiowe do komunikacji z czytnikiem RFID. Z wyglądu przypomina standardową kartę plastikową, jednak wewnątrz zawiera miniaturowy układ scalony oraz antenę. Dzięki temu może przechowywać dane i przesyłać je na odległość do czytnika bez potrzeby fizycznego kontaktu.

Jak działa karta RFID?

System RFID opiera się na bezprzewodowej komunikacji radiowej między kilkoma elementami technologicznymi. Aby transmisja danych mogła się odbyć, potrzebne są trzy podstawowe komponenty współpracujące ze sobą w czasie rzeczywistym:

1. Tag (znacznik RFID) – w kontekście kart RFID pełni tę funkcję sama karta, która wewnątrz obudowy zawiera miniaturowy układ scalony (chip) oraz antenę. Chip przechowuje dane identyfikacyjne, a antena umożliwia komunikację z czytnikiem poprzez fale radiowe.

2. Czytnik RFID – to urządzenie odpowiedzialne za inicjowanie transmisji. Wysyła fale radiowe, które zasilają tagi pasywne, inicjują komunikację z tagami półpasywnymi lub aktywnymi, a następnie odbierają odpowiedź w postaci zakodowanej informacji. Czytniki mogą mieć różny zasięg i moc – w zależności od zastosowania i częstotliwości pracy.

3. System zarządzania danymi – oprogramowanie, które odbiera dane z czytnika, analizuje je, weryfikuje tożsamość i podejmuje dalsze działania – np. przyznaje dostęp, rejestruje zdarzenie lub inicjuje transakcję. System może być zintegrowany z bazą użytkowników, platformą ERP lub systemem kontroli dostępu.

Proces działania rozpoczyna się w momencie, gdy karta RFID znajdzie się w zasięgu fal emitowanych przez czytnik. Pole elektromagnetyczne generowane przez czytnik pobudza antenę karty, która przekazuje energię do układu scalonego. Chip uruchamia się i przesyła zakodowane dane z powrotem do czytnika – bez potrzeby fizycznego kontaktu ani widoczności optycznej, co odróżnia RFID od technologii kodów kreskowych.

Zasięg działania zależy od typu zastosowanego tagu:

Karty pasywne (najczęściej spotykane) są zasilane wyłącznie energią z czytnika i działają na krótkim dystansie – typowo do kilku lub kilkunastu centymetrów. Ze względu na prostą konstrukcję są tańsze i bardziej odporne na warunki środowiskowe.
Karty aktywne wyposażone są we własne źródło zasilania (np. baterię), co pozwala na komunikację nawet z odległości kilku metrów, a w sprzyjających warunkach – kilkudziesięciu metrów. Stosowane są tam, gdzie wymagana jest większa niezależność od czytnika i dłuższy zasięg działania.
Karty półpasywne łączą cechy obu rozwiązań – zawierają baterię, ale nie emitują sygnału samodzielnie. Zasilanie umożliwia im szybsze uruchomienie w polu czytnika, co przekłada się na bardziej stabilną komunikację i niższe zużycie energii.

Dzięki tej architekturze system RFID może działać niezwykle szybko, cicho i bezawaryjnie, a sam proces identyfikacji trwa ułamki sekundy, co czyni technologię RFID jednym z najbardziej efektywnych sposobów zarządzania dostępem, tożsamością i informacją w środowiskach o dużym natężeniu operacji.

Zakres częstotliwości kart RFID

Technologia RFID (Radio-Frequency Identification) występuje w różnych odmianach, z których każda działa na innej częstotliwości i znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach. Jednym z kluczowych kryteriów podziału kart RFID jest zakres częstotliwości, w jakim pracują (LF, HF lub UHF).

Karty RFID LF (Low Frequency)

Zakres częstotliwości: 125 – 134 kHz.
Zasięg odczytu: do 10 cm.
Zastosowania: identyfikacja zwierząt, systemy parkingowe.
Zalety: odporność na zakłócenia ze strony metalu i wody.
Wady: wolniejszy transfer danych, krótki zasięg.

LF to najstarsza i najbardziej podstawowa technologia RFID. Ze względu na krótki zasięg i niską prędkość transmisji, nadaje się głównie do prostych zastosowań.

Karty RFID HF (High Frequency)

Zakres częstotliwości: 13,56 MHz.
Zasięg odczytu: do 1 metra (typowo kilka centymetrów).
Zastosowania: systemy kontroli dostępu, bilety komunikacji miejskiej, płatności zbliżeniowe, karty lojalnościowe, paszporty elektroniczne.
Zalety: szybki transfer danych, umiarkowany zasięg, szerokie wsparcie standardów (np. NFC).
Wady: podatność na zakłócenia metalem i cieczami.

HF to obecnie najczęściej używana technologia kart RFID w zastosowaniach konsumenckich w tym również w systemach kontroli dostępu.

Karty RFID UHF (Ultra High Frequency)

Zakres częstotliwości: 860 – 960 MHz (zależnie od regionu).
Zasięg odczytu: do 12 metrów (lub więcej w warunkach idealnych).
Zastosowania: logistyka, śledzenie towarów, zarządzanie magazynem, identyfikacja pojazdów.
Zalety: duży zasięg, możliwość odczytu wielu tagów jednocześnie (tzw. anti-collision).
Wady: większa podatność na zakłócenia środowiskowe (metal, woda).

UHF jest wykorzystywane przede wszystkim w przemyśle i handlu, gdzie wymagane są odczyty z większej odległości i szybkie przetwarzanie wielu tagów.

Zalety technologii RFID

Technologia RFID znajduje coraz szersze zastosowanie w nowoczesnych systemach identyfikacji i zarządzania danymi dzięki swoim unikalnym właściwościom. Jej przewagi nad tradycyjnymi metodami, takimi jak kody kreskowe czy identyfikacja wizualna, wynikają przede wszystkim z szybkości działania, odporności na warunki środowiskowe oraz możliwości automatyzacji procesów.

1. Bezdotykowość – wygoda i higiena w jednym
Karta RFID komunikuje się z czytnikiem zdalnie, bez konieczności fizycznego kontaktu ani precyzyjnego ustawienia w polu widzenia, jak ma to miejsce w przypadku kodów QR czy pasków magnetycznych.

Korzyści:

Przyspiesza obsługę użytkowników w systemach dostępowych, płatniczych i logistycznych.
Ogranicza zużycie sprzętu – brak tarcia, przesuwania czy naciskania.
Zwiększa poziom higieny i bezpieczeństwa biologicznego – szczególnie ważne w środowiskach medycznych, spożywczych i publicznych.

2. Szybkość działania – natychmiastowa reakcja systemu
System RFID umożliwia błyskawiczny odczyt danych — proces trwa ułamki sekundy. Co więcej, możliwe jest odczytywanie wielu tagów jednocześnie (tzw. anti-collision), co czyni technologię szczególnie przydatną w środowiskach o dużym natężeniu operacyjnym.

Korzyści:

Znacząco skraca czas obsługi w punktach kontroli, kasach, bramkach czy magazynach.
Umożliwia jednoczesne skanowanie wielu obiektów – np. podczas inwentaryzacji, sortowania paczek, identyfikacji uczestników wydarzenia.
Eliminuje kolejki i przestoje, zwiększając efektywność całych procesów.

3. Trwałość – odporność na uszkodzenia i zużycie
Karty RFID nie posiadają elementów mechanicznych ani styków, co czyni je znacznie bardziej odpornymi na uszkodzenia fizyczne niż tradycyjne karty magnetyczne czy chipowe.

Korzyści:

Dłuższy cykl życia nośników – mniejsza potrzeba ich wymiany.
Skuteczne działanie w trudnych warunkach – np. w obecności wilgoci, kurzu, wysokich temperatur.
Mniejsze koszty utrzymania i serwisowania infrastruktury dostępowej.

4. Bezpieczeństwo – ochrona danych i kontrola dostępu
W zależności od typu karty i zastosowanej technologii (np. MIFARE DESFire), dane zapisane w karcie RFID mogą być szyfrowane, zabezpieczone hasłem, a nawet uwierzytelniane wielopoziomowo.

Korzyści:

Ochrona przed nieautoryzowanym dostępem do danych lub zasobów.
Możliwość śledzenia operacji i przypisania ich do konkretnego użytkownika (logowanie, audyt).
Redukcja ryzyka kradzieży tożsamości, klonowania kart lub manipulacji systemem.

5. Wszechstronność zastosowań – jedna technologia, wiele branż
RFID to technologia uniwersalna, która może być dostosowana do różnych zastosowań – od przemysłu i logistyki, przez usługi publiczne, aż po rozwiązania konsumenckie.

Najczęstsze obszary wykorzystania:

Systemy kontroli dostępu – w firmach, na osiedlach, w budynkach administracyjnych.
Transport publiczny i płatności zbliżeniowe – bilety elektroniczne, karty miejskie.
Logistyka i magazynowanie – automatyczne śledzenie towarów, optymalizacja zapasów.
Zarządzanie personelem i obecnością – rejestracja czasu pracy, dostęp do stref.
Identyfikacja zwierząt, paczek, dokumentów – szybkie i precyzyjne przypisywanie informacji do konkretnego obiektu lub osoby.

MIFARE czy DESFire – czym się różnią technologie stosowane w kartach RFID?

Wśród rozwiązań opartych na technologii RFID w paśmie 13,56 MHz (HF), dominującą pozycję na rynku zajmują dwie technologie opracowane przez firmę NXP Semiconductors: MIFARE Classic oraz MIFARE DESFire. Choć obie wykorzystują ten sam zakres częstotliwości i są fizycznie zbliżone (np. w postaci kart plastikowych o tych samych wymiarach), różnią się istotnie pod względem struktury bezpieczeństwa, sposobu zarządzania pamięcią oraz możliwych zastosowań.

Wybór między nimi powinien być uzależniony od wymagań bezpieczeństwa, specyfiki środowiska oraz możliwości systemu nadrzędnego, który będzie obsługiwał karty.

MIFARE Classic – popularne rozwiązanie o ograniczonym poziomie bezpieczeństwa

MIFARE Classic to jedna z najstarszych i najbardziej rozpowszechnionych technologii kart zbliżeniowych RFID, używana od lat 90. XX wieku. Choć nadal obecna w wielu prostych systemach, w kontekście współczesnych wymagań bezpieczeństwa uznawana jest za technologię przestarzałą.

Charakterystyka:

Działa w paśmie 13,56 MHz, zgodnie z normą ISO/IEC 14443-A.
Korzysta z własnego, zastrzeżonego algorytmu szyfrowania CRYPTO1, który został już wielokrotnie złamany.
Oferuje podstawową strukturę pamięci, podzieloną na sektory z kontrolą dostępu na poziomie sektorów.

Typowe zastosowania:

Bilety komunikacji miejskiej i karty miejskie (starsze generacje).
Karty lojalnościowe w punktach sprzedaży detalicznej.
Proste systemy kontroli dostępu bez zaawansowanych wymagań (np. zamki w siłowniach, szkołach, domach studenckich).

Ograniczenia:

Niski poziom zabezpieczeń – narażenie na ataki klonowania, sniffingu, brute-force.
Brak wsparcia dla standardów szyfrowania takich jak AES.
Niewystarczająca ochrona danych w środowiskach o podwyższonym ryzyku.

Z uwagi na te czynniki, technologia MIFARE Classic nie jest rekomendowana do nowych wdrożeń w środowiskach wymagających wysokiego poziomu ochrony – np. w infrastrukturze krytycznej, systemach e-płatności czy sektorze publicznym.

MIFARE DESFire – nowoczesność, bezpieczeństwo, funkcjonalność

Technologia MIFARE DESFire (nazwa pochodzi od „DES” – algorytmu szyfrowania, oraz „Fire” – Flexible Integrated Read and Write Environment) to nowoczesne rozwiązanie o wysokim poziomie zabezpieczeń i dużej elastyczności w zarządzaniu danymi. Dostępna jest w kilku wersjach – DESFire EV1, EV2 i EV3 – z których każda kolejna oferuje bardziej zaawansowane funkcje.

Charakterystyka:

Zgodna z normą ISO/IEC 14443-A, niektóre wersje również z częścią B.
Obsługuje zaawansowane protokoły szyfrowania: 3DES, AES-128, a także mechanizmy uwierzytelniania wzajemnego (czytnik–karta).
Umożliwia tworzenie wielu aplikacji logicznych na jednej karcie – co oznacza, że jedna karta może równolegle służyć jako identyfikator pracownika, karta dostępowa, bilet transportu publicznego czy karta płatnicza.

Typowe zastosowania:

Systemy kontroli dostępu klasy korporacyjnej i przemysłowej.
Elektroniczne portmonetki i płatności zbliżeniowe.
Karty identyfikacyjne w instytucjach rządowych, edukacyjnych i ochronie zdrowia.
Systemy transportu publicznego o wysokich wymaganiach bezpieczeństwa (np. metro, koleje regionalne).

Korzyści:

Zaawansowana ochrona danych użytkownika – dzięki nowoczesnym algorytmom szyfrowania.
Skalowalność – możliwość przypisywania wielu funkcji i aplikacji jednej karcie.
Zgodność z wymaganiami RODO oraz normami bezpieczeństwa branżowego (np. ISO/IEC 27001).

Rekomendacja: W nowych wdrożeniach – szczególnie w środowiskach, gdzie bezpieczeństwo, skalowalność i odporność na ataki są kluczowe – technologia MIFARE DESFire EV2 lub EV3 powinna być standardem.

Podsumowanie i praktyczna wskazówka

Choć karty MIFARE Classic wciąż są obecne na rynku i znajdują zastosowanie w prostych systemach o niskim poziomie ryzyka, z punktu widzenia nowoczesnych standardów ich stosowanie niesie ze sobą poważne zagrożenia związane z bezpieczeństwem danych. W erze rosnących wymagań regulacyjnych, zwiększonej liczby ataków elektronicznych i potrzeby centralnego zarządzania tożsamością – technologia DESFire stanowi nie tylko bezpieczniejszą alternatywę, ale również inwestycję w długoterminową stabilność i elastyczność systemu.

Wnioski dla administratorów systemów RFID:
Przy nowych wdrożeniach RFID w systemach kontroli dostępu, transakcjach elektronicznych i identyfikacji osobowej, zaleca się stosowanie kart MIFARE DESFire EV2 lub EV3, które oferują szyfrowanie AES-128, dynamiczne uwierzytelnianie oraz możliwość tworzenia wielofunkcyjnych aplikacji w jednym nośniku.

Chcesz wiedzieć więcej?

Masz pytanie odnośnie technologii RFID oraz wykorzystujących ją kart i tagów?

Zapraszamy do skorzystania z formularza kontaktowego aby dowiedzieć się więcej.

Nasi specjaliści udzielą zwrotnej informacji na wskazany przez Państwa kontakt mailowy lub telefoniczny, najszybciej jak to możliwe.