二維碼和RFID在數(shù)據(jù)中心的應用展望

馬千雯

【摘要】 近年來，隨著數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展，各類設備數(shù)量激增，同時內(nèi)外部監(jiān)管的要求不斷提高，這對數(shù)據(jù)中心的運維提出了新的要求。本文首先簡要介紹了二維碼和RFID的基本概念和特征，然后結(jié)合它們的特點展望了在數(shù)據(jù)中心的多個場景中的應用，并對設備巡檢報修、資源定位、設備進出倉庫著三類的應用場景進行了詳盡的分析，以期提高數(shù)據(jù)中心的管理和運維的效率與質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】 二維碼 RFID 數(shù)據(jù)中心 應用

一、二維碼及RFID應用的背景及意義

近年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，各類信息也以前所未有的速度產(chǎn)生，這對實現(xiàn)信息的明確標識、快速采集和精準傳遞顯得尤為重要。二維碼技術(shù)和RFID技術(shù)已被廣泛的應用于國民經(jīng)濟的各個領域和人們的生活中。在制造業(yè)、商品零售、電子商務、物流以及食品安全溯源等環(huán)節(jié)，二維碼和RFID都擔當了至關(guān)重要的角色。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，二維碼也將在更多的場景中得到應用。當前數(shù)據(jù)中心中維護著大量設備，通過二維碼和RFID新技術(shù)的應用，對于提高數(shù)據(jù)中心的維護的安全和效率有著重要意義。

二、二維碼（二維條碼）的概述

2.1二維碼概述

二維條碼/二維碼 （2-dimensional bar code） 是指在一維條碼的基礎上擴展出另一維具有可讀性的條碼，使用黑白矩形圖案表示二進制數(shù)據(jù)，被設備掃描后可獲取其中所包含的信息。二維碼具有以下特點：

1.高密度編碼，信息容量大：能夠在橫向和縱向兩個方位同時表達信息，因此能在很小的面積內(nèi)表達大量的信息。

2.編碼范圍廣：可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等可以數(shù)字化的信息進行編碼，用條碼表示出來；可以表示多種語言文字；可表示圖像數(shù)據(jù)。

3.容錯能力強，具有糾錯功能：這使得二維條碼因穿孔、污損等引起局部損壞時，照樣可以正確得到識讀，損毀面積達50%仍可恢復信息。

4.譯碼可靠性高：比普通條碼譯碼錯誤率百萬分之二要低得多，誤碼率不超過千萬分之一。

5.可引入加密措施：保密性、防偽性好。

6.成本低，易制作，持久耐用。

7.條碼符號形狀、尺寸大小比例可變。

8.二維條碼可以使用激光或CCD閱讀器識讀[1]。

2.2手機二維碼概述

智能手機以及包括平板電腦在內(nèi)的移動終端的普及，對二維碼的推廣及應用起到極大的促進。手機二維碼是以移動終端和移動互聯(lián)網(wǎng)作為二維碼的存儲、解讀、處理和傳播渠道而產(chǎn)生的各種移動服務。根據(jù)手機終端承擔存儲二維碼信息或是解讀二維碼信息的功能區(qū)別，通常又可將手機二維碼服務分為手機被讀類應用及手機主讀類應用兩大類。

1.手機主讀類應用

手機主讀類應用是將帶有攝像頭的手機作為識讀二維碼的工具，手機安裝二維碼識讀客戶端，客戶端通過攝像頭識讀各種媒體上的二維碼圖像并進行本地解析，執(zhí)行業(yè)務邏輯，還可能與應用服務器發(fā)生在線交互，進而實現(xiàn)各種復雜的功能。

這類應用的特征主要為；二維碼圖像一般印刷在紙媒、戶外等平面媒體上；依賴于手機客戶端進行識讀：手機客戶端執(zhí)行全部或部分業(yè)務邏輯。此類特征的典型應用如：名片、短信、上網(wǎng)等。后面介紹的設備巡檢報修即是手機主動類應用。

2.手機被讀類應用

手機被讀類應用通常是以手機存儲二維碼作為電子交易或支付的憑證。終端用戶通過各種在線或非在線方式完成交易后，二維碼電子憑證通過移動網(wǎng)絡傳輸并顯示在手機屏幕上可通過專用設備識讀并驗證交易的真實性。

這類應用的特征主要為：手機以實現(xiàn)二維碼的接收和存儲功能為主不對其承載的業(yè)務信息進行解析；需要專用設備對手機二維碼圖像進行識讀；識讀后的業(yè)務處理通常由專用設備執(zhí)行，而與手機不直接相關(guān)。二維碼在被識讀后通常還需要與后臺交易系統(tǒng)交互，對其真實有效性進行檢驗。典型應用包括電子票、電子優(yōu)惠券、電子提貨券、電子會員卡和支付憑證等。

對手機被讀類業(yè)務的碼制選擇。主要考慮手機顯示屏幕大小和像素限制對手機二維碼可讀性的影響；對手機主讀類業(yè)務的碼制選擇，主要考慮手機終端處理能力和攝像頭性能的影響。盡管OR碼、DM碼、GM碼、漢信碼在字節(jié)容量、糾錯等級、識讀角度、抗污損能力上存在差別，但基本都能滿足手機二維碼應用的需求，技術(shù)性能的差異并不足以成為運營商選擇碼制的決定性因素。手機二維碼碼制的選擇應考慮以下幾個基本原則：規(guī)范，有國家標準悃際標準可依；成熟，廠商支持度較好，有商用案例；開放，無專利隱患；性優(yōu)，性能指標較好。

三、RFID的概述

射頻識別（英文：Radio Frequency IDentification，縮寫：RFID）是一種無線通信技術(shù)，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或者光學接觸。

RFID興起于20世紀90年代，是一種非接觸自動識別技術(shù)，是繼條碼技術(shù)、光學字符識別技術(shù)、磁條（卡）技術(shù)、IC卡識別技術(shù)、聲音識別技術(shù)和視覺識別技術(shù)后的又一種自動識別技術(shù)[2]。無線射頻識別的基本原理是通過射頻信號之間的能量交換（電磁耦合或電感耦合）實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與通信。RFID技術(shù)具有高速移動物體識別、多目標識別和非接觸識別等特點。RFID電子標簽支持快速讀寫、非可視識別，它體積小、容量大、壽命長、可重復使用，在信息采集、定位與跟蹤管理領域具有廣闊的發(fā)展與應用空間。

將射頻類別技術(shù)與條碼技術(shù)相互比較，射頻類別擁有許多優(yōu)點，如：可容納較多容量，通信距離長，難以復制，對環(huán)境變化有較高的忍受能力，可同時讀取多個標簽。另外相對二維碼來說，它的缺點就是成本較高。不過目前隨著該技術(shù)的大量使用，生產(chǎn)成本將大幅降低。

四、二維碼和RFID在數(shù)據(jù)中心的應用展望

4.1設備巡檢報修

1.應用背景

當前數(shù)據(jù)中心運行維護是由兩方面組成，其一是通過查看監(jiān)控室內(nèi)的各類監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)管機房的基礎環(huán)境、服務器和網(wǎng)絡設施的狀態(tài)，這部分的監(jiān)控相對來說是自動化的或者是半自動化的，一般是通過聲音和圖像來報警；另一方面則是需要操作員去定時的巡檢，以發(fā)現(xiàn)監(jiān)控所觀察不到的風險點，比如服務器電源模塊報警等故障點。

如圖1所示，通常操作員巡檢時發(fā)現(xiàn)故障時，首先用筆記錄相關(guān)的信息，然后再報告給相關(guān)技術(shù)人員來處理。當前數(shù)據(jù)中心設備眾多，基礎設備包括空調(diào)、UPS、配電柜等，網(wǎng)絡設備包括交換機和路由器等，服務器設備包括小型機和存儲等。隨著業(yè)務的不斷發(fā)展，服務器的數(shù)量不斷激增，這給設備巡檢造成了很大的壓力，同時采用手工記錄信息，會導致信息的不準確和不全面。

2.應用方法和流程

首先獲取和核準設備信息，然后對設備信息加密并使用二維碼生成軟件生成二維碼，將二維碼打印出來后，貼于設備的明顯位置。每個設備對應一個QR二維碼，二維碼信息設備的關(guān)鍵信息，例如機柜位置、IP、設備硬件信息和網(wǎng)絡標簽等。

操作員巡檢發(fā)現(xiàn)故障設備后，利用手機等移動終端直接掃描二維碼，二維碼處理軟件首先解密二維碼信息，然后連接到集中監(jiān)控系統(tǒng)（OCMS系統(tǒng)）將故障信息記錄到該系統(tǒng)中，然后由該系統(tǒng)負責將相應的故障信息轉(zhuǎn)發(fā)到相應的設備負責人，從而確保故障的快速準確的定位和處理。

整個流程中中關(guān)鍵的技術(shù)是需要開發(fā)手機主讀類應用（APP），它用來處理二維碼信息的解析和解密，以及和 OCMS系統(tǒng)的信息的互聯(lián)溝通。另外則是選擇合適的加密算法對二維碼進行加密，以確保信息的安全性。

如圖2所示，二維碼的應用通過信息自動識別，避免手工記錄的差錯，提高了生產(chǎn)運維自動化的水平。

4.2設備資源定位

1.應用背景

當前數(shù)據(jù)中心設備類別和數(shù)量繁多，數(shù)據(jù)中心的各個設備的存放一般是分類別和分區(qū)域的存放，如果能夠快速的定位設備位置將極大提高設備管理的效率。

2.應用思路

RFID技術(shù)的普及為人與物體的空間定位與跟蹤服務提供了一種新的解決方案。RFID定位與跟蹤系統(tǒng)主要利用標簽對物體的位移標識特性，依據(jù)讀寫器與安裝在物體上的標簽之間的射頻通信的信號強度來測量物品的空間位置，主要應用于GPS系統(tǒng)難以應用的室內(nèi)定位。因此可以將RFID技術(shù)應用到數(shù)據(jù)中心的設備管理系統(tǒng)中，以實現(xiàn)對每臺設備的精確定位。

在設備安裝及位置變更時，通過讀取RFID來更新位置信息，同時將更新的設備信息同步到現(xiàn)有的資源管理系統(tǒng)互聯(lián)（比如RCMS或EAM系統(tǒng)），保證設備管理系統(tǒng)的準確性。

4.3 RFID在重要設備管理的應用

對于需要經(jīng)常進行維護的重要生產(chǎn)設備，利用RFID標簽管理設備的更換部件，能夠?qū)崿F(xiàn)準確的設備管理，并能夠自動記錄設備的運行狀況。利用RFID標簽管理重要設備備件，能夠及時掌握設備備件基本信息和維護履歷，當某一備件由于頻繁更換而被認為質(zhì)量較差時，能夠及時將該備件列入重點監(jiān)控范圍，將備件對設備的影響降到最低，從而降低設備運行風險。

4.4 RFID應用于設備出入庫管理

一般在數(shù)據(jù)中心部分未使用的新設備暫時存放在庫房中，以備未來上線的需要。隨著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，庫房中設備類型和數(shù)目逐漸增多，需要借助新技術(shù)來提高入庫、出庫以及倉庫內(nèi)部管理的效率。

射頻識別同二維碼比較而言有幾項優(yōu)勢。射頻標簽只要靠近通過一個讀取器就可以讀取，射頻標簽不需要處在識別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)，對于包含了電子存儲的信息RFID的標簽，數(shù)米之內(nèi)都可以識別。讀取機可以一次讀取上百個射頻標簽，而條形碼只能一次一讀。因此對于設備的出入庫管理RFID更有優(yōu)勢。下面介紹RFID在出入庫上的管理：

1.入庫管理。首先制作設備信息的RFID，信息可以包括設備名稱、類型、到貨時間等信息，然后掃描該信息錄入系統(tǒng)。

2.出庫管理。掃描要出庫設備的RFID信息，更新系統(tǒng)，然后出庫。

3.倉庫的內(nèi)部管理。通過掃描倉庫內(nèi)已有設備，盤點現(xiàn)有設備數(shù)量和數(shù)據(jù)庫信息是否一致。

五、二維碼和RFID應用的安全問題

5.1對二維碼加密

二維碼作為一種有效的信息攜帶、傳輸方式，本身具有一定的保密作用，但這遠遠不能滿足人們對其在各種通訊網(wǎng)絡傳輸時的保密更高的要求。在二維碼的傳播過程中，若二維碼包含敏感信息且沒有加密，則敏感信息可能被無意或有意的泄漏出去，導致不必要的損失，因此在二維碼的應用中，必須要考慮信息的安全性。對二維碼加密，可以采取計算機領域的各種加密算法對其解碼前的原始信息進行加密，在解碼后再用同樣算法解密[3]。

5.2設備專用和網(wǎng)絡隔離

對于以上所提到的包括手機在內(nèi)的移動終端，要求設備做到設備的職能專用，比如設備巡檢，用來巡檢的移動設備只是巡檢而不能作為通訊工具。其次通過建立辦公的無線局域網(wǎng)和其他設備和系統(tǒng)互聯(lián)，切斷移動設備的其他諸如移動網(wǎng)絡信號的通道接入，保證移動終端網(wǎng)絡連接的單渠道和可控。最后要做到對故障報修信息留痕，確保故障跟蹤和故障報修的歷史數(shù)據(jù)可以有跡可循。

5.3 RFID應用的相關(guān)問題

同二維碼相比，RFID應用在我國存在大規(guī)模應用的成本高，技術(shù)和數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，另外目前對RFID 系統(tǒng)的各類攻擊有非法讀取、位置跟蹤、竊聽、拒絕服務、偽裝哄騙以及重放等的安全問題。RFID在數(shù)據(jù)中心的實際應用中也要綜合考慮成本、安全和效益。

六、結(jié)束語

條碼技術(shù)開啟了自動識別技術(shù)領域， RFID技術(shù)進一步拓展了自動識別技術(shù)應用領域。二維碼和手機登移動終端的結(jié)合為外部媒體問的互動提供了一種方便、安全的可選途徑。結(jié)合數(shù)據(jù)中心的特點，展望了適合二維碼和RFID等新技術(shù)的應用場景，新技術(shù)的適時應用將極大促進數(shù)據(jù)中心的運維成本的降低和運維效率的提高。

參 考 文 獻

[1] 二維碼的特點.[EB/OL]http：//www.autoid-china.com.cn/2011/0818/19589.html（2012-6-18）.

[2] 游戰(zhàn)清，李蘇建. 無線射頻識別技術(shù)（RFID）理論與應用[M]. 北京：電子工出版社， 2005.

[3] 付利莉.DES算法在二維碼條碼加密中的應用[J].石油化工高等學校學報，2005，18（6）：80：83.