论文研究-RFID中间件业务规则层中隐私策略研究 .pdf

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RFID中间件业务规则层中隐私策略研究,王丽,任子晖,无线射频识别(RFID)是一个热门的识别技术,在很多领域均有应用。一个专门的中间件解决方案,必须让RFID技术发挥出其最大的优势。�
山国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 80定。成功的中间件的设计取决于如何将不同层次的中件中不同的部分结合在起,致力于 提供处理过的有价值的数据以供企业应用。 本文制定了一个多层次架构的中间件,称为 FlexrFID,使用NET的框架。 FlexrFId是 个简单而强大的设计,解决了上述几个方面的问题。本文描述了 FlexrFil屮间件的架构, 分析了它在何种程度上能满足应用的需要)实现设备的轻松管理。图书馆管理中有一个应用 85叫做智能厍,它同样使用了由 FlexrFiD中间件所提供的支持。在此,本文提供了有关上述 应用详细的 Flexrfid规则层,它是一个基于箦略并由中间件来提供管理服务的,显示出利 用策略机制的好处,使得上层应用能为事件检测定义自己的规则。 本文的其余部分组织如下,第二部分展小」有关中间件的设计的研究工作。第三部分给 出了 FlexRFID中间件架构的概述,第四部分阐述了 FlexRFiD中间件业务规则层的详细信 90息,随后通过的结论来展望未来的⊥作。 1相关研究 有一些涉及中间件的设计和RFID数据处理的提案的研究工作,自动识别中心 (Auo-ID- Center)u经廾发出了一种名为 savant的中闩件组件,这是一个框架,用」管理 所有企业的EPC数据。 Savant是一个数据路由器,执行诸如数据采集、监测和传输操作, 95它调整了个标签的多次读取,并执行如数据归档和库存控制类似的任务。 Savant中间件体 系结构有三个关键要素:事件管理系统(EMS),实时内存数据结构(RED)和任务管理 系统(IMS)。事件管理系统使适配器能被各类读写器写进数据,以标准格式从读写器上收 集FPC数据;使过滤器被写入EPC数据或清除数据:将数据写入各种日志,如数据库日志 将FPC数据写入数据库中;缓冲区活动记录日志,使过滤器和适配器不互相阻碍地进行操 100作。RIED是内存中的数据库,可以通过EMS来存储事件信息,EMS提供了一个框架来过 滤和记录事件,日志可以记录数据库中的事件。但是,数据库无法处理超过每秒几百次操作, RIED提供」一个类似数据库的相冋接口,提供史好的性能,它还可以维护不同时间戳的数 据库“快照”,而旧的“快照”维护需要一些应用程序。此外,TMS提供一个外部接口来 计划任务,独立的平台(Java)虚拟机均匀统一地从冗余等级的服务器加载需求的库,以及 105强大的调度维护与任务有关的持续信息,在 Savant崩溃了或是任务崩溃l,能够重新启动 冮务。虽然 Savant中间件架构提供数据清理和与各种射频读写器的接口的功能,但亡内置 的解决业务规则的管理能力、处理所冇类型传感器设备的能力和数据的传播、过滤以及聚合 能力均有限 加州人学洛杉矶分校(UCLA)开发的 Win rfid,是另一种中间件的架构,它使用Web 110服务和实现快速RFID应用的发展。 Win rfid是一个多层次的中间件,包括了五大层。物 理层处理由读写器和标签组成的硬件,是RFID基础设施的三个抽象要素:读写器、标签和 读写器的IO模块:协议层抽象读与器一标签协议,也抽象地包装已发布的多种协议的命 令的语法和语义,例如ISO15693、ISO14443、ISO8000-6AB、 ICODE、 EPC Class0和 EPC Class 1,它处理一些协议细节,例如以字节、块、甚至是页为基础的读写操作,命令帧 115的结构和长度,标签内存空间的分区,还有校验等;数据处理层处理读写器组成的网络所产 生的数据流。ⅹML框架层格式化以各种方式清理标签数据来达到更高层次的具有代表性的 XML;数据表示层按照最终用户的要求或不同的应用需求来呈现这些数据。 Win rfid利用 了NFT框架在运行时的插件功能,支持在现有基础设施上能在中断最少的情况下增加新的 读写器、协议和数据转换规则。 山国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 120 IBM Web Sphere RFID的解决方案是使用已启用的传感器产品对传感器数据进行汇总 和分析,识别米自这些数据的见解,并且在面向服务架构(SOA)环境的业务流程中集成实 施这些策略。该解决方案由三个部分组成:RFID设备、 Web Sphere服务器和 Web Sphere 业务整合服务器,它护展设备服务,允许单一的平台支持多种传感器类型,并且支持用于集 成业务流程中的传感器数据的工作流程T具。 Win rfid和 IBM Wcb Sphcrc的RFID解决方 125案均没有考虑在业务规则中实施策略,特别是有关安全和隐私的方面。 现令,仍有许多有关中间件的设计的公共问题亟待解决:RFID的数据的可靠性有待提 高,因为不准确的数据可能会误导应用程序的用户;RFID的数据大量地产生和积累,可能 会导致査询和史新速度较慢,因此髙效的RFID数据管理解决方案(如数据转换、汇聚和传 播〕应予以研究;原始的RFD数据不具各仼何价值,直到它与其他数据汇总,通过适当的 130推坦和转化以获得能与应用程序互动水平相当的形式之后才凸显其重要的价值。越来越多的 应用使用RFD技术时对安全性的要求也越来越高,因此,支持数据的安全性和保密性是必 要的,但是这种支持应保持一个理想的系统性能。RFD技术也引起了大家对隐私问题的关 注,因为它会潜在地泄漏一些特有信息和具备迫踪私人信息的能力(如消费者消费历史)。 与上面所介绍的RFID中间件相比,该 FlexRFID中间件提出的基于策略的ψ务规则层 135能解决上述问题,确保私人数据不受损害,并提供以下几个方面进行比较: Flexi设计 的日的在于向应用程序提供设备中立接口与大量不同的硬件设备进行沟通,建立一个智能 RFID网络,为了达到管理和监测的日的,它还提供一个接口来访问硬件; FlexRFID的数据 处理层在处理数据时包含」安全和隐私功能,而其业务规则层用基丁策略的管理模块执行业 务事件; FlexrFid的模块化和分层设计可以整合如亳不费力的策咯等新功能,该设计还使 140不同类型的企业应用程序进行无缝集成。最后, FlexrfiD中间件架构的实用性已被基于 略的规则的例子所表现出米。 2 FLEXRFID中间件架构概述 如图2所示, FlexRFID是一个由后台应用层、 FlexRFiD中间件层和硬件层所组成的三 层体系结构。其中,硬件层是由不同类型的传感器和设备组成的,后者包括RFID读写器 145传感器和其它上业自动化设备。这种方法令人难以置信,它具有选择设备的灵活性,能够使 公司在构建他们的企业解决方案时,不用进行低层次的编程,并且可以建立一个RFI读写 器与其他设备相联的智能的传感器网络。这些各种品牌和不同型号的设备需要一个中间件层 来监控、管理和协调,并获取来自不同设备的数据,FlcⅹRFID在对原始数据进行处理且 赋予它们业务逻辑前貮执行了这些功能,方法是使用设备抽象层(DAL)来抽象的与-珥网 150终设备之间的互动。 国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 后台应用 共应链管理 个业资源规划 仓库管理系统 应用抽象层(AAL) 处埋过的数据 业务事件和数据处理层( BEDPL) 数过滤 数据炅新 Flex rfid 请求 业条规则层 中间件 去除重复 隐私 (BRL) 决策 数传播 数据写入 数振聚合 数据转型 原始数据 设备拍象层(DAL) 设备管理和监控模块(DMMM) 设备抽象模块(DAM) 数据源抽象模块(DSAM 硬件 不同型号的设备和传感器 图2 FlexI中间件体系结构 Fig 2 FlcxRFid middleware architecture 155 FlexrFiD中间件还集成了另外三个层分别是:业务事件和数据处理层( BEDPL),业 务规则层(BRL)以及应用抽象层(AAL),它的设备抽象层(DAL)通过数据源抽象模块 (DSAM)和设各抽象模块(DAM),分别地负责各种来源的数据和与其特性无关的设备之 冋的交互,并且DSAM和DAM同时使得该中问件具有可扩展性,能文持各种数据源和设 各。DAL的设备管理与监控模块(DMMM)负责动态加载和卸载没备适配器与驱动程序库 160配置以及监控和报告设备的状态。业务事件和数据处理层( BEDPL)是DAL和AAL之间 的媒介,它所提供的服务包括:数据发布、数据汇总、数据转换、数据过滤、去除重复、数 据替换、数据写入和隐私管理[保护];而其所接受的服务由业务规则层(BRL)首家授杈, 然后对DAL发出指令来访问原始数据,并对数据进行相应的处理,同样地,由DAL这一 层提取原始数据并传递到AAL。BRL是一个基于策略的管理引擎,它定义规则来管理访问 165资源和 Flexrfid中间件的服务的权限,当应用程序请求访问 BEDPL服务时,根据已制定 的策略来判断是否放行,关于这一层的组件的细节描述在本文的第三部分。应用程序抽象层 (AAL)为各种应用程序提供了与硬件设备的接口,通过由具有隐蔽复杂性的 FlexRFID中 冏件来对应用程序提供其所要求的服务设置。这一层提供了一个高层次的软件抽象,它允许 企业应用和 FlexrFiD中间件互相交流。 1703 FLEXRFID基于策略的业务规则层 下图3显小了BRL的组件,中间件策略编辑器(MPE)允许从中间件策略数据库中存 储、检索和删除策略。如果应用程序需婁访问一个业务规则层侏护下的服务,就会要求中间 山国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 件策略执行点(MPEP)去询问中间件策咯决策点(MPDP)是否允许访问服务,MPEP赋 予MPDP决策权米批准应用程序是否能够访问服务,该决策基于应用程序的属性的说明和 175存储于系统屮适用的策略,返回的结果是允许、拒绝、不确定或不适用。如果在处理请求时 发现错误则返回“不确定”,如果没有发现适用于该应用的策略,则返回“不适用”。 业务规则层(BRL) 中间件策略编辑器 中间件簧略库 请求 MPEP 求批 MPDP 权限拒约 图3 FlexRFiD业务规则层(BRL)组件 l80 Fig 3 FlexRFID Business Rules Layer (BRL) components 策略是操作规则,用来维护秩序、安全性、一致性或者成功完成仼务的其他方式,在业 务规则层中的策略的例了有:访问策略、数据替换策略、服务质量策啗和隐私策咯。不同关 型的应用可以使用由 FlexR中间件提供的服务定义规则米检测事件和进程。米自读写器 观察的原始事件可能会导致变动,如读写器的位置变化;序列事件由一连串同类型的原始事 l85件构成,用事件的顺序和间隔紧密度来定义;复合事件是原始事件结合序列事件组成,可能 导致诸如数据聚合之类的操作,下面本文介绍一些被相应策略所执行的规则实例 过滤规则按照应用稈序预定义的策略过滤数据,例如,多读写器可能公产牛重复的读数, 为滤除这些数据,过滤策略将使用滑动窗口扫描数据,以寻找是否有重复的RFID标签读数, 如果存在,删除重复的数据。该策賂表明,如果从读与器接收到RX和RY读数均来自同 190个标签⑩且值在T范围内,其中一个读数被丢弃 位置转换规则旨在改变RFID读写器在位置改变时的观察值,例如,读写器R1安装在 个仓库出货区,在离仓前扫描货物,这种转变的策略是使得仁何来自读写器R1的观察读 数会改变所扫描目标的位置值与其现在的位置不同。 数据聚合规则用于检测一连牛有序事件并产生聚合关系,例如,当一辆卡车装载着盘子 195离开,读写器识別盘子产生了一系列读数,接着(距离明显的)产生了卡车的独立EPC读 数,这一系列事件将以托盘和卡车之间的包含关系进行聚合。 RFID应用中的隐私威胁包括暗自非法读写、超时跟踪和仿形个别标签,隐私规则限定 应用程序是否有权访问RFID的标签数据,是否能够随时跟踪并用其生成事件。应用程序可 以加载 FlexRFID中间件的业务规则层的隐私策略,它指定如何使用和配置RFID技术以维 200护数据的隐私,防止被追踪 4结论 FlexRFID是一种运用RFID技术的中间件,它解决了不同应用程序的需求,它有四个 重要的层:设备抽象层(DAL)、业务事件和数据处理层( BEDPL)以及应用程序抽象层 (AAL)。本文简要地介绍∫ FlexRFiD中间件的红件,重点阐述∫业务规则层,它执行策 山国科技论文在线 http:/www.paper.edu.cn 205咯以获得由 FlexRFID提供的服务。 FlexrFiD使用个嵌入了专有设备接冂的体系结构,方 便配置和监控设备以及数据处理,其使用基于策略的事件管理业务规则来捕获数据。 在今后的研究工作中,我建议扩展以下 FlexRFID设计:先评估出 FlexrFID中间件的 性能,然后在这基础上希望能找到一种机制来减少响应时间和提高内存利用率,包括增加设 各扣象层的驱动程序,以增加该中间件对设备的支持范围,扩展 FICxRFID中间来支持FPC 210标准。开发一个完整的使用多个设备的系统,并用多个硬件配置和不同的应用程序的需求来 评估这个系统,开发一个使用 Flexrfid中间件的特点的供应链管理的应用程序原型。 参考文献( References) [1] Chamberlain J, Blanchard C, Burlingame S, et al. IBM WebSphere RFID Handbook: A Solution Guide 215[m/ol].IbM,2006(2006-05-18)[2009-01-24].http://www.rcdbooks.ibm.com/rcdbooks/pdfs/sg247147.pdf [2]Rolf Clauberg. RFID and Sensor Networks: Form Sensor/Actuator to Business Application[D]. Switzerland RFID Workshop. University of St Gallen, 2004 [3]尉飞新.用 Web services实现基于SOA的企业应用集成研究[D].上海:同济大学,2007 [4]RFID中间件产品纵览中国自动认别技术[门2007(1)66-71 220[5]袁琳,许林英,陈玬.中间件集成企业应用[计算机工程,2005,28(7):3 [6]许炜,刘威,赵黎RFD事件模式过滤尜及其构建方法[],200729(9):120-12 7

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