物联网、RFID技术的房产证防伪技术方案

1 项目背景

“房产证”就是指《房屋所有权证》，是由房产登记机关发放的证明房产所有权归属的书面凭证。由于房产的价值高，房产证就成了造假人员的首选对象。在住房出售、抵押、置换等交易行为中，不乏出现伪造房产证事件，给国家与广大人民群众的造成了极大的经济损失。为保障人民群众的利益不受损害，房产证的有效防伪实施显得尤为紧迫与重要。

房产证目前采取的防伪技术为：专用防伪水印纸、防伪底纹、荧光油墨印制重要标识、微缩文字等。而这些防伪技术仍然是在纸基材料上做文章。其技术不具备唯一性和独占性，易复制，从而不能起到真正防伪的作用。而现在应用的其他防伪技术，如全息防伪等技术，同样也被不法分子伪造。

目前，国际防伪领域逐渐兴起了利用电子技术防伪的潮流，尤其是射频识别技术（RFID）的运用，其优势已经引起了广泛的关注。将RFID应用在防伪领域有它自身的技术优势，防伪技术本身要求成本低，但却难于伪造。电子标签的成本就相对便宜，而芯片的制造需要有昂贵的芯片工厂，使伪造者望而却步。与其他防伪技术如激光防伪、数字防伪等技术相比，RFID技术防伪的优点在于：每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改、无法仿造；无机械磨损，防污损；读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；数据安全方面除标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理等。

2 系统总体设计

系统设计原则，全国房产证防伪项目设计力求使整体系统在最大限度上满足应用安全、防伪安全需求。设计方案遵循以下原则设计：

1）安全原则

采用有效可信的安全措施，针对标签唯一ID特性，配合加密机制，实现系统多层次的安全控制。采用密钥分发技术，实现密钥统一分发和集中管理。

2）实用性原则

采用的技术路线和采用的产品应经过实践检验，被证明是成熟可靠的，设计结果能满足客户的需求并且行之有效。

3）开放原则

采用开放的标准、技术、结构、系统组件和用户接口，保证各个分系统能够分阶段实施，并容易连接，互不影响。

4）可靠原则

设计结果稳定可靠，具有高MTBF（平均无故障时间）和低MTBR（平均无故障率），提供容错设计，有故障检测和恢复手段。

5）先进原则

设计思想先进，软硬件设备先进，网络结构先进，开发工具先进。

6）可管理原则

系统能够被充分管理，使系统处于有效的监控之下。

7）高效原则

性能指标高，软硬件性能充分发挥，资源利用率高。

8）可扩展性

能够在规模和性能两个方向上进行扩展，扩展余地较大。

9）性价原则

在技术和价格的平衡中，优先考虑技术达到应用要求，并有一定的先进性。同时，控制系统的整体造价在合理的范围之内。

2.1 系统结构

全国房产证防伪系统从上至下分为5层：印刷单位、国家总管理中心、省管理中心、市管理中心与终端应用层。每层结构根据应用与功能不同而不同。其中：房产证印数单位生成 “毛坯房产证”；国家总管理中心由密钥管理、验证查询、信息管理与维护等系统组成，并通过中间件连接数据库；省管理中心由决策管理、信息管理与维护等系统组成，同样通过中间件连接数据库；市管理中心由密钥导入、验证查询、房产证发放与更改、决策管理、信息管理与维护等系统组成，也通过中间件连接数据库；终端应用层由银行、交易厅、房管局等需要验证、发证部门组成。系统整体结构见图

图1 房产证防伪系统总体结构

本系统按照功能的不同，由房产证生成系统、房产证库存管理系统、房产证密钥管理系统、房产证发放/更改系统、验证查询系统、信息管理系统、决策管理系统及公共服务系统组成。其中，房产证生成系统负责房产证的印刷过程中的RFID芯片的封装、加密；房产证库存管理系统负责房产证在下发各环节的管理；房产证发放系统负责房产证的颁发（到个人），房产证信息录入、产权更改等；验证查询系统负责房产证在抵押、交易及检验过程中的查询；信息管理系统提供房产证信息的录入、查询等管理；决策系统统计某省、市或全国的房产证信息，给出相应房产信息动态，帮助政府部门实时掌控房产动态，利于宏观调控；公共服务系统是为广大群众服务，通过网络、短信等方式为方便群众实时提供房产证基本信息（非真伪信息）的查询。系统结构如下图所示：

图2 房产证防伪系统功能结构图

2.2 关键技术

2.2.1 芯片及INLAY封装

芯片是标签的核心部分，是存储房产证应用序列号等重要数据的载体，是控制标签与读写设备通讯的重要部件，因此，芯片在本项目中显得尤为重要。

在本项目中，芯片要具有良好的通讯、存储、自供电、快速读写、防碰撞功能。良好的通讯保障标签与读写器的顺畅读写操作；良好的存储功能，确保房产证信息的稳定存储；自供电功能保障在读写操作时，芯片能为自己提供稳定电能；快速读写保障系统操作的速度，避免多操作造成的时间浪费；防碰撞功能确保多个标签同时出现在读写范围内，读写设备稳定准确读取每个标签信息。

在一张标签的生产过程中，只有芯片是不够的，还需要将芯片组装到一个含有天线的软质塑料薄膜或纸上；我们一般把这张塑料薄膜或者纸叫做Inlay 。

在Inlay制作技术中关键技术主要是天线制作技术和芯片安装技术。本项目中天线制作采用银浆印刷技术，该技术制成天线具有抗扭转、弯曲，抗老化、受潮湿影响小、价格廉、无污染等优点。芯片安装采用倒贴片技术，该技术相对于普通安装技术具有机械化粘接方式、无焊点，成品率更高等特点。该技术还可以避免冲击力对芯片的不良影响，进而延长了房产证的使用寿命。

2.2.2 INLAY与房产证的层合

将射频标签封装到房产证里的工艺成为层合。加入射频标签的房产证称为电子房产证，电子房产证的制作流程与传统房产证有所不同，根据房产证统一印制的实际情况，采取印制房产证的同时将电子标签封装在房产证内的方式。这种方法需要在传统房产证的生产流程上增加少量的工序，使用这种方法制作的房产证，不容易发现里面封装的射频标签的位置，标签被损坏的可能性降低，并且不影响原有的房产证的外观。

2.2.3 防伪加密

本系统利用RFID标签内部芯片的唯一ID号与加密算法来实现。每个标签的唯一ID号都是全球唯一的，同时系统在制作房产证时还为每个未初始化的房产证赋予唯一的应用序列号（ASN），并将其写入房产证中。对房产证标签的加密采用标签的唯一ID号与应用序列号为输入源，经过加密算法得出校验码(MAC)。此校验码在房产证初始化时（即发放到个人时），由市中心管理系统发放，与房产证其他信息一同写入房产证标签内。

密钥由密钥生成系统产生并生成密钥母卡（密钥母卡只生成一套）。再由密钥管理系统导入密钥，生成密钥（SAM）卡（多套），同时导入加密设备，由加密设备提供验证码及验证结果服务。

密钥卡生成后要对其进行严格的安全管理，并由专人安全送到各省，再由各省派专人送往各市本系统管理中心。各市管理中心由本地的密钥管理系统使用密钥卡与主控卡共同导出密钥，并导入到该市的加密设备中，由该市的加密设备为该市的应用系统提供服务。

当银行、交易厅、管理局提出验证请求时，由当地的读写器读出房产证标签中的ID号码与应用序列号，提交到市中心的密钥管理系统，由加密算法得出MAC值后返回请求地，银行等机构在本地对比MAC值是否一致，从而判断房产证真伪。

2.2.4 芯片简介

此项目当中所使用的芯片符合ISO/IEC 15693规范（芯片型号：I Code SL2 ICS20），具有成本低、使用方便、环保等优点。卡片可以应用的场合包括：驾驶执照；准考证、毕业证、成绩证明、资质证明；食品、产品的检疫检验证明；食品、药品、护照的防伪等等。

此芯片能够提供在同一读卡器天线的读取范围内同时读取多张标签的功能，也就是人们常说的“防碰撞（Anticollision）”功能。该防碰撞算法能够每次选中一张标签，并保证读卡器与被选中的标签能够正常进行数据传输，不会跟同区域内的其他标签产生冲突。

另外，此芯片具有全球唯一的标识号（UID，全称为Unique Identifier），此标识号不能在使用过程中被更改，这样就保证了每张标签的唯一性。

2.2.5 纸质Inlay与房产证的结合

纸质Inlay与房产证的结合需要注意的主要因素有：纸质Inlay的贴合位置、贴合胶的配方、贴合压力、温度、无尘环境、防静电、阻抗以及制作过程中的耐受力测试（包括弯曲度测试等）。

图12 纸质Inlay与房产证的结合示意图（略）

如上图所示，纸质Inlay与房产证的结合方案是：利用贴合胶将纸质Inlay贴合在两个纸层中间，然后将纸层与房产证封皮进行贴合。从图中可以看出，纸质Inlay的厚度为150微米（150μm），每张纸层的厚度为90微米，加在一起的厚度仅为330微米，尚不足1/3毫米。所以房产证的纸层这样封装出来的房产证，从外观上很难看出来哪一页里面藏有标签。如下图所示，虚线表示封装在房产证内的标签天线，从外观是看不出来的。

图13 完成封装后的房产证（略）

在贴合过程中首先需要注意的是：纸质Inlay的贴合位置应该考虑到房产证的后续加工作业（如镭射雕刻、戳记等）的影响。纸质Inlay的位置应该考虑到在切单本的过程中容易使标签的天线或芯片受到损坏，也要尽量避开戳记的位置，避免戳记压力对芯片造成的不良影响。

其次，贴合胶的选择应该确保纸质Inlay能充分的贴合于房产证的封皮上，且应保证在他人尝试剥离封皮的情况下，该标签被破坏，这样才能够避免恶意盗用。一般来讲，采用银浆印刷天线制成的纸质Inlay，相对于蚀刻或绕线工艺所制成的PVC材质的Inlay，其天线对Inlay的附着力要强很多，使恶意盗用标签的可能性大大降低；而且纸质Inlay具备薄且柔韧的特点，不易被剖开，进一步增加了恶意盗用的难度。

另外需要注意的是芯片的存储环境为-20°C至85°C。

2.3 房产证生成（初始化）与下发

写入应用序列号与验证码：

房产证在统一印制的过程中，嵌入已写入应用序列号与验证码的RFID标签，层合后完成其他工序成为“毛坯房产证”。

ID号与应用序列号绑定：

本系统自动生成应用序列号，在标签嵌入房产证前，由写入设备写到标签内。系统在写入标签的同时，读取标签的唯一ID号，并将其与应用序列号进行绑定，记入数据库备查。

对标签自动检测：

系统具有验证标签状态功能。在写入应用序列号时系统自动检测，如发现有受损、故障标签，自动在标签上打出“废签”标记，并确保其不投入使用。虽然特殊嵌入标签的工艺对房产证的印刷并无影响，但由于在房产证印刷过程中还有对标签芯片产生损坏的微小可能，因此当房产证与标签层合、印刷完成后，系统会自动检测标签状态，遇到受损、故障标签做出上面同样操作，避免嵌有坏标签的房产证的下发。

房产证的下发：

房产证的下发由专人负责，由国家中心向省中心发放，省中心再由专人向管辖范围内的市中心发放。

2.4 房产证加密管理

密钥生成：

加密系统的密钥由密钥生成系统产生，并输入密钥母卡内，再由密钥母卡导入密钥管理系统生成多个密钥卡，以备分发。

密钥的分发：

密钥卡由专人分发到各省，再由各省分发所管辖市。由市中心的密钥管理系统导入并导出到加密设备中，由该加密设备提供验证服务。

本系统以防伪为跟本目的，以服务大众为指导原则，面向广大群众提供公共服务。通过网络或手机短信等平台，由群众提交房产证基本信息及欲查询内容，系统给出查询结果。

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