二维码和RFID在数据中心的应用展望

马千雯

【摘要】 近年来，随着数据中心的快速发展，各类设备数量激增，同时内外部监管的要求不断提高，这对数据中心的运维提出了新的要求。本文首先简要介绍了二维码和RFID的基本概念和特征，然后结合它们的特点展望了在数据中心的多个场景中的应用，并对设备巡检报修、资源定位、设备进出仓库着三类的应用场景进行了详尽的分析，以期提高数据中心的管理和运维的效率与质量。

【关键词】 二维码 RFID 数据中心 应用

一、二维码及RFID应用的背景及意义

近年来，随着信息技术的快速发展，各类信息也以前所未有的速度产生，这对实现信息的明确标识、快速采集和精准传递显得尤为重要。二维码技术和RFID技术已被广泛的应用于国民经济的各个领域和人们的生活中。在制造业、商品零售、电子商务、物流以及食品安全溯源等环节，二维码和RFID都担当了至关重要的角色。随着移动互联网的快速发展，二维码也将在更多的场景中得到应用。当前数据中心中维护着大量设备，通过二维码和RFID新技术的应用，对于提高数据中心的维护的安全和效率有着重要意义。

二、二维码（二维条码）的概述

2.1二维码概述

二维条码/二维码 （2-dimensional bar code） 是指在一维条码的基础上扩展出另一维具有可读性的条码，使用黑白矩形图案表示二进制数据，被设备扫描后可获取其中所包含的信息。二维码具有以下特点：

1.高密度编码，信息容量大：能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，因此能在很小的面积内表达大量的信息。

2.编码范围广：可以把图片、声音、文字、签字、指纹等可以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。

3.容错能力强，具有纠错功能：这使得二维条码因穿孔、污损等引起局部损坏时，照样可以正确得到识读，损毁面积达50%仍可恢复信息。

4.译码可靠性高：比普通条码译码错误率百万分之二要低得多，误码率不超过千万分之一。

5.可引入加密措施：保密性、防伪性好。

6.成本低，易制作，持久耐用。

7.条码符号形状、尺寸大小比例可变。

8.二维条码可以使用激光或CCD阅读器识读[1]。

2.2手机二维码概述

智能手机以及包括平板电脑在内的移动终端的普及，对二维码的推广及应用起到极大的促进。手机二维码是以移动终端和移动互联网作为二维码的存储、解读、处理和传播渠道而产生的各种移动服务。根据手机终端承担存储二维码信息或是解读二维码信息的功能区别，通常又可将手机二维码服务分为手机被读类应用及手机主读类应用两大类。

1.手机主读类应用

手机主读类应用是将带有摄像头的手机作为识读二维码的工具，手机安装二维码识读客户端，客户端通过摄像头识读各种媒体上的二维码图像并进行本地解析，执行业务逻辑，还可能与应用服务器发生在线交互，进而实现各种复杂的功能。

这类应用的特征主要为；二维码图像一般印刷在纸媒、户外等平面媒体上；依赖于手机客户端进行识读：手机客户端执行全部或部分业务逻辑。此类特征的典型应用如：名片、短信、上网等。后面介绍的设备巡检报修即是手机主动类应用。

2.手机被读类应用

手机被读类应用通常是以手机存储二维码作为电子交易或支付的凭证。终端用户通过各种在线或非在线方式完成交易后，二维码电子凭证通过移动网络传输并显示在手机屏幕上可通过专用设备识读并验证交易的真实性。

这类应用的特征主要为：手机以实现二维码的接收和存储功能为主不对其承载的业务信息进行解析；需要专用设备对手机二维码图像进行识读；识读后的业务处理通常由专用设备执行，而与手机不直接相关。二维码在被识读后通常还需要与后台交易系统交互，对其真实有效性进行检验。典型应用包括电子票、电子优惠券、电子提货券、电子会员卡和支付凭证等。

对手机被读类业务的码制选择。主要考虑手机显示屏幕大小和像素限制对手机二维码可读性的影响；对手机主读类业务的码制选择，主要考虑手机终端处理能力和摄像头性能的影响。尽管OR码、DM码、GM码、汉信码在字节容量、纠错等级、识读角度、抗污损能力上存在差别，但基本都能满足手机二维码应用的需求，技术性能的差异并不足以成为运营商选择码制的决定性因素。手机二维码码制的选择应考虑以下几个基本原则：规范，有国家标准悃际标准可依；成熟，厂商支持度较好，有商用案例；开放，无专利隐患；性优，性能指标较好。

三、RFID的概述

射频识别（英文：Radio Frequency IDentification，缩写：RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。

RFID兴起于20世纪90年代，是一种非接触自动识别技术，是继条码技术、光学字符识别技术、磁条（卡）技术、IC卡识别技术、声音识别技术和视觉识别技术后的又一种自动识别技术[2]。无线射频识别的基本原理是通过射频信号之间的能量交换（电磁耦合或电感耦合）实现数据采集与通信。RFID技术具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点。RFID电子标签支持快速读写、非可视识别，它体积小、容量大、寿命长、可重复使用，在信息采集、定位与跟踪管理领域具有广阔的发展与应用空间。

将射频类别技术与条码技术相互比较，射频类别拥有许多优点，如：可容纳较多容量，通信距离长，难以复制，对环境变化有较高的忍受能力，可同时读取多个标签。另外相对二维码来说，它的缺点就是成本较高。不过目前随着该技术的大量使用，生产成本将大幅降低。

四、二维码和RFID在数据中心的应用展望

4.1设备巡检报修

1.应用背景

当前数据中心运行维护是由两方面组成，其一是通过查看监控室内的各类监控系统来监管机房的基础环境、服务器和网络设施的状态，这部分的监控相对来说是自动化的或者是半自动化的，一般是通过声音和图像来报警；另一方面则是需要操作员去定时的巡检，以发现监控所观察不到的风险点，比如服务器电源模块报警等故障点。

如图1所示，通常操作员巡检时发现故障时，首先用笔记录相关的信息，然后再报告给相关技术人员来处理。当前数据中心设备众多，基础设备包括空调、UPS、配电柜等，网络设备包括交换机和路由器等，服务器设备包括小型机和存储等。随着业务的不断发展，服务器的数量不断激增，这给设备巡检造成了很大的压力，同时采用手工记录信息，会导致信息的不准确和不全面。

2.应用方法和流程

首先获取和核准设备信息，然后对设备信息加密并使用二维码生成软件生成二维码，将二维码打印出来后，贴于设备的明显位置。每个设备对应一个QR二维码，二维码信息设备的关键信息，例如机柜位置、IP、设备硬件信息和网络标签等。

操作员巡检发现故障设备后，利用手机等移动终端直接扫描二维码，二维码处理软件首先解密二维码信息，然后连接到集中监控系统（OCMS系统）将故障信息记录到该系统中，然后由该系统负责将相应的故障信息转发到相应的设备负责人，从而确保故障的快速准确的定位和处理。

整个流程中中关键的技术是需要开发手机主读类应用（APP），它用来处理二维码信息的解析和解密，以及和 OCMS系统的信息的互联沟通。另外则是选择合适的加密算法对二维码进行加密，以确保信息的安全性。

如图2所示，二维码的应用通过信息自动识别，避免手工记录的差错，提高了生产运维自动化的水平。

4.2设备资源定位

1.应用背景

当前数据中心设备类别和数量繁多，数据中心的各个设备的存放一般是分类别和分区域的存放，如果能够快速的定位设备位置将极大提高设备管理的效率。

2.应用思路

RFID技术的普及为人与物体的空间定位与跟踪服务提供了一种新的解决方案。RFID定位与跟踪系统主要利用标签对物体的位移标识特性，依据读写器与安装在物体上的标签之间的射频通信的信号强度来测量物品的空间位置，主要应用于GPS系统难以应用的室内定位。因此可以将RFID技术应用到数据中心的设备管理系统中，以实现对每台设备的精确定位。

在设备安装及位置变更时，通过读取RFID来更新位置信息，同时将更新的设备信息同步到现有的资源管理系统互联（比如RCMS或EAM系统），保证设备管理系统的准确性。

4.3 RFID在重要设备管理的应用

对于需要经常进行维护的重要生产设备，利用RFID标签管理设备的更换部件，能够实现准确的设备管理，并能够自动记录设备的运行状况。利用RFID标签管理重要设备备件，能够及时掌握设备备件基本信息和维护履历，当某一备件由于频繁更换而被认为质量较差时，能够及时将该备件列入重点监控范围，将备件对设备的影响降到最低，从而降低设备运行风险。

4.4 RFID应用于设备出入库管理

一般在数据中心部分未使用的新设备暂时存放在库房中，以备未来上线的需要。随着数据中心的发展，库房中设备类型和数目逐渐增多，需要借助新技术来提高入库、出库以及仓库内部管理的效率。

射频识别同二维码比较而言有几项优势。射频标签只要靠近通过一个读取器就可以读取，射频标签不需要处在识别器视线之内，也可以嵌入被追踪物体之内，对于包含了电子存储的信息RFID的标签，数米之内都可以识别。读取机可以一次读取上百个射频标签，而条形码只能一次一读。因此对于设备的出入库管理RFID更有优势。下面介绍RFID在出入库上的管理：

1.入库管理。首先制作设备信息的RFID，信息可以包括设备名称、类型、到货时间等信息，然后扫描该信息录入系统。

2.出库管理。扫描要出库设备的RFID信息，更新系统，然后出库。

3.仓库的内部管理。通过扫描仓库内已有设备，盘点现有设备数量和数据库信息是否一致。

五、二维码和RFID应用的安全问题

5.1对二维码加密

二维码作为一种有效的信息携带、传输方式，本身具有一定的保密作用，但这远远不能满足人们对其在各种通讯网络传输时的保密更高的要求。在二维码的传播过程中，若二维码包含敏感信息且没有加密，则敏感信息可能被无意或有意的泄漏出去，导致不必要的损失，因此在二维码的应用中，必须要考虑信息的安全性。对二维码加密，可以采取计算机领域的各种加密算法对其解码前的原始信息进行加密，在解码后再用同样算法解密[3]。

5.2设备专用和网络隔离

对于以上所提到的包括手机在内的移动终端，要求设备做到设备的职能专用，比如设备巡检，用来巡检的移动设备只是巡检而不能作为通讯工具。其次通过建立办公的无线局域网和其他设备和系统互联，切断移动设备的其他诸如移动网络信号的通道接入，保证移动终端网络连接的单渠道和可控。最后要做到对故障报修信息留痕，确保故障跟踪和故障报修的历史数据可以有迹可循。

5.3 RFID应用的相关问题

同二维码相比，RFID应用在我国存在大规模应用的成本高，技术和数据标准不统一，另外目前对RFID 系统的各类攻击有非法读取、位置跟踪、窃听、拒绝服务、伪装哄骗以及重放等的安全问题。RFID在数据中心的实际应用中也要综合考虑成本、安全和效益。

六、结束语

条码技术开启了自动识别技术领域， RFID技术进一步拓展了自动识别技术应用领域。二维码和手机登移动终端的结合为外部媒体问的互动提供了一种方便、安全的可选途径。结合数据中心的特点，展望了适合二维码和RFID等新技术的应用场景，新技术的适时应用将极大促进数据中心的运维成本的降低和运维效率的提高。

参 考 文 献

[1] 二维码的特点.[EB/OL]http：//www.autoid-china.com.cn/2011/0818/19589.html（2012-6-18）.

[2] 游战清，李苏建. 无线射频识别技术（RFID）理论与应用[M]. 北京：电子工出版社， 2005.

[3] 付利莉.DES算法在二维码条码加密中的应用[J].石油化工高等学校学报，2005，18（6）：80：83.