关键词：有源RFID；标签安全；文件系统；设计；
1 引言
有源RFID功能同以往相比，具有了更为复杂的特征。在基本RFID当中，包括有标签属性、标签ID以及标签元数据等需要存储，在有源RFID定位系统当中，标签在定位信息方面即可以通过辅助定位算法的应用对标签位置进行精确的定位，在其实际应用在物品管理当中时，不同标签也将对大量的物品进行管理，此时，即需要存储物品信息。在RFID具体应用当中，也有很多安全数据需要以可靠的方式存储。在此过程当中，有源RFID标签在低功耗需求方面具有着不会变化的特点，且需要保证其在标签方面能够对存取速度需求进行满足。对此，在速度同安全并重的RFID系统当中，对具有较高存储效率FRAM存储设备进行选择则成为了一个较好的选择，在本研究当中，即在同上述需求相结合的基础上对基于FRAM设备的RFID安全文件系统进行设计。
2 文件系统概述
对于文件系统来说，其是系统对数据进行管理的工具类型。对于Windows以及Linux系统当中所使用的文件系统来说，其是为较大存储设备而设计的，而在FRAM文件方面却并不是适用。嵌入式系统方面，Contiki系统当中具有Coffee系统的设计，这也是专门为flash设备所设计的系统，但在该文件具体创建时，需要对制定文件长度进行规定，也因此影响到其具体实用性。从多方面考虑后，在本研究当中，即从FAT文件系统入手对其进行研究，以此在对RFID需求进行满足的基础上获得具有安全、轻便特征的文件系统。
在FAT系统当中，其由FAT、BPB以及数据区组成，在实际运行当中，其通过使用簇的方式对存储设备进行管理。其目录项为32Byte的整数倍，该文件元数据不具有安全控制属性，并因此在文件的安全性方面存在着一定的不足。而该种极简设计特征的存在，则使得文件系统因此具有着较高的效率。在本文件系统当中，也在充分联系FAT系统原有缺点的基础上对其从以下方面进行了优化与改进：第一，对FAT表索引进行增加，在对文件随机访问性能进行提升的基础上降低随机访问方式的复杂度；第二，对FAT文件的目录项进行修改，在对大小进行减少的基础上实现文件安全控制选项的增加，以此为系统在操作安全性方面提供充分的支持。同时，将对打开文件在内存当中进行表示；第三，对灵活的读写缓冲机制进行增加，以此实现文件系统鲁棒性的提升。
3 文件系统改进
3.1 增加FAT表索引
通常来说，文件系统在对文件开展随机寻址处理时，将通过对FAT链表的顺序遍历实现目标。低于这部分链表来说，如处于内存当中，则将具有较快的访问速度。而对于RFID来说，因其资源方面限制情况的存在，则无法实现该目标。对此，在本研究当中，即在文件系统当中对FAT表索引进行了增加。在本FAT索引当中，即对文件FAT链表当中的FAT号，每隔N个对一个进行选取并存储。通过该方式的应用，无论从何种偏移读写文件，在实际对存储块时间进行寻找时，都不会超出N次对于FAT的读取，以此即能够将文件随机访问时间从线性复杂度实现对常数复杂度的降低。其中，FAT表索引即在为其单独分配的存储块当中存储，且在文件目录当中具有存储位置的指示。
3.2 文件元数据改进
在FAT文件当中，文件元数据即为文件目录项，其在系统当中的空间占用即为32Byte整倍数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于FRAM而言，其存储空间十分宝贵，对此，在实际设计文件元数据时即需要能够对文件系统性能以及存储空间使用效率进行充分的考虑。在该文件系统当中，即可以将其分为文件属性信息以及目录项这几部分，以分开的方式对文件属性以及目录项分开存放。通过该方式的应用，阅读器在对目录下文件进行发出时，标签仅仅能够对应答目录项进行应用，而非对文件数据进行传输，以此也能够起到对RFID盘存效率进行提升的作用。
3.2.1 目录项设计
在该系统当中，其目录文件由目录以下的文件目录项组成。对于这部分信息来说，其在列表目录当中将以射频链路的方式实现对RFID阅读器的传送。其目录项结构由长度、文件标志、文件起始块编号、文件ID以及FAT索引起始块编号这几部分组成。对于RFID来说，RFID阅读器是其文件的阅读对象。在该种情况下，文件名的作用即是对不同文件进行辨别，而非对文件意义进行体现。对此，可以通过文件ID的应用实现对文件名的替代，以此起到对文件名占用空间进行缩小的效果。对于文件标志来说，其最高三位即是对文件的类型进行表示，其余是访问权限位。其中，文件起始块编号将对数据起始位置的存储块编号进标识，并通过FAT起始块编号的应用对文件在随机访问方面的性能进行提升。
3.2.2 文件属性设计
文件属性的作用即是对文件的访问密码以及长度等信息进行记录。这部分信息在对文件打开进行操作时，则将被加载到内存当中。对于完整的文件属性来说，其由文件长度、访问密码以及名称这几部分组成。
3.2.3 文件系统安全支持
在安全文件操作方面，其通过目录项文件标志当中的低5位对文件的修改以及读取等操作进行控制。如需要通过安全检查，则需要通过文件操作层接口的调用对文件进行修改或者读取相关操作。
3.2.4 文件打开与表示
当文件当中相关运行信息以及属性被加载到内存当中以后，该文件则将处于打开的状态。在内存内部，通过栈结构方式的应用对打开的文件信息进行保存，即每当对一个文件或者目录打开后，相关数据则将被压入到栈中。在栈中，栈顶元素即是目前被打开的文件，也是目前唯一能够对其进行读写操作的文件类型，而紧挨着的，即是打开文件所在的目录，每当对一个文件关闭后，栈顶元素则将弹出。在内存当中，文件的存储结构包括有文件属性、当前操作偏移、目录项以及部分访问速度提升辅助域等。
3.3 缓冲层设计
在研究的安全系统当中，在FAT标读写方面，为每次进行2个字节的读写操作。该种情况的存在，则会在使设备出现频繁读写的情况下对读写效率产生影响。在联系数据读写局部性原理的基础上，在本系统当中，对处于内存当中缓冲层的设计对系统的读写效率进行提升。同时，考虑到RFID在RAM容量方面较小特点的存在，在实际设计时即能够对内存的实际占用大小进行调整，最小占用仅仅为几个字节。
4 结束语
在上文中，我们对有源RFID标签安全文件系统的设计进行了一定的研究，该系统能够在对系统内存压力进行减轻的情况下为系统实现快速、安全文件存取机制的提供，具有较好的应用价值。
参考文献
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论文作者:李国华
论文发表刊物:《科技新时代》2018年3期
论文发表时间:2018/6/6
标签：文件论文; 文件系统论文; 目录论文; 标签论文; 系统论文; 数据论文; 基础上论文; 《科技新时代》2018年3期论文;