Как работает nfc

Что такое NFC и как он работает. Освежим основы?

Здравствуйте, пользователи Хабра! Я представляю вашему вниманию перевод статьи «What is NFC and how does it work» под авторством Robert Triggs. Вроде, казалось бы, зачем автору оригинала писать на эту тему в 2019-м, а мне переводить на пороге 2020? Сегодня NFC обрело свою реальную жизнь и перестало быть гиковской технологией для брелоков-токенов. Теперь это и платежи, и отчасти умный дом и умное производство. А поэтому — почему бы не повторить пройденное, а для кого-то и новое?

NFC является приоритетно развивающейся беспроводной технологией, благодаря развитию систем онлайн-платежей, таких как Samsung Pay и Google Pay. Особенно, когда дело доходит до флагманских устройств и даже (смартфонов) среднего класса. Возможно вы слышали этот термин раньше, но что конкретно представляет собой NFC? В этой части мы разберём, что это такое, как оно работает и для чего его используют.

NFC расшифровывается как «Near Field Communication» («Коммуникация ближнего поля») и, как следует из названия, обеспечивает связь на коротком расстоянии между совместимыми устройствами. Для этого требуется как минимум одно устройство для передачи, а другое — для приема сигнала. Ряд устройств используют стандарт NFC и будет считаться пассивным или активным.

Пассивные устройства NFC включают в себя метки и другие небольшие передатчики, которые отправляют информацию на другие устройства NFC без необходимости использования собственного источника питания. Однако они не обрабатывают любую информацию, отправленную из других источников, и не подключаются к другим пассивным устройствам. Они часто используются для интерактивных знаков на стенах или, например, рекламных объявлений.

Активные устройства умеют отправлять или получать данные и обмениваться данными друг с другом, а также с пассивными устройствами. На данный момент именно смартфоны являются наиболее распространенной формой активного устройства NFC. Считыватели карт общественного транспорта и сенсорные платежные терминалы также являются хорошими примерами этой технологии.

Как работает NFC?

Теперь мы знаем, что такое NFC, но как это работает? Как и Bluetooth, Wi-Fi и другие беспроводные сигналы, NFC работает по принципу передачи информации по радиоволнам. Коммуникация ближнего поля — один из стандартов для беспроводной передачи данных. Это означает, что устройства должны соответствовать определенным спецификациям, чтобы правильно взаимодействовать друг с другом. Технология, используемая в NFC, основана на старых идеях RFID (радиочастотная идентификация), в которых для передачи информации использовалась электромагнитная индукция.

Это отмечает одно существенное различие между NFC и Bluetooth/WiFi. Первый может быть использован для индукции электричества в пассивные компоненты (в пассивный NFC), а также просто для отправки данных. Это означает, что пассивные устройства не требуют собственного источника питания. Вместо этого они получают питание от электромагнитного поля, создаваемого активным NFC, когда оно входит в зону действия. К сожалению, технология NFC не обеспечивает достаточной индуктивности для зарядки наших смартфонов, но беспроводная зарядка QI основана примерно на том же принципе.

Частота передачи данных по NFC составляет 13,56 мегагерц. Вы можете отправлять данные со скоростью 106, 212 или 424 кбит/с. Это достаточно быстро для диапазона передачи данных — от контактных данных до обмена изображениями и музыкой.

Чтобы определить, какой тип информации будет доступен для обмена между устройствами, стандарт NFC в настоящее время имеет три различных режима работы. Возможно, наиболее распространенное использование (NFC) в смартфонах — это режим одноранговой связи. Это позволяет двум устройствам с поддержкой NFC обмениваться различной информацией друг с другом. В этом режиме оба устройства переключаются между активным при отправке данных и пассивным при получении.

Режим чтения/записи является односторонней передачей данных. Активное устройство, возможно ваш смартфон, связывается с другим устройством для считывания информации с него. Рекламные теги NFC тоже используют этот режим.

Последний режим работы — эмуляция карты. Устройство NFC функционирует как интеллектуальная или бесконтактная кредитная карта для того чтобы производить платежи или подключаться к системам оплаты общественного транспорта.

Сравнение с Bluetooth

Итак, чем отличается NFC от других беспроводных технологий? Вы подумаете, что NFC несильно-то и нужен, учитывая, что Bluetooth сильнее распространён и удерживает лидерство на протяжении многих лет (и, к слову, превалирует в упомянутых выше системах умного дома и умного производства). Тем не менее, есть несколько важных технических различий между ними, которые дают NFC некоторые существенные преимущества в определенных обстоятельствах. Основной аргумент в пользу NFC заключается в том, что он требует гораздо меньшего энергопотребления, чем Bluetooth. Это делает NFC идеальным для пассивных устройств, таких как упомянутые ранее интерактивные метки, поскольку они работают без основного источника питания.

Однако это энергосбережение имеет ряд существенных недостатков. В частности, дальность передачи значительно меньше, чем у Bluetooth. В то время как NFC имеет рабочий диапазон в 10 см, всего несколько дюймов, Bluetooth передаёт данные на расстоянии чуть более 10 метров от источника. Еще одним недостатком является то, что NFC немного медленнее, чем Bluetooth. Он передает данные с максимальной скоростью всего 424 кбит/с по сравнению с 2,1 Мбит/с для Bluetooth 2.1 или около 1 Мбит/с для Bluetooth Low Energy.

Но у NFC есть одно главное преимущество: более быстрое подключение. Из-за использования индуктивной связи и отсутствия ручного сопряжения соединение между двумя устройствами занимает менее одной десятой секунды. В то время как современный Bluetooth соединяется довольно быстро, NFC все еще очень удобен для определенных сценариев. И пока мобильные платежи — его неоспоримая сфера применения.

Samsung Pay, Android Pay и Apple Pay используют технологию NFC — хотя Samsung Pay работает по другому принципу, в отличие от других. Пока Bluetooth работает лучше для соединения устройств для передачи/обменом файлов, подключения к колонкам и т.д., мы надеемся, что NFC всегда будет иметь место в этом мире благодаря быстроразвивающимся технологиям мобильных платежей.

Кстати, вопрос к Хабру — а вы используете NFC-токены в своих проектах? Каким образом?

Источник

Что такое NFC в смартфоне. Можно взломать и украсть деньги?

Смартфон заменил нам фотоаппарат и тетрис, а в последнее время ещё и кошелек. Если, конечно, девайс поддерживает NFC.

Разбираемся, что это за технология и как она работает. И главное: можно ли украсть через неё деньги прямо со смартфона?

Ответ на последний вопрос неутешительный, если что.

Что вообще такое NFC?

NFC (Near Field Communication) переводится как коммуникация ближнего поля. Эта технология позволяет обмениваться данными между устройствами, которые находятся на расстоянии до 10 см.

Одно из самых популярных применений NFC – оплата товаров и услуг.

Один раз зарегистрируйте карту в системе, затем поднесите смартфон или умные часы к терминалу, запустите соответствующее приложение, подтвердите операцию, к примеру, отпечатком пальца – и готово!

Согласитесь, сегодня забыть дома смартфон сложнее, чем кошелек. Кстати, некоторые платёжные системы позволяют так переводить средства со смартфона на смартфон.

Но на самом деле применений у NFC гораздо больше. Например, технологию используют, чтобы передавать файлы с устройства на устройство или воспроизводить музыку, положив смартфон на колонку.

А ещё можно получать данные с NFC-метки, если поднести её к смартфону. Или предоставлять NFC-чип с данными о владельце в качестве документа.

Чипы часто встраивают в паспорта, в том числе и российские. Если у вас смартфон с NFC, можете загрузить приложение вроде этого и просканировать свой загран.

Наконец, NFC-чипы используют как ключи для доступа к закрытым данным и в качестве проездных документов. И для бесконтактного запуска двигателя.

Кто первый внедрил NFC в телефонах?

Nokia 6131

Технологию NFC представили в 2004 году. Её создал консорциум из трёх компаний: NXP Semiconductors, Sony и Nokia.

А в 2006 году выпустили первый смартфон с NFC-чипом – раскладушку Nokia 6131.

Вот, кстати, страница телефона на официальном сайте, поностальгируйте. Скорость установки соединения со считывателем у неё, к слову, была такой же, как у iPhone – около 0,1 секунды.

Как работает NFC в смартфонах и не только?

NFC расширил стандарт бесконтактных карт ISO 14443. Он объединил в одно устройство интерфейс смарт-карты и считывателя.

Технология стала продолжением RFID. Но если у RFID радиус работы может достигать сотен метров, то радиус работы NFC ограничен примерно 10 см для обеспечения безопасности передачи данных.

Основа технологии — индукция магнитного поля. Если две рамочные антенны расположить в пределах ближнего поля друг друга, получится трансформатор с воздушным сердечником.

NFC работает на частоте 13,56 МГц. Чтобы передача данных произошла, нужны цель (например, терминал) и инициатор контакта (например, смартфон), который генерирует радиочастотное поле.

Пример пассивной NFC-метки с автозаписью контакта.

Режим работы NFC может быть активным и пассивным. В пассивном режиме инициатор обеспечивает создание поля, а цель модулирует его, становясь ретранслятором. Подобным образом функционируют NFC-метки и карточки-ключи.

В активном устройства взаимодействуют поочередно, создавая и отключая собственные поля – именно так, например, производится оплата через терминал со смартфона. Источник энергии нужен только устройству-инициатору.

Меткам и другим пассивным NFC собственная батарея не нужна. А вот смартфону, который выступает инициатором, необходима. Вот почему с разряженным iPhone оплата просто не сработает.

Обмен данными по NFC происходит в кодированном формате. В зависимости от скорости передачи данных могут использоваться разные коэффициенты модуляции. Если полученный сигнал не соответствует переданному, возникает противоречие, и операция не завершается.

Ограничения и особенности NFC в смартфонах

Смартфон с NFC может выдавать себя за платёжную карту или проездной для общественного транспорта. Но данные банковской карты при регистрации записываются не в память смартфона, а на отдельный чип. Он обеспечивает шифрование данных, контролирует процесс аутентификации и проведение платежных транзакций.

Также смартфон с NFC может работать в режиме считывания. Он сканирует NFC-метки и представляет информацию с них в удобочитаемом формате.

В РФ это не слишком распространено, а на Западе NFC-метки часто используют вместо штрихкодов в супермаркетах. Можно узнать, что это за продукт, где он изготовлен и каким сроком годности обладает. Рекламу по NFC-меткам тоже часто показывают.

Наконец, NFC в смартфоне может работать в режиме peer-to-peer. В таком случае два NFC-устройства обмениваются данными. Это удобно, к примеру, если вы хотите передать контакты или настройки Wi-Fi с гаджета на гаджет.

Скорость передачи данных при NFC-соединении — обычно в пределах 106-848 кБит/с. Немного, но для платежей, передачи контактов и настроек или прослушивания музыки более чем достаточно.

Обычно расположение NFC в смартфонах помечается специальным значком, чтобы не промахнуться и расположить устройство нужной стороной к терминалу или метке.

Как работает NFC в ваших банковских картах (Visa и MasterCard)

Платежные гиганты встроили NFC в карты. Это упрощает проведение платежей и делает их безопаснее.

Мы платим, просто приложив к терминалу карту или смартфон, который её имитирует. В настройках можно задать сумму, после которой терминал обязательно запросит PIN-код.

Разница между PayWave в Visa и Contactless в MasterCard (ранее её называли PayPass) минимальная. Просто одна технология принадлежит Visa, вторая — MasterCard, но работают они схожим образом.

Visa PayWave (и American Express ExpressPay, которую практически не встретишь в РФ) совместима с Contactless и наоборот.

А зачем нужны NFC-метки? Что с ними делать?

Типичная NFC-метка.

NFC-метки могут хранить важные данные вроде ключей доступа. Даже могут считаться именно ключами. Их также удобно использовать для хранения настроек.

Метки программируются со смартфона. Для этого можно использовать Trigger или другие подобные приложения.

К примеру, вы можете записать на NFC-метку настройки смартфона и активировать их автоматическое применение, как только метка будет в радиусе действия гаджета.

Пример: метка на кровати переключит ваш смартфон в режим «Не беспокоить» и уменьшит яркость экрана, а на работе – отключит все звуки, оставит только вибрацию.

Как работает NFC в iPhone (спойлер: на старых почти никак)

NFC впервые внедрили в iPhone 6. Это был крайне ограниченный в возможностях модуль, который позволял функционировать только нескольким видам платёжных систем, включая Apple Pay.

Однако полноценный NFC В iPhone появился лишь в 2018 году – вместе с iPhone Xs, iPhone Xs Max и iPhone XR. До этого Apple разрешала доступ к модулю только Apple Pay, а сторонние приложения оставались за бортом.

NFC-датчик в новых айфонах позволяет сканировать NFC-метки и выполнять сопряжение с устройствами без запуска приложения-ассистента. Разблокировать смартфон всё же придется.

Но есть и недостатки. Решение пока распознает только ссылки, сгенерированные в сервисе коротких URL-адресов Apple. К тому же после перезагрузки смартфона нужно хотя бы раз его разблокировать, чтобы получить доступ к функции.

А ещё NFC не распознаются в режиме «В самолете», при работающей камере и в процессе запуска Apple Pay Wallet. На Android таких ограничений нет.

Можно ли взломать NFC и украсть через него деньги?

NFC быстрее и безопаснее, чем Bluetooth. Но дыры в защите всё равно находят регулярно.

К примеру, в 2012 году специалисты MWR Labs продемонстрировали уязвимость, которая позволила передать по NFC вирус и получить контроль над устройством.

Разработчикам, которые использовали NFC в устройствах и приложениях, пришлось ограничить активность данных, принятых посредством NFC, чтобы противостоять хакерам.

Да, NFC можно подслушать. Перехватить антенной с расстояния в несколько метров. Причем устройство, которое работает от собственного источника питания, слушать проще, чем просто метку.

Проблема в том, что в стандарте NFC нет защиты от подслушивания. Упс.

Глушилки и прочие средства радиоэлектронной борьбы могут разрушать данные, которые передаются по NFC. Но это меньшее из зол, ведь информация просто не дойдет. А значит, к примеру, платеж не будет совершен.

Куда опаснее атака с использованием ретрансляции, или Relay attack. В этом случае хакер отправляет жертве запрос считывателя и пробрасывает её ответ дальше на считывающее устройство в режиме реального времени.

Таким образом, преступник имитирует владение картой жертвы. Но реализовать такое сложно, ведь время на ответ от запрашиваемого устройства очень невелико.

Наконец, мошенники могут воспользоваться «левым» терминалом и списать деньги с карты через него. Но, во-первых, существует лимит, во-вторых, все терминалы регистрируются в регулирующих органах, так что в никуда деньги не уйдут.

Так что людей с терминалами, которые прижимаются к вам в метро, всерьёз опасаться не стоит: воровать суммы до 1000 рублей таким способом нерентабельно, а больше лимиты не позволят.

Ворам проще вытащить смартфон или кошелек из кармана.

Источник

NFC — недалёкое будущее, недооцененное настоящее или далёкое прошлое?

В этой статье: немного технических аспектов работы NFC, сценарии использования NFC и интересные решения, безопасность и интересная идея в конце статьи (на мой взгляд).

Надеюсь статья покажется Вам интересной и познавательной, ведь приятно осознавать, что кто-то чеу-то у тебя научился. А те, кто знают много больше моего, найдут для себя что-то интересное и полезное, но и поделятся своими знаниями в комментариях. Жду конструктивной критики и вопросов. Желаю приятного чтения. Всем добра.

За прошедшие 25 лет мир изменился существенным образом: освободился от проводов, уменьшил размер и вес, увеличил скорость и самое главное — создал комфорт. Сложно было представить телефонную трубку без провода, телефон без дискового номеронабирателя или без автоответчика. Конечно, в то время уже существовали спутниковые телефоны, но я не уверен, что многие видели его своими глазами. А ходить по квартире и разговаривать без привязки к месту — было мечтой многих, как минимум желанием. На замену обычным телефонам пришли радиотелефоны, а их заменили телефоны и смартфоны.

Но я хочу обсудить беспроводные технологии. 1998 год — год создания Wi-Fi и основания Bluetooth SIG. Спустя пару-тройку лет «синий зуб» изменит передачу информации, а через чуть более, чем десяток лет Wi-Fi станет популярной и необходимой технологией. Но не везде и не сразу. К слову, я не забыл об ИК-порте (IrDA), который значительно проигрывал BT уже в начале 00-ых. А в частности, я хочу рассказать об одной, с которой Вы сталкиваетесь каждый день и даже не догадываетесь об этом (скорее всего).

NFC — Near Field Communication — «коммуникация ближнего поля», «ближняя бесконтактная связь». Да, скажете Вы, есть такая технология в телефоне. Добавил банковскую карту в Google Pay и оплачиваю без карты. А если нет NFC в телефоне, то оплачиваю самой картой, там ведь такой же чип. Верно. Но, по сути, это не всё.

Вы часто пользуетесь похожей на NFC систему. Из RFID стандарта ISO/IEC 14443 появился NFC. Именно RFID и есть в ключе домофона, в смарт-картах, которые прикладываются к считывателю, чтобы пройти через турникет, в проездных и т.д. А если вернуться лет так на 15 назад, то можно вспомнить, как сидя дома предпринимали попытки оторвать какую-то наклейку от только что купленной коробки диска с игрой, чтобы прочитать описание или системные характеристики полностью.

Да, в домофонных ключах нет магнита. Никак не может размагнититься, а вот испортиться от дождя, влаги или падения — вполне.

По сути NFC это частный случай RFID (Radio Frequency Identification) — механизма радиочастотного обмена данными, хранящимися в так называемых транспондерах или метках. То есть из RFID ближней идентификации создали NFC.

ISO/IEC 14443 — стандарт, описывающий частотный диапазон, метод модуляции и протокол обмена бесконтактных пассивных карт (RFID) ближнего радиуса действия (до 10 см) на магнитосвязанных индуктивностях. Стандарт предназначен для карт с малой дальностью чтения и большими скоростями обмена данными. В основном это рынок платежных средств и идентификации личности.NFC был одобрен как ISO/IEC стандарт 8 декабря 2003 года. До стандартов NFC существовали другие стандарты, которые позже были взяты в основу стандарта NFC, например, ISO 14443. Он описывает частотный диапазон, метод модуляции и протокол обмена бесконтактных пассивных карт (RFID) ближнего радиуса действия (до 10 см) на магнитосвязанных индуктивностях.Устройства, имеющие в NFC, могут взаимодействовать с существовайшей раннее инфраструктуро, например, в режиме эмуляции карты должно передать уникальный идентификационный номер существующему считывателю RFID

NFC — технология с открытой платформой, стандартизированная в ECMA-340 и ISO/IEC 18092. Эти стандарты определяют схемы модуляции, кодирование, скорости передачи и радиочастотную структуру интерфейса устройств NFC, а также схемы инициализации и условия, требуемые для контроля над конфликтными ситуациями во время инициализации — и для пассивных, и для активных режимов NFC. Кроме того, они также определяют протокол передачи, включая протокол активации и способ обмена данными. Радиоинтерфейс для NFC стандартизирован в:

Так, для продвижения идеи и её развития, в 2004 году собрались NXP Semiconductors, Sony и Nokia и организовали некоммерческую организацию NFC Forum, для совместной работы над продвижением технологии NFC. Что же они делают? Расскажу на примере WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance или другими словами Wi-Fi Alliance). Объединились пионеры и преуспевающие компанию в альянс, дабы зарегестрировать новую технологию и решить какие задачи перед ними стоят. Задачами этой организации является разработка, тестирование и сертифицирование, а также поддержка и продвижение форматов беспроводной связи Wi-Fi.

Цели форума NFC:

В июне 2006 года, всего через 18 месяцев после своего основания, Форум официально обрисовал архитектуру технологии NFC. На сегодняшний день Форум выпустил 16 спецификаций. Спецификации предоставляют своего рода «дорожную карту», которая позволяет всем заинтересованным сторонам создавать новые продукты.

В дополнение к уже существующим стандартам NFC Forum собрали лучшее из этих стандартов в документы, описывающие работу устройств, которые используют технологию NFC и назвали их спецификациями.
В дополнение к уже существующим стандартам NFC Forum собрали лучшее из этих стандартов в документы, описывающие работу устройств, которые используют технологию NFC и назвали их спецификациями.

Например, в спецификации NFC Analog Technical Specification рассматриваются аналоговые радиочастотные характеристики устройства с поддержкой NFC. Эта спецификация включает в себя требования к мощности антенны, требования к передаче, требования к приемнику и формы сигналов (время /частота /характеристики модуляции).

Спецификация NFC Analog 2.0 ввела активный режим связи для обмена данными P2P и технологию NFC-V в режиме опроса. Версия 2.0 обеспечивает полную совместимость с устройствами, соответствующими ISO/IEC 14443 или ISO/IEC 18092.По этим спецификациям существует следующие способы связи для устройств NFC: NFC-A, NFC-B, NFC-F, и пять типов NFC-меток. Устройства NFC могут быть активной или пассивной коммуникации и поддерживать один (или несколько) из 3 режимов работы.

NFC-A
Тип связи NFC-A основан на стандарте ISO/IEC 14443A для бесконтактных карт. Типы связи отличаются используемыми режимами кодирования сигнала и модуляции. NFC-A использует код Миллера и амплитудную модуляцию. Двоичные данные передаются со скоростью около 106 Кбит/с, сигнал должен изменяться от 0% до 100%, чтобы различать двоичную 1 и двоичный 0.

NFC-F
Тип связи NFC-F основан на стандарте FeliCA JIS X6319-4, также известный как просто FeliCa. Стандарт регулируется японской jicsap. Там эта технология, и наиболее популярна. Скорость передачи данных 212 / 424 Кбит/с, используется манчестерское кодирование и амплитудная модуляция.

Чип NFC состоит из катушки индуктивности, которая создаёт определённое радиочастотное поле и воздействует на другое такое же поле по заданному сценарию с различным уровнем кодирования. В таком процессе технология NFC имеет два режима работы: активный и пассивный.

С учетом двух режимов технология NFC может использоваться для следующего:

Для чего вообще создаются подобные технологии? Для автоматизации, ускорения и упрощения работы, создания комфортного использования устройств. Подробнее об этом я расскажу ниже.

Пожалуй, стоит начать от самого сложного к интересному.

Эмуляция банковских карт не самое простой процесс, если быть честным. Потому начну с карт лояльности. Их разновидностей существует достаточное количество: и с магнитной лентой, с QR-кодом, и со штрих-кодом. Добавив карту лояльности в Google Pay, Вы упрощаете свою жизнь, уменьшая количество переносимого пластика. Но допольнительной функцией является реализация метода для передачи данных о карте лояльности в систему торговой точки (POS) продавца, то есть возможные скидки по карте лояльности будут учитываться прямо во время оплаты заказа, никаких вам «а теперь приложите бонусную карту». (Уточнение: карта лояльности должна содержать в себе NFC. Карты со штрихкодом или QR-кодом необходимо предоставить до оплаты для сканирования их с экрана телефона).

Карты лояльности сохраняются в платежном приложении вместе с привязанной банковской картой и используются в режиме эмуляции карты NFC. Эти данные хранятся в защищенном элементе (Security Element или SE) в телефоне. Вкратце, SE — это защищенная от взлома платформа, как правило, это чип с памятью, которая позволяет безопасно хранить конфиденциальные данные, защищенные криптографическими ключами. SE может быть интегрирован в SIM-карту, выпущенную мобильной сетью пользователя, или чипом, встроенным в телефон производителем устройства. Эта реализация хранит учетные карт лояльности в том же домене безопасности, что и данные платежной карты, привязанные к платежному приложению.И хотя данные карт лояльности, не то чтобы жизненно необходим безопасно хранить, но при хранении в SE они защищены от стирания или изменения другими приложениями.

В работе бесконтактной карты добавляется NFC модуль, который обеспечивает бесконтактное соединение со считывателем банковских карт.Что же происходит в случае эмулирования карты мобильным телефоном. Чтобы не записывать на чип SE в мобильном устройстве платежные приложения всех банковских карт, которыми пользуется владелец устройства, которые к тому же надо персонализировать, т.е. передать данные о выпущенных картах и хранить их в защищенном виде, была сформулирована роль TSM (Trusted Service Manager), который объединяет с одной стороны поставщиков услуг (Service Provider TSM), а с другой стороны чипы Secure Element (Secure Element Issuer TSM).TSM — Trusted Service Manager — уникальный посредник, который владеет ключами. Это аппаратно-программный комплекс, предоставляющий технологические отношения между операторами связи и поставщиками услуг.

Ключевые услуги доверенной третьей стороны включают защищенную загрузку и менеджмент контента элемента безопасности, выполняемый при взаимодействии с провайдерами мобильных сервисов. Это могут быть банки, транспортные компании, поставщики и агрегаторы услуг. Удаленное управление приложениями, обычно выполняемое с использованием технологий беспроводной сотовой связи (over-the-air, OTA), включает установку и персонализацию приложений в элементе безопасности мобильного телефона, а также дальнейшее обслуживание установленных приложений на всем протяжении их жизненного цикла, равно как и сервисную поддержку. Подробнее о TSM здесь.

Однако эта технология платежей все равно требовала присутствия физического защищенного элемента на мобильном устройстве. Что давало определенные ограничения, например, если производитель мобильного устройства не включил SE в свою платформу, в этом случае, требовалось менять SIM-карту на карту с поддержкой SE у мобильного оператора.

Они внедрили эту новую технологию в операционной системе Android, начиная с версии 4.4. HCE требует, чтобы протокол NFC направлялся в основную операционную систему мобильного устройства, а не в локальную микросхему защищенного аппаратного элемента (SE). Итак, начиная с версии Android 4.4 KitKat управление платежными операциями взял на себя не физический элемент, а API, точнее Google Pay API. Эмуляция карты неотделима от понятия «токенизация», потому что это следующая ступень защиты платежных данных в виртуальном мире после TSM, который выдавал ключи.

Токен — это ссылка (то есть идентификатор), которая сопоставляется с конфиденциальными данными через систему токенизации. Сопоставление исходных данных с токеном использует методы, которые делают невозможным обратное преобразование токенов в исходные данные вне системы токенизации, например, с использованием токенов, созданных при помощи случайных чисел. Т.е. вместо номера вашей карты API хранит токен, полученный от банка-эмитента, который бесполезен в том виде, в котором он хранится. Даже если его узнают третьи лица, воспользоваться им будет невозможно.

Когда вы вводите номер карты в мобильное приложение, обеспечивающее возможность мобльных платежей, например, номер карты 4111 1111 1111 1234, удаленный поставщик токенов (remote token service server) возвращает вместо номера карты токен вида 4281 **** **** 2819, который хранится в мобильном устройстве.

Токенизация при использовании Google Pay:
1. Когда пользователь добавляет в Google Pay свою кредитную или дебетовую карту, приложение запрашивает у банка-эмитента токен. Затем Google Pay шифрует токенизированную карту, и она становится доступна для оплаты.
2. При оплате клиент прикладывает свое мобильное устройство к терминалу или нажимает соответствующую кнопку в приложении. Google Pay отправляет токен и криптограмму, которая действует как одноразовый код. Платежная система проверяет криптограмму и соотносит токен с номером карты клиента.
3. Для завершения транзакции ваш банк-эквайер и банк-эмитент покупателя используют данные клиента и расшифрованную информацию о его платеже

Источник

Как работают NFC-платежи

Кому-то этот пост покажется капитанством, но на самом деле даже на Хабре приходится встречать комментарии типа нафига козе баян зачем телефонам NFC, ведь даже в Москве нигде бесконтактные платежи не работают. А вот и не правда, уже работают – причём места, где можно расплатиться просто приложив телефон к считывателю, появляются буквально на глазах – этот пост я собрался писать больше месяца назад, и за это время только рядом с моим домом NFC-терминалы для приёма платежей появились в одной международной сети закусочных (не шаурма), например. Но обо всём по порядку.

Идея этой статьи возникла сразу после анонса партнёрства МТС, продвигающего свой сервис «NFC-платежи» и Sony Mobile Communications. Первым официально протестированным смартфоном, поддерживающим этот сервис, стал Sony Xperia Sola, который я как раз взял на тест. Поэтому я отправился в ближайший салон МТС за пакетом «NFC-платежи», включающем в себя банковскую карту МТС-Деньги и специальную SIM-карту. Для владельцев телефонов без поддержки NFC выдаётся ещё NFC-антенна, которая крепится непосредственно к симке – благодаря этому, воспользоваться радостями бесконтактных платежей могут владельцы самых разных телефонов без встроенного NFC (но не всех – на сайте МТС-денег написано об ограничениях поподробнее).

Для смартфонов со встроенными NFC-чипами ситуация даже сложнее: в настоящий момент на совместимость работы с комплектом «NFC-платежи» проверены телефоны следующих моделей: Sony Xperia sola, HTC one X, LG Prada, Samsung galaxy S3, Sony Xperia S, Sony Xperia P, Sony Xperia ION. На сайте этой информации пока нет, так что это, можно сказать, эксклюзив — only for Habr (: Проверка на совместимость подразумевает, что с какими-то телефонами теоретически комплект может не работать — в этом случае специалисты дорабатывают ПО. Поэтому для телефонов с NFC-чипами не из этого списка гарантировать совместимость со 100%-ой вероятностью мне не смогли.

Как подключить

Владельцам симок МТС карту просто заменят на новую с сохранением номера. Карту МТС-Деньги оформляют там же, на месте. Вариантов, как водится, два: дебетовая и с кредитным лимитом. Во втором случае вам перезвонят – практически сразу, в течение пятнадцати минут (если с первого раза не дозвонятся – перезвонят позже; я не услышал звонка и меня перенабрали через полчаса) для небольшого телефонного анкетирования. Затем, в течение часа, придёт SMS с уведомлением о решении МТС-банка насчёт открытия вам кредитного лимита. Подводные камни, как водится – стоимость кредита. 55% годовых – это, мягко говоря, много. Поэтому в минус лучше не уходить или вообще оформлять карту без кредитного лимита. В этом случае МТС банк будет вам начислять 5% годовых на сумму остатка.

Карта выдается сразу, на месте, поэтому она не именная. PIN-код подключает сам пользователь, позвонив по специальному номеру. Контрольный код для подключения приходит в SMS и действует в течение 48 часов. Также в SMS приходят ссылка на мобильное приложение «Мобильный банкинг МТС Деньги», логин и пароль для приложения и логин и пароль для интернет-клиента. Пароль, естественно, нужно сменить, а вот с логином всё сложнее. Ни в мобильном приложении, ни в веб-клиенте логин сменить нельзя. Если в приложении логин (8 цифр) хотя бы сохраняется в форме ввода, то на сайте personalbank.ru в форме логина отключено автозаполнение форм, а опция «Запомнить логин» (как в «Альфа-клике», например) отсутствует как класс. В итоге 10 цифр интернет-логина приходится каждый раз искать в той смске. Это неудобно.

Как это работает

SIM-карта «МТС денег» сама по себе является платёжным инструментом, и в личном кабинете отображается как карта SIM MasterCard (в отличие от обычного мастеркарда, который вам также выдали в офисе МТС). Баланс на SIM MasterCard имеет доступ к тому же картсчёту, что и просто MasterCard — и, соответственно, на них всегда одинаковый баланс, который, однако, не равен балансу на счёте телефона. Это одно из распространённых заблуждений, которое было и у меня: баланс телефона был, есть и будет есть отдельно от баланса вашей карты. При оплате по NFC средства списываются не с телефонного счёта, а с привязанного банковского.

Где и как платить

Это самое интересное. NFC-платежи в России развивает платёжная система MasterCard, терминалы MasterCard PayPass которой потихонечку населяют просторы нашей бескрайней. Неполный список торговых, аптечных и ресторанных сетей, поддерживающих технологию NFC-платежей можно посмотреть у них на сайте — как видите, там далеко не только Москва. Неполный же этот список потому, что там нет, например, упоминания сети «Бургер Кинг» в ресторанах которой теперь можно расплатиться карточкой за бургер; видел терминалы PayPass я и в кинотеатре «Октябрь» (другие кинотеатры сети «Каро-фильм» я не проверял). Появляются они буквально на глазах.

Сам же процесс оплаты происходит очень быстро и просто: вы подносите телефон на пару секунд к терминалу, затем идёт обработка и затем платёж проходит (если у вас, конечно, достаточно денег на счету). Если сумма больше 1000 рублей, то вам потребуется ввести PIN-код. Для микроплатежей NFC сейчас самый удобный вариант, удобнее даже банковской карточки – всё-таки телефон всегда под рукой.

Источник

Близкий контакт: на что ваш смартфон способен с NFC

Привет, Geektimes! Хотя технологии активно шагают в массы, зачастую по-прежнему можно заметить широкие глаза продавца на кассе, если вы решили оплатить свою покупку смартфоном, или озадаченного коллегу, который увидел, как вы пополнили свой билет для проезда в метро без использования специального терминала.

Имя этому объекту удивления — NFC, и сегодня мы с вами разберемся, как же работает эта технология, и нужна ли она в вашем смартфоне. Всех желающих по традиции милости просим под кат.

Что такое NFC?

Как многие наверняка знают, NFC — технология высокочастотной беспроводной связи с малым (несколько сантиметров, но не больше 10 см) радиусом действия. В основе Near Field Communication (обмена на ближнем расстоянии) лежит радиочастотная идентификация (RFID) — данные, которые хранятся в транспондерах, считываются и записываются при помощи радиосигналов. Активные и пассивные объекты, в свою очередь, идентифицируются автоматически.

Но стандартного определения здесь явно недостаточно. История NFC довольно интересная: технология берет свое начало более 12 лет назад — именно тогда три технологических гиганта (Nokia, Sony и NXP Semiconductor) решили создать форум NFC для развития интерфейса касательного взаимодействия между устройствами. Несмотря на то, что сам интерфейс был далеко не быстрым (и остается таким по сей день), идея передачи небольших данных с низким энергопотреблением все же взяла свое. RFID заработала по-новому и получила массовое признание. В результате многие производители смартфонов, аксессуаров и других устройств сейчас не обделяют NFC ни один свой новый продукт.

Рабочей частотой для NFC является 13,56 МГц, максимальная скорость обмена данными едва превышает 400 Кбит/с. Однако в данном случае огромную роль играет время установления соединения: чтобы подключить два устройства при помощи этой технологии, понадобится менее десятой доли секунды.

Принцип работы NFC основан на электромагнитной индукции. Суть в том, что при помощи антенны передатчик считывателя постоянно излучает сигнал в форме синусоиды на вышеупомянутой чистоте.

Датчик (или Listening Device) также оснащен рамочной антенной. Когда датчик и считыватель (Polling Device) оказываются на расстоянии, достаточном для работы NFC, и та, и другая катушка образуют воздушный трансформатор. Магнитное поле порождается переменным током в катушке считывателя, после этого ток создается во второй катушке — датчика. Этой энергии запросто хватает для работы последнего, поэтому NFC способна работать с пассивными устройствами.

В это время происходит шунтирование антенны одним из транзисторов устройства-передатчика, откуда возникает модуляция высокочастотного сигнала. Этот сигнал и «ловит» считыватель. В основном для NFC используется Манчестерское кодирование (с коэффициентом амплитудной модуляции 10 %). Также используется модифицированный код Миллера, правда в этом случае скорость едва будет превышать 100 Кбит/с.

В пассивном режиме считыватель создает электромагнитное поле, NFC-метка модулирует его и формирует ответ. Иными словами, метке вовсе не обязательно быть подключенной к источнику питания или иметь встроенный аккумулятор, поэтому ее размеры можно сократить до минимума. Если же мы имеем два устройства с двумя активными сигналами, здесь все проще — они работают, грубо говоря, «по очереди».

Пассивная NFC-метка выглядит примерно так:

В смартфонах антенну NFC, как правило, закрепляют под задней крышкой для более устойчивого сигнала.

После этого ваш смартфон готов выступать сразу в нескольких ипостасях. Он может стать не только платежным средством и ключом, но и также средством идентификации владельца, проездным билетом или просто бонусной картой. Вот основные режимы работы смартфона с NFC на борту.

Для чего оно нужно?

Еще в Android версии 4.0 появилась технология Beam, с помощью которой устройства могут обмениваться файлами и папками: сам обмен происходит при помощи Bluetooth или Wi-Fi Direct, однако для идентификации смартфонов используется именно NFC. Это позволяет сократить время, затрачиваемое на подключение устройств.

Кейсов применения NFC великое множество. Среди пользователей метро большой популярностью пользуется возможность считывания информации с билета при помощи смартфона. Установив специальные приложения, можно не только узнавать количество оставшихся поездок и срок годности билета, но и даже пополнять карту «Тройка» без использования терминалов в метрополитене.

Примечательно, что для этих целей можно использовать практически любой смартфон с NFC — от Xiaomi Mi5s Plus до Lenovo X3 Lite.

Смартфон как способ оплаты

NFC совместима со стандартом ISO 14443 и объединяет множество бесконтактных карт, в том числе банковские карты, поддерживающее MasterCard PayPass или VISA PayWave. Пластиковая карта содержит микропроцессор с ОС и платежным приложением для взаимодействия с данными конкретного клиента. Как только карту вставляют в терминал или проводят по нему, она получает энергию для запуска операционной системы. В случае с бесконтактными картами питание, как мы уже говорили, получается при помощи электромагнитного поля считывателя.

С появлением бесконтактных карт платежным инструментом по сути может выступать не обязательно карта, а смартфон, часы, брелок и так далее — важна не форма, а наличие необходимого набора функций. Ведь в смартфонах с поддержкой NFC так же, как и в пластиковых картах, есть микропроцессор. Начиная с Android 4.4 платежные приложения можно использовать без Secure Element (с Host Card Emulation). Записывать платежные карты можно удаленно, и это действительно удобно.

Чтобы управлять бесконтактными приложениями удаленно, производители смартфонов и поставщики услуг подключаются к TSM — службе, которая обеспечивает доступ к защищенным данным на терминалах с поддержкой NFC. Она удаленно управляет чипами Secure Element в смартфонах, сам смартфон при этом является своего рода модемом, работающим через безопасный канал связи. Пользователю достаточно подключить возможность оплаты по NFC у своего оператора, а затем при помощи мобильных приложений (как правило, банковских) оплачивать покупки в магазинах.

При совершении покупок свыше 1000 рублей вас могут попросить ввести PIN-код или поставить подпись на чеке — здесь уже все зависит от банка.

Метки NFC

Это еще один распространенный способ применения NFC в смартфоне. Метки NFC получили большую популярность в торговых и рекламных зонах: их встраивают в афиши, рекламные щиты, помещают на товары в магазинах. Обычно это небольшие стикеры, стоимость которых не превышает 50 рублей. Затраты минимальные, зато какой эффект! От получения более подробной информации о концерте или товаре до ссылки на трейлер нового фильма.

Вы можете создавать собственные NFC-метки, модернизировать их и затем использовать в повседневной жизни. Как правило, для этого используется сторонний софт вроде NFC TagWriter. Приложение довольно простое и позволяет записать на метку множество типов данных — от контакта и телефонного номера до закладки веб-браузера. Можно даже записать на метку свои контактные данные, а потом наклеить ее на визитку — чем не оригинальное решение? Сэкономите на бумаге, правда если у собеседника смартфон без NFC, может получиться неловко.

На самом деле NFC-метки — настоящий подарок, когда речь заходит об автоматизации. Например, можно наклеить метку на ноутбук и при помощи приложения Trigger настроить включение точки доступа, выбрав в качестве действия «Беспроводные и локальные сети». Решение попроще — записать пароль от Wi-Fi на метку, наклеить ее на роутер, и потом всякий раз, когда гости спросят пароль, отправлять их к NFC-метке. Или еще: установить метку около кровати и сделать так, чтобы при прикосновении на смартфоне включался авиарежим (опять же с помощью Trigger).

Полезно будет и автомобилистам — записали на метку алгоритм запуска навигатора, наклеили ее на держатель для смартфона, и всякий раз, когда вы будете устанавливать устройство на это место, навигатор будет запускаться автоматически.

И таких примеров применения NFC-меток еще очень и очень много. Зачастую появление новых кейсов ограничивается вовсе не технологией, а фантазией пользователя.

Открываем все двери

Кто-то реализовывает подобное и в домашних условиях, но в основном использование NFC для идентификации и контроля пользователя характерно для предприятий и организаций. Турникеты и замки настраиваются таким образом, что при помощи метки, которая является пропуском, решают, стоит давать ее обладателю разрешение на вход или нет.

С NFC в смартфоне действительно открываются все двери — если не в буквальном смысле, то в переносном точно. Фактически пользователь получает универсальный инструмент, который, несмотря на скоростные ограничения, находит себе применение в самых разных ситуациях. Здесь мы сталкиваемся с другой проблемой — степенью распространенности технологии среди поставщиков услуг. Единственное, что в данном случае может сделать обычный пользователь — как можно чаще задействовать NFC, чтобы показать ее востребованность.

Вместо заключения

Что с Apple и ее iPhone 7, спросите вы? Увы, но компания-производитель ограничивает работу чипа NFC в своем смартфоне, и его можно использовать только для платежной системы Apple Pay. Осенью, впрочем, она запустилась в России, так что хоть какой-то плюс.

А как вы используете NFC в повседневной жизни? Поделитесь с нами своим опытом в комментариях.

Источник

Технология NFC в смартфонах и ее практическое использование

Сочетание «NFC» (Near field communication — коммуникации ближнего поля) все чаще встречается в спецификациях современных смартфонов и планшетов. В этой статье мы постараемся рассмотреть этот интерфейс с точки зрения практического использования, так что читатели смогут самостоятельно сделать вывод о необходимости его наличия в своем телефоне.

В тестировании мы использовали две модели смартфонов, которые уже были подробно рассмотрены на нашем ресурсе: Acer CloudMobile S500 и Sony Xperia acro S. Также хотим обратить внимание, что большинство информации, включая описанные программы и сценарии использования, будет относиться только к смартфонам на базе Android. Именно эта операционная система сегодня наиболее «дружелюбна», когда дело касается работы с NFC.

Введение

На первый взгляд может показаться, что многочисленные беспроводные интерфейсы сегодня уже покрывают все возможные популярные задачи и сценарии, так что еще один вариант просто не нужен. Однако если посмотреть на развитие современных технологий, то можно заметить, что все больше внимания уделяется вопросам энергопотребления, особенно если речь идет о мобильных устройствах. В частности версия 4.0 известного семейства протоколов Bluetooth как раз ориентирована на снижение затрат заряда батареи. Второй момент, который стоит упомянуть, состоит в том, что не для каждой задачи требуется большая дальность работы. Бывает даже наоборот — хочется явно ограничить расстояние между взаимодействующими устройствами. Кроме очевидного снижения потребления, это также влияет и на безопасность. Да и про объемы передаваемых данных тоже можно сделать аналогичное замечание. Так что идея небыстрого беспроводного интерфейса, работающего на небольших расстояниях и отличающегося низким энергопотреблением вполне имеет право на существование.

За начальную точку отсчета в истории развития NFC можно принять 2004 год, когда Nokia, Philips и Sony объявили о создании форума NFC с целью разработки и стандартизации интерфейса взаимодействия различных устройств, основанного на касании. Впрочем, первые версии спецификаций были созданы немного ранее. Пожалуй, по современным меркам технологию можно считать очень молодой (если не учитывать историю RFID), однако она уже достаточно часто встречается в реальных продуктах и сервисах. В частности, на прошедшем в конце февраля Mobile World Congress 2013 этой теме были посвящены многие стенды и демонстрации.

Формальные характеристики интерфейса следующие: работа на расстоянии нескольких сантиметров, максимальная скорость обмена информацией около 400 Кбит/с, поддерживается полнодуплексный обмен данными, рабочая частота 13,56 МГц, время установления соединения не превышает 0,1 с, режим работы — точка–точка. Видно, что эти параметры кардинально отличают NFC от других популярных беспроводных интерфейсов.

Если говорить про устройства, то кроме активных контроллеров в NFC существуют и пассивные варианты (они обычно называются метками), которые получают питание беспроводным способом от активного контроллера. Одним из примеров являются современные карты для проезда на городском транспорте. Метки представляют собой просто хранилище данных, объем которого обычно не превышает 4 КБ. Чаще всего для них обеспечивается только режим чтения, но есть варианты и с поддержкой записи.

Компактный размер контроллера и его низкое потребление позволяет реализовать NFC даже в таких небольших конструкциях, как SIM-карты или карты памяти microSD. Однако для полноценной работы необходимо использование специальной антенны. В телефонах она обычно находится на обратной стороне крышки батарейного отсека или же встроена в заднюю панель, если аппарат не предполагает съемной батареи.

Небольшой радиус действия может негативно сказаться при использовании планшетов — найти нужное место для «прикладывания» может быть не так просто, как хотелось бы. Для решения этой проблемы некоторые производители помечают местонахождение антенны специальным знаком. Что касается дальности, то в нашем случае связь работала на расстоянии не более четырех сантиметров — как между телефонами, так и с пассивной меткой.

С точки зрения безопасности, разработчики не стали реализовывать элементы защиты от перехвата и атаки ретрансляции. Это конечно затрудняет реализацию безопасных решений, поскольку требует от самих приложений защиты на более высоком уровне. Отметим, что на самом деле аналогично ведет себя и такой известный протокол, как TCP/IP. Так что с практической точки зрения, более опасным представляется потеря телефона без дополнительной защиты с настроенными программами платежных систем, чем перехват коммуникаций.

Пожалуй, самое главное, что нужно сегодня знать о NFC, это то, что сам по себе интерфейс не дает никаких реальных практических сценариев использования или решений. В отличие, например, от Bluetooth, профили которого четко описывают, как передать файл, как подключить гарнитуру или обеспечить сетевой доступ, NFC является только базой, а непосредственные сценарии работы обеспечиваются дополнительным программным обеспечением, которое работает через него. С одной стороны, это открывает широкие возможности для разработчиков, а с другой — является для них же проблемой при обеспечении взаимодействия разных приложений и устройств.

Интересно, что любые установленные на смартфон или планшет программы могут зарегистрироваться в операционной системе как обработчики событий, связанных с NFC, и тогда при внешнем «вызове» вы увидите стандартное меню «чем вы хотите осуществить это действие?». Поскольку некоторые сценарии использования NFC подразумевают удобную автоматизацию действий, желательно не перегружать устройство такими утилитами.

Форум NFC старается помочь с этой неопределенностью, предлагая стандартизировать протоколы для определенных сценариев (в частности NDEF для хранения коротких сообщений на метках и SNEP (Simple NDEF Exchange Protocol) для обмена информацией между устройствами), однако практическое определение совместимости конкретных устройств обычно затруднено отсутствием детальной информации от производителя и средств диагностики. Еще одним помощником выступает здесь компания Google, которая предложила в последних версиях Android собственную разработку Android Beam. Она позволяет обмениваться некоторыми типами информации между совместимыми устройствами.

Android Beam

Для начала нужно убедиться, что оба устройства имеют включенный NFC, активный Android Beam, а их экраны разблокированы. На тех моделях, что мы тестировали, NFC работает только в том случае, если включен экран и устройство полностью разблокировано. Но возможно, в других аппаратах будет использован и другой алгоритм. В любом случае, активный интерфейс требует для работы совсем немного энергии батареи, и пока описанный подход выглядит вполне разумно. Один из вариантов упрощения работы — отключение экрана блокировки. В этом случае для опознавания метки будет достаточно просто включить смартфон. Другим неудобством является необходимость подтверждения операции касанием экрана после того, как устройства найдут друг друга. Это не всегда просто сделать без нарушения связи, тем более когда оба устройства находятся на весу в руках у двух разных людей.

Следующим шагом надо выбрать одно из приложений на аппарате, с которого планируется передача. В частности это могут быть:

Далее приближаете устройства друг к другу. При обнаружении партнера вы услышите сигнал на устройстве-отправителе, и изображение на рабочем столе уменьшится. В этот момент нужно коснуться экранной картинки и держать палец, пока не услышите второй сигнал — об успешной передаче.

Мы попробовали указанные в списке варианты, и практически все они действительно работают. Даже то, что наши устройства были выпущены разными производителями, не помешало им найти общий язык. Но несколько комментариев все-таки стоит сделать. С маршрутами в Google Maps проблем нет, а вариант с местом не очень интересен, т. к. передается только текущее отображение карты. Точка же, отмеченная на экране исходного телефона, к получателю не попадает. Ситуация исправляется использованием приложения «Адреса», которое передает данные корректно. При отправке контактов теряется фотография, поскольку с технической точки зрения формат передачи соответствует текстовым файлам vcf. Если говорить про приложения, то отправить можно не только установленные на телефоне, но и просто открытые карточки в Google Play. Аналогично поддерживаются книги и другой контент из магазина. Естественно, речь идет о передаче ссылок, а не самих загруженных или тем более купленных элементов. С отправкой фотографий обнаружилась проблема: аппарат Sony оказался неспособен работать с данными такого типа. Официальная формулировка звучит как «Устройство получателя не поддерживает передачу больших объемов данных через Android Beam». Вот вам и первый признак молодости интерфейса или же недостаточной детализации технических спецификаций устройств. Формально мы имеем в двух аппаратах и NFC, и Android Beam, а на практике их реальные возможности существенно отличаются, и узнать об этом можно только в результате проверки. Что уж говорить про менее именитых производителей — их вариант реализации данной технологии может быть совсем непредсказуемым.

Кстати, что касается самой работы Android Beam. В описании технологии указывается, что для передачи данных используется установление связи по Bluetooth после первоначального согласования настроек по NFC. Учитывая, что все работающие форматы предполагали действительно небольшой объем передаваемых данных, для них вполне хватало и скорости NFC, а вот для фотографий его было бы явно мало. Так что можно предположить, что в Sony как раз и не реализовано переключение на более скоростной интерфейс. Понять, является ли эта проблема программной (напомним, что на этом устройстве установлен Android 4.0.4) или аппаратной, не представляется возможным.

Мы попытались также отправить собственную музыку и видео аналогичным образом из соответствующих приложений, но на приемнике ничего не появлялось.

Чтение и запись меток

Описанный Android Beam использует возможность передачи и обработки коротких информационных сообщений. Однако в реальности их можно не только передавать с телефона, но и считывать с пассивных меток. В некотором смысле эта технология аналогична известным QR-кодам, которые считываются фотокамерой телефона. При этом полезная информация (например, ссылка на страницу сайта) занимает буквально несколько десятков байт. Метки могут использоваться компаниями, например, для продвижения своих товаров или услуг. Учитывая компактный размер пассивной метки (точнее, сравнимую с листом бумаги толщину — из-за антенны площадь будет все-таки значительной, не менее пятирублевой монеты), она может быть размещена практически в любом месте: на коробке с товаром, в журнале, на информационной стойке и других местах.

Если же говорить про собственноручное изготовление меток, то и это вполне осуществимый сценарий. Для этого нужно приобрести чистые заготовки и с использованием специальной программы для телефона записать на них требуемую информацию. Для примера мы купили несколько разных вариантов: наклейку минимальной толщины, защищенный кружочек из пластика и брелки. Все они имели совсем небольшой объем памяти — всего 144 байта (на рынке присутствуют варианты и на 4 КБ). Число циклов перезаписи указано не было, но для большинства сценариев применения этот параметр не критичен. Для работы с метками можно рекомендовать программы NXP Semiconductors — TagInfo и TagWriter.

Первая позволит вам считать данные с метки и расшифровать информацию по стандарту NDEF, а вторая поможет создать собственные метки. При этом поддерживаются несколько подвариантов NDEF: контакт, ссылка, текст, SMS, почтовое сообщение, телефонный номер, соединение по Bluetooth, географическое расположение, ссылка на локальный файл, запуск приложения, URI. Обратите внимание, что при создании записи нужно учитывать объем хранимых данных. Например, фотография контакта может занимать несколько килобайт, сообщения или текст также легко могут выйти за 144 байта. Кстати, программа NFC TagInfo компании NFC Research Lab со специальным плагином может прочитать и показать вам цветную фотографию из биометрического паспорта. При объеме данных в полтора десятка килобайт их чтение по NFC занимает около 20 секунд. Дополнительный уровень защиты в данном случае обеспечивается необходимостью указания некоторых реквизитов паспорта для чтения данных из чипа.

Отметим, что автоматическая обработка считанных меток зависит от контента. В частности, иногда требуются дополнительные подтверждение для осуществления самого действия. Например, в случае SMS открывается заполненная форма сообщения, но собственно отправку должен подтвердить пользователь. А вот записанная web-ссылка может сразу открываться в браузере. Любая автоматизация связана с потерей контроля, так что и описанные возможности стоит применять осторожно, поскольку простой заменой или перепрограммированием меток злоумышленники могут перенаправить вас на подставной сайт вместо оригинального. Штатных настроек ОС для ограничения подобного автозапуска мы не обнаружили (если только не отключить сам NFC).

Еще один важный момент при использовании меток в публичных местах — защита от перезаписи. При записи метки вы можете поставить флаг защиты, который будет блокировать все попытки изменения информации, но снять его будет уже невозможно. Так что метка будет в дальнейшем использоваться в режиме «только для чтения». Для домашнего применения это в большинстве случаев не очень критично.

Упомянем еще несколько программ для записи меток:

Использование готовых меток для управления устройством

Одним из активных участников процесса внедрения NFC является компания Sony. В ее аппаратах предустановленна программа Smart Connect, поддерживающая работу с оригинальными метками Sony. При желании с использованием утилиты SmartTag Maker вы можете создать их самостоятельно из чистых заготовок. Для работы системы используется формат NDEF URI с кодированием номера/цвета метки в текстовой ссылке. Всего система предусматривает до восьми меток, которые обозначены как «дом», «офис», «машина», «спальня», «слушать», «играть», «активности», «смотреть».

Сама программа Smart Connect работает не только с NFC-метками, но и с другими подключаемыми к телефону устройствами, включая гарнитуры, блок питания, устройства Bluetooth. Достаточно удобно, что штатные настройки уже неплохо соответствуют указанным выше сценариям. При этом пользователь может перепрограммировать все схемы; в каждой из них указывается набор из условия и действий.

В качестве условия можно использовать опознание метки или подключение устройства, дополнительно можно ограничить время работы схемы. Набор действий достаточно широкий, в него входят запуск приложения, открытие ссылки в браузере, запуск музыки, регулировка громкости и режима, подключение аудиоустройства Bluetooth, отправка SMS, звонок, управление беспроводными интерфейсами, регулировка яркости и другие действия. Причем их же можно назначить и на выход из данного режима, который осуществляется по повторному опознаванию метки, по новому событию/метке или по истечению указанного временно́го интервала.

Но на самом деле не обязательно использовать фирменные метки Sony — можно найти применение и готовым меткам, не допускающим перезаписи информации. Например, это могут быть использованные транспортные карты. Дело в том, что каждая из них имеет собственный уникальный идентификатор, который можно привязать к определенным действиям специальными программами. В качестве возможной реакции могут выступать такие операции, как изменение профиля, включение/выключение интерфейсов и множество других.

В магазине Play Store есть несколько утилит для этого сценария, упомянем пару из них:

Напомним, что не стоит устанавливать сразу несколько подобных программ. Удобства от такого режима не добавится, поскольку при обнаружении метки на экране телефона будет возникать диалоговое окно с выбором программы для ее обработки.

Во время поиска программ для работы с метками мы также встретились с еще одним классом утилит, которые могут быть интересны в случае наличия записываемых меток. Эти программы используют собственный оригинальный формат записей, работать с которым могут только они сами. При этом набор возможных действий почти не отличается от описанных выше:

Напомним, что в настоящий момент чтение метки осуществляется только при разблокированном аппарате. Так что сценарий «пришел домой, положил телефон на тумбочку — автоматически переключил профиль, отключил звонок и Bluetooth, настроил будильник» потребует от пользователя некоторых действий. Такое поведение все-таки немного ограничивает возможности программ.

Обмен информацией между устройствами

За исключением Android Beam описанные выше сценарии предполагают работу одного телефона с меткой или специализированным терминалом. Если же говорить про прямую связь аппаратов между собой, то основной вопрос здесь — совместимость. Конечно, в случае продуктов одного производителя, особенно крупного, у того есть возможность просто установить в прошивку соответствующую программу. Но если аппараты выпущены разными производителями, придется всем использовать одинаковые утилиты. И совсем не факт, что у вашего партнера будет установлена такая же программа, как у вас.

Учитывая, что собственная скорость NFC очень мала, для быстрой передачи файлов обычно используется Bluetooth или Wi-Fi, а NFC работает только на этапе согласования параметров подключения и установления связи. Для проверки этого сценария мы попробовали на наших устройствах несколько программ для передачи файлов с заявленной поддержкой NFC.

Send! File Transfer (NFC) в бесплатной версии позволяет обмениваться файлами фотографий, музыки и видео. Для установления связи можно использовать NFC или QR-коды. Передача осуществляется через Bluetooth или Wi-Fi (в случае, если оба устройства имеют поддержку Wi-Fi Direct, которой в использовавшемся телефоне Sony не оказалось). В итоге нам удалось увидеть скорость на уровне 65 КБ/с, что, конечно, слишком мало даже для фотографий.

Blue NFC, как понятно из названия, также упрощает обмен файлами по Bluetooth, заменяя этапы включения, поиска и сопряжения на касание с обменом информацией по NFC. Скорость работы не очень велика — на уровне упомянутой выше программы.

File Expert HD также использует Bluetooth, но скорость составляет уже 100-200 КБ/с. Правда, справедливости ради стоит заметить, что в этой программе есть и много других режимов обмена файлами.

Еще более высокую скорость показала утилита SuperBeam WiFi Direct Share. Она менее универсальна, чем File Expert HD, однако способна обеспечить соединение по Wi-Fi, даже если у устройств нет поддержки Wi-Fi Direct. А скорость передачи составила в наших тестах около 2 МБ/с, что уже очень неплохо. Таким образом даже видеоролики в несколько десятков мегабайт можно будет перенести за разумное время. Как и ранее, NFC используется здесь только для начальной настройки соединения устройств. Поддерживается передача любых типов файлов. Утилита встраивается в стандартное меню приложений «поделиться».

Заключение

По состоянию на весну 2013 года можно сказать, что технология NFC уже уверенно занимает место в современных смартфонах топового и среднего уровня. Косвенно интерес к ней можно оценить по количеству программ в Play Store: одних только бесплатных проектов есть уже несколько сотен. Учитывая доминирование на рынке (особенно по числу моделей) платформы Android, именно она является сегодня наиболее популярной для NFC-устройств. В iOS штатных средств для NFC не предусмотрено, а Windows Phone 8 имеет существенно ограниченные возможности работы с NFC для сторонних приложений.

Сама по себе технология NFC имеет несколько особенностей, позволяющих ей занять уникальное положение:

В настоящий момент для смартфонов и планшетов можно отметить три наиболее актуальных варианта использования NFC: обмен данными между устройствами (контакты, приложения, ссылки, фотографии и другие файлы), чтение меток со специальной информацией и изменение режимов/настроек/профилей устройства, быстрое сопряжение с периферийными устройствами (например, гарнитурами). В первом случае можно попробовать работать со стандартной программой Android Beam или установить альтернативные варианты. Они могут быть полезны при необходимости высокой скорости обмена (по Wi-Fi), но требуют наличия одинаковой программы на каждом устройстве.

Пассивные метки могут использоваться практически везде — от плакатов до журналов и бирок на товарах. В них можно записать информацию о продукте, ссылку на сайт, настройки Wi-Fi, контактные данные, географические координаты или другой небольшой объем данных. Распространение такого способа обмена информацией напрямую зависит от числа совместимых устройств у пользователей. Этот сценарий можно сравнить с распространенными кодами QR, которые сегодня, пожалуй, все-таки проще с точки зрения реализации и более популярны.

Для изменения системных настроек можно использовать с некоторыми программами даже метки без возможности записи, так что попробовать в деле такой сценарий смогут многие пользователи. Правда, надо отметить, что в таком случае набор опций будет записан в конкретном устройстве, и с переносом его на другой аппарат могут быть сложности. Большинство утилит подобного назначения все-таки требуют собственных записанных меток, что позволяет им хранить всю требуемую информацию в закодированном виде непосредственно в метке (или облаке), так что для использования данных настроек на другом аппарате достаточно будет иметь на нем такую же программу.

Мы не рассматривали в этой статье такие сценарии использования NFC, как платежные системы, электронные кошельки и микроплатежи, билеты и купоны, транспортные карты и пропуска. Эти темы, особенно первая, заслуживают отдельного рассмотрения. Мы постараемся вернуться к ним при наличии читательского интереса и распространении подобных решений.

Источник

Что такое NFC и как его готовить

Шрам между большим и указательным пальцами на правой руке уже почти незаметен. Лишь под кожей прощупывается имплантированная неделей ранее микрокапсула с NFC-чипом.

Я вскочил, схватил с полки смартфон Hota 3 и приложил к руке. Тут же запустилось приложение Spherical, после недолгой паузы в окошке появился список доступных опций. Все в точности, как было в заявке:

• биометрия (заставили снять отпечатки пальцев);

• полис ОМС (спрашивали номер поликлиники);

• удостоверение личности (с объемной фотографией);

• карта MasterCard (ага, деньги еще есть).

Я зашел в гараж и нажал кнопку на брелке. Желтая Sesla Model XXL приветливо моргнула фарами и щелкнула центральным замком. Открыв дверь, я сел в кресло и положил руки на руль.

«Сохранить», – кивнул я. В Spherical controls обещали, что NFC-чип будет работать как иммобилайзер, плюс к профилю водителя будут привязаны все настройки, от наклона руля до громкости радио.

Добравшись до города, оставляю свою уютную Sesla на парковке и пересаживаюсь на общественный транспорт.

На парковке перед метро путь мне преграждает шлагбаум. Опускаю левое стекло и скручиваюсь, пытаясь дотянуться правой рукой датчика.

(англ. immobiliser — «обездвиживатель») — вид электронного противоугонного устройства.

Большинство современных автомобилей имеет штатный иммобилайзер, устанавливаемый автопроизводителем. В штатном иммобилайзере блокировка производится без помощи реле. Само устройство физически и программно связано с контроллером впрыска двигателя, поэтому при отсутствии разрешающего сигнала, контроллер сам не будет инициировать запуск и поддержание работы двигателя. Другими словами, блокирование происходит не физически, а программно самой системой контроля двигателя.

Клиентское устройство MasterCard. Проезд разрешен.

Про себя радуюсь, что все работает, одновременно обещая организму начать делать зарядку.

Отец рассказывал, что первый турникет, принимающий оплату по картам в московском метро, появился еще в 2015 году на «Кожуховской», сейчас карты принимают на всех станциях подземки. Прикладываю руку к турникету и прохожу через открывшуюся калитку.

Без утреннего кофе рабочий день не может считаться начатым. Выйдя из метро, забегаю в StarBolts на первом этаже бизнес-центра «Белая лошадь» и заказываю двойной эспрессо. Сообщаю девушке, что буду платить картой, и накрываю ладонью терминал. Ридер утвердительно пищит и тут же на телефон прилетает SMS от банка. Оплата по карте MasterCard заняла всего секунду, и даже чек подписывать не надо. Беру свой кофе и направляюсь к офису.

Пока писал служебки и ходил к безопасникам, пришло время обеда. В столовой набираю поднос и подхожу к кассе.

Оплата картой, как обычно?

До чего техника дошла!

К 16 часам одолевает легкий голод. На этаже у нас стоит вендинговый аппарат, продающий кофе и закуски. Как хорошо, что в нем можно платить картой. Одно касание – и в лоток падает шоколадка, а в стакан льется кофе. Больше не надо запасать мелочь и кормить ей автомат, да и «кошелек» забыть теперь невозможно.

По дороге домой заезжаю в супермаркет, купить что-нибудь к ужину. Сумма покупки получается довольно большой, и одного касания терминалу кажется мало, на экране появляется запрос ПИН-кода. Мысленно благодарю MasterCard за заботу и ввожу четыре цифры. Оплата прошла.

Вечером размышляю о полученном опыте. Как и обещали в Spherical, день действительно прошел «в одно касание» (ну почти). Моей руке с NFC-чипом подвластны замки и турникеты, платежные автоматы и терминалы. Но ведь это еще не все – технология NFC не ограничена только платежами. Впрочем, это уже другая история.

Принцип работы таких устройств основан на явлении электромагнитной индукции. Передатчик считывателя через свою антенну непрерывно излучает сигнал синусоидальной формы на частоте 13,56 МГц.

В датчике (NFC-метке) тоже есть рамочная антенна. При поднесении датчика к считывателю обе катушки образуют воздушный трансформатор. Переменный ток в первой катушке порождает магнитное поле, которое создает ток во второй катушке. Этой энергии хватает для работы микросхемы.

В ходе обмена ключевой транзистор передающего устройства периодически шунтирует антенну, согласно управляющей программе и передаваемым данным. Это вызывает модуляцию высокочастотного сигнала, которая улавливается считывателем.

Технология NFC позволяет вести обмен информацией на скоростях 106, 212 и 424 Кбит/с. Чаще всего используется Манчестерское кодирование с 10% глубиной модуляции. Иногда активные устройства передают данные с использованием модифицированного кода Миллера на скорости 106 Кбит/с.

Существует два режима обмена – пассивный и активный. В первом случае считыватель создает электромагнитное поле, а NFC-метка модулирует его, формируя ответ. Замечательно, что при этом питание метке не требуется, она может быть очень маленькой.

Также между собой могут общаться два активных устройства, каждое со своим источником сигнала. Тогда они «говорят» и «слушают» по очереди.

Первые карты бесконтактной технологии MasterCard стали выпускаться в 2005 году, в то время она называлась PayPass. Карты представляли собой кусок пластика стандартного размера с вмонтированной по периметру рамочной антенной и чипом NFC. Параллельно платежная система MasterCard работала с банками, чтобы сеть приема таких карт стала как можно больше.

Благодаря этой работе, сегодня большинство крупных банков и ведущих торговых сетей принимают карты по бесконтактной технологии MasterCard.

Пришло время двигаться дальше. Так как NFC чип имеет очень небольшие размеры, средство оплаты на его основе можно сильно уменьшить по сравнению с пластиковой картой. Так компания MasterCard предложила банкам выпускать брелоки, наклейки и микрокарты, привязанные к карточному счету. Например, уже сейчас клиенты «Альфабанка» могут заказать наручные часы для оплаты покупок в одно касание.

Источник

Бесконтакт: что такое NFC и как программисту с ним работать

Сейчас почти у каждого есть карты с поддержкой NFC, которыми можно оплатить покупку в одно касание, а ещё лучше это сделать смартфоном или даже умными часами 😉 Есть карты, которыми можно оплатить проезд, а также пополнить баланс с телефона (жаль вот только ввели такую систему не во всех городах, а в некоторых предпочли «изобрести велосипед» и использовали карты, которые несовместимы с NFC). А ещё можно просто прикоснуться телефоном к наушникам, и они сами образуют пару с вашим телефоном и в некоторых случаях даже включают Bluetooth.

NFC упростила жизнь в некоторых аспектах, а может упростить в ещё больших, если владеть магией программирования. В этой статье мы изучим принцип работы NFC, разберёмся, что такое NDEF и как с ними работать.

О чём точно стоит знать: NFC базируется на RFID. Зачастую эти две технологии ошибочно объединяют в одну, но они не являются одним и тем же. Хотя NFC-считыватели могут распознавать и перезаписывать некоторые RFID-метки, технология NFC даёт гораздо больше возможностей, чем RFID. NFC можно считать надстройкой над RFID, созданной для расширения платформы обмена данными.

Итак, разберёмся в механике работы RFID и NFC и в том, чем они отличаются.

Представьте, что Иван сидит ночью на крылечке своего дома. Иван включил светильник на крыльце и теперь может увидеть своего соседа, когда тот проходит мимо, потому что свет отражается от него и попадает Ивану на сетчатку глаза. Это пассивный RFID. Радиосигнал от пассивного RFID-считывателя достигает метки, которая поглощает его и отражает обратно свой идентификатор.

Теперь представьте, что Иван включил светильник, а его сосед, который сидит у себя дома, видит это и кратковременно включает светильник на своём крыльце, как будто передаёт Ивану «привет» со своего крыльца. Это активный RFID, он может работать на более длинные дистанции, так как приёмник имеет свой собственный источник питания и, более того, может генерировать собственный радиосигнал, не полагаясь на энергию, которую он поглотил от источника.

RFID — это два таких крылечка. Иван и его сосед знают друг друга в лицо, но больше ничего не могут узнать друг о друге. Они не обмениваются какой-либо весомой информацией. RFID был создан для идентификации, а не коммуникации, поэтому RFID-метки содержат небольшой объём информации, порядка тысячи байт или меньше, которые можно считывать или перезаписывать с RFID-считывателей.

Теперь представьте, что другой сосед Ивана проходит поблизости от крыльца, и когда Иван его видит, то приглашает присесть с ним на крылечко и пообщаться. Сосед соглашается, они садятся вместе, и, обмениваясь шуточными рассказами, налаживают отношения. Они разговаривают в течение пары минут. Это NFC.

NFC разработали, основываясь на RFID, но для более сложного обмена данными между участниками. По-прежнему можно считывать пассивные RFID-метки с помощью NFC-считывателя и записать новые данные в их ограниченную память. Также NFC позволяет записывать информацию в определённый тип RFID-меток, используя стандартный формат, независимый от типа меток. Ещё можно взаимодействовать с другими NFC-устройствами дуплексным или двусторонним обменом. NFC-устройства могут обмениваться информацией о своих возможностях, делиться записями или устанавливать более длительное взаимодействие посредством других технологий.

Например, можно прикоснуться телефоном с NFC к стереоустройству, у которого тоже есть NFC, и они опознают друг друга, узнают, что у обоих есть Wi-Fi модуль, и обменяются данными для последующего взаимодействия через Wi-Fi. После этого телефон начнёт трансляцию музыки на стереоустройство с помощью Wi-Fi. Телефон не будет транслировать музыку с помощью NFC по двум причинам:

NFC позволяет сделать некоторый сложный обмен данными или инструкциями без преград в виде обмена паролями, сопряжением или любыми другими запутанными путями, которые присущи другим протоколам обмена данными. Это означает, что для того, чтобы обменяться адресной информацией со своим другом, вам достаточно лишь соприкоснуться телефонами. Или, когда вы хотите оплатить покупку бесконтактной банковской картой, вам достаточно лишь поднести её к терминалу.

Устройство не позволяет считать абсолютно всю свою память при использовании NFC, оно лишь даёт доступ к небольшому кусочку информации, необходимому для обмена. Пользователь может проконтролировать, какую информацию он передаёт и кому.

Типы NFC-меток

Существует четыре типа меток, описанных NFC-форумом, все они базируются на RFID-протоколах. Это делает NFC метки частично совместимыми со многими уже существующими RFID системами (например, Mifare и FeliCa). Хотя эти более старые системы не поддерживают NDEF, они, однако, могут опознавать NFC метки, которые совместимы с ними. Например, считыватель RFID, который предназначен для работы с метками Mifare Ultralight, может считать идентификационный номер метки NFC 2 типа, хоть и не может прочитать закодированную NDEF информацию. Есть также пятый тип, который совместим с технологией, но при этом не является частью NFC-спецификации.

Типы 1, 2 и 4 основаны на ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A (состоит из четырёх частей: 1, 2, 3, 4), тип 3 — на ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092. Более подробно про каждый из типов можно прочитать под спойлером.

Тип 2:

Тип 3:

Тип 4:

Пятый тип является собственностью NXPSemiconductors и, вероятно, самым распространённым на сегодняшний день MifareClassictag (ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A):

Алгоритм работы NFC

У NFC, как и у RFID, при обмене есть инициатор и цель, но новая технология позволяет куда больше, чем простой обмен идентификатором и чтение или запись информации цели. Наиболее значимым различием между этими двумя технологиями является то, что у NFC целями часто являются программируемые устройства, такие как смартфоны. Это означает, что можно обмениваться не только статичными данными, но и каждый раз генерировать ответ на запрашиваемую инициатором информацию.

У NFC устройств есть два режима взаимодействия. Если инициатор излучает радиочастотные волны, а цель за счёт инициатора получает питание, то такой режим взаимодействия называют пассивным. При активном режиме у инициатора и цели свои собственные источники питания, и они независимы друг от друга. Данные режимы совпадают с режимами RFID.

NFC устройства также имеют три способа работы. Они могут работать в режиме чтения информации с цели или записи на неё. Они могут эмулировать карты, ведя себя как RFID-метки, когда они в поле другого NFC или RFID устройства. Или они могут работать в режиме peer-to-peer (P2P), в котором они обмениваются данными сразу в обоих направлениях.

Первым главным отличием NFC от RFID является способ взаимодействия peer-to-peer, который реализован с помощью ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092. Обмен данными P2P реализуется двумя протоколами — протоколом подуровня управления логической связью (LLCP — logical link control protocol) и простым протоколом обмена данными NDEF (SNEP — simple NDEF exchange format).

Архитектура NFC

В архитектуре NFC есть несколько уровней. Самый низкий из них — физический, который реализован ЦПУ и другим аппаратным комплексом, через который происходит взаимодействие. В середине находятся данные о пакетах и транспортный уровень, затем формат данных уровней, и в конце программное обеспечение.

На физическом уровне NFC работает по алгоритму, описанному в ГОСТ для RFID (ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-2-2014), где говорится о маломощных радиосигналах частотой 13,56 МГц. Затем идёт уровень, который описывает разбивку потока данных на фреймы (ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443-3-2014). Любые радиоконтроллеры, которые используются в телефоне, планшете или подсоединяются к компьютеру или микроконтроллеру, являются отдельными аппаратными компонентами. Они взаимодействуют с главным процессором посредством одного или нескольких стандартных последовательных протоколов между устройствами: универсальный асинхронный приёмопередатчик (UART), последовательный периферийный интерфейс (SPI), последовательная шина данных для связи интегральных схем (I2C) или универсальная последовательная шина (USB).

Над этим находится несколько протоколов команд RFID, базирующихся на двух спецификациях. NFC чтение и запись меток базируется на оригинальном RFID ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A. Протоколы Philips/NXP Semiconductors Mifare Classic и Mifare Ultralight и NXP DESFire совместимы с ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A. Обмен данными P2P NFC базируется на ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092. Также на этом же стандарте базируются RFID-карты и метки Sony FeliCa, которые доступны в основном в Японии. Можно читать и записывать метки, основанные на этих стандартах, и не использовать NFC.

Они изображены на рисунке выше на уровне с другими управляющими протоколами, так как они используют одинаковый стандарт.

NDEF используется для форматирования данных обмена между устройствами и метками. Данный формат типизирует все сообщения, которые используются в NFC, причём не важно для карты это или для устройства. Каждое NDEF-сообщение содержит одну или несколько NDEF-записей. Каждая из них содержит уникальный тип записи, идентификатор, длину и поле для информации, которую нужно сообщить.

Есть несколько распространённых типов NDEF-записей:

Можно использовать несколько видов записей в одном NDEF-сообщении.

Можно представить сообщение как параграф, а записи — как предложения. Параграф — определённая единица информации, которая содержит одно или несколько предложений. Тогда как предложение — меньшая единица информации, которая содержит всего одну идею. Например, можно в виде абзаца сделать приглашения на день рождения и написать в отдельных предложениях данные о дате, времени и месте проведения, а с помощью NDEF-сообщений передать друзьям напоминание об этом событии, где будет текстовое сообщение с описанием события, умную запись с местом и веб-ссылку с тем, как добраться до этого места.

Второе главное различие между NFC и RFID — формат обмена данными NFC (NDEF — NFC data exchange format). NDEF определяет формат данных в сообщениях, которые в свою очередь состоят из NDEF записей. Есть несколько видов записей, о которых будет рассказано более подробно чуть ниже. NDEF делает возможным с помощью программного кода управлять процессом чтения и записи NFC-меток, обмена данными при помощи peer-to-peer и эмулирования карт.

Структура NDEF

NDEF содержит информацию о байтовом представлении сообщений, которые могут содержать несколько записей. У каждой записи есть заголовок, в котором находятся метаданные (тип, длина и т.д.), и информацию для отправки. Если вернуться к аналогии с параграфом, то параграф формируется из предложений, относящихся к одной теме, так и в NDEF-сообщениях — хорошо, когда все записи относятся к одной тематике.

NDEF-сообщения в основном короткие, каждый обмен состоит из одного сообщения, каждая метка также содержит одно сообщение. Так как обмен NFC данными происходит при касании одного устройства другим или меткой, то будет неудобно передавать в одном сообщении текст целой книги, поэтому длина NDEF-сообщения сопоставима с длиной абзаца, но не целой книги.

NDEF-запись содержит информацию для пересылки и метаданные, как эту информацию интерпретировать. Каждая запись может быть разного типа, о чем объявляется в заголовке этой записи. Также в заголовке описывается какое место занимает запись в сообщении, после заголовка следует информация. На рисунке ниже представлена полная информация о расположении бит и байт информации в NDEF-записи. Информация для пересылки занимает большую часть записи. Тип информации уточняет, как её интерпретировать, идентификатор информации опционален и используется для пересылки большого количества записей или перекрёстного обмена данными.

Какой длины может быть NDEF-сообщение?

Место на информацию в NDEF-записи ограниченно по размерам 2^32-1 байтами, однако можно делать цепочки записей внутри сообщения, чтобы переслать информацию большего размера. В теории нет ограничений на NDEF-сообщения, но на практике размер сообщения ограничивается возможностями устройств или меток, участвующих в обмене информацией. Если в обмене участвуют только устройства, то длина сообщения будет ограничена вычислительной мощностью самого слабого из устройств, но стоит учесть, что устройства придётся долго держать рядом для пересылки всех данных. При взаимодействии смартфона и карты длина сообщения будет ограничена размером памяти карты.

В общем, обмен данными через NFC достаточно быстрый. Человек подносит мобильное устройство к метке, происходит краткий обмен информацией, и человек идёт дальше. Данная технология не была спроектирована для длительных обменов информацией, потому что устройства в буквальном смысле должны находится в паре сантиметров друг от друга. Для того чтобы передать большой объем информации, устройства придётся держать друг рядом с другом длительное время, это может быть неудобным. Если нужно длительное взаимодействие между устройствами, то можно воспользоваться NFC для быстрого обмена данными о возможностях устройств и последующего включения одного из более подходящих способов передачи данных (Bluetooth, Wi-Fi и т.д.).

Читаем NDEF-сообщение

Когда телефон на Android считывает NFC-метку, он сначала её обрабатывает и распознает, а затем передаёт данные о ней в соответствующее приложение для последующего создания intent. Если с NFC может работать больше одного приложения, то появится меню выбора приложения. Система распознавания определяется тремя intent, которые перечислены в порядке важности от самой высокой до низкой:

В общем случае система распознавания работает, как представлено на рисунке ниже.

Если activity запускается из-за NFC intent, то можно получить информацию с отсканированной NFC-метки из этого intent. Intent может содержать следующие дополнительные поля (зависит от типа отсканированной метки):

Ниже представлен пример, проверяющий intent ACTION_NDEF_DISCOVERED и получающий NDEF-сообщения из дополнительного поля.

Также объект Tag можно получить из intent, который будет содержать полезную информацию и позволит перечислить технологии метки:

val tag: Tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG)

Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);

Создаём распространённые NDEF-записи

TNF_ABSOLUTE_URI (тип URI, зависит от типа)

Создать NDEF-запись TNF_ABSOLUTE_URI можно следующим образом:

Intent-фильтр для такой NDEF-записи будет таким:

TNF_MIME_MEDIA (MIME-тип, зависит от типа записи)

Создать NDEF-запись TNF_MIME_MEDIA можно следующим образом:

1. Используя метод createMime() :

2. Создав NdefRecord вручную:

Intent-фильтр для такой NDEF-записи будет таким:

TNF_WELL_KNOWN с RTD_TEXT (MIME-тип с записью простого текста)

Создать NDEF-запись TNF_WELL_KNOWN можно следующим образом:

Intent-фильтр для такой NDEF-записи будет таким:

TNF_WELL_KNOWN с RTD_URI (тип URI, базирующийся на полезной информации)

Создать NDEF-запись TNF_WELL_KNOWN можно следующим образом:

1. Используя метод createUri(String) :

val rtdUriRecord1 = NdefRecord.createUri(«http://example.com»)

NdefRecord rtdUriRecord1 = NdefRecord.createUri(«http://example.com»);

2. Используя метод createUri(Uri) :

3. Создав NdefRecord вручную:

Intent-фильтр для такой NDEF-записи будет таким:

Более подробно про работу с NDEF-записями на Android можно почитать здесь.

Использование NFC

Есть множество возможностей использования NFC:

Заключение

Технология NFC добавляет многообещающую функциональность к технологии RFID. Наиболее значимое нововведение — формат обмена данными NFC (NDEF), который предоставляет возможность форматировать обычные данные в одну из четырёх технологий меток NFC. NDEF может быть использован как для обмена данными между устройством и меткой, так и для обмена между устройствами. Это делает NFC пригодным не только как способ идентификации, но и как средство обмена короткими блоками данных.

Более подробно об NFC или NDEF можно почитать в книге Tom Igoe, Don Coleman, and Brian Jepson «Beginning NFC. Near Field Communication with Arduino, Android, and PhoneGap».

Источник

Что такое NFC в смартфоне?

Беспроводные технологии постепенно завоевывают мир, обеспечивая перспективу того, что в скором времени пользователям вообще не понадобятся провода для подключения и функционирования техники. NFC в телефоне – сравнительно молодой способ коммуникации «по воздуху», однако сейчас он получил широкое распространение и используется жителями всего мира. Что представляет собой эта технология, для чего нужна, и насколько безопасна?

Что такое NFC?

NFC – это аббревиатура, состоящая из трех слов Near Field Communication. На русский язык название можно перевести как «ближняя бесконтактная связь». На практике технология является отличным способом передачи данных на короткие расстояния без использования проводов и физического контакта носителей.

Для чего NFC можно использовать?

Наличие NFC в смартфоне позволяет расплачиваться за покупки в магазине. Это вершина айсберга, за которой скрывается широкий функционал, позволяющий улучшить жизнь людей, сделав ее более комфортной.

Варианты использования технологии:

Обмен данными с другими устройствами

Низкая скорость обуславливает наличие заметных ограничений при использовании функции НФС. В случае с информационным обменом между устройствами она актуальна только для передачи:

Но не стоит сразу же ставить крест на «ближней бесконтактной связи». У нее есть множество других преимуществ, благодаря которым ее наличие в смартфоне 2019 года обязательно.

Сканирование и программирование меток

Об этом способе использования НФС в телефоне знают далеко не все. Считывание метки (стикера) – пассивный метод передачи данных. Устройство, чей беспроводной чип подносится к метке, наклеенной на книгу или другой товар, может получить дополнительную информацию о продукте. Также стикер помогает при быстром запуске приложений.

Эмуляция карт

Это самый популярный метод применения «ближней бесконтактной связи». Человек, зарегистрировавший банковскую карту в соответствующем мобильном приложении, может расплачиваться, поднося устройство к терминалу. Таким образом, нет необходимости в том, чтобы доставать физическую карту, а через программу удается зарегистрировать практически неограниченное количество пластиковых карточек.

Насколько NFC безопасна

Так как технология чаще всего используется для оплаты покупок, остро встает вопрос о ее безопасности. Но беспокоиться обладателям смартфонов с НФС не стоит. Во время эмуляции карт информация передается на терминал при помощи цифрового идентификатора, который зашифрован. В таком случае номер карты не считывается.

В плане безопасности с положительной стороны проявляет себя кажущийся недостаток технологии – скромный радиус действия. Перехватить данные будет сложно, так как для этого устройство-перехватчик должно находиться на расстоянии менее 4 сантиметров. Плюс ко всему платеж пройдет только в том случае, если пользователь подтвердить покупку отпечатком пальца или цифровым кодом.

Какие смартфоны поддерживают NFC?

Среди известных производителей технология встречается в устройствах:

Проверяем девайс на наличие NFC

Вариантов много, но во время продажи устройства сотрудники магазинов делают основной упор на рассказ о функции бесконтактной оплаты покупок при помощи гаджета. Поэтому людей, незнающих, есть ли на их устройстве поддержка НФС, становится меньше.

Активация NFC

По умолчанию технология функционирует в пассивном режиме. Для запуска работы беспроводной связи нужно активировать чип, воспользовавшись настройками смартфона.

Что делать, если устройство не поддерживает NFC?

Отсутствие этой беспроводной технологии может стать серьезным разочарованием для обладателя мобильного устройства. Однако есть несколько методов, которые помогут выйти из ситуации.

Установка NFC-модуля

Виды модулей и методы их внедрения

Как использовать NFC-метку?

Преимущества, недостатки

Разобравшись с тем, как работает технология, можно выделить плюсы и минусы.

Выделение этих особенностей NFC не означает, что человеку при покупке смартфона нужно отталкиваться от них. Каждый сможет самостоятельно выделить для себя список достоинств и недостатков, которые будут применимы к конкретной ситуации.

Инструкция по применению

Какой смартфон с NFC заслуживает внимания?

Нельзя завершить разговор о «ближней бесконтактной связи», не выделив смартфоны с поддержкой технологии, на которые следует обратить внимание.

Список устройств, заслуживающих внимание, можно продолжать и дальше, но именно эти смартфоны выбирают покупатели, для которых Near Field Communication – одна из важнейших функций гаджета.

Заключение

Из спорной технологии «ближняя бесконтактная связь» превратилась в то, без чего нельзя представить современный смартфон. Отсутствие NFC в модели – дурной знак, а узкий радиус действия не сказывается на удобстве при оплате покупок в магазине. Технология продолжает развиваться, и в скором времени у любителей гаджетов появится шанс оценить расширенный функционал бесконтактной связи.

Источник