Nfc считыватель что это

Что такое NFC ридер (считыватель)

NFC технология находит применение в больших сферах и дает право производить определенные действия быстро и комфортно. Преимущество способа заключается в минимальной энергозатратности и скорости действия, помимо привычного комфорта и безопасности.

Что это такое и как работает

Впервые метод разработан ещё в 1983 году. Практическое применение технология получила в 2004 году, когда крупнейшие высокотехнологичные компании создали форум и занялись её разработкой и продвижением.
Сама аббревиатура расшифровывается как бесконтактная связь на малом расстоянии.

В свое время Никола Тесла создал приборы, показывающие, что наличие электрического тока в одной индукционной катушке посредством магнитного поля создает электрический ток беспроводным способом в другой катушке.

Таким образом, один прибор, имеющий электрический заряд, при поднесении его к другому прибору, не имеющему источника энергии, активизирует его деятельность и считывает записанную информацию. На основании полученных таким образом данных, выполняются указанные запрограммированные действия.

Передача данных происходит с одного устройства, имеющего считыватель (Риддер) — активный вариант и антенну или антенну и метку – пассивный вариант.

Таким образом, с помощью технологии достаточно поднести один прибор nfc считыватель к другому на расстоянии до 10 см и будет выполнена определенная команда. Чаще всего способ используется при оплате за покупки, за проезд в транспорте. Он применяется также для идентификации личности, обмена данными, выполнение определенного набора команд, например включение музыки в автомобиле.

Разновидности

Классификация производится в зависимости от наличия энергии в устройстве:

• считывание информации nfc reader. В этом случае активно заряженный предмет получает данные с пассивной метки. После чего производятся определённые действия (например, ставится будильник);
• режим эмуляции карты (банковской карточки или какого-либо пропуска;
• режим P2P. Два активных устройства взаимодействуют и передают друг другу информацию, обмениваясь энергией поочередно.

Сферы применения

Для рядовых пользователей – граждан и организаций указанная бесконтактная технология и nfc ридер облегчают повседневную деятельность.

Платежные операции

Прежде всего, в качестве эмулятора карт. При этом обеспечивается почти полная безопасность и защита от посторонних лиц. Как правило, в соответствующий чип находится в мобильном телефоне, а его деятельность активируется с помощью специальной программы.

Программное обеспечение предоставляют разработчики телефонов и оно абсолютно доступна каждому. В память телефона можно внести информацию о банковских карточках, картах лояльности (бонусных), проездных картах. При этом можно переводить деньги с карты на карту и даже снимать наличные в банкомате. Дополнительной гарантией безопасности является то, что перед действием мобильный телефон должен быть разблокирован пользователем. Сумма бесконтактного платежа лимитированная и достаточно низкая.

Осуществление контроля и доступа

Обычные пользователи могут использовать технологию для входа на определённую территорию или в помещение. Например, в жилой подъезд, свою квартиру или на автостоянку. Также можно посещать по абонементу спортивное заведение. Пассивные метки могут монтироваться в брелки, кольца, водиться подкожно.

С помощью функции идентификации пользователя стала возможной покупка билетов на различные мероприятия. Пользователь приобретает билет в интернете и получает код доступа. Для входа в зал ему достаточно поднести мобильный телефон к считывателю. Такая методика активно внедряется в гостиничный бизнес и туристическую сферу. При этом использование технологии в смартфоне позволяет не только проходить в свой номер без помощи ресепшн и получения ключа, но и пользоваться предусмотренными услугами, например, спа-салоном.

В предприятиях и организациях использование NFC технология позволяет не только попадать сотрудникам в нужное помещение без дополнительных кодов и ключей, но и отслеживать их перемещение. При наличии большого штата персонала это позволяет получить представление о местонахождении людей в конкретный момент времени, что очень удобно для крупных компаний.

Метки и бытовая и другая техника

Использование бесконтактного метода позволяет предотвратить доступ к автомобилю посторонним лицам. В этом случае мобильный телефон будет выступать в качестве ключа. С его помощью можно заводить двигатель. Изначально технология предназначалась для элитных автомобилей с 2016 года. Однако на текущий момент доступна и пользователям других моделей более бюджетного класса.

Установка NFC меток на оригинальную продукцию модных брендов помогает избежать покупки подделок. Как правило, это касается дорогой одежды, обуви, алкоголя, медицинских препаратов.

NFC метки вмонтированные в бытовую технику, запускают её согласно определенной программы. Такой функцией оснащены некоторые холодильники, стиральные машины, телевизоры и пр.

Типичный пользователь может приобрести пассивную метку, на которую можно с помощью программы записывать и перезаписывать информацию. Они используются для подключения к Вайфаю, передачи данных и рекламной информации, управления техникой, добавления сообщений.

Сколько стоит и где купить

NFC метки, вмонтированные в технику и гаджеты, включены в её стоимость. На AliExpress можно приобрести комплект дешёвых меток из 5 штук за 150 руб. Вместимость 1 составляет около 160 килобайт. Стоимость райдеров формируется в зависимости от предназначения и производителя. Средней ценовой сегмент nfc с поддержкой режима считывания начинается с 8.000 руб. Интернет-магазины предлагают достаточно большой ассортимент и бесплатное консультирование покупателей.

Развитие NFC технологий осуществляется с завидной активностью. Речь идёт о создание единых комплексов, для телефона и не только. Это может быть как монтаж умного дома, управляющего техникой и гаджетами, так и общегородские схемы управления транспортом.

NFC считыватель для СКУД – описание, применение

Инновационные технологи стремительно набирают популярность, поэтому в магазинах все чаще можно встретить смартфоны с поддержкой режима считывания NFC. Данная функция работает по принципу Блютуз, но является более удобным способом обмена данными между устройствами. Рассмотрим, что такое NFC считыватель для СКУД, и как он работает.

Что это такое?

Многие спрашивают: «NFC-ридер: что это?». Near field communication – технология беспроводной связи, позволяющая устройствам мгновенно обмениваться данными между собой. Наиболее часто функция используется для бесконтактных платежей, однако применять данную технологию можно и иначе. К примеру, передавать файлы с одного телефона на другой. Для этого на обоих устройствах должен быть включен НФС-модуль. Затем просто поднесите устройства друг к другу на расстоянии до 4-х см, и начните передачу файлов.

Также можно использовать NFC-считыватель для СКУД (системы контроля и управления доступом) на смартфоне в качестве эмулятора пропуска.

Это обусловлено удобством применения технологии и двумя основными возможностями НФС в СКУД:

1. Идентификатор. С его помощью каждому сотруднику можно использовать смартфон в качестве карты доступа.
2. Считыватель. Позволяет с помощью телефона и программы для PC контролировать доступ через NFC reader.

Это даст возможность отказаться от пластиковых пропускных карт и сделать доступ к помещению безопаснее и удобнее.

Преимущества

Предлагаем ознакомиться с достоинствами NFC-считывателей для СКУД:

• самостоятельное создание систем контроля доступа в конторе, на производственном предприятии и т.д.;
• координация посещения сотрудниками конкретного офиса, предприятия;
• возможность настройки мобильных систем, к примеру, для контроля допуска сотрудников, удаленных рабочих и персонала в транспорт, принадлежащий фирме;
• создание мобильного КПП с целью мониторинга посещения удаленных объектов (склад, стройка и т.д.), когда персонал приезжает на работу на личном авто или корпоративном транспорте;
• экономия денег на покупке пластиковых карт. Чем больше сотрудников на предприятии, тем больше карточек и, соответственно, денег придется потратить на приобретение и персонализацию таких продуктов.

Этот вопрос особенно актуален, когда нужно купить несколько USB Reader.

Кроме того, если на производстве планируется плановая или срочная (при попытке взлома) смена пароля, присутствие всех сотрудников со смартфонами необязательно, потому что процедура выполняется онлайн.

Преимущество НФС в том, что телефон прослужит в качестве дубликата пластикового продукта. Если карта будет утеряна, служащий не лишится возможности войти в помещение. К тому же, доставать смартфон и использовать его гораздо проще, гаджет всегда под рукой.

Контроль доступа и идентификация

Использование технологии беспроводной связи привлекательно и тем, что с ее помощью можно быстро создавать СКУД без дополнительных материальных и трудовых затрат. Все, что нужно для контроля безопасности:

• основной компьютер;
• терминал для считывания данных с идентификаторов. В качестве такого устройства можно использовать смартфон, планшет и другой гаджет с поддержкой НФС;
• индентификаторы. Ими являются как привычные карточки, так и смартфоны с поддержкой беспроводной связи.

Для установки считывателя NFC для телефона в качестве пропуска настройте в мобильном специальное приложение, затем персонализируйте его. Это позволит без проблем попасть на место работы. Эмуляцию меток можно осуществлять много раз.

Уровень безопасности

Уровень защиты NFC-технологии для доступа к предприятию ничуть не хуже, чем при использовании пластиковых карт. Безопасность обеспечивает не только технический, но и психологический фактор, практически все пользователи носят свои смартфоны с собой, риск потерять устройство минимален.

Помимо этого, устройства, используемые в СКУД, находятся в непосредственной близости к терминалу, а, значит, снижается риск перехвата информации хакерами. Это основное преимущество NFC перед Bluetooth, другой востребованной альтернативой пластиковым картам.

Стоит отметить и то, что при использовании НФС сотрудник моментально получает доступ к офису, тогда как по блютуз подключение идет медленнее, от чего возрастает риск утечки данных.

Заключение

Эксперты прогнозируют, что уже через 10 лет произойдет частичный или полный отказ от бесконтактных пластиковых карт в СКУД, поэтому переход на НФС-считыватели уже актуален. С использованием технологии беспроводной связи затраты на обслуживание и персонализацию снижаются в разы, а безопасность ничуть не страдает. Кроме того, так выполняют операции по отключению системы доступа и смены пароля удаленно.

Что такое NFC в смартфоне и не только

Near Field Communication (NFC) — это технология беспроводной передачи данных малого радиуса действия. С помощью нее можно обмениваться данными между устройствами, находящимися на расстоянии около 10 см. NFC представляет собой радиочастотный обмен данными на частоте 13,56 МГц, таким образом, для ее работы не требуется интернет. В отличие от Bluetooth, NFC не требует ручного сопряжения или обнаружения устройств для передачи данных. Соединение автоматически запускается, когда другое устройство NFC входит в ранее указанный диапазон.

NFC поддерживает три режима работы: чтения и записи, одноранговой связи и эмуляции карты. При первом устройства работают как смарт-карты, например, при выполнении платежа. При втором (Peer-to-peer) режиме два устройства с поддержкой NFC взаимодействуют друг с другом для обмена информацией и файлами. Например, в одноранговом режиме пользователи могут обмениваться параметрами настройки соединения Bluetooth, Wi-Fi или фотографиями. При третьем режиме устройства считывают информацию в NFC-тегах или метках, встроенных в интеллектуальные плакаты и дисплеи, либо записывают информацию на них. Этот режим позволяет читать расписания транспорта, туристические метки и маршруты.

Устройства NFC состоят из считывателя (ридера) и антенны, либо из метки и антенны. Ридер генерирует радиочастотное поле, которое может взаимодействовать с меткой или с другим ридером, он работает в режиме активной коммуникации. Этот тип коммуникации используется при одноранговом режиме. Метка — это устройство NFC, которое работает в режиме пассивной коммуникации. Это означает, что устройство с меткой использует поле, которое сгенерировало устройство-инициатор. Такой вид коммуникации используется во всех режимах работы NFC.

Для чего используют NFC

Технологию применяют не только для бесконтактной оплаты и считывания меток. NFC также используется в устройствах «умного» дома, автомобилях и даже в качестве ключей.

Для платежей

Чипы NFC используются в пластиковых картах для возможности бесконтактной оплаты, а также в кольцах или браслетах со встроенным чипом. Обычно в чип встраивается платежное приложение банка, которое через платежную систему взаимодействует с продавцом при транзакции, а также персональные платежные данные клиента. Они хранятся в зашифрованном виде. NFC-модуль в карте обеспечивает бесконтактное соединение со считывателем.

При эмуляции карты на смартфоне данные хранятся в TSM (Trusted Service Manager), который объединяет поставщиков услуг и чипы Secure Element. Это аппаратно-программный комплекс, который обеспечивает защищенную загрузку и управление безопасностью с использованием технологий беспроводной сотовой связи (over-the-air, OTA). TSM позволяет устанавливать и настраивать приложения в элементе безопасности мобильного телефона, а затем — обслуживать их.

В 2021 году Mastercard и восемь российских банков запустили в продажу брелоки для бесконтактной оплаты.

Для идентификации

NFC используют для контроля доступа или удостоверения личности. Технология позволяет помимо обычного контроля доступа также оплачивать услуги и проживание, создавать пропуска, проверять личность или предоставлять прочие разрешения. Самым простым примером использования NFC являются домофоны, где в брелок зашивается метка с ключом, а в устройстве на двери стоит считыватель меток.

Также NFC применяют гостиницы, чтобы контролировать потоки клиентов и их доступ в зависимости от привилегий. Гостям таких мест не нужен физический ключ, так как они могут войти в номер или посетить другие зоны, имея только смартфон. Их учетные данные генерируются в режиме реального времени, а все операции обрабатываются прямо на смартфоне, чтобы избежать утечек или хищения информации.

Для торговли

Компании предлагают пользователям хранить свои бонусные и подарочные, а также карты лояльности в приложениях «электронных кошельков», чтобы не носить их с собой. В Google Pay карты лояльности интегрированы прямо в платежное приложение, что позволяет бесконтактно оплачивать покупки при помощи NFC. Некоторые магазины также позволяют привязывать купоны внутри собственных приложений. При этом данные карт хранятся в защищенном элементе (Security Element или SE) смартфона, что защищает их от стирания.

Для транспорта

Бесконтактные транспортные карты на базе NFC используются на транспорте, а также на горнолыжных курортах в системах подъемников и на фуникулерах. Пополнить карту обычно можно в киоске по продаже транспортных билетов или онлайн. Ее также можно интегрировать в Apple Pay и Google Pay. В августе 2021 года в Москве начали тестировать оплату виртуальной картой «Тройка» в Samsung Pay.

Для защиты автомобиля

Приложение на устройстве с поддержкой NFC позволяет использовать смартфон как ключ автомобиля. Его достаточно поднести к ручке двери водителя, чтобы заблокировать и разблокировать двери машины. В салоне смартфон размещается на специальном месте на приборной панели, которое является также площадкой беспроводной зарядки, что позволяет включить зажигание.

В 2020 году организация Car Connectivity Consortium, которая объединяет производителей автомобилей и мобильных устройств, выпустила спецификацию Digital Key Release 2.0. Она включает в себя поддержку функций блокировки и разблокировки автомобиля, запуска двигателя, аутентификации пользователя, отзыва цифрового ключа у другого пользователя, цифрового обмена ключами и ограничения использования ключа. Последний хранится в SE смартфона. Датчики NFC в автомобиле устанавливают в ручке двери водителя и на передней панели.

Свой NFC-ключ для автомобиля представила Apple. Car Key можно привязать к приложению Wallet, он позволяет разблокировать и заводить автомобиль с помощью iPhone или Apple Watch, а также им можно поделиться с другими людьми.

Для медицины

NFC может обеспечивать безопасный доступ к медицинской информации. Технологию применяют для управления доступом к компьютерам, планшетам и другим устройствам.

Медицинские браслеты с NFC позволяют отслеживать передвижения пациентов. Персонал может в реальном времени узнать, где находится пациент, когда в последний раз его посещала медсестра или какое лечение назначил его врач. Браслеты можно подключать к смартфонам или планшетам, чтобы они передавали данные лечащему врачу. Интеллектуальные браслеты с NFC также помогают отслеживать пациентов с опасными для жизни состояниями, такими как диабет, астма или аллергия. При возникновении экстренной ситуации браслет предоставит подробную информацию врачам скорой помощи. Подобные устройства выпускает HealthID Profile.

Наконец, метки NFC добавляют на упаковку или в маркировку лекарства, чтобы подтвердить его подлинность, просмотреть подробную информацию о дозировках или прочитать о побочных эффектах. Метка также может содержать веб-ссылку на сайт производителя.

Для игр

В игровой индустрии технологию используют в виде меток, на которые записаны данные, импортирующиеся в игровое приложение в виде героя или игрового поля. Компания Activision выпустила игру Skylanders: Spyros Adventure, где герои были связаны с реальными физическими статуэтками, которые оснащены NFC-меткой. Фигурку надо купить и разместить на специальном портале, чтобы герой появился в игре. Nintendo также реализовала эту стратегию в игре Amiibo.

Для интернета вещей (IoT)

В системах интернета вещей используются приборы и датчики, интерфейсы и механизмы подключения которых различаются. Интеграция интерфейса NFC в шлюз IoT или микрокомпьютер, который работает как агрегатор всех устройств, позволяет беспрепятственно подключать их. При этом смартфон с поддержкой NFC после регистрации в шлюзе можно использовать для передачи команд устройствам и смены их настроек. Причем, технология позволяет управлять даже устройствами без интерфейса — лампочками, датчиками безопасности или розетками.

NFC может также выступать в виде меток. Они работают без питания и достаточно маленькие, чтобы поместиться внутри плаката, билета, визитной карточки, наклейки, браслета, брелки, ручки, бирки и иного предмета.

Микрочип в метке может хранить небольшие фрагменты данных, которые могут быть считаны устройством с поддержкой NFC. В метке NFC можно хранить URL-адрес, контактную информацию или даже команды и настройки, которые устройство будет выполнять при контакте. Для чтения или записи данных в метки NFC потребуется специальное приложение, например, Trigger.

NFC на телефоне и не только

NFC World ведет список смартфонов с поддержкой технологии. В соответствии с ним, каждый iPhone, начиная с iPhone 6, поддерживает ее. Последние iPhone 12 также поддерживают теги NFC через приложение Launch Center Pro.

NFC добавили и в линейку iPad, начиная с iPad Pro, iPad Air 2 и iPad Mini третьего поколения.

С поддержкой NFC выпускается каждое устройство под управлением Android 4.0 или более новой версии ОС. Samsung, к примеру, отдельно публикует список своих смартфонов с поддержкой NFC и характеристиками технологии.

Функцию NFC встраивают и в «умные» браслеты, к примеру, серии Xiaomi Mi Band. А »умные» часы с NFC работают так же, как смартфон с аналогичным чипом. Обычно их функционал ограничен и используется только для оплаты покупок и услуг.

Кроме того, существуют NFC-кольца для оплаты покупок.

Кольцами можно пользоваться для оплаты общественного транспорта, а также как ID-карточкой. Чтобы воспользоваться кольцом, нужно установить на смартфон приложение от его разработчика.

Как узнать, есть ли NFC в телефоне

В случае с Android-смартфонами нужно перейти в настройки и в строке «Поиск» ввести «NFC», а затем подключить опцию. В быстрых настройках иконка в виде буквы N обычно находится рядом со иконками Wi-Fi и Bluetooth. Кроме того, некоторые компании размещают символику NFC на батарейке смартфона. Наконец, можно установить одно из бесплатных приложений NFC Enabled из магазина приложений Google Play. Оно сканирует устройство, и, если в смартфон интегрирован чип, то на экране появляется сообщение «NFC is: supported». Если чип не предусмотрен, программа выдает сообщение «NFC is: unsupported».

На iOS-устройствах ничего настраивать не нужно — достаточно поднести телефон к другому устройству. Однако потребуется настроить оплату различных сервисов с помощью Apple ID в, где выполнен вход в iCloud. Модели iPhone 6 и 7 поддерживают платежи с помощью NFC с восьми банковских карт, а более новые могут производить расчеты уже с 12 счетов, активированных на одном устройстве.

Как пользоваться NFC на Android

Самой популярной функцией NFC все же являются бесконтактные платежи. На смартфонах под управлением Android для оплаты товаров и услуг можно использовать Google Pay или Samsung Pay.

Google Pay

Google Pay, ранее известный как Android Pay, позволяет совершать покупки и переводить деньги. Также в приложении можно использовать карты постоянного клиента, подарочные карты и проездные. Для работы с ним потребуется учетная запись Google.

Сначала нужно настроить Google Pay. После его скачивания из Google Play нужно выбрать страну проживания, учетную запись Google и ввести номер телефона. Затем нужно ввести код из сообщения для аутентификации. Добавление дебетовой или кредитной карты осуществляется во вкладке Insights в правом нижнем углу экрана.

Чтобы добавить карту постоянного клиента, подарочную или транспортную карту, нужно нажать на значок кредитной карты в правом верхнем углу главного экрана приложения.

К Google Pay можно привязать банковский счет для пополнения баланса. Для этого нужно зайти во вкладку Insights, выбрать «баланс Google Pay» и «добавить деньги», затем ввести нужную сумму и нажать на «добавить банковский счет».

Для оплаты покупок нужно убедиться в том, что NFC включен, а затем поднести заднюю часть устройства к платежному терминалу на несколько секунд. Когда платеж будет завершен, на экране появится синяя галочка.

Samsung Pay

Samsung Pay, в отличие от Apple Pay и Google Pay, помимо технологии NFC, использует функцию MST или защищенной магнитной передачи и работает практически везде — даже на старых терминалах, которые не были обновлены для работы с бесконтактными платежами. Однако в 2021 году поддержку этой функции начали постепенно сворачивать, начиная с телефонов Galaxy S21. Samsung Pay доступен в 29 странах мира, в том числе и в России. Он также доступен на «умных» часах линеек Galaxy Watch, Galaxy Watch Active, Gear и Gear Sport.

Для настройки сервиса нужно запустить приложение, войти в свою учетную запись Samsung и зарегистрировать PIN-код или отсканировать отпечаток пальца. В Samsung Pay можно добавлять кредитные и дебетовые карты платежных систем Mastercard, Visa и МИР, а также совершать денежные переводы. Кроме этого в сервис можно загрузить до 100 карт лояльности.

При оплате нужно выбрать карту на главном экране приложения, а затем приложить палец к сканеру отпечатков или ввести PIN-код. После этого можно приложить заднюю часть телефона к платежному терминалу. Всплывающее уведомление о транзакции появится в верхней части экрана.

Как пользоваться NFC на iPhone

Функция NFC в iPhone, как уже было упомянуто, включается и отключается теми приложениями, которым она требуется. Чтобы привязать карту к Apple Pay, нужно зайти в приложение Wallet, нажать на «+» и следовать инструкциям. С 2021 года российские пользователи могут привязывать, помимо Visa и Mastercard, также карты «Мир».

Для оплаты нужно приложить палец к Touch ID или пройти идентификацию в Face ID и поднести верхнюю часть iPhone к бесконтактному считывателю. Смартфон сам активирует NFC.

Если первые iPhone 6 с NFC позволяли только совершать платежи через Apple Pay, то iPhone 7 и более новые модели используют технологию для чтения меток NFC с помощью сторонних приложений. Кроме того, начиная с iOS 13 и выпуска iPhone XS и XR, они также могут кодировать пустые метки с помощью сторонних приложений, таких как GoToTags. И, наконец, начиная с iPhone XS и заканчивая iPhone 12, смартфоны способны считывать метки в фоновом режиме. Таким образом, пользователю больше не нужно устанавливать сторонние приложения: достаточно приложить iPhone к метке NFC, и он автоматически считает ее. Система автоматически ищет метки поблизости при каждом включении экрана. После обнаружения и сопоставления метки она показывает уведомление о том, что пользователь может отправить данные в приложение для обработки. Однако фоновое чтение отключается, когда используются Wallet или Apple Pay, камеры, устройство находится в режиме полета, либо заблокировано после перезапуска.

Чтобы активировать другие функции NFC в iPhone, потребуется запустить приложение «Команды», открыть вкладку «Автоматизации», нажать на «+» в верхнем правом углу, найти NFC и выбрать пункт «Тег NFC». Затем необходимо включить Bluetooth-наушники или другое беспроводное устройство, подключить их к iPhone, поднести устройство с меткой к задней панели смартфона и подождать пару секунд. После подключения требуется открыть меню «Скрипты», выбрать пункт «Задать место воспроизведения» и указать свой iPhone; затем выбрать из списка подключаемое устройство и снять галочку в пункте «Спрашивать при выполнении». Процедуру придется повторить с каждым устройством.

Насколько безопасна технология NFC?

В начале 2000-х годов NFC-модули считались неуязвимыми для атак хакеров. Однако позднее программисты описали ряд теоретических атак, которые могут использоваться для кражи информации и заражения смартфона вирусом. В 2012 году была выявлена первая критическая уязвимость NFC. Тогда компания MWR Labs продемонстрировала процесс передачи вируса, заражения устройства и получения полного контроля над смартфоном всего за пять минут. Для этого было достаточно поднести устройство к метке, содержащей вредоносный код.

На сегодняшний день сигналы NFC шифруются с помощью криптографических алгоритмов, а параллельно ведется разработка новых протоколов шифрования. Кроме того, в мобильных приложениях банков платежи обычно нужно дополнительно подтвердить PIN-кодом, отпечатком пальца или снимком радужной оболочки глаза.

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:

• Во-первых, потому что у NFC малый радиус действия, порядка десяти сантиметров, что позволяет уменьшить энергопотребление и избежать установления связи с другими устройствами, использующими ту же технологию передачи данных.
• Во-вторых, скорость передачи данных с помощью NFC ощутимо меньше в сравнении с другими технологиями (Wi-Fi, Bluetooth и т.д.). NFC не был создан для длительных высокоскоростных коммуникаций, а для обмена короткими сообщениями, мандатами (учётными записями с параметрами доступа пользователя, сформированными после его успешной аутентификации) и инициирования связи. Если вернуться к аналогии с крылечком, то NFC позволит вам начать общение с соседом или обменяться мнениями о погоде, но для более длительного разговора вы пригласите соседа на чай — это уже Wi-Fi, Bluetooth и другие расширенные протоколы обмена данными.

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.

• Основан на ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A;
• Может быть как только для чтения, так и для чтения/записи;
• Содержит от 96 байт до 2 кбайт памяти;
• Нет защиты данных от коллизий (прим. — коллизии могут возникнуть; когда два активных источника передают данные одновременно);
• Примеры: Innovision Topaz, Broadcom BCM20203.

Тип 2:

• Аналогично типу 1 основан на NXP/PhilipsMifareUltralight метках (ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A);
• Может быть как только для чтения, так и для чтения/записи;
• Содержит от 96 байт до 2 кбайт памяти;
• Скорость взаимодействия 106 кбит/с;
• Поддержка анти-коллизий;
• Пример: NXP Mifare Ultralight.

Тип 3:

• Основан на метках SonyFeliCa (ГОСТ Р ИСО/МЭК 18092 и JIS-X-6319-4) без поддержки шифрования и аутентификации, которая предоставлена спецификацией FeliCa;
• Может быть либо только для чтения, либо для чтения/записи;
• Скорость взаимодействия 212 или 424 кбит/с;
• Поддержка анти-коллизий;
• Пример: Sony FeliCa.

Тип 4:

• Аналогично типу 1, тип 4 основан на ГОСТ Р ИСО/МЭК 14443A;
• Может быть либо только для чтения, либо для чтения/записи;
• 2, 4 или 8 кбайт памяти;
• Скорость взаимодействия 106, 212 или 424 кбит/с;
• Поддержка анти-коллизий;
• Пример: NXP DESFire, SmartMX-JCOP.

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

• Память: 192, 768 или 3584 байта;
• Скорость взаимодействия 106 кбит/с;
• Поддержка анти-коллизий;
• Пример: NXP Mifare Classic 1K, Mifare Classic 4K, Mifare Classic Mini.

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:

1. Обычные текстовые записи. В них можно отправить любую строку, они не содержат инструкций для цели, но содержат метаданные об языке текста и кодировке.
2. URI. Такие записи содержат данные об интернет-ссылках. Цель, получившая такую запись, откроет её в том приложении, которое сможет её отобразить. Например, веб-браузере.
3. Умная запись. Содержит не только веб-ссылки, но и текстовое описание к ним, чтобы было понятно, что находится по этой ссылке. В зависимости от данных записи телефон может открыть информацию в нужном приложении, будь то SMS или e-mail, либо сменить настройки телефона (громкость звука, яркость экрана и т.д.).
4. Подпись. Она позволяет доказать, что информация, которая была передана или передаётся, достоверна.

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:

1. ACTION_NDEF_DISCOVERED : Этот intent используется для запуска аctivity, если в метке содержится NDEF-сообщение. Он имеет самый высокий приоритет, и система будет запускать его в первую очередь.
2. ACTION_TECH_DISCOVERED : Если никаких activity для intent ACTION_NDEF_DISCOVERED не зарегистрировано, то система распознавания попробует запустить приложение с этим intent. Также этот intent будет сразу запущен, если найденное NDEF-сообщение не подходит под MIME-тип или URI, или метка совсем не содержит сообщения.
3. ACTION_TAG_DISCOVERED : Этот intent будет запущен, если два предыдущих intent не сработали.

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

Когда это возможно, запускается intent ACTION_NDEF_DISCOVERED , потому что он наиболее специфичный из трёх. Более того, с его помощью можно будет запустить ваше приложение.

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):

• EXTRA_TAG (обязательное): объект Tag, описывающий отсканированную метку.
• EXTRA_NDEF_MESSAGES (опциональное): Массив NDEF-сообщений, просчитанный с метки. Это дополнительное поле присуще только intent ACTION_NDEF_DISCOVERED .
• EXTRA_ID (опциональное): Низкоуровневый идентификатор 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

Существует несколько методов для создания NDEF-записи: createUri() , createExternal() и createMime() . Лучше использовать один из них во избежание ошибок, которые могут возникнуть при создании записи вручную. Все примеры, представленные ниже, следует отправлять первым сообщением при записи метки, либо сопряжением с другим устройством.

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:

• Режим эмуляции карты позволяет использовать данную технологию для бесконтактных платежей, например Google Wallet, или для оплаты или получения билетов в общественном транспорте.
• Есть несколько мобильных приложений, которые позволяют сохранить настройки для мобильного устройства на метках и в дальнейшем использовать их для быстрого изменения каких-либо настроек мобильного устройства (переход в режим виброзвонка, включения или выключения Wi-Fi на мобильном устройстве).
• На рынке постепенно появляются устройства, поддерживающие NFC, — стереосистемы, телевизоры, которые позволяют создавать пару с телефоном или планшетом для удалённого управления.
• NFC используется в системе здравоохранения для хранения идентификатора пациента и личных записей.
• В сфере управления материально-техническими ресурсами можно использовать NDEF записи для хранения информации о месте отправления товаров, об их прохождении различных промежуточных пунктов и тому подобном.

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».