Беспроводные метки NFC / Хабр

Nfc, iso14443 и mifare

Стандартов ближней радиосвязи и беспроводных меток в частности, существует великое множество. Чаще всего используются частоты 125 кГц (LF-диапазон, см. первую часть, самые частые представители — EM-Marin, HID Proximity), 13,56 МГц (HF-диапазон, представители — семейство Mifare, семейство HID iClass) и 860-960 МГц (UHF-диапазон).

Вообще в пределах каждого диапазона существует такая легкая мешанина из стандартов ISO, расширений стандартов ISO другими, но совместимыми, коммерческих названий семейств и продуктов, частично или полностью реализующих один из стандартов. Это может добавить сложностей и неожиданных проблем, когда вы ожидаете, что ваша метка будет открывать вот эту дверь, а стандарт на самом деле не совсем тот — и ничего не работает.

Давайте кратко пробежимся по основным стандартам:

ISO 14443 — один из базовых стандартов для карт беспроводного доступа, определяет рабочую частоту (13,56 МГц), предельное расстояние (10 см), прочие физические параметры интерфейса, скорости (до 106 кбодс в изначальном стандарте) и протоколы передачи данных между считывателем и картой, определение коллизий, если в поле считывателя более одной карты и т.д. Стандарт не оговаривает применяемого шифрования, а также точного формата данных на карте.

ISO 15693 — менее распространенный стандарт, несовместимый с предыдущим. Предполагает ту же рабочую частоту, но меньшую скорость обмена данных (до 26 кбодс) в обмен на большую дальность считывания.

NFC — Near Field Communication — довольно большой набор стандартов, частично совместимый с ISO 14443, описывающий как физический уровень интерфейса (в целом основанный на ISO 14443), так и многое другое, формат хранения данных NDEF (стандартизирующий способы кодирования URL, контактных данных и т.д.), режим совместимости с ISO 14443.

Благодаря последнему, каждое NFC-устройство (и радиометка, и смартфон) может как минимум вернуть свой идентификационный номер в понятном считывателю, рассчитанному на более старые карты, формате. Ну и обычно NFC-считыватель способен читать и другие RFID-карты, не являющиеся NFC, но тоже основанные на ISO 14443.

MIFARE — большое семейство стандартов, также основанное на ISO 14443, отличающееся объемом памяти (от сотен байт до десятков килобайт), шифрованием (от отсутствия или проприетарного алгоритма до AESDES), часто используемое в качества карт доступа, платежных карт.

Банковские карты

Чипы NFC используются не только в мобильных устройствах в режиме эмуляции карты, но и в самих пластиковых картах, для возможности бесконтактной оплаты, и еще в других распространенных устройствах с возможностью эмуляции вашей карты, типа кольца или браслета со встроенным чипом NFC.Беспроводные метки NFC / Хабр
Рис. 15. Этапы прохождения платжной транзакции.

В случае использования контактной карты, в ее чип зашивается платежное приложение банка-эмитента, которое через платежную систему взаимодействует с банком-эквайером продавца при проведении платежной транзакции, и персональные платежные данные клиента банка, на чье имя выпущена карта. Данные хранятся в зашифрованном криптоключами виде и защищены от перезаписи или изменения.

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.
Беспроводные метки NFC / Хабр
Рис. 16. Trusted Service Manager или TSM – доверенный поставщик услуг. Выполняет защищенную загрузку и менеджмент контента защищенного элемента (SE) для транспортных приложений, магазинов, мобильных операторов, банковских приложений, конфиденциальные данные держателя карты.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.

В 2022 году Дугом Йегером и Тедом Фифельски, основателями SimplyTapp, Inc. был придуман термин «эмуляция хост-карты» (Host Card Emulation ), который описывал возможность открытия канала связи между терминалом бесконтактных платежей и удаленным размещенным защищенным элементом, содержащим финансовые данные, данные платежной карты, позволяющие проводить финансовые операции в терминале торговой точки. 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.
Беспроводные метки NFC / Хабр

Рис. 17. Токенизация.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

При этом:

Безопасное хранение данных

Использование защищенного элементаКонечно, об этом уже упоминалось в предыдущих разделах. Одним из вариантов хранения учетных данных карты и конфиденциальной информации на смартфоне является Security Element. Мы помним, что SE это физический чип, на который установлены каких-то приложений с конфиденциальными данными, например, апплет платежного приложения, транспортного и т.д. Этот чип может быть частью аппаратной платформы мобильного устройства, или SIM-карты, или даже SD-карты.Также мы помним, что апплетами и данными на SE управляет TSM, доверенный менеджер услуг.Беспроводные метки NFC / Хабр
Рис. 21. Апплеты в защищенном элементе.Любые конфиденциальные данные, например, данные, связанные с виртуальной картой, которые хранятся в SE, защищены так же, как и на физической бесконтактной карте. Однако есть одно важное отличие. SE постоянно подключен к смартфону и через смартфон к Интернету. Потенциал для атак намного выше, чем для реальной карты. К данным на обычной карте можно получить доступ, только если она оказывается рядом с бесконтактным считывателем, и только в том случае если бесконтактный считыватель был взломан. Из этого следует необходимость ограничить доступ к апплетам на SE.

И вот, еще одна некоммерческая организация, которая занимается разработкой спецификаций для безопасных цифровых экосистем в США, Global Platform выпустили спецификацию доверенной среды исполнения, или TEE. Эта среда, такой слой между ОС мобильного устройства и SE, в котором обмен данными и командами защищен. Вот тут спецификации Global Platform по криптографическим алгоритмам, системной архитектуре TEE и т.д.

Беспроводные метки NFC / Хабр
Рис. 22 Trusted Execution Environment – доверенная среда исполнения.
GlobalPlatform TEE Internal API – внутренний API доверенной среды исполнения. Trusted Core Environment – доверенная среда ядра. Trusted Functions – доверенные функции. TEE Kernel – ядро доверенной среды исполнения. HardWare secure resources – аппаратные ресурсы безопасности. Hardware Platform – аппаратная платформа. Rich OS – операционная система. GlobalPlatform TEE client API – клиентские API доверенной среды исполнения. Rich OS application environment – основная среда исполнения приложений в операционной системе.

Вот тут серия семинаров SmartCardAlliance по основам безопасности NFC.

Использование технологии HCEПоследние версии операционной системы Android поддерживают Host Card Emulation или HCE. Использование HCE означает, что команды NFC можно направлять прямо в API, работающее в операционной системе мобильного устройства.

Сама технология HCE не предъявляет требований, к хранению и обработке учетных или конфиденциальных данных, также HCE не предоставляет какие-либо методы обеспечения безопасности. Любая необходимая защита должна быть реализована поверх реализации HCE.Приложение может пересылать команды NFC в любое место, доступное для смартфона.

Это делает варианты реализации виртуальной карты практически безграничными – от полностью облачной карты до хранения (части) виртуальной карты в SE. Поскольку HCE не обеспечивает безопасность, эта технология используется совместно с уже известными TEE и токенизацией.

TEE предоставляет сервисы безопасности и изолирует доступ к своим аппаратным и программным ресурсам безопасности от многофункциональной ОС и связанных приложений. Алгоритм токенизации подменяет конфиденциальные данные токеном, таким же по виду, но бесполезным для злоумышленника.

Безопасный автомобиль

Раньше у вас был автомобиль и физический железный ключ от него на брелоке, все. Если ваш автомобиль хотели угнать, то разбивали стекло, вскрывали приборную панель, заводили машину двумя проводами, все, прощай автомобиль. Потом стали появляться бортовые компьютеры, электроника, иммобилайзеры.
Современный же автомобиль это технологичное пространство и инфраструктура для взаимодействия различных технологий. Автомобили оснащаются модулями Bluetooth, GPS, Wi-Fi, NFC, кроме тех, которые работают с внутренними протоколами и портами, типа OBD.
Если раньше максимальный риск для автомобиля представляло физическое проникновение и угон, то сейчас атаки стали удаленными. Вот и статьи о том, как хакеры воспользовались уязвимостями Jeep и Tesla S, а после этих случаев Fiat Chrysler автомобилей с подозрениями на те же уязвимости. Теперь максимальный риск это не угон автомобиля, а возможность перехвата управления удаленно и причинение вреда здоровью тех, кто находится в автомобиле.  Беспроводные метки NFC / ХабрРис. 18. Современный автомобиль использует различные протоколы связи.Защита современного автомобиля строится на 5 элементах: безопасный интерфейс, безопасный шлюз, безопасная сеть, безопасная обработка данных, безопасный доступ.
Беспроводные метки NFC / Хабр

Рис. 19. Безопасность автомобиля.Secure interfaces – безопасный интерфейс. Secure Gateway – безопасный шлюз. Secure Network – безопасная сеть. Secure Processing – безопасная обработка данных. Secure Car Acces – безопасный доступ в машину.

Полный текст статьи NXP тут, там подробно рассматриваются защиты на уровнях с 1 по 4. Но нас интересует безопасность применения технологии NFC, раз уж статья об этом.

Технология цифрового ключа или SmartKey (или Digital Key) разработана таким образом, что ключ не хранится и не передается в открытом виде. Цифровой ключ, это какой-то оригинальный набор данных, которые производитель автомобиля зашивает в прошивку автомобиля вместе с набором функций, которые доступны по этому ключу. Он же (производитель автомобиля) является TSM (Trusted Service Manager) для пользователей ключа, т.е. пользователь не получает ключ от автомобиля, он получает набор зашифрованных данных, которые являются ключом к расшифровке оригинального ключа, и хранятся они в SE мобильного устройства, соответственно. NFC используется только для передачи этих зашифрованных данных автомобилю. Учитывая, что NFC работает на расстоянии около 10 см., практически невозможно просканировать и узнать эти данные. Еще важной частью архитектуры безопасности является TEE, это так называемая Trusted Execution Environment или безопасная среда исполнения,  является безопасной площадью основного процессора и гарантирует защиту кода и данных, загруженных внутри, в отношении конфиденциальности и целостности.

Беспроводные метки NFC / Хабр
Рис. 20. Безопасный доступ в автомобиль по NFC.  Car OEM – производитель автомобиля. TSM – доверенный менеджер услуг (поставщик ключей). Mobile UI – мобильный интерфейс. TUI – доверенный интерфейс. TEE – доверенная среда исполнения. Secure Element – защищенный элемент. SE provider – провайдер защищенного элемента. SE provider agent – исполняемое приложение провайдера защищенного элемента.  NFC – чип NFC.

Беспроводные метки nfc

Беспроводные метки NFC / Хабр

Технический прогресс не стоит на месте, появляющиеся новые технологии со временем дешевеют и становятся доступны практически всем желающим. Как пример можно привести мобильные телефоны. Середина 80-ых — начало 90-ых были переносные таксофоны с ручками или кирпичи стоимостью несколько тысяч $, конец 90-ых — большого размера трубки, с торчащими антеннами со стоимостью от 100$ Такую же аналогию можно провести с NFC метками, используемыми в учетных целях.

В идеальном варианте и оборудование и расходники (метки) могут ничего не стоить при условии, что у работника имеется смартфон с поддержкой NFC и сам работник не против его использования. Ну и, конечно же, удалось раздобыть необходимое количество использованных билетов. На Ali стоимость от 6 рублей с лишним за метку.

Беспроводные метки NFC / Хабр

Основные затраты по внедрению описанной технологии это только время программиста.
В задачи программиста входит реализовать в мобильном приложении требуемую вашим учетом логику инвентаризации и или складского учета, а также реализовать обмен данными с основной учетной базой данных.

Для обмена можно использовать http или web сервисы, ботов телеграмм или иное месенджероподобное решение.

Описанное нигде не подглядывал, видел когда-то статью про запись пароля wifi на билет, а также имел опыт работы с ТСД (штрих.кодами rdp на винмобайл), огромным и дорогим, на мой взгляд неудобным. С тех пор было желание повторить что-то подобное на более удобном смартфоне.

Группы из 4 байтов называются страницами. Первые несколько страниц, как правило заняты служебной информацией, на одном из скриншотов можно увидеть ID метки NFC на первых двух страницах.

Беспроводные метки NFC / Хабр

Кроме ID также может содержаться информация о заблокированных readonly байтах. А также масса другой информации все зависит от типа метки и поддерживаемых возможностей. Также служебная информация может быть записана в конце метки на последних страницах. Более подробно описанное можно увидеть программе для чтения меток, например TagInfo.

Беспроводные метки NFC / Хабр

Рекомендуется записывать данные с 8 страницы для пустых — купленных меток.

Для билетов рекомендуется записывать с 16 страницы. Длина имени справочника не должна превышать 60 символов, в случае использования билета.

Некоторые билеты, как правило проездные на много поездок, имеют всего 20 страниц, с учетом блокированных служебных записать на такой билет не получиться.

Данная разработка позволит быстро интегрировать в ваше мобильное приложение функционал чтения записи NFC.a меток.

Возможные варианты использования:
Складской учет номенклатуры, упаковок, ячеек, мест хранения.
Учет ОС, МБП: шкафов, столов, компьютеров.
Мобильный пропускной пункт.
И так далее.

Исходники приложения доступны по ссылке https://github.com/PloAl/RfIdTool

Приложение является «служебным» и не имеет основной activity, также нет в меню приложений android. Запуск происходит из других приложений, туда же передаются считанные данные или передаются данные для записи в метку.

Ниже на картинке видна, полупрозрачная область «Запись метки NFC» это единственная activity приложения.

Беспроводные метки NFC / Хабр

Пример использование в android приложении:

protected void nfcStart(boolean read, String readedId) {
    
    if (read)) {
        Intent intent = new Intent("com.ploal.rfidtool.NFCREAD");
        intent.putExtra("IdLabel", readedId); //множественное чтение, предыдущий id метки 
    }
    else{
        Intent intent = new Intent("com.ploal.rfidtool.NFCWRITE");
        intent.putExtra("PageNumber", PageNumber); //глоб. переменная номер страницы 
        intent.putExtra("WriteString", WriteString); //глоб. переменная текст для записи
    }
    startActivityForResult(intent, 1);
}
@Override
protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
    if (null != data) {
        String event = data.getStringExtra("event");
        String uid = data.getStringExtra("uid");
        String result = data.getStringExtra("result");
        String text = data.getStringExtra("text");
        String[] techArr = data.getStringArrayExtra("tech");
        //обработка полученных данных ...
    }
}

Пример использование в мобильном приложении(клиенте) 1с:

&НаКлиенте
Процедура ЗапускПриложенияNFC(Чтение=Истина,ПрочитанныйID="")
    ЗПМУ = Новый ЗапускПриложенияМобильногоУстройства();
        
    Если Чтение Тогда
        ЗПМУ.Действие = "com.ploal.rfidtool.NFCREAD";
        ЗПМУ.ДополнительныеДанные.Добавить("IdLabel",ПрочитанныйID);
    Иначе
        ЗПМУ.Действие = "com.ploal.rfidtool.NFCWRITE";
        ЗПМУ.ДополнительныеДанные.Добавить("PageNumber","" НомерСтраницы);
        ЗПМУ.ДополнительныеДанные.Добавить("WriteString",ТекстЗаписи);
    КонецЕсли;
    
    Если ЗПМУ.ПоддерживаетсяЗапуск() Тогда
        ЗПМУ.Запустить(Истина);	
        Событие = "";
        Для Каждого Стр Из ЗПМУ.ДополнительныеДанные Цикл
            Если Стр.Ключ = "event" Тогда
                Событие = Стр.Значение;
            ИначеЕсли Стр.Ключ = "uid" Тогда
                УИД = Стр.Значение;	
            ИначеЕсли Стр.Ключ = "result" Тогда
                Результат = Стр.Значение; //HEX строка
            ИначеЕсли Стр.Ключ = "text" Тогда
                Текст = Стр.Значение;	
            ИначеЕсли Стр.Ключ = "tech" Тогда
                Техлист = Стр.Значение;	
            КонецЕсли;
        КонецЦикла;
        //обработка полученных данных ...
    КонецЕсли;	
КонецПроцедуры 

Гостиничный бизнес

NFC имеет широкое применение в гостиничном бизнесе. Речь, конечно, не только о гостиницах, если взять какой-то более широкий смысл, то технологию NFC используют для контроля доступа или удостоверения личности. NFC обеспечивает контроль доступа к определенным помещениям или группам помещений, в первую очередь это конечно гостиничный номер, но в зависимости от привилегий клиента он может получать доступ к SPA зоне, или любая другая зона или помещению, где доступ ограничен. NFC также может помочь отельерам или владельцам помещений в контроле пропускной способности, отслеживая, сколько людей посещают определенную комнату или проходят через какую-то зону.

Решение для гостиничного бизнеса предлагает гостям абсолютно новый опыт. В зависимости от выбранного решения гости могут сами предварительно резервировать и бронировать номера с помощью своих мобильных устройств. По прибытии они могут использовать свой смартфон для заселения или расчета.

Когда гости приезжают в отель, они сразу проходят в свой номер и открывают дверь с помощью смартфона. Больше не нужно ждать в очереди на ресепшн после длительного путешествия. Никаких ключей или карт. Это решение безопасно, удобно и экономит время для всех.

И гости, и гостиничные компании, получают выгоду, от использования NFC в отеле. Например, гость может быстрее попасть в свой номер, если его смартфон будет запрограммирован на открытие замка номера, при наличии поддержки технологии NFC, к тому же это устраняет необходимость носить физический токен (например, карту или ключ).

В этом случае вы вряд ли забудете ключ внутри комнаты, по неофициальной статистике каждый второй человек не расстается со смартфоном.  А отели экономят на стоимости физических ключей.

В случае, когда NFC используется для контроля доступа, например на мероприятие, выставку или в какой-то развлекательный комплекс, владельцы могут сократить расходы, проводя цифровую регистрацию посетителей вместо выпуска физических карточек, бейджей или билетов.

РеализацияКонечно внедрение технологии NFC в гостиничном бизнесе требует дополнительной инфраструктуры. Чтобы использовать технологию NFC, потребители услуг отеля  должны пользоваться мобильными устройствами с поддержкой NFC, а отельеры должны иметь программное и техническое оснащение, которое позволит запрограммировать смартфон посетителя.

Иначе говоря, в инфраструктуре отеля требуется использовать систему физического контроля доступа, т.е. считыватели дверей, совместимые с NFC, и программное обеспечение, способное управлять правами доступа пользователей и учетными данными.

На видео представлено сравнение классического пути регистрации и удаленной регистрации и доступа в гостиницу с помощью смартфонаА что касается использования технологии NFC в гостиничном бизнесе, и возможности регистрации гостя через его смартфон, то одними из первых эти решения стали внедрять у себя Hilton Hotels. Или по внедрению этой технологии в отеле Clarion в 2022 году.

Проблемы

Карты лояльности

Сейчас распространены приложения, так называемые «электронные кошельки» для скидочных карт, . Туда можно сохранять образы (фото) карт лояльности с номером карты или со штрих-кодом, что, конечно, упрощает значительно жизнь, исключая необходимость носить с собой кучу карт. Прекрасное решение из 90-х.

Однако новый век неотвратимо наступает, и некоторые разработчики пошли дальше, например разработчики Google Pay, они интегрировали карты лояльности прямо в платежное приложение.

Речь об интеграции скидочных, бонусных, подарочных и других карт лояльности в мобильное приложение, позволяющее проводить бесконтактную оплату при помощи NFC.Android Pay является основным примером коммерчески доступного платежного решения NFC, в котором реализованы методы для передачи данных о карте лояльности в систему торговой точки (POS) продавца.

Беспроводные метки NFC / Хабр
Рис. 8. Приложение Google Pay.

Основным преимуществом этих дополнительных возможностей является упрощение процесса оформления заказа как для потребителя, так и для продавца, теперь возможные скидки по карте лояльности будут учитываться прямо во время оплаты заказа, никаких вам «а теперь приложите бонусную карту».

Тем-же одним касанием возможно начисление бонусных баллов на карту или оплата ими покупки. Еще одно преимущество это более надежная передача данных, чем при использовании штрих-кодов. Штрих-коды представляют собой единый элемент и должны считываться определенным образом, что может вызывать проблемы если на вашем смартфоне поцарапан или разбит экран или используется защитное стекло.

Сами сканеры штрих кодов, тоже бывают разные по качеству и скорости считывания.

И далеко не все сканеры штрих-кодов могут считывать штрих-код с экрана смартфона
Внедрение карт лояльности и бонусов на основе NFC выгодно всем потребителям, продавцам и брендам:  
РеализацияКарты лояльности сохраняются в платежном приложении вместе с привязанной банковской картой и используются в режиме эмуляции карты NFC. Эти данные хранятся в защищенном элементе ( 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.

Проблемы

Медицина

В  , выпущенном технологическими аналитиками Transparency Market Research (TMR), здравоохранение является одним из самых быстрорастущих сегментов рынка для NFC, с коэффициентом CAGR (среднегодовой темп роста) 20,4%.

Кроме использования NFC в  системах контроля доступа, который был уже описан и касается медицинских учреждений в том числе, NFC может обеспечивать также безопасный логический доступ (к медицинской информации). Электронные данные нуждаются в такой же защите от несанкционированного доступа, как и физические бумажные картотеки.

Использование NFC для управления доступом к компьютерам, планшетам и другим устройствам – это удобный и безопасный способ защиты данных.Медицинские NFC браслеты на основе меток NFC позволяют отслеживать перемещение пациентов, это конечно относится больше к идентификации и системе контроля доступа, чем к здравоохранению.

Медицинский персонал может в реальном времени узнать, где находится пациент, когда в последний раз его посещала медсестра или какое лечение назначил врач. Данные собираются и хранятся в базах данных с контролируемым доступом, эта система упрощает логистику, ведение больничной картотеки и предотвращает ошибки.

Также интеллектуальные идентификационные браслеты на основе NFC меток помогают в повседневных ситуациях людям с опасными для жизни состояниями, такими как диабет, астма или аллергия на продукты питания или лекарства. В экстренном случае этот браслет предоставит подробную информацию о заболевании, аллергиях и т.д. врачам скорой помощи.

Еще одно применение медицинского браслета с NFC меткой это возможности для мониторинга пациента дома, поскольку браслет с поддержкой NFC можно настроить для отслеживания показателей жизнедеятельности. Пациент подключает браслет к смартфону или планшету, и медицинские данные передаются лечащему врачу.

Еще один случай применения меток NFC в медицине (и не только) это контроль подлинности, лекарств в конкретном случае. Метка NFC добавляется на упаковку или в маркировку лекарства, используя мобильное устройство можно проверить подлинность лекарства, просмотреть подробную информацию о дозировках или прочитать о побочных эффектах и ​​взаимодействиях лекарства.

РеализацияВнедрение NFC технологий в медицину практически все основано на связке метка-ридер. Метка может быть в любом форм-факторе, также медицинское учреждение должно быть оснащено считывателями NFC, которые передают информацию из NFC метки другим системам и базам данных.

Проблемы

Ограничение доступа к двигателю автомобиля

Приложение на устройстве с поддержкой NFC может превратить ваш смартфон в ключ автомобиля, придав новый смысл термину «бесключевой доступ». Поднеся мобильное устройство с NFC к ручке двери водителя, можно заблокировать и разблокировать автомобиль. Размещение телефона на специальном месте, которое является также площадкой беспроводной зарядки, на приборной панели внутри автомобиля включает зажигание.

РеализацияВнедрение технологии NFC внутрь автомобиля началось примерно с 2022 года, когда первые автомобили с бесключевым доступом через мобильное устройство были представлены на автосалоне в Детройте. Сначала это были автомобили премиум-класса, Mersedes-Benz и Audi.

Но на сегодняшний день многие автомобильные концерны взяли NFC на вооружение. В 2022 году организация Car Connectivity Consortium, которая занималась разработкой протокола «цифрового ключа» для использования в автомобильных системах объявила о выпуске спецификации Digital Key Release 1.

В этом протоколе обещают поддержку следующих функций:

Беспроводные метки NFC / ХабрРис. 9. Взаимодействие устройства NFC и автомобиля. Car OEM – производитель автомобиля. TSM – доверенный менеджер услуг (поставщик ключей). Mobile UI – мобильный интерфейс. TUI – доверенный интерфейс. TEE – доверенная среда исполнения. Secure Element – защищенный элемент. SE issuer – эмитент защищенного элемента. SE issuer agent – исполняемое приложение эмитента защищенного элемента.  NFC – чип NFC.

По схеме видно, что стандартизированный интерфейс позволяет обращаться к SE, где хранится цифровой ключ, и через NFC мобильного устройства передавать его автомобилю. Датчик NFC в автомобиле устанавливают в ручке двери водителя и на передней панели, под специальной площадкой.Вот тут разработки NXP в области безопасного бесключевого доступа к автомобилю.А тут про безопасную автомобильную архитектуру.

ПроблемыПроблема в том, что внедрение такой технологии в инфраструктуру автомобиля скажется на стоимости модели в сторону увеличения. И еще безопасность. Хотя производители устройств с технологией NFC уверяют, что это она из наиболее безопасных технологий, ввиду очень ограниченного радиуса действия ее практически невозможно просканировать удаленно, считывающее устройство должно находиться на расстоянии максимум 10 сантиметров, а цифровой ключ хранится в защищенном элементе мобильного устройства.

Ограниченный радиус действия, кстати, с другой стороны, тоже может быть определенной проблемой, потому что телефон надо будет поднести прямо к ручке двери автомобиля, уже не откроешь машину стоя у магазина с полными пакетами в руках, как с кнопки брелка.

Посадочные талоны

В 2022 году Международная ассоциация воздушного транспорта (IATA) объединилась с GSMA, организацией, которая представляет интересы операторов мобильной связи по всему миру для публикации «Преимущества NFC для авиаперевозок», в котором обсуждалось потенциальное использование и преимущества NFC в авиационной отрасли. Позднее, в 2022 году, IATA и NFC Forum совместно опубликовали «».

Документ, разработан в качестве руководства для авиакомпаний по определению видов использования, преимуществ и вариантов реализации.Среди преимуществ описывалась возможность ускоренного перемещения и поддержка вспомогательных услуг (например, оплата сборов за провоз багажа, приоритетный ускоренный доступ для транзитных пассажиров или пассажиров бизнес-класса, оплата наземного транспорта).

Потенциальные приложения должно было включать в себя:  регистрацию багажа, автоматическую проверку документов, выписку нового посадочного талона на отмененные или задержанные рейсы. Т.е. это практически исключало необходимость обращаться на стойку регистрации для получения бумажного посадочного талона и сдачи багажа.РеализацияСейчас технология, принятая авиакомпаниями во всем мире и внедренная в аэропортах по всему миру это штрих-код или ​​QR-код на посадочном талоне и соответствующие оптические считыватели на пунктах досмотра и посадки.Переходя от штрих-кодов к NFC, GSMA предлагает хранить учетные данные посадочных талонов в SE или защищенных элементах, которые имеют уникальные ключи шифрования, обеспечивая таким образом безопасность и целостность.

Некоторые авиакомпании, в частности шведская авиакомпания SAS, используют другой подход: вместо хранения данных, представляющих посадочные талоны на защищенном элементе внутри смартфона, они хранят данные, представляющие пользователя, а именно учетные данные часто летающих пассажиров, в мобильном приложении с поддержкой HCE.

HCE или Host Card Emulation это технология эмуляции карты при которой SE находится в облаке. В сочетании с подключенными к сети считывателями NFC на пункте регистрации на рейс учетные данные пользователя можно получить из облака для получения посадочного талона. Однако, в этом случае обязательное условие бесперебойной работы такой системы это подключение к сети.

Проблемы

Процесс имплантации

Беспроводные метки NFC / Хабр

А вот и нет — на самом деле, ничего этого не понадобится! Это фотография инструментов из первой части статьи.

Так как метка приходит уже стерилизованной и в шприце, ее имплантация существенно более проста, без проблем выполняется самостоятельно без чьей-либо помощи. В общих чертах, процесс выглядит примерно так:

  • Выбор места размещения метки. Как уже было сказано в первой части, чаще всего выбирают пространство между большим и указательным пальцами руки, так как это место обычно не испытывает давления при повседневной жизни. Если меток больше одной, как у меня, нежелательно располагать их совсем близко, лучше отступить 1-2 см друг от друга.
  • Анестезия новокаином — вводим раствор новокаина 20 мг/мл подкожно в предполагаемое место разреза, попутно раздвигая ткани и упрощая дальнейшее размещение метки, ждем в течение 5-10 минут для проникновения в окружающие ткани. Осторожнее с новокаином — при наличии у вас аллергии иили кривых рук может вызвать множество самых неприятных последствий, вплоть до смертельного исхода! Не делайте этого самостоятельно, если вы не врач. Также не делайте этого в одиночестве и будьте готовы звонить в «скорую», если что.

    В принципе, обезболивание можно пропустить, пережить укол толстой иглы в руку не так уж сложно. В таком случае желательно, чтобы введение метки все же выполняли не вы сами, а другой человек — чтобы другой рукой сделать кожную складку.

  • Имплантация — дважды протираем кожу спиртом, прокалываем кожную складку или «пузырь» с новокаином, держа иглу почти горизонтально к коже, вводим иглу на 15-20 мм, затем, нажимая на поршень шприца, выдавливаем метку через иглу под кожу. Аккуратно извлекаем иглу.

    Вот видео (не мое) о том, как это выглядит:

  • Завершение — разрез в данном случае еще меньше, чем был в первый раз, поэтому достаточно просто заклеить его лейкопластырем. Если все было сделано правильно, через 3-5 дней пластырь можно будет снять, а на коже останется лишь небольшой шрам, который через несколько месяцев исчезнет совсем. Если в течение этих дней поднимется температура — опять же, идем к врачу, не откладывая.

Спецификации nfc forum

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-AТип 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-BТип связи NFC-B основан на стандарте ISO/IEC 14443B для бесконтактных карт. NFC-B использует метод манчестерского кодирования. Двоичные данные также передаются со скоростью около 106 Кбит/с. Здесь вместо 100% используется 10% -ое изменение амплитуды для двоичного 0 (то есть низкого уровня)

NFC-FТип 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.

Транспортная инфраструктура

Беспроводные метки NFC / ХабрРис. 11. Эволюция транспортных билетов.Legacy media – устаревшие билеты. New media – новые билеты (технологии). Paper tickets – бумажные билеты. Light interface – оптический интерфейс. Contactless cards – бесконтактные карты. Contactless interface – бесконтактный интерфейс. Mobile tickets – мобильные билеты. NFC interface – интерфейс NFC.

У всего есть эволюция, например, на этом рисунке показана эволюция транспортных билетов. Ручной труд давно канул в Лету, жетоны и бумажные билеты тоже. Потом, за ними и билеты с магнитной полосой и билеты со штрих-кодами. Сейчас эволюция транспортных билетов остановилась на бесконтактных транспортных картах. Расцвет эры NFC в транспортной инфраструктуре.

Вот тут NFC Forum white paper о применении NFC на транспорте. Очевидные преимущества от внедрения: простота использования, мультикарта, которая действует на несколько видов транспорта, можно пополнить баланс через приложение, а не стоять в очереди, экологичность и прочее.

Сейчас бесконтактные транспортные карты на базе меток NFC прочно вошли в транспортную инфраструктуру. Причем, такие карты работают не только в транспортной инфраструктуре городов, на горнолыжных курортах система подъемников тоже использует карты на базе NFC меток.

РеализацияМосметро анонсировали  услугу «Мобильный билет», в процессе предоставления сервиса участвуют операторы сотовой связи (ОАО «МТС», ПАО «Мегафон», ОАО «ВымпелКом») ООО «Бриз Технологии», ГУП «Московский метрополитен» (Метрополитен)

, ГУП «Мосгортранс». Операторы сотовой связи предоставляют потребителю SIM-карту со встроенным чипом NFC, SE и подключаемой услугой мобильного билета. В этом случае оплата за транспортный тариф происходит через NFC SIM-карты со счета мобильного номера в транспортное приложение.

Оплата проезда осуществляется одним касанием телефона к валидатору транспортного оператора, т.е. для пользователя все просто.Можно ли сделать так же, но без замены сим-карты? В первую очередь, мобильное устройство должно поддерживать NFC и SE.

Во вторую очередь, платежное приложение должно напрямую работать с приложением транспортного оператора. Иными словами, если транспортную карту можно будет интегрировать в Google Pay. И Google Pay добавили такую возможность, но она пока что в каком-то полуживом режиме, по крайней мере транспортные карты действующие в России Google не понимает. Поэтому, нет.А вот для Apple есть такая услуга.

Apple Pay с Mastercard: простой и удобный способ оплаты. Оплатить проезд в метро и на МЦК с помощью Apple Pay можно в кассах, автоматах по продаже билетов, а также прямо на турникетах. Опять же, если у вас не мастеркард, то не забывайте транспортную карту.Есть приложения для мобильных устройств, которые позволяют оплачивать проездной электронным платежом, инициализируя карту через NFC, например, «мой проездной». Подробности о работе тут.

ПроблемыПервая и очевидная проблема внедрения услуги электронного билета это в единообразии. В необходимости выбора единого стандарта и единого технического решения для всех транспортных операторов, моделей телефонов и т.д.

Физический контроль доступа

Индустрия систем контроля и управления доступом (СКУД) разрабатывает решения для различных сегментов рынка, для которых в качестве идентификаторов исторически использовались низкочастотные RFID-метки, используемые с приложениями, которые позволяют подключенным в систему точкам доступа считывать метки и проверять сервер (или управляющий контроллер) в режиме реального времени для подтверждения доступа.

В течение последних нескольких лет индустрией были предприняты серьезные усилия по обновлению этой инфраструктуры и переходу от поддержки только RFID оборудования низкочастотного диапазона к более функциональным высокочастотным устройствам, совместимым с ISO / IEC 14443.

Это дает возможность выполнять дополнительные функции, кроме обычного контроля доступа, такие как оплата проживания, создание пропуска, проверка личности и предоставление других разрешений.Наиболее известной реализацией стандарта стало семейство смарт карт Mifare.

Если мы говорим про СКУД не нужно забывать что основным устройством, будет контроллер, который тоже должен поддерживать соответствующий функционал. Основной требуемый от контроллера функционал это — бесшовно работать с криптозащищенными секторами смарт-карт.

Современные облачные сервисы позволяют поставщикам продуктов и услуг доступа просто и безопасно портировать свои приложения для смарт-карт на смартфоны. Все права и функции, связанные с бесконтактной картой контроля доступа, могут обрабатываться смартфоном.Смартфоны, поддерживающие NFC, могут хранить и предоставлять учетные данные доступа считывателям, которые поддерживают карты бесконтактного доступа, соответствующие ISO / IEC 14443. Учетные данные могут быть сгенерированы в режиме реального времени  и храниться в SE или в приложении с поддержкой HCE.Смартфон, среди прочих функций, становится устройством открывания дверей, электронным билетом или системой отслеживания пользователей и посещаемости.Контроль доступа на основе NFC катастрофически удобен для управления физическим доступом для большого количества территориально распределенных объектов.

Например поставщики коммунальных услуг регулярно сталкиваются с проблемой одновременного управления многочисленными объектами и огромным количеством персонала. Это традиционно означает, что необходимо поддерживать огромное количество замков, а ключи от которых находятся в постоянном обращении.

В том числе огромным преимуществом использования смартфона с NFC в качестве ключа, является возможность использования замков, для которых источником питания будет выступать смартфон в момент идентификаций передающий на замок достаточно питания для его разблокировки.РеализацияЧастично реализация физического контроля доступа описана в пункте «Гостиничный бизнес».

Самым, наверное, распространенным примером использования технологии NFC в контроле физического доступа будут обычные домофоны, где в брелок зашивается метка с ключом, а в устройстве на двери стоит считыватель NFC меток.

ПроблемыКроме проблем, описанных в разделе «Гостиничный бизнес», есть еще несколько.Поддержка NFC производителями смартфонов до сих пор относится к аппаратам премиум-сегмента. Кроме того, некоторые телефоны имеют неоптимальное расположение и дизайн антенны, что дает в результате низкое качество считывания.

Поэтому технология NFC используется в связке с Bluetooth в качестве бесконтактного протокола. Bluetooth доступен практически на всех смартфонах, у этого протокола больший радиус действия. И производители оборудования систем контроля доступа включают поддержку Bluetooth в дополнение к стандарту ISO / IEC 14443 и NFC.

Nfc frontends

Микрочипы CLRC663 plus, MFRC630 и SLRC610 в основном предназначены для использования в приложениях для работы с бесконтактными смарт-картами и метками, в то время как PN5180 предназначен для широкого применения в приложениях, работающих со всем, от смарт-карт до мобильных телефонов.Библиотеки для встроенных систем, полностью совместимые со стандартами ISO / IEC, EMV и спецификациями NFC Forum, обеспечивают надежную работу и более простую сертификацию. Режим энергосбережения и такие функции, как обнаружение карты с низким энергопотреблением, продлевают срок службы батареи.  Беспроводные метки NFC / Хабр
Рис. 5. Начинка NFC Frontends (микрочипа NFC).

На рисунке схематично отображены модули, из которых состоит такой NFC микрочип: это NFC-интерфейс, встроенный модуль управления часами, и интерфейс для связи с микроконтроллером.

Ко всему выше сказанному, микрочип PN5180 предлагает самые передовые функции передатчика и приемника. Функции динамического контроля питания (DPC), адаптивного управления формированием волны (AWC), адаптивного управление приемником (ARC) и автоматическая обработка ошибок EMD, в соответствии с последними спецификациями ISO / IEC14443 и EMVCo, выполняются самим микрочипом без взаимодействия с другим микроконтроллером.

Поддержка этих функций упреждает использование многозадачных операционных систем, например Linux или Android. Используя функцию DPC для автоматической оптимизации антенны, PN5180 улучшает производительность, при наличии рядом металла, других карточек или мобильных телефонов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector