Что такое NFC и как научится им пользоваться?

Типы NFC-меток

Существует четыре типа меток, описанных NFC-форумом, все они базируются на RFID-протоколах. Это делает NFC метки частично совместимыми со многими уже существующими RFID системами (например, Mifare и FeliCa). Хотя эти более старые системы не поддерживают NDEF, они, однако, могут опознавать NFC метки, которые совместимы с ними.

Например, считыватель RFID, который предназначен для работы с метками Mifare Ultralight, может считать идентификационный номер метки NFC 2 типа, хоть и не может прочитать закодированную NDEF информацию. Есть также пятый тип, который совместим с технологией, но при этом не является частью NFC-спецификации.

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

Тип 1:

  • 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.

Как проверить, есть ли NFC в вашем телефоне?

NFC расшифровывается следующим образом – Near Field Communication. В переводе это обозначает «ближняя связь». Основной нюанс заключается в маленьком радиусе действия, этот показатель составляет не больше 10 см.

Данная функция позволяет осуществлять обмены информацией бесконтактно. Важно, чтобы при передаче данных устройства находились близко друг к другу, например, смартфон и смарт-карта, терминал для оплаты и т. д.

NFC создана на базе RFID, которое расшифровывается как Radio Frequency Identification. Технология представляет собой радиочастотную идентификацию, которая определяет различные объекты автоматически. В данном случае применяется специальный радиосигнал, производящий считывание требуемой информации, которая содержится в транспондерах, определяющихся в качестве NFC-метки.

К главным особенностям представленной технологии относятся следующие моменты:

  • маленький размер датчика;
  • позволяет обмениваться любой информацией со смартфонами и пассивными гаджетами;
  • не требует много энергии для работы;
  • небольшая скорость в момент обмена информации;
  • сопряжение с нужным устройством занимает не более 0,1 сек.;
  • небольшая стоимость технологии.

Из-за маленького размера и небольшому показателю энергопотребления данная функция пользуется популярностью, ее легко монтировать во множество устройств.

Что такое NFC и как научится им пользоваться?

Представленная коммуникация встраивается не только в телефоны, но и в другие гаджеты, к примеру, терминалы оплаты. Сам приемник не требует много места, в основном его монтируют в свободное пространство между аккумулятором смартфона и крышкой. Но если телефон не поддается простому разбору и вы не можете посмотреть на его внутренности, то как определить наличие NFC?

Внимательно ознакомьтесь с внешними указателями на телефоне. Часто разработчики указывают небольшую эмблему в виде антенн прямо на крышке мобильника, свидетельствующую о наличии технологии. Также значок будет располагаться в верхнем всплывающем меню телефона.

На данный момент NFC внедряется во все смартфоны Android, версия которого не менее 4.0. Еще один способ, позволяющий узнать о наличии коммуникации, – зайти в настройки, выбрать графу «Беспроводные сети», затем нажать «Еще». Если функция там указана, то поставьте напротив галочку.

Также эта опция часто встречается в карточках, предназначенных для оплаты проезда, или в банковском пластике. Помимо этого, ее стали встраивать в бытовую технику, сюда входят новые холодильники с опцией «Смарт».

Все очень просто! Для того чтобы узнать есть ли NFC чип на вашем любимом смартфоне или планшете Android и включить при необходимости, вам необходимо перейти в Настройки -{amp}gt; Беспроводные сети (либо Дополнительные функции) -{amp}gt; NFC

Читайте ещё про NFC:  Датчик nfc как проверить

Если у вас нет данного параметра в меню, то NFC в вашем Android отсутствует и его ни как не добавить, скачав «программу nfc», либо используя паяльник.

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).

Есть ли разница между NFC и Bluetooth?

NFC в телефоне часто сравнивают с Bluetooth. В основном это связано с бесконтактной передачей и маленьким радиусом действия. На данный момент эти функции внедряют сразу в новые смартфоны.

Между представленными технологиями существуют серьезные отличия. Основной нюанс заключается в скорости работы. Например, NFC работает намного медленнее, зато занимает немного энергии, а сопряжение осуществляется мгновенно и автоматически, в отличие от Bluetooth.

Например, чтобы воспользоваться Блютузом, вам потребуется включить его, затем открыть список доступных устройств, выбрать нужное и ожидать, когда телефон подключится к нему. В то время как для Near Field Communication потребуется менее секунды, чтобы начать работу самостоятельно, вам необходимо только приложить свой мобильник к нужному гаджету.

Следующее отличие заключается в скорости передачи. Например, NFC имеет скоростной показатель 424 кбит/с, а Bluetooth, версия которого 2.1, – 2,1 Мбит/с. На данный момент в некоторые смартфоны внедряют Блютуз версии 3.1, развивающий скорость до 40 Мбит/с.

Третье отличие состоит в поле действия. Для Bluetooth этот показатель составляет не более 20 см, а для NFC – не более 10. Это является достоинством для данной коммуникации, ведь такой маленький радиус станет гарантией того, что вы не подключитесь к ненужному гаджету.

Архитектура NFC

Что такое NFC и как научится им пользоваться?

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.

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

Читаем NDEF-сообщение

Что такое NFC и как научится им пользоваться?

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.

Читайте ещё про NFC:  Внешний NFC модуль: что это такое, как установить

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.

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.

Что такое NFC и как научится им пользоваться?

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.).

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.
Читайте ещё про NFC:  Как включить NFC на iPhone? В каких iPhone есть NFC?

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.

Kotlin

override fun onNewIntent(intent: Intent) {
    super.onNewIntent(intent)
    ...
    if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED == intent.action) {
        intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES)?.also { rawMessages -{amp}gt;
            val messages: List = rawMessages.map { it as NdefMessage }
            // Обработка массива сообщений.
            ...
        }
    }
}
@Override
protected void onNewIntent(Intent intent) {
    super.onNewIntent(intent);
    ...
    if (NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(intent.getAction())) {
        Parcelable[] rawMessages =
            intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES);
        if (rawMessages != null) {
            NdefMessage[] messages = new NdefMessage[rawMessages.length];
            for (int i = 0; i {amp}lt; rawMessages.length; i  ) {
                messages[i] = (NdefMessage) rawMessages[i];
            }
            // Обработка массива сообщений.
            ...
        }
    }
}

Kotlin

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

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

Что такое NFC и как научится им пользоваться?

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.

Kotlin

Варианты использования

С момента выхода этой технологии некоторые пользователи задаются вопросом, какие существует способы применения. Устройство может осуществлять работу в двух режимах.

  1. Активный. Подразумевает, что два гаджета владеют технологией NFC.
  2. Пассивный. Применяется рабочее поле только одного из устройств.

Представленная коммуникация разработана в качестве чипа, который работает в двух режимах. Первый предназначен для взаимного обмена данными между устройствами. Второй принято использовать на специальных рабочих пропусках, картах метро и т. д.

Самый востребованный вариант использования – бесконтактная оплата. Произведите привязку банковской карты к своему смартфону, а при оплате прикладывайте телефон к терминалу. Подобный способ гарантирует защиту от мошенников. Злоумышленники не смогут перехватить сигнал из-за малого поля действия работы NFC.

Вам не потребуется носить карту с собой, вы сможете расплачиваться в магазинах, приложив телефон к терминалу, который поддерживает бесконтактную оплату. Как пользоваться функцией?

  1. Вы должны иметь специальную банковскую карту, где поддерживается опция paypass.
  2. Установите приложение от вашего банка.
  3. Выполните вход в личный кабинет и перейдите в главное меню.
  4. Выберите графу NFC.
  5. Затем приложите карточку к задней крышке телефона. Это требуется для того, чтобы датчик считал информацию по ней.

Второй вариант использования подразумевает информационный обмен. Для этого необходимо установить приложение Android Beam. Данный софт позволит перекидывать различные файлы на другой смартфон.

alt

Не забывайте, что скорость передачи будет крайне маленькой, из-за чего рекомендуется не отправлять тяжелые файлы, а ограничиться отправкой сообщений или ссылок.

Чтобы воспользоваться этой функцией, необходимо включить NFC в настройках. Пункт активации располагается в графе «Беспроводные сети». Затем укажите, какое соединение вам требуется.

Плюсы и минусы модуля

Среди главных достоинств выделяют маленький показатель энергопотребления, приемлемую цену, удобство использования и безопасность. Но прежде чем начать пользоваться NFC, требуется ознакомиться с некоторыми нюансами.

Разберем основные минусы NFC.

  1. Небольшой радиус работы. Это приносит некоторый дискомфорт при использовании. Хотя, в то же время, этот показатель создает максимальную защиту. Вы не сможете случайно произвести команду, оплатить покупку и т.д.
  2. Бесконтрольное создание модификаций для NFC. К примеру, разработчики «Сони» и «Хаоми» взялись за доработку технологии передачи. Они самостоятельно делают расходные материалы, которые осуществляют свою работу лишь с гаджетами их фирмы. Иными словами, чтобы использовать все опции NFC, вам придется приобретать смартфоны лишь конкретных марок. Сюда же входит установка специальных приложений от этого же разработчика.

Некоторые из недостатков исправляются постепенно. Разработчики не забрасывают свою технологию и постоянно вносят различные доработки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector