NFC – технология беспроводной передачи данных. Экопарк Z

Использование смарт-карт и карт лояльности.

Эмуляция банковских карт не самое простой процесс, если быть честным. Потому начну с карт лояльности. Их разновидностей существует достаточное количество: и с магнитной лентой, с QR-кодом, и со штрих-кодом. Добавив карту лояльности в Google Pay, Вы упрощаете свою жизнь, уменьшая количество переносимого пластика.

Но допольнительной функцией является реализация метода для передачи данных о карте лояльности в систему торговой точки (POS) продавца, то есть возможные скидки по карте лояльности будут учитываться прямо во время оплаты заказа, никаких вам «а теперь приложите бонусную карту». (Уточнение: карта лояльности должна содержать в себе NFC. Карты со штрихкодом или QR-кодом необходимо предоставить до оплаты для сканирования их с экрана телефона).

Карты лояльности сохраняются в платежном приложении вместе с привязанной банковской картой и используются в режиме эмуляции карты NFC. Эти данные хранятся в защищенном элементе (Security Element или SE) в телефоне. Вкратце, SE — это защищенная от взлома платформа, как правило, это чип с памятью, которая позволяет безопасно хранить конфиденциальные данные, защищенные криптографическими ключами.

SE может быть интегрирован в SIM-карту, выпущенную мобильной сетью пользователя, или чипом, встроенным в телефон производителем устройства. Эта реализация хранит учетные карт лояльности в том же домене безопасности, что и данные платежной карты, привязанные к платежному приложению.

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).

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.

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.

При этом:

  • Google Pay не обрабатывает и не авторизует транзакции. Сервис только токенизирует карты и передает токены и другую информацию о клиентах платежным системам.
  • Продавец является получателем платежей. Он обязан вести бухгалтерский учет и удерживать необходимые налоги.
  • Продавцу не нужно менять свою систему обработки платежей.

Использование готовых меток для управления устройством

Одним из активных участников процесса внедрения NFC является компания Sony. В ее аппаратах предустановленна программа Smart Connect, поддерживающая работу с оригинальными метками Sony. При желании с использованием утилиты SmartTag Maker вы можете создать их самостоятельно из чистых заготовок.

Для работы системы используется формат NDEF URI с кодированием номера/цвета метки в текстовой ссылке. Всего система предусматривает до восьми меток, которые обозначены как «дом», «офис», «машина», «спальня», «слушать», «играть», «активности», «смотреть».

Вариант оригинальных меток Sony SmartTags

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

Настройка работы с метками в Sony Smart Connect

В качестве условия можно использовать опознание метки или подключение устройства, дополнительно можно ограничить время работы схемы. Набор действий достаточно широкий, в него входят запуск приложения, открытие ссылки в браузере, запуск музыки, регулировка громкости и режима, подключение аудиоустройства Bluetooth, отправка SMS, звонок, управление беспроводными интерфейсами, регулировка яркости и другие действия.

Но на самом деле не обязательно использовать фирменные метки Sony — можно найти применение и готовым меткам, не допускающим перезаписи информации. Например, это могут быть использованные транспортные карты. Дело в том, что каждая из них имеет собственный уникальный идентификатор, который можно привязать к определенным действиям специальными программами.

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

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

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

  • NFC Actions: возможность работы с облачным сервисом для хранения действий меток, запуск приложений, все традиционные для NDEF действия и несколько дополнительных (включение Wi-Fi, фонарика и т. п.);
  • NFC Profile: изменение некоторых параметров конфигурации устройства, включая состояние беспроводных интерфейсов, будильник, а также запуск программ;
  • NFC Smart Q: опции по настройке режимов телефона, запуску приложений, можно использовать несколько записей на одной метке, дополнительно создается короткая web-ссылка стандартного формата NDEF, которая позволяет на новом устройстве загрузить данную программу и использовать некоторые из опций;
  • NFC Task Launcher: кроме меток NFC может активировать настройки по подключению к Bluetooth или Wi-Fi, среди действий есть переключение режимов, интерфейсов, громкости и настроек экрана, публикации в социальных сетях, отправка e-mail и SMS, запуск приложений, открытие страниц в браузере, управление медиаплеером, настройка будильника, телефонный звонок.

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

Развертывания

По состоянию на апрель 2022 года были проведены сотни испытаний NFC. Некоторые фирмы перешли на полномасштабное развертывание услуг в одной или нескольких странах. Развертывание в нескольких странах включает развертывание Orange технологии NFC для банков, предприятий розничной торговли, транспорта и поставщиков услуг во многих европейских странах, а также развертывание Airtel Africa и Oberthur Technologies в 15 странах Африки.

  • China Telecom (третий по величине оператор мобильной связи Китая) развернул NFC в ноябре 2022 года. Компания подписала контракт с несколькими банками, чтобы их платежные приложения были доступны на ее SIM-картах. China Telecom заявила, что кошелек будет поддерживать купоны, членские карты, топливные карты и посадочные талоны. К 2022 году компания планировала выпустить 40 моделей телефонов с поддержкой NFC и 30 млн SIM-карт с поддержкой NFC.
  • Softcard (ранее Isis Mobile Wallet), совместное предприятие Verizon Wireless, AT&T и T-Mobile, специализируется на платежах в магазинах с использованием технологии NFC. Пройдя пилотные испытания в некоторых регионах, они запустились в США.
  • Vodafone запустил в Испании сервис мобильных платежей Vodafone SmartPass на основе NFC в партнерстве с Visa. Он позволяет потребителям с SIM-картой с поддержкой NFC в мобильном устройстве совершать бесконтактные платежи через свой кредитный баланс SmartPass в любом POS-терминале.
  • OTI , израильская компания, которая разрабатывает и разрабатывает технологию бесконтактных микропроцессорных смарт-карт, заключила контракт на поставку считывателей NFC одному из своих торговых партнеров в США. Партнер должен был купить считыватели OTI NFC на сумму 10 миллионов долларов в течение 3 лет.
  • Rogers Communications запустила виртуальный кошелек Suretap, чтобы пользователи могли совершать платежи со своих телефонов в Канаде в апреле 2022 года. Пользователи Suretap могут загружать подарочные карты и предоплаченные карты MasterCard у национальных розничных продавцов.
  • Первая смарт-карта для сотрудников в Шри-Ланке использует NFC.
  • По состоянию на 13 декабря 2022 года приложение Tim Hortons TimmyME BlackBerry 10 позволяло пользователям связывать свою предоплаченную карту Tim с приложением, позволяя производить оплату путем подключения устройства с поддержкой NFC к стандартному бесконтактному терминалу.
  • Google Wallet позволяет потребителям хранить данные о кредитных картах и ​​карт лояльности в виртуальном кошельке, а затем использовать устройства с поддержкой NFC в терминалах, которые также принимают транзакции MasterCard PayPass .
  • Германия, Австрия, Финляндия, Новая Зеландия, Италия, Иран, Турция и Греция опробовали системы продажи билетов NFC для общественного транспорта. Литовская столица Вильнюс 1 июля 2022 года полностью заменила бумажные билеты на общественный транспорт на карты ISO / IEC 14443 Type A.
  • Платежи на основе стикеров NFC в австралийском Bankmecu и эмитенте карт Cuscal завершили испытание платежных стикеров NFC, которые позволили потребителям совершать бесконтактные платежи в терминалах Visa payWave с помощью смарт-стикера, прикрепленного к их телефону.
  • Индия осуществляла транзакции на основе NFC в кассах для продажи билетов.
  • Партнерство Google и Equity Bank в Кении представило платежные системы NFC для общественного транспорта в столице Найроби под брендом BebaPay .
  • В январе 2022 года началась пробная версия использования мобильных телефонов Android с поддержкой NFC для оплаты проезда в общественном транспорте в Виктории, Австралия .

Технология nfc — связь на близком расстоянии – время электроники

Skip to content

В статье представлены основные характеристики стандарта NFC: область применения, режимы работы, временные параметры сигналов. Особое внимание уделено проверке устройств на соответствие требованиям стандарта.

Технология связи на малых расстояниях NFC (Near Field Communication) — совместная  разработка компаний NXP Semiconductor и Sony — представляет собой комбинацию нескольких существующих бесконтактных технологий радиочастотной (РЧ) идентификации и связи.
Технология NFC предназначена для обмена различной информацией, например, номерами телефонов, картинками, музыкальными файлами или ключами цифровой авторизации между двумя расположенными близко друг к другу устройствами с поддержкой NFC. Это могут быть любые портативные устройства, а также смарт-карты или считывающие устройства RFID. Данная технология может использоваться в качестве ключа доступа к данным или сервисам, таким как безналичная оплата или электронный замок.
Центральная частота NFC равна 13,56 МГц. Скорость передачи данных достигает 424 кбит/с на расстоянии примерно 10 см. В отличие от существующих технологий бесконтактной связи на данном диапазоне частот, которые позволяют передавать информацию только от активного устройства пассивному, NFC обеспечивает обмен между двумя активными (равноправными) устройствами. Таким образом, NFC можно использовать для доступа к устройствам радиочастотной идентификации RFID.
Технология обратно совместима с широко используемым стандартом Smart Card на основе ISO/IEC 14443 А (например, Mifare) и ISO/IEC 14443 В, а также JIS X 6319-4 (FeliCa). Для обмена между двумя устройствами разработан новый протокол ECMA-340 и ISO/IEC 18092. В 2004 г. был создан союз NFC Forum, в который вошли Sony, NXP и Nokia. Компании стали совместно работать над новой технологией, чтобы гарантировать совместимость и правильное взаимодействие устройств и сервисов. В результате NFC поддерживает все перечисленные выше стандарты. Первые устройства, сертифицированные NFC, появились в конце прошлого года.
Для обеспечения совместимости между мобильным телефоном и картами RFID различных производителей необходимо выполнить тестирование цифрового протокола и провести измерение параметров РЧ-сигнала: временных характеристик, частоты несущей, амплитуды сигнала слушателя (нагрузочная модуляция, см. ниже), а также амплитуды и чувствительности приемника в активном режиме.

Применение

Несомненное преимущество NFC — простота использования. Для обмена необходимо поднести устройства близко друг к другу. Некоторые стандартные сферы использования (см. табл. 1)
– системы сбора тарифов на транспорте;
– платежные системы;
– контроль доступа;
– передача настроек и обеспечение более сложных протоколов;
– обмен данными.
Технология предназначена в первую очередь для портативных устройств. Она является логическим продолжением и развитием технологии RFID.

Таблица 1. Применение NFC

Область

Пример

Оплата с помощью мобильного телефона

• Покупка билетов или оплата такси

• Работа с бесконтактными терминалами продаж (платежные системы)

• Хранение чеков в памяти телефона

Телефон как электронный ключ

• Для прохода в здание (контроль доступа)

• Для доступа к ПК

• Для автомобиля

• Для создания офиса дома

Передача данных

• Обмен электронными визитками

• Печать фотографий напрямую с фотоаппарата

Электронная блокировка

• Доступ к глобальным сетям или Bluetooth

Доступ к данным

• Загрузка расписаний с электронного табло на телефон

• Загрузка карт на телефон

• Считывание навигационных координат

Хранение электронных билетов на мобильном телефоне

• В театр, на аттракцион или на какое-либо мероприятие

Принцип работы

В основе NFC лежит индуктивная связь (см. рис. 1). Частота работы — 13,56 МГц, скорость передачи — 106 кбит/с (возможны 212 кбит/с и 424 кбит/с). Сигнал подвергается амплитудной манипуляции ООК с различной глубиной 100% или 10% и фазовой манипуляции BPSK.

При передаче информации пассивному устройству используется амплитудная манипуляция ASK. При обмене с активным устройством оба устройства равноправны и выступают в качестве поллинговых. Каждое устройство имеет собственный источник питания, поэтому сигнал несущей отключается сразу после окончания передачи.
За счет индуктивной связи между опрашивающим и прослушивающим устройствами пассивное устройство влияет на активное. Изменение импеданса прослушивающего устройства вызывает изменение амплитуды или фазы напряжения на антенне опрашивающего устройства, которое он обнаруживает. Этот механизм называется модуляцией нагрузки. Она выполняется в режиме прослушивания с применением вспомогательной несущей 848 кГц. В зависимости от стандарта применяется амплитудная (ASK для 14443 А) или фазовая манипуляция (BPSK для 14443 В). Еще один пассивный режим, совместимый с FeliCa, осуществляется без вспомогательной поднесущей с манипуляцией ASK на частоте 13,56 МГц.

Режимы работы

В NFC определено три основных режима работы:
– пассивный (эмуляция смарт-карты). Пассивное устройство ведет себя как бесконтактная карта одного из существующих стандартов;
– передача между равноправными устройствами. Производится обмен между двумя устройствами. При этом за счет собственного источника питания у прослушивающего устройства можно использовать NFC даже при выключенном питании опрашивающего устройства;
– активный режим (чтение или запись).
В каждом режиме может применяться один из трех способов передачи: NFC-A (14443 А), NFC-B (14443 В), NFC-F (JIS X 6319-4). Для распознавания способа передачи инициирующее устройство посылает запрос. Характеристики режимов кодирования и модуляции приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики режимов NFC

Стандарт

Тип устройства

Кодирование

Модуляция

Скорость передачи, кб/с

Несущая, МГц

NFC-A

Опрашивающее

Модифицированный код Миллера

ASK 100%

106

13,56

Прослушивающее

Манчестер

Модуляция нагрузки (ASK)

106

13,56 ± 848 кГц

NFC-B

Опрашивающее

NRZ-L

ASK 10%

106

13,56

прослушивающее

NRZ-L

Модуляция нагрузки (BPSK)

106

13,56± 848 кГц

NFC-F

Опрашивающее

Манчестер

ASK 10%

212/424

13,56

Прослушивающее

Манчестер

Модуляция нагрузки (ASK)

212/424

13,56 (без поднесущей)

В пассивном режиме используются метки NFC — пассивные устройства, предназначенные для обмена с активными NFC-устройствами. Как и метки RFID, метки NFC применяются для хранения небольшого количества данных. Всего определено 4 типа меток (см. табл. 3). 

Таблица 3. Типы меток

Тип

1

2

3

4

Стандарт

14443 А

14443 В

JIS 6319-4

14443 А/В

Совместимый продукт

Innovision Topaz

NXP Mifare

Sony FeliCa

NXP DESFire, SmartMX-JCOP, др.

Скорость передачи, кб/с

106

106

212, 424

106, 212, 424

Объем памяти

96 б, расширение до 2 кб

48 б, расширение до 2 кб

До 1 Мб

До 32 кб

Защита от коллизий

Нет

Есть

Есть

Есть

Тестирование устройств

Чтобы удостовериться, что устройство соответствует стандарту NFC, необходимо произвести несколько измерений. В зависимости от типа устройства применяется одна из двух установок (см. рис. 2а, 2б). Эталонное опрашивающее устройство подключается к генератору сигнала или усилителю мощности и посылает команды на прослушивающее устройство. Ответные сигналы анализируются с помощью специального оборудования. Эталонное устройство имеет три типа антенн (EuroPay, MasterCard, Visa) Poller-0 и два компенсированных варианта Poller-3 и Poller-6.

Эталонное прослушивающее устройство анализирует переданный поллинговым устройством сигнал. Измерение частоты и формы сигнала производится с помощью встроенного индуктивного кольца. Устройство высылает ответный сигнал посредством модуляции нагрузки с использованием внешнего генератора сигнала.

РЧ-измерения

При проверке устройства на соответствие требованиям NFC необходимо произвести измерения во всех режимах работы, поддерживаемых мобильным устройством. В активном режиме определяются следующие параметры: точность частоты несущей, передаваемая мощность, форма сигнала (время нарастания, спада и другие временные характеристики), чувствительность к модуляции нагрузки, пороговый сигнал (опрашивающее устройство должно выключать трансляцию, если присутствует внешнее поле определенной силы).
В пассивном режиме измеряются модуляция нагрузки, уровень принимаемой мощности (способность отвечать даже при плохих условиях), время задержки пакета (используется в режиме NFC-A в алгоритме предупреждения коллизий). Последний параметр определяется как промежуток времени между концом передачи команды и началом передачи сигнала.

Пример

Рассмотрим тестирование мобильного телефона с NFC в активном и пассивном режимах.
В активном режиме используется испытательная установка, схема которой показана на рисунке 2а. Она состоит из эталонного прослушивающего устройства и цифрового осциллографа для измерения уровня мощности, частоты несущей и формы сигнала. Измерения можно проводить с помощью анализатора сигнала или спектра с применением внешнего триггера. Для определения чувствительности модуляции нагрузки в ответ на принятый запрос SEL_REQ прослушивающее устройство генерирует сообщение SENS_RES. Время нарастания сигнала измеряется от уровня 5% до 90%.
Измерения в пассивном режиме проводятся с помощью эталонного опрашивающего устройства и генератора сигналов произвольной формы. Время задержки пакета определяется как промежуток между последним битом запроса и первым битом ответа. Второй способ измерения — с помощью анализатора спектра в режиме нулевой полосы (zero span). На временной оси определяется расстояние между фронтом последнего бита опрашивающего сигнала и первым битом сигнала прослушивающего устройства.
Нагрузочная модуляция определяется как разность между средним максимальным и средним минимальным значениями передаваемого сигнала на частоте 13,56 МГц (см. рис. 3).

Необходимо помнить, что анализатор выводит среднеквадратичные значения, поэтому измеренные величины следует умножить на 1,41, чтобы получить пиковые значения.

Литература

1. Near Field Communication (NFC) Technology and Measurements//www.rohde-schwarz.com.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *