Control nfc

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.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

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.

Нестандартное использование NFC в СКУД

Поскольку технология NFC – это расширение стандарта ISO 14443, которое объединяет интерфейс смарт-карты и считывателя в одном устройстве, смартфон с NFC-чипом может взаимодействовать с:

  • картами, поддерживающими данный стандарт;
  • считывателями стандарта ISO 14443;
  • другими устройствами NFC.

Основным применением технологии NFC в современных СКУД является использование смартфона в качестве идентификатора доступа, т. е. одного или нескольких пропусков, например, в офис, в учебное заведение, на территорию автомобильной парковки или стадиона и в прочие места с ограниченным доступом.

Такой подход избавляет пользователя от необходимости ношения нескольких карт и пропусков, а также снижает риск забыть пропуск дома или потерять его.

На рынке СКУД уже присутствует несколько решений известных мировых производителей с поддержкой технологии NFC.

Control nfc

Специалисты компании Gartner считают, что к 2020 г. в мире около 20% организаций будут использовать мобильные учетные данные для физического доступа вместо традиционных удостоверений личности. Однако это не единственный вариант применения данной техно- логии в СКУД.

Смартфон как многофункциональное устройство, обладающее достаточной вычислительной мощностью, большим объемом памяти и возможностью мобильной передачи данных, например через интернет, позволяет реализовать на его базе несколько удобных и эффективных решений для применения в СКУД.

Наличие встроенного NFC-модуля в смартфоне или планшете позволяет использовать их в качестве мобильных считывателей. В роли идентификаторов при этом могут выступать как другие смартфоны с NFC, так и карты, соответствующие стандарту ISO 14443A, например, популярное в СКУД семейство Mifare, банковские карты с поддержкой технологий PayWave и PayPass.

1. Контроль патрулирования.

2. Организация мобильной точки доступа.

3. Переконфигурирование различных устройств.

Рассмотрим более детально каждый из этих вариантов.

Контроль патрулирования сводится к обходу территории охранником по заданному маршруту (определенный порядок прохождения контрольных точек с определенной периодичностью). Эта задача, как правило, решается при помощи установки RFID-меток в контрольных точках, данные с них считываются специальным устройством, выполненным в виде жезла, который носит сотрудник службы охраны.

Смартфон с NFC-чипом и специализированным программным обеспечением может с успехом заменить такой жезл, а контрольные точки могут быть оборудованы NFC-метками. Такие метки могут исполняться не только практически в любом форм-факторе, но и быть морозо- и влагоустойчивыми, что позволяет использовать их в любых климатических условиях.

Поскольку смартфон имеет экран, встроенную камеру, микрофон, GPS-модуль, с его помощью можно значительно расширить функционал такого решения за счет добавления дополнительных возможностей, как:

  • передача изображений, голосовых сообщений;
  • использование других типов меток, например QR-кода;
  • обмен мгновенными сообщениями (использование мессенджера);
  • определение местоположения устройства в реальном времени;
  • настройка различных типов уведомлений ответственных лиц о зафиксированных происшествиях.

Вопрос может вызвать лишь емкость аккумулятора устройства и его корпус, как правило, не подходящий для использования в сложных условиях (суровый климат, возможность падения и другие нештатные ситуации). Однако ответом на это могут стать смартфоны с повышенной емкостью аккумулятора, влаго- и ударопрочным корпусом.

Читайте ещё про NFC:  Как скачать и установить Samsung Pay на смартфон

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

Подобные решения уже существуют на рынке, и некоторые из них могут использоваться для автоматизации схожих по смыслу задач из других областей, например:

  • промышленность: осмотр техником агрегатов перед нача- лом рабочей смены;
  • железнодорожные перевозки и метрополитен: обход железнодорожных путей;
  • торговые сети: контроль времени доставки товара экспе- дитором на торговые точки;
  • гостиничный сектор: контроль работы обслуживающего персонала и др.

Стандартная задача СКУД – ограничение физического доступа и регистрация проходов сотрудников – может быть решена нестандартным способом при помощи смартфона с NFC-чипом. При наличии специализированного ПО такой смартфон может выполнять роль считывателя и контроллера СКУД одновременно, считывая данные с идентификаторов, прикладываемых проходящими людьми.

Решения подобного рода реализованы несколькими производителями СКУД и пользуются довольно высоким спросом на рынке. Задач, решаемых с помощью таких решений, может быть несколько:

  • Корпоративный транспорт – комфортная регистрация прохода сотрудников при въезде на территорию предприятия. Удобство заключается в том, что для регистрации никому не нужно выходить из автобуса и идентифицироваться на стационарном считывателе, установленном, например, на проходной, так как при помощи терминала сотрудников можно зарегистрировать непосредственно в автобусе.
  • Удаленное КПП – регистрация проходов в местах, где невозможна установка стационарных точек доступа.
  • Выездные мероприятия – удобная организация временных точек доступа, где нерентабельна установка стационарных.
  • Учет посещаемости студентов/учеников – один терминал может использовать- ся для регистрации присутствия студентов в нескольких аудиториях учебного заведения.

При этом в качестве идентификаторов могут использоваться не только карты Mifare, банковские и другие смарт-карты, удовлетворяющие стандарту ISO 14443 и использующие технологию paywave или paypass, но и другие, например, EM Marine за счет возможности подключения внешних RFID-считывателей, реализованной в некоторых из решений.

Фиксация событий и последующая передача их на сервер СКУД также может производиться как в offline-режиме (события сохраняются во внутреннюю память устройства, передаются при подключении к серверу), так и в online-режиме (для проверки прав доступа и отправки событий требуется постоянная связь с сервером).

На рынке СКУД отдельное место занимают электронные замки. Они устанавливаются на место обычных механических и срабатывают при наличии соответствующих прав доступа. Такие замки бывают двух видов – online (права доступа хранятся на сервере) и offline (права доступа хранятся в памяти идентификатора). Смартфон с NFC при наличии сервисной программы может использоваться для переконфигурирования offline-замков, не имеющих связи с сервером, например для обновления прав доступа персонала или режима работы точки доступа.

Таким же способом можно вносить изменения не только в конфигурацию электронных замков, но и считывателей, устройств хранения предметов и проч.

Несмотря на примерно десятилетнее существование самой технологии, применение NFC в СКУД еще только начинает набирать обороты. Хотя применение NFC не лишено недостатков, его использование привносит удобство и комфорт для пользователей, что имеет довольно серьезное значение в условиях современного рынка.

Многие эксперты придают особое значение развитию данной технологии и считают, что ее использование может оказать довольно сильное влияние на всю отрасль в целом.

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.

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.

Читайте ещё про NFC:  Как настроить NFC для оплаты картой Сбербанка: оплата с помощью НФС в телефоне и приложение для бесконтактной оплаты, и как работает метка?

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.

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

Какой длины может быть NDEF-сообщение?

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.

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.

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.

Читайте ещё про NFC:  Займ на Золотую корону онлайн, взять займ переводом на карту Золотая корона без отказов

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.

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);

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

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.

https://www.youtube.com/watch?v=https:tv.youtube.com

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».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector