NFC: Разбор технологии Near Field Communication

    Все мы привыкли к такой данности в смартфоне как NFC. И вроде бы всё с этим ясно.

    Многие не покупают смартфоны, где нет NFC, думая что это только про покупки. Но есть куча вопросов.

    Но знали ли вы что еще умеет эта технология? Что делать если в вашем смартфоне нет NFC? Как использовать чип в iPhone не только для Apple Pay? Почему она не работает, особенно с карточками Мир?

    А еще через него можно заряжать устройства…



    Сегодня мы расскажем как она работает и разберем все подробности. И главное — почему это самая недооцененная технология в вашем смартфоне!

    Как работает NFC?


    Вы наверняка знаете, что NFC расшифровывается как Near Field Communication или по-русски — связь ближнего действия.

    Но это не обычная передача данных по радиоволне. В отличие от Wi-Fi и Bluetooth NFC устроен хитрее. В основе лежит электромагнитная индукция. Это очень крутая штука из школьной программы, напомню.


    Идея в том, что вы берете один проводник, в котором нет электричества. И кладете рядом с ним второй проводник, в котором есть электричество. И знаете, что? В первом проводнике, где электричества не было, начинает течь ток!

    Круто, да?

    Когда мы впервые про нее узнали, подумали, что такое невозможно! Серьезно? Вы гоните! Пошли играть в Counter Strike, пацаны.

    Ну так вот, когда вы подносите смартфон к какой-нибудь NFC метке без питания, этого крошечного электромагнитного поля от смартфона достаточно, чтобы внутри метки побежали электроны, и заработали микросхемы внутри неё.


    Ах да. В каждой метке есть крошечная микросхема. Например, в банковских картах микрочип запускает даже простенькую версию Java. Каково?

    Может быть вы ещё слышали аббревиатуру RFID. Её разработали лет на 30 раньше. Она расшифровывается как радиочастотная идентификация. И по сути только для идентификации и подходит. Во многих офисных центрах пропуска до сих пор с RFID.


    Так вот NFC является продвинутой веткой стандарта RFID и читает часть таких меток. Но главное отличие в том, что NFC умеет еще и передавать данные, в том числе зашифрованные.

    NFC работает на частоте 13,56 МГц, что позволяет развить неплохую скорость от 106 до 424 Кбит/с. Так что mp3-файл скачается за пару минут, но только на расстоянии до 10 см.

    Физически NFC — это маленькая катушка. Например в Pixel 4 прикреплена к крышке и выглядит вот так.


    А так в Xiaomi Mi 10 Pro:



    И тут как раз пора поговрить о том, что умеет делать NFC?

    Работа этой технологии и смежных, вроде RFID, описаны в стандарте ISO 14443.  Там еще много чего свалено в кучу: например, итальянский протокол Mifare и VME — это в банковских картах.

    NFC — это своего рода USB Type-C в мире беспроводных технологий, если вы понимаете, о чем я.

    Но главное вот что. NFC может работать в трех режимах:

    1. Активный. Когда девайс считывает или записывает данные с метки или карточки. Кстати, да, данные на NFC метки можно и записывать.
    2. Передача между равноправными устройствами. Это когда вы подключаете к смартфону беспроводные наушники или используете Android Beam — помните такое. Там по NFC происходило подключение, а сама передача файла шла уже по Bluetooth.
    3. Пассивный. Когда наше устройство прикидывается чем-то пассивным: платежной картой или проездным.

    Зачем NFC, если есть Bluetooth и Wi-Fi, ведь у них и скорость, и радиус действия больше.


    Бонусы NFC вот в чем:

    1. Мгновенное подключение — одна десятая секунды.
    2. Низкое энергопотребление — 15 мА. У Bluetooth до 40 мА.
    3. Теги не требуют собственного питания.
    4. И не столь очевидное — малый радиус действия, что необходимо для безопасности и оплаты.

    Есть правда еще Bluetooth Low Energy, но это отдельная история.

    Зачем? Что нам это даёт?



    Помимо уже очевидных сценариев: пропуска, оплата и проездные — есть приложения, которые умеют класть деньги на карту «Тройка» и другие транспортные карты.

    Есть приложение — Считыватель банковских карт. Оно например может показать последние транзакции по карте. Не уверен, что это очень этично, но приложение лежит в Play Market.

    Кстати, многих интересует, почему Google и Apple Pay не работают с картами Мир? Дело не в технических особенностях. Просто платежная система не договорилась с сервисами. Платить можно через свое приложение под Android — Мир Pay. Правда оно глючное, а под iPhone его вовсе нет!

    Кстати, лайфхак. Если у вашего Android нет NFC, но платить очень хочется, что делать? Можно положить карточку под чехол. Обращайтесь. Правда толстые чехлы могут не пропускать волны даже встроенного NFC — так что проверяйте.

    Мы уже поговорили про устройства, но есть вторая важная часть — это NFC метки. Они бывают двух видов.

    1. Те, на которые можно записывать информацию. Они выглядят как маленькие наклейки. Обычно доступный объем памяти — около 700 байт. Подобные выпускала компания Sony.


    Тут можно хранить кучу всего, например:

    • Доступ к Wi-Fi для гостей
    • Записать контактные данные и использовать в качестве визитки
    • Настроить смартфон переходить в спящий режим ночью на тумбочке
    • Еще в нее можно сохранить какие-то данные, например пароль или токен от BitCoin. Только лучше в зашифрованном виде.

    Такую метку прочитает любой телефон с NFC.

    Что делать, если у вас нет NFC меток? Их можно заказать, стоят копейки.

    Но можно взять обычную банковскую карту или транспортную, вроде «Тройки». Это закрытые для записи метки. Типичный пример — ваша банковская карта. На них нельзя ничего записать.

    Но ваш смартфон можно запрограммировать на любые действия, когда к нему приложат такую штуку.

    Если у вас Android, можно поставить приложение например MacroDroid или NFC ReTag. В них можно назначать примерно такие же действия на NFC-теги. Включать/выключать Wi-Fi и звонок, запускать приложения, включать ночной режим. Например, можно сделать так, что когда вы кладете телефон на карту «Тройка», у вас автоматом открывается канал Droider. Рекомендую!

    Кстати вот так выглядит содержимое «Тройки».


    А еще можете почитать на Habr.com про чувака, который вживил NFC-метку себе в руку.

    Для чего еще может использоваться NFC?


    Одна из перспективных штук — электронные билеты. В кино или на концерты. Сейчас это делают через QR-код и это не так круто, на мой взгляд. Хотя миллионы китайцев со мной не согласятся.

    Про Apple



    Что делать, если у вас iPhone? Все думают, что доступ к NFC закрыт на iPhone, но это не так. Начиная с iOS 11, то есть с 2017 года Apple открыла доступ для разработчиков. И уже есть множество приложух таких же как на Android. Например, NFC Tools.

    Правда там остаются ограничения: транспортные и банковские карты, например, не сканируются. Нужны специальные метки, о которых мы уже говорили.

    Что делать? В iOS 13 появилась Функция Команды (Siri). И вот она как раз имеет доступ к любым NFC-меткам. Так что тут можно настроить запуск музыки по карте «Тройка». Или включить умную лампочку. Или еще кучу всего. Команды — реально бомбическая штука. Не понимаю, почему в Android такого до сих пор нет.

    Зарядка



    Если к этому моменты вы решили, что все знаете об NFC и устали от этих унылых применений. То вот вам кое-что бомбическое.

    Есть такая организация NFC Forum, которая сертифицирует NFC. Вообще у каждой технологии есть такая организация, и хорошо если она одна.

    И вот на днях они выложили очередной апдейт стандарта. И знаете что? Теперь NFC поддерживает беспроводную зарядку. Да, по сути, это четвёртый режим работы.

    Как спросите вы? Электромагнитная индукция, помните? При помощи нее.

    К слову Qi-зарядка работает точно по такому же принципу. Только там катушка побольше.

    Но есть одна проблема. Катушка у NFC маленькая, а значит и мощность зарядки маленькая — всего 1 Ватт.

    Можно ли зарядить смартфон с такой скоростью? Не стоит даже пробовать. Впрочем, функцию для этого и не придумывали.


    Основное назначение ровно противоположное — зарядка смартфоном других устройств. Это вроде реверсивной зарядки в Galaxy и других смартфонах. Например, можно подпитать сами беспроводные наушники, а не кейс от них. По сути, перед нами очень дешевая беспроводная зарядка, которая есть в любом смартфоне и которую легко вставить в любое умное устройство.

    Кстати 1 Ватт это не то чтобы слишком мало. Для сравнения со всеми iPhone кроме 11 Pro, кладут 5-ваттную зарядку. А мощность обратной беспроводной зарядки в современных флагманах колеблется на отметке 5 или 7 Вт.

    Но есть одно но — на текущих моделях эта фича не заработает. Смартфоны с с такой фишкой скорее всего начнут появляться через год-полтора. Так что ждите рекламу этой штуки от Samsung.

    Бонус для тех, кто дочитал


    Мы знаем, что вам нравятся наши подробные разборы, но мы уверены, что идея подобных роликов, а возможно и готовый сценарий у вас есть. Так вот, если у вас есть идея, вы разбираетесь в теме и готовы сделать с нами материал-разбор — пишите на нашу новую почту idea@droider.ru. Обязательно сделаем крутое видео!
    Droider.Ru
    Компания

    Похожие публикации

    Реклама
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее

    Комментарии 24

      +1
      Я думаю было бы логично, объединить катушки Qi и NFC: это удешевит и упростит внедрение и не будет смысла давать технологии по отдельности.
        +7
        это примерно как объединить в трубах горячую воду с холодной, возможно, но качество будет хуже.
        У Qi другие частоты и мощности.
          +2
          У Qi другие частоты.
          А что мешает катушке работать на другой частоте? Или там должно быть строго определённое кол-во витков? Тогда в таком случае можно сделать одну катушку, но с отводом, т.е. с 3 выводами. Для NFC используем выводы 1-2, для Qi 1-3.

          и мощности.
          Не вижу проблемы передать через более мощную катушку Qi менее мощный сигнал NFC.
          Электронику катушки можно сделать умную, чтобы сама определяла, какой режим используется, и при этом не сгорала. Приёмник радиотракта WiFi не сгорает же при работе передатчика.
        +3
        итальянский протокол Mifare

        С каких пор международная компания с головным офисом в Нидерландах- NXP Semiconductors целиком переехала в Италию? )
          +1
          И еще, почему бы всё же не сравнить с Bluetooth Low Energy? Почему это отдельная тема? Это прямой конкурент. А то сравнили со всеми, кроме основного противника )
          BLE — это и низкое потребление, тоже менее 15мА, и активация быстрее 0.05 секунды.
          Из минусов — это всё же НЕэнергонезависимый стандарт. Ему нужны батарейки, но совсем чуть чуть (от 0,01 Вт в зависимости от спецификации), а скорость раз в 5 больше (чего то около 2 Mbit/s).
          Так что вполне конкурент, особенНо в телефонах, смарт-часах и прочем носимом оборудовании.
            +2
            BLE с NFC ну никак не могут быть конкурентами — у них радиус действия различается на порядки
              0
              Вообще, у них есть очень жирный и очень заманчивый кусок рынка, где они пересекаются.
              А именно — мобильные платежи. BLE очень активно метит в этот сегмент рынка.
              Конечно у BLE есть куча минусов (безопасность например, или необходимость сильной модернизации инфраструктуры), но есть и куча плюсов. Например возможность отказа от POS терминалов, удобство, быстрота, куча маркетинговых фишек и сценариев взаимодействия и прочее. Так что тема очень активно развивается.
              0
              Для связи двух активных NFC устройств спецификация позволяет делать дальность до 100 м и скорость до 6,78 Мбит/с. Серия NFC чипов STMicroelectronics ST25R39xx такое умеет.

              Плюс для сравнения появился ещё и UWB.
              0
              А еще через него можно заряжать устройства
              а вот и нет!
              Если вы про это, то для начала прочитайте последний абзац, а на второе с компотом то, что это не внедрено ни в одном телефоне
                0
                Если можно передавать информацию, то можно и заряжать. Т.е. наверняка получится на имеющихся устройствах, но передаваемая мощность будет мала.
                  0
                  Странная у вас логика — через книги тоже можно информацию передавать
                    0
                    Передача информации в NFC и прочем происходит при передаче энергии. Т.е. она уже есть. Можно её настроить на повышение передаваемой мощности.
                      0
                      Но по вашей логике и через книги можно энергию передавать.
                      А ещё перечитайте первое сообщение, на которое ответили, я там не отрицал принципиальную возможность, а даже подтвердил её
                  0
                  А вот и да!
                  Вы отстали от жизни. Недавно (буквально 2 недели назад) NFC Forum выкатил новый стандарт NFC, который поддерживает беспроводную зарядку.
                  Так что, добро пожаловать в будущее )
                    0
                    «можно» и «вскоре можно будет» — всё-таки, два совершенно разных смысла
                  0

                  Только с начала карантина начал платить через телефон, чтоб пин код не вводить, хотя в телефонах уже лет 5. Как-то никак не приноравлюсь, хорошо если со второго раза оплатить получается. Сканировал пропуск на работе — что-то показало, но никакой кнопки типа "склонировать" не было.


                  Вообще, как оно различает, что надо делать? Какому считывателю какие данные предоставлять? Со своими метками понятно. А вот терминалы платёжные? На них на всех какой то один ид прошит? Склонировать если его, терминалом можно прикинуться?

                    0
                    Главное разобраться, где у Вашего телефона расположена катушка NFC и куда (к какой части) терминала надо ее прикладывать. И тогда всё получается с одной попытки.

                    Клонирование пропуска работает примерно так: при запуске приложения, которое умеет клонировать NFC метки, оно переводит NFC приемо-передатчик в активный режим, и как только будет поднесен пропуск/карта/етс, данные будут прочитаны и сохранены, дополнительной кнопки «Склонировать» как правило нет (для простоты и удобства)

                    Касательно того, кому что отвечать: система работает по принципу «запрос-ответ». Платежные терминалы спрашивают одно, считыватели пропусков другое, и так далее. Как-то так
                      0

                      Именно при платежах (Google Pay) есть ещё нюанс с авторизацией. Когда подносишь к терминалу нужно пин-код ввести или палец приложить. И, кажется, в такие моменты телефон немного сдвигаешь и коннект теряется. Или просто мало времени даётся.


                      То есть приложение было неправильное, получается.


                      Какие стандартизированные коды есть? Типа запрос на проведение платежа 00001, на проход через дверь 00002? А приложения телефона настроены на запуск на тот или иной код? Это приложение отвечает за платежи, это за проходы через двери?

                        0
                        Бесплатный совет — разблокировку телефона удобнее производить перед тем, как прикладывать к терминалу.
                        Касательно того, как работает NFC — там всё гораздо сложнее, я описал лишь в самых общих чертах, как оно работает.
                        Если Вам так интересно разобраться в деталях, и с английским нет проблем — www.ecma-international.org/publications/files/ECMA-ST/ECMA-340.pdf
                          0

                          Так я разблокирую, конечно. Но именно в момент оплаты просит ещё раз разблокировать.


                          За ссылку спасибо, но спецификация — всё же перебор для расширения кругозора.

                            +1
                            Странно, у меня Ми 9Т и не просит еще раз разблокировку при оплате. Просто разблокировал, приложил, увидел галочку (если гугл-пей, как в айфонах — не видел) и всё, профит.
                            Возможно, Вы сами настроили дополнительную авторизацию для гугл-пея, попробуйте посмотреть в настройках.

                            Просто в нескольких словах объяснить как телефон узнает, какое приложение запускать — вряд-ли выйдет. Но я попробую хоть примерно обозначить.

                            Внутри приложения объявляется определенная метка или метки (tag/tags), на которые приложение хочет реагировать. В случае, когда прочитана nfc-метка или карта, и в прочитанной информации содержится нужная метка — система запускает нужное приложение и передает ему полученные и разобранные данные. Это в пассивном варианте.
                            В активном варианте приложение просто получает данные, прочитанные nfc-модулем и разобранные в понятные структуры данных, и что-то с ними делает.

                            Детальнее тут можно посмотреть:
                            developer.android.com/guide/topics/connectivity/nfc/nfc
                              0

                              Спасибо. Достаточно понятно. Видимо, терминалы с поддержкой Google Pay передают специфичный именно для него таг

                                0
                                Касательно терминалов оплаты, я могу ошибаться, но скорее всего они вообще не знают, что Вы заплатили телефоном с nfc, а не пластиковой картой с paypass.

                                Собственно, после условного «рукопожатия» между телефоном и терминалом терминал запрашивает данные плательщика (данные не шлются в открытом виде, при каждой операции генерируется специальный одноразовый код по которому банк сможет определить плательщика и списать нужную сумму с нужного счета), и телефон, видя этот запрос, запускает платежное приложение, а то притворяется картой и отправляет те же данные, которые бы отправила карта с paypass

                                Есть нюанс — paypass без ввода пин-кода можно оплатить только на небольшую сумму в рамках лимита, установленного банком, в то время как оплата разблокированным телефоном с NFC через платежное приложение возможна на любую сумму доступную на карте или в рамках кредитного лимита кредитки. Не разблокированный телефон с nfc может подтвердить оплату в рамках того же лимита, что и карта с paypass без введения пин-кода.
                    +1
                    Забавно, прочитать статью было очень даже приятно, хорошее такое послевкусие.
                    После роликов на трубе такого не замечал. И да, прочитав имя автора в конце статьи понял, почему в тексте рекомендуется именно этот «интересный канал».
                    На Дройдере как-то всё быстро и резко, а текстом так тепло и лампово на старом ноутбуке с подсевшими лампами, отдающими желтизной.

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое