Введение
На первый взгляд может показаться, что многочисленные беспроводные интерфейсы сегодня уже покрывают все возможные популярные задачи и сценарии, так что еще один вариант просто не нужен. Однако если посмотреть на развитие современных технологий, то можно заметить, что все больше внимания уделяется вопросам энергопотребления, особенно если речь идет о мобильных устройствах.
В частности версия 4.0 известного семейства протоколов Bluetooth как раз ориентирована на снижение затрат заряда батареи. Второй момент, который стоит упомянуть, состоит в том, что не для каждой задачи требуется большая дальность работы. Бывает даже наоборот — хочется явно ограничить расстояние между взаимодействующими устройствами.
Кроме очевидного снижения потребления, это также влияет и на безопасность. Да и про объемы передаваемых данных тоже можно сделать аналогичное замечание. Так что идея небыстрого беспроводного интерфейса, работающего на небольших расстояниях и отличающегося низким энергопотреблением вполне имеет право на существование.
За начальную точку отсчета в истории развития NFC можно принять 2004 год, когда Nokia, Philips и Sony объявили о создании форума NFC с целью разработки и стандартизации интерфейса взаимодействия различных устройств, основанного на касании.
Впрочем, первые версии спецификаций были созданы немного ранее. Пожалуй, по современным меркам технологию можно считать очень молодой (если не учитывать историю RFID), однако она уже достаточно часто встречается в реальных продуктах и сервисах. В частности, на прошедшем в конце февраля Mobile World Congress 2021 этой теме были посвящены многие стенды и демонстрации.
Такой знак можно встретить на устройствах с технологией NFC
Формальные характеристики интерфейса следующие: работа на расстоянии нескольких сантиметров, максимальная скорость обмена информацией около 400 Кбит/с, поддерживается полнодуплексный обмен данными, рабочая частота 13,56 МГц, время установления соединения не превышает 0,1 с, режим работы — точка–точка. Видно, что эти параметры кардинально отличают NFC от других популярных беспроводных интерфейсов.
Если говорить про устройства, то кроме активных контроллеров в NFC существуют и пассивные варианты (они обычно называются метками), которые получают питание беспроводным способом от активного контроллера. Одним из примеров являются современные карты для проезда на городском транспорте.
Один из простейших вариантов пассивной NFC-метки
Компактный размер контроллера и его низкое потребление позволяет реализовать NFC даже в таких небольших конструкциях, как SIM-карты или карты памяти microSD. Однако для полноценной работы необходимо использование специальной антенны. В телефонах она обычно находится на обратной стороне крышки батарейного отсека или же встроена в заднюю панель, если аппарат не предполагает съемной батареи.
Антенну NFC часто размещают на задней крышке смартфона
Небольшой радиус действия может негативно сказаться при использовании планшетов — найти нужное место для «прикладывания» может быть не так просто, как хотелось бы. Для решения этой проблемы некоторые производители помечают местонахождение антенны специальным знаком.
С точки зрения безопасности, разработчики не стали реализовывать элементы защиты от перехвата и атаки ретрансляции. Это конечно затрудняет реализацию безопасных решений, поскольку требует от самих приложений защиты на более высоком уровне. Отметим, что на самом деле аналогично ведет себя и такой известный протокол, как TCP/IP.
Пожалуй, самое главное, что нужно сегодня знать о NFC, это то, что сам по себе интерфейс не дает никаких реальных практических сценариев использования или решений. В отличие, например, от Bluetooth, профили которого четко описывают, как передать файл, как подключить гарнитуру или обеспечить сетевой доступ, NFC является только базой, а непосредственные сценарии работы обеспечиваются дополнительным программным обеспечением, которое работает через него.
Интересно, что любые установленные на смартфон или планшет программы могут зарегистрироваться в операционной системе как обработчики событий, связанных с NFC, и тогда при внешнем «вызове» вы увидите стандартное меню «чем вы хотите осуществить это действие?».
Форум NFC старается помочь с этой неопределенностью, предлагая стандартизировать протоколы для определенных сценариев (в частности NDEF для хранения коротких сообщений на метках и SNEP (Simple NDEF Exchange Protocol) для обмена информацией между устройствами), однако практическое определение совместимости конкретных устройств обычно затруднено отсутствием детальной информации от производителя и средств диагностики.
В каких смартфонах есть nfc?
Перечисление всех устройств с поддержкой коммуникаций ближнего поля займет несколько страниц. Поэтому мы ограничимся кратким описанием самых интересных моделей, и начнем с продукции Apple.
Впервые NFC-антенны появились в iPhone 6. Одновременно с презентацией устройства была представлена и бесконтактная платежная система Apple Pay. Поддержка технологии есть во всех последующих смартфонах американского бренда, включая доступные SE. В большинстве моделей она предназначается исключительно для соединения с банковскими терминалами.
Разумный выбор — iPhone 11 Pro. Смартфон удобно ложится в руку и помещается в кармане. В любой момент вы сможете использовать его в качестве электронного кошелька. OLED-экран подстраивается под окружающее освещение, меняя яркость и цветовую температуру, поэтому изображение всегда остается четким и приятным для глаз.
Если говорить об Android-устройствах, выбор будет намного шире. Модуль NFC есть во всех классах — от ультрабюджетного до флагманского.
Самый доступный смартфон с поддержкой коммуникаций ближнего поля — Vertex Impress Click. Модель совместима со всеми функциям NFC-антенны, включая обмен файлами, авторизацию и бесконтактные платежи. Она полностью соответствует требованиям разработчиков — ее мощности достаточно для запуска Google Pay и мобильных приложений банков.
Куда интереснее другой бюджетный смартфон — ZTE Blade V9. В его активе широкоформатный экран с разрешением Full HD и процессор Qualcomm Snapdragon 450, позволяющий запускать большинство современных игр с минимальными или средними настройками графики.
Устройство также радует объемом памяти — 4 ГБ оперативной и 64 ГБ физической в базовой комплектации. Двойная камера смартфона с матрицей 16 Мп умеет снимать с эффектом боке. Владельцу доступно два способа разблокировки — с помощью отпечатков пальцев и функции распознавания лиц.
В среднем классе стоит отметить смартфон Xiaomi Redmi Note 8T, который оснащен актуальными технологиями по доступной цене. Его гордость — модная квадрокамера с разрешением 48 Мп, способная делать четкие фотографии днем и ночью. Процессор Qualcomm Snapdragon 665 поддерживает стабильный FPS в играх при средних или высоких настройках графики.
Оболочка операционной системы MIUI оптимизирует энергопотребление , поэтому батарея емкостью 4 000 мА*ч обеспечивает до 2 дней автономной работы. В устройстве также есть инфракрасный порт для дистанционного управления кондиционерами, телевизорами и другой бытовой техникой.
В категории «доступных флагманов» наиболее интересен Huawei P40 lite. Смартфон собран на базе процессора Kirin 810 со встроенной нейросетью. Искусственный интеллект ускоряет запуск приложений, сглаживает анимацию при высоких нагрузках, предотвращает падение FPS и снижает температуру внутренних компонентов в играх.
В премиум-классе нельзя пройти мимо бескомпромиссного Samsung Galaxy S20 Ultra. Его счетверенная камера с перископным объективом делает снимки с десятикратным зумом без потери качества. И даже при 100-кратном зуме вы различите детали изображения: искусственный интеллект сглаживает контуры и «дорисовывает» текстуры.
Процессор Exynos 990 гарантирует исключительно плавную работу в любых сценариях — от неспешного пролистывания соцсетей до построения виртуальной реальности. Технология DeX позволяет превратить смартфон в стационарный компьютер, подключив к нему мышку, клавиатуру и монитор при помощи компактного адаптера.
Виды внешних nfc-модулей и их функционал
Существует несколько видов внешних НФС модулей. Они имеют разные размеры и функции. Микрочипы быстрого действия могут быть активными или пассивными. В первом случае происходит полноценный обмен данными между устройствами. Во втором — ограниченный. Какие типы модулей встречаются сегодня:
- Сим-карта с НФС. По внешним признакам похожа на обычную симку. Продажу товара осуществляют многие сотовые операторы. Sim-карта позволяет проводить бесконтактные платежи и денежные переводы. Подобная технология удобна, но не всегда безопасна.
- Метки НФС. Для некоторых смартфонов выпускают специальные бесконтактные метки. Они выглядят в виде круглых дисков, которые прикрепляют на внешний корпус айфона. Технология позволяет проводить платежи, управлять устройствами. Существенный недостаток — необходимость установки дополнительных приложений.
- Антенны. Такие модули крепят под крышку смартфона. Устройство подходит для гаджетов, имеющих снимающуюся заднюю панель. Возможности антенны велики: можно переводить деньги на разные счета, оплачивать покупки, управлять другими гаджетами.
Важно! Антенны НФС считаются более выгодным устройством. Однако они имеют высокое энергопотребление.
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.
Насколько это безопасно?
Удобно ли применение данной технологии – вопрос спорный, потому что потребители продолжают расплачиваться пластиковыми картами или наличными средствами. Как говорится, каждый делает выбор самостоятельно. В отношении же соблюдения мер безопасности необходимо сказать следующее – новая технология значительно надежнее, чем применение пластиковой карты, и доказать это легко.
Сегодня почти все финансовые учреждения Российской Федерации выпускают платежные карты с технологиями RFID либо НФС, что подтверждается специальной символикой в виде волны, уходящей в сторону (такой значок зачастую путают с обозначением Wi-Fi, направленным, как правило, вверх и имеющим точку в центре).
Разберемся с плюсами и минусами применения пластиковых карточек, и начнем именно с недостатков. Всплеск инновационного прогресса гребнем поднял многочисленную армию злоумышленников, которые в час пик находятся в многолюдных местах и специальными сканирующими устройствами снимают с карт граждан по 999 рублей.
Преимущество же состоит в том, что оплата товара выполняется оперативно, потому что сумма, не превышающая установленный лимит в одну тысячу рублей, не требует дополнительных действий, подтверждающих намерение потребителя.
Если потребитель пользуется смартфоном с привязанной к нему платежной карточкой, то для ее применения требуется в первую очередь разблокировать мобильное устройство, после чего – активировать платежное приложение и только после этого переходить к процессу перевода денег. Это означает, что функция НФС в гаджете находится в активном режиме только по требованию владельца.
Еще один недостаток платежной карточки – все информация о ее реквизитах размещена на поверхности пластика. Здесь вы найдете номер банковского продукта, период его действия, личные данные пользователя, второй CVC-код. Получается, что в случае утери карты кто-то получит возможность снять оставшиеся на счету деньги.
Конечно, для таких случаев существует аутентификация по СМС, когда на номер телефона поступает код, которым подтверждается совершаемая банковская операция. Но работа СМС-банкинга не способна в полной мере обезопасить транзакции, и снятие денег возможно в случае обхода этих защитных мер.
Делаем вывод, что с потерей карточки возрастает вероятность утраты денежных средств. Мобильное устройство сохраняет все реквизиты в зашифрованном виде, и получить их просто так невозможно. Потребуется разблокировать телефон, чтобы использовать деньги, после этого – подобрать пароль от платежного приложения.
Одним словом, применение технологии НФС на мобильном устройстве таит меньшую опасность, чем оплата товаров пластиковой карточкой. Правда, определенные неудобства все же имеются.
Обмен информацией между устройствами
За исключением Android Beam описанные выше сценарии предполагают работу одного телефона с меткой или специализированным терминалом. Если же говорить про прямую связь аппаратов между собой, то основной вопрос здесь — совместимость. Конечно, в случае продуктов одного производителя, особенно крупного, у того есть возможность просто установить в прошивку соответствующую программу.
Учитывая, что собственная скорость NFC очень мала, для быстрой передачи файлов обычно используется Bluetooth или Wi-Fi, а NFC работает только на этапе согласования параметров подключения и установления связи. Для проверки этого сценария мы попробовали на наших устройствах несколько программ для передачи файлов с заявленной поддержкой NFC.
Send! File Transfer (NFC) в бесплатной версии позволяет обмениваться файлами фотографий, музыки и видео. Для установления связи можно использовать NFC или QR-коды. Передача осуществляется через Bluetooth или Wi-Fi (в случае, если оба устройства имеют поддержку Wi-Fi Direct, которой в использовавшемся телефоне Sony не оказалось). В итоге нам удалось увидеть скорость на уровне 65 КБ/с, что, конечно, слишком мало даже для фотографий.
Обмен данными в Send! File Transfer
Blue NFC, как понятно из названия, также упрощает обмен файлами по Bluetooth, заменяя этапы включения, поиска и сопряжения на касание с обменом информацией по NFC. Скорость работы не очень велика — на уровне упомянутой выше программы.
File Expert HD также использует Bluetooth, но скорость составляет уже 100-200 КБ/с. Правда, справедливости ради стоит заметить, что в этой программе есть и много других режимов обмена файлами.
Еще более высокую скорость показала утилита SuperBeam WiFi Direct Share. Она менее универсальна, чем File Expert HD, однако способна обеспечить соединение по Wi-Fi, даже если у устройств нет поддержки Wi-Fi Direct. А скорость передачи составила в наших тестах около 2 МБ/с, что уже очень неплохо.
Таким образом даже видеоролики в несколько десятков мегабайт можно будет перенести за разумное время. Как и ранее, NFC используется здесь только для начальной настройки соединения устройств. Поддерживается передача любых типов файлов. Утилита встраивается в стандартное меню приложений «поделиться».
Плюсы и минусы технологии
» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen>Как мы убедились ранее, у технологии NFC имеется множество достоинств, но и недостатки также присутствуют.
Плюсы | Минусы |
|
|
|
|
|
|
| |
| |
Технология NFC — яркий пример того, как современные идеи могут облегчить каждодневную рутину. Больше не нужно беспокоиться о том, что вы забыли дома кошелек с деньгами, пропуск, бонусную карту или проездной билет — они всегда под рукой и находятся в вашем смартфоне. А задав нужные команды, с помощью NFC можно автоматизировать бытовые и рабочие процессы.
Еще каких-то пару лет назад данная технология была уделом лишь флагманских смартфонов. Но количество устройств с поддержкой NFC неуклонно растет, и не за горами времена, когда на рынке не останется устройств без этой технологии, а мы уже не сможем представить себе жизнь без NFC.
Чтение и запись меток
Описанный Android Beam использует возможность передачи и обработки коротких информационных сообщений. Однако в реальности их можно не только передавать с телефона, но и считывать с пассивных меток. В некотором смысле эта технология аналогична известным QR-кодам, которые считываются фотокамерой телефона.
При этом полезная информация (например, ссылка на страницу сайта) занимает буквально несколько десятков байт. Метки могут использоваться компаниями, например, для продвижения своих товаров или услуг. Учитывая компактный размер пассивной метки (точнее, сравнимую с листом бумаги толщину — из-за антенны площадь будет все-таки значительной, не менее пятирублевой монеты), она может быть размещена практически в любом месте: на коробке с товаром, в журнале, на информационной стойке и других местах.
Пассивные метки NFC могут быть изготовлены в виде брелков
Если же говорить про собственноручное изготовление меток, то и это вполне осуществимый сценарий. Для этого нужно приобрести чистые заготовки и с использованием специальной программы для телефона записать на них требуемую информацию. Для примера мы купили несколько разных вариантов: наклейку минимальной толщины, защищенный кружочек из пластика и брелки.
Все они имели совсем небольшой объем памяти — всего 144 байта (на рынке присутствуют варианты и на 4 КБ). Число циклов перезаписи указано не было, но для большинства сценариев применения этот параметр не критичен. Для работы с метками можно рекомендовать программы NXP Semiconductors — TagInfo и TagWriter.
Чтение меток в NXP Semiconductors TagInfo
Первая позволит вам считать данные с метки и расшифровать информацию по стандарту NDEF, а вторая поможет создать собственные метки. При этом поддерживаются несколько подвариантов NDEF: контакт, ссылка, текст, SMS, почтовое сообщение, телефонный номер, соединение по Bluetooth, географическое расположение, ссылка на локальный файл, запуск приложения, URI.
Обратите внимание, что при создании записи нужно учитывать объем хранимых данных. Например, фотография контакта может занимать несколько килобайт, сообщения или текст также легко могут выйти за 144 байта. Кстати, программа NFC TagInfo компании NFC Research Lab со специальным плагином может прочитать и показать вам цветную фотографию из биометрического паспорта.
Запись меток в NXP Semiconductors TagWriter
Отметим, что автоматическая обработка считанных меток зависит от контента. В частности, иногда требуются дополнительные подтверждение для осуществления самого действия. Например, в случае SMS открывается заполненная форма сообщения, но собственно отправку должен подтвердить пользователь.
А вот записанная web-ссылка может сразу открываться в браузере. Любая автоматизация связана с потерей контроля, так что и описанные возможности стоит применять осторожно, поскольку простой заменой или перепрограммированием меток злоумышленники могут перенаправить вас на подставной сайт вместо оригинального. Штатных настроек ОС для ограничения подобного автозапуска мы не обнаружили (если только не отключить сам NFC).
Еще один важный момент при использовании меток в публичных местах — защита от перезаписи. При записи метки вы можете поставить флаг защиты, который будет блокировать все попытки изменения информации, но снять его будет уже невозможно. Так что метка будет в дальнейшем использоваться в режиме «только для чтения». Для домашнего применения это в большинстве случаев не очень критично.
Упомянем еще несколько программ для записи меток:
