9 сентября компания Apple анонсировала смартфоны iPhone 6 и iPhone 6 Plus, одной из особенностей которых стал чип NFC и основанная на нем технология Apple Рау. В показанной презентации основной упор был сделан на возможность бесконтактной оплаты покупок с помощью смартфона, однако на самом деле возможности NFC на этом не заканчиваются и уже давно и успешно используются в Android-смартфонах для выполнения множества разных задач, начиная от оплаты поездки в метро и заканчивая автоматизацией смартфона.

ВМЕСТО ВВЕДЕНИЯ

NFC расшифровывается как Near Field Communication или «ближняя бесконтактная связь», если по-русски. По своей сути это небольшой чип, который может быть встроен в смартфон с целью передачи данных на очень короткие расстояния с весьма мизерной скоростью. NFC очень близка к технологии RFID, которая уже давным-давно используется для пометки продуктов в супермаркетах, но базируется на ее более позднем стандарте ISO/IEC 14443 (смарт-карты) и спроектирована для использования в переносной электронике (читай: смартфонах) и выполнения безопасных транзакций (читай: оплаты покупок).

Как и в случае со стандартом ISO/IEC 14443, дальность действия NFC всего 5-10 см, но разница в том, что чип NFC способен выполнять функцию тега и считывателя одновременно. Другими словами, оснащенный NFC смартфон может быть как смарт-картой (картой метро, например), которую достаточно поднести к считывателю, чтобы расплатиться, так и самим считывателем, что можно использовать, например, для перевода средств между картами-смартфонами и превращения реальных карт с поддержкой стандарта ISO/IEC 14443 в виртуальные.

Но это только «одно из» и наиболее очевидное применение NFC. Благодаря тому, что чип NFC способен передавать данные в обе стороны и не требует аутентификации устройств, его можно использовать как простую и более удобную замену Bluetooth. С помощью NFC, например, можно делиться ссылками, паролями, контактными и другими данными между смартфонами, просто поднеся их друг к другу.

Появившаяся в Android 4.0 технология Beam еще больше расширяет границы применения NFC, позволяя быстро переносить между устройствами целые файлы и папки, что достигается с помощью предварительной аутентификации Bluetooth-устройств по NFC и последующей установки Bluetooth-соединения и отправки файлов. Как и в предыдущем случае, все, что требуется для передачи, — просто поднести телефоны друг к другу. В прошивках Samsung эта функция носит имя S-Beam и позволяет использовать в качестве «транспортного канала» не только синезуб, но и Wi-Fi (один из смартфонов превращается в точку доступа).

Еще одна возможность — использование пассивных NFC-тегов. Такие теги в виде небольших наклеек можно приобрести за полдоллара за штуку и перепрограммировать с помощью смартфона. Каждый из них может вмещать в себя 137 байт информации (в случае самого распространенного и дешевого тега MIFARE Ultralight С), для считывания которой опять же достаточно просто поднести смартфон. В тег можно записать пароль от домашнего Wi-Fi и приклеить на роутер. Или кодовое слово, на которое будет реагировать смартфон. Можно организовать автоматический запуск навигатора при установке смартфона в держатель в автомобиле или включение бесшумного и энергосберегающего режимов, когда телефон находится на прикроватной тумбочке. Небольшой список покупок в 137 байт тоже вполне вместится.

Мы поговорим обо всех возможных применениях NFC, но так как в нашей стране оплата покупок с его помощью внедрена примерно нигде, то речь пойдет преимущественно об автоматизации на основе меток.

ПОДДЕРЖКА В СМАРТФОНАХ
Первым телефоном с интегрированной поддержкой NFC был Nokia 6131, выпущенный еще в 2006 году. Тогда встроенный NFC-чип был всего лишь игрушкой для демонстрации возможностей созданной два года назад технологии. Смартфон был оснащен софтом для считывания NFC-меток, но ввиду их тогдашней дороговизны и почти нулевой популярности технологии ни на какое серьезное применение данная особенность смартфона не претендовала.

После некоторого затишья популяризацией NFC занялась компания Google, выпустившая в 2010 году смартфон Samsung Nexus S и приложение Google Wallet, которое позволяло расплачиваться виртуальными кредитками, используя NFC. На следующий год. Google стала ведущим участником NFC Forum и представила Android 4.0 и основанный на нем смартфон Samsung Galaxy Nexus, который теперь мог похвастаться наличием функции Android Beam. Позже появился Nexus 4, и наконец начали подтягиваться другие производители.

Сегодня NFC оснащаются почти все выпускаемые смартфоны. Соответствующий модуль есть даже в сверхбюджетных чипах Mediatek, так что большая часть новых китайских смартфонов стоимостью 5000 рублей тоже им оснащены В любом случае присутствие чипа NFC легко проверить по наличию пункта «Беспроводные сети —> NFC» в настройках.

ИГРАЕМ С ТЕГАМ И

Где взять теги? Как я уже сказал, самый простой вариант — это просто заказать их в китайском интернет магазине (dx. com, tinydeal.com, aliexpress.com). Самые дешевые теги в лице MIFARE Ultralight С с 137 байтами памяти обойдутся примерно в пять долларов за десять штук. Также можно обзавестись фирменными тегами от Sony (SmartTags), однако кроме внешнего вида и цены, которая будет в три-пять раз выше, они ничем не отличаются. Еще один вариант: теги TecTile от Samsung с еще более высоким ценником, но и большим объемом памяти (716 байт). Но тут нужно быть осторожным, первая версия тегов совместима только с NFC-контроллером от NXP, так что с большинством смартфонов они работать не будут.

В качестве тега вполне можно использовать жетоны и карты метро для многократных поездок. Зачастую часть памяти в них остается свободной для записи, так что туда можно поместить любую инфу. Но даже если это не так, тег все равно можно использовать в качестве триггера действий, просто настроив реакцию смартфона на уникальный ID тега.

Без дополнительного софта в мобильных ОС есть лишь ограниченная поддержка «общения» с тегами. Тот же Android вообще не предлагает никаких средств для работы с ними. Все, что можно сделать, — это просто поднести тег к смартфону, чтобы последний его прочитал. В зависимости от типа записанных в тег данных смартфон может вывести эти данные на экран (тип «текст» или не поддерживаемый), открыть веб-страницу (тип URI), запустить приложение (специальный тип android.conrpkg, поддерживаемый только в Android), открыть номеронабиратель с указанным номером (тип URI «tel://») и выполнить некоторые другие действия.

Средств для изменения самих тегов или поведения смартфона в ответ на их обнаружение в Android нет, поэтому нам придется обзавестись дополнительным софтом. Три приложения, которые мы будем использовать:

NFC Taglnfo — читалка тегов, позволяющая получить наиболее полную информацию о теге и записанных в него данных;

• NFC TagWriter — фирменное приложение от ведущего производителя тегов NXP Semiconductors;

• Trigger — позволяет самостоятельно определить реакцию на тег с возможностью передачи управления в Tasker.

NFCTAGINFO

Для начала разберемся, что за теги нам достались. Китайцы обычно никаких подробностей на этот счет не сообщают, а уж о картах метро я вообще молчу. Запускаем NFC Taglnfo и подносим смартфон к тегу. Далее тапаем по пункту Tag Information и смотрим (скриншот «Читаем NFC-тег»), что мы имеем:

• UID — уникальный идентификатор тега;

• RF Technology — стандарт, поддерживаемый тегом.

В данном случае это ISO/IEC 14443 Туре А, то есть обычный RFID-тег с поддержкой первой версии протокола обмена данными (Туре А);

• Tag Туре — тип (или, лучше сказать, «модель») тега.

В данном случае NTAG203 — это MIFARE Ultralight С, самый дешевый на данный момент тег. Буква С означает поддержку криптозащиты данных. Еще бывает Topaz 512, который вмещает 450 байт информации, и MIFARE Classic 1К (716 байт), используемый в тегах ТесТМе и нередко в картах метро;

• Manufacturer — производитель тега. NXP Semiconductors — 90% всех NFC-тегов делают они (семейство MIFARE).

Теперь возвращаемся обратно и переходим в меню NDEF information. NDEF — это один из стандартов NFC, который описывает формат хранения информации в памяти тегов и ее передачи считывателю. Тег может содержать несколько NDEF-сообщений, каждое со своим идентификатором и типом, по которому смартфон может определить, как интерпретировать содержащиеся в нем данные. Тип задается в формате URI, MIME или доменхервис, если речь идет о каком-то специфичном для считывателя типе (например, тот самый android.com:pkg).

В меню NDEF information нас в первую очередь интересуют строки Maximum message size (полезный объем тега), Is tag writable (поддержка записи) и Can tag be write-protected (поддержка защиты от записи). Последняя опция позволяет заблокировать запись тега для всех устройств, кроме нашего. Кроме того, тег можно заблокировать навечно, так, чтобы его больше никогда нельзя было записать. В этом случае в предпоследней опции будет указано по.

Переходим в меню NDEF message. Если тег содержит какие-либо данные, все они будут отображены здесь с разбиением на сообщения. Остальные опции NFCTaglnfo позволяют просмотреть информацию о памяти тега: фактический объем, дамп в форматах HEX и ASCII, права доступа к страницам памяти и так далее. Рекомендую вернуться к этим опциям после записи в тег данных.

ПИШЕМ ДАННЫЕ

Для записи данных будем использовать NFC TagWriter. Пользоваться приложением довольно просто. Запускаем, тапа-ем по пункту Create, write and store, выбираем New, далее выбираем тип записываемых данных. Наиболее полезные типы: контакт, простой текст, телефонный номер, данные для Bluetooth-соединения, URI и приложение. В списке есть даже закладка веб-браузера и етаИ-сообщение, но для чего они нужны, не совсем понятно.

Далее заполняем необходимые поля (например, адрес веб-сайта в случае с URI), нажимаем Next и попадаем на экран опций (скриншот «NFC TagWriter: опции сообщения»). Здесь можно указать приложение, которое будет запущено после прочтения метки (Add launch application) и установить защиту на перезапись сторонним устройством (Apply Soft Protection). Также приложение позаботится о том, чтобы проинформировать нас о моделях тегов, способных вместить эти данные (в данном случае все OK, NTAG203 в списке есть).

Вновь нажимаем Next и подносим смартфон к тегу. Вуаля, наши данные в нем. Теперь их можно прочитать любым смартфоном с поддержкой NFC. Но что это в конечном итоге дает?

СЦЕНАРИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

На самом деле сценариев использования тегов масса. Я, например, применяю теги для хранения паролей и домашней автоматизации, кто-то для автоматической разблокировки смартфона и автоматического запуска навигатора в автомобиле. Теги можно клеить на стол, на ноутбук, на брелок, внутрь книги, на визитку или вшивать под одежду. Поэтому диапазон их применения огромен, и в конечном счете все упирается только в твою фантазию.

Домашняя автоматизация

Наиболее простой и очевидный способ использования тегов — это просто расклеить их по дому с целью получить своего рода систему автоматизации. Здесь существует множество различных вариантов. Приведу наиболее интересные и полезные.

Пароль от домашнего Wi-Fi. Клеим тег на роутер и записываем в него пароль с помощью приложения InstaWifi. Пригодится не только тем, кто часто принимает гостей, но и любителям экспериментов с прошивками.

* Запуск автосинхронизации или приложения для обмена данными с ПК. Тег можно приклеить на ноутбук или системник и прописать в него запуск приложения для синхронизации данных (AirDroid, WiFi ADB и другие). Включение точки доступа. Опять же клеим тег на ноутбук, далее устанавливаем приложение Trigger. В нем добавляем новое задание, в качестве триггера выбираем NFC, пропускаем выбор ограничений, в качестве действия выбираем «Беспроводные и локальные сети —► Wifi-зона», пропускаем следующий экран (добавление переключателя) и на последнем экране подносим к NFC-тегу.

Включение режима полета на ночь. Клеим метку куда-нибудь ближе к кровати. Запускаем Trigger, новое задание —> триггер: NFC —»действие: «Экспериментальные —» Режим в самолете». Как вариант, вместо включения режима «В самолете» можно настроить отключение передачи данных и Wi-Fi, добавив соответствующие действия в задание.

Автомобильная автоматизация

NFC-теги будут очень полезны тем, кто использует смартфон в качестве автомобильного навигатора. Достаточно наклеить тег на держатель смартфона и записать в него инструкцию для запуска навигатора — и готово. Все стало намного проще. Тем не менее я бы рекомендовал пойти несколько другим путем и усложнить настройку, добавив к ней автоматическое включение Bluetooth (для гарнитуры), GPS и отключение WiFi.

Чтобы сделать это, нам вновь понадобится Trigger. Запускаем, добавляем задание, в качестве триггера выбираем NFC. Добавляем действие «Bluetooth —> Bluetooth Вкл/Выкл —► Включить». Добавляем еще одно действие: «Беспроводные и локальные сети —*• GPS Вкл/Выкл —> Включить». И еще одно: «Беспроводные и локальные сети —> WiFi Вкл/Выкл —* Выключить». Наконец, добавляем действие «Приложение и ярлыки —► Открыть приложение -* выбираем приложение».

Пропускаем экран добавления переключателей, на следующем экране подносим смартфон к тегу.

Теперь после установки смартфона в держатель мы получим полностью настроенный для использования в автомобиле смартфон.

Разблокировка смартфона

У Motorola есть довольно интересный аксессуар для смартфонов под названием Motorola Skip (aoo.ol/oEIUIX). Это клипса на одежду для быстрой разблокировки смартфона без необходимости введения PIN-кода или графического ключа. Аксессуар в некоторых случаях довольно полезный, но работает он только со смартфонами той же компании. К счастью, аналогичную штуковину можно собрать на коленке.

Не буду рассказывать, как сделать саму клипсу, — тут каждый волен проявить свою фантазию, NFC-тег можно и на руку наклеить — а вместо этого скажу, как настроить разблокировку смартфона при ее касании. Есть несколько способов, но самый простой и эффективный — это Xposed-модуль NFC LockScreenOft ЕпаЫег. Модуль, как и сам Xposed, требует root, но зато кроме эффективного решения задачи включает в себя суперфункцию — активацию NFC при выключенном экране.

Дело в том, что в целях безопасности Android запрещает использовать NFC до тех пор, пока экран не будет разблокирован (не просто включен, а именно разблокирован), что сводит на нет многие эффективные приемы его использования. NFC LockScreenOft ЕпаЫег решает эту проблему.

Визитка

NFC-теги можно использовать в комбинации с визитками. На рынке есть несколько компаний, которые занимаются их выпуском, однако их ценники таковы, что проще самостоятельно наклеить теги на обыкновенные визитки и в кармане еще останется куча денег. В тег можно записать любую информацию, включая контактные данные (TagWriter поддерживает такой формат), адрес веб-сайта или даже географические координаты своего офиса (смартфон автоматически откроет карты для показа положения). А самое главное — визитку совсем

не обязательно отдавать человеку, достаточно, чтобы он ее отсканировал.

Включение компа

Идея в том, чтобы создать настройку, которая позволит включать комп с помощью NFC-тега без учета того, где находится сам тег. Метод основан на функции WoL, позволяющей включать комп с помощью отправки пакетов на Ethernet-порт, и Android-приложении Wol Wake on Lan Wan, которое делает это через интернет.

Как настроить? Для начала открываем панель управления роутером и настраиваем проброс портов 7 и 9 (порты WoL) на нашу домашнюю машину. Очень важно указать МАС-адрес вместо IP. Далее идем на noip.com. регистрируемся и получаем бесплатный домен, который мы будем использовать, чтобы достучаться до роутера извне.

Далее устанавливаем на смартфон Wol Wake on Lan Wan, нажимаем кнопку Add New и вбиваем в открывшемся окне произвольное имя, МАС-адрес компа и полученный ранее домен, нажимаем Save. Ставим Tasker, переходим на вкладку Tasks, создаем новую задачу, в качестве действия выбираем Plugin -» Wol Wake on Lan Wan и наш WoL-профиль. Сохраняем.

Теперь нам нужно привязать эту задачу к NFC. Для этого запускаем Trigger, добавляем задание, в качестве триггера выбираем NFC, а в качестве действия — «Планировщик —> Задание Планировщика» (разрабы перевели Tasker как «Планировщик»), далее выбираем созданную на предыдущем этапе в Tasker задачу, пропускаем создание переключателей и на последнем этапе настройки подносим смартфон к NFC-тегу.

Это все. Если все настроено правильно, то при обнаружении тега Android отдаст управление Trigger, он, в свою очередь, запустит Tasker-задачу, которая активирует нужный нам профиль в приложении Wol Wake on Lan Wan, оно отправит WoL-пакет роутеру, а тот перенаправит его на МАС-адрес компа, сетевая карта которого… Ну да ладно. В общем, все просто должно работать:).
выводы

Технология NFC имеет массу применений, и я уверен, что уже через 50 лет NFC-метки и терминалы оплаты будут повсюду (прим. ред. а может и намного раньше, лет так эдак через 15), от рекламных плакатов до супермаркетов. И я надеюсь, что хоть в этот раз Россия не отстанет от всего мира на пятьдесят лет.

ЧТО ВНУТРИ ТЕГА?

С технической точки зрения NFC-тег — это микрокомпьютер наподобие тех, что находятся внутри SIM и банковских карт. Здесь есть свой процессор, оперативная и постоянная память, но нет традиционного источника питания. Электрический ток он получает посредством электромагнитной индукции, которая возникает между антеннами считывателя и метки, так же как это происходит в беспроводных зарядных устройствах и пассивных радиоприемниках. Благодаря сверхмалому уровню потребления энергии, мощности такого «трансформатора» оказывается вполне достаточно для нормального функционирования микрокомпьютера.

Антенна занимает около 99% площади метки и передает данные на частоте 13,56 МГц со скоростью 106, 212, или 424 Кбит/с. Стандарты NFC определяют несколько протоколов передачи данных, в том числе несколько реализаций протокола обмена данными (они обозначаются буквами А, В и так далее), которые могут быть дополнены производителем самой метки. Например, метки семейства MIFARE реализуют ряд расширений над стандартным протоколом, из-за чего можно поймать несовместимости между приложениями и меткой (но это редко). Безопасность данных обеспечивается несколькими путями:

• Малая дальность действия. Десять сантиметров — очень приватная зона.

• Защита от клонирования с помощью уникального серийного номера.

• Возможность защиты от перезаписи и защиты данных паролем.

• Опциональное шифрование данных в памяти и при передаче.

Ведущий производитель NFC-тегов — компания NXP Semiconductors. Они производят теги семейства MIFARE, которые стали настолько популярны, что совместимость с ними обеспечивают не только другие производители тегов, но и производители NFC-чипов для смартфонов (на уровне эмуляции тегов). Семейство включает в себя несколько разных моделей, начиная от простейших MIFARE Ultralight С и заканчивая MIFARE DESFire EV1, имеющих встроенную файловую систему с поддержкой криптографии и гибко настраиваемыми правами доступа.

Евгений Зобнин

androidstreet.net

Источник статьи: журнал Хакер №190 2014