Сколько вещей в среднем вы носите с собой? Если вы похожи на меня, у вас есть бумажник (или эквивалент), который героически пытается содержать и систематизировать кредитные карты, карты вознаграждения клиентов и, возможно, даже купон или два. А еще есть мое кольцо для ключей, в котором есть ключи, которые я не могу опознать и которые, вероятно, никогда не понадобятся. Что еще более усложняет ситуацию, так это то, что я помешан на гаджетах. В обычный день у меня, вероятно, есть смартфон и MP3-плеер. Доходит до того, что я подумываю о том, чтобы следовать моде Бэтмена и создать универсальный пояс.
Или я мог бы просто заменить свой смартфон на тот, который содержит чип ближней радиосвязи (NFC). На самом базовом уровнекоммуникация ближнего радиуса действия является стандартом для радиопередачи на очень короткие расстояния. О какой короткости мы говорим? Пара передатчиков NFC может общаться максимум на расстоянии нескольких сантиметров. Некоторые чипы сконструированы таким образом, что они отправляют и получают информацию только в том случае, если вы коснулись устройства, которое вы носите, с тем, с которым собираетесь общаться.
Таким образом, чип NFC может передавать сообщения на короткие расстояния. Подумаешь? У нас есть чипы, которые позволяют нам общаться по всему зданию или даже за его пределами. Зачем кому-то использовать чип с такой ограниченной дальностью передачи?
На рынке уже есть смартфоны с чипами NFC, которые позволяют покупать товары, просто поднеся телефон к приемнику на кассе. Там идет необходимость проведения кредитных карт. И это только верхушка айсберга - с подходящим смартфоном и приложениями я, возможно, смогу отказаться от своих планов стать Темным рыцарем.
Сила NFC
Хотя технология NFC может делать многое, задача, о которой думает большинство людей, как правило, заключается в совершении платежей с помощью смартфона. Это четкий и понятный сценарий. Вы закончили ходить по магазинам и подходите, чтобы заплатить за свои покупки. Вы достаете свой смартфон, подносите его к приемнику на кассе, вводите быстрый PIN-код, чтобы идентифицировать себя, и покупка списывается с вашей электронной кредитной карты.
Уже есть приложения, которые делают этот способ оплаты привлекательным. В 2011 году Google анонсировала Google Wallet и Google Offers, пару продуктов, использующих преимущества технологии NFC. Основная функция Google Wallet - это то, о чем мы только что говорили, - замена вашей физической кредитной карты. Но он также может хранить другую информацию, такую как карты лояльности клиентов и специальные предложения.
Вот пример. Есть одна кофейня, в которую я часто хожу. Чтобы поощрить лояльность клиентов, в магазине действует политика, согласно которой за каждые 10 чашек кофе, которые я покупаю, я получаю бесплатную чашку. Но это означает, что я должен носить с собой карточку, чтобы бариста мог пробить ее каждый раз, когда я покупаю кофе. Если кофейня начнет принимать Google Кошелек - и если у меня есть телефон с поддержкой NFC и приложением Google Кошелек - моя технология сможет отслеживать все для меня. Мне просто нужно использовать свой телефон, чтобы совершить покупку, и он зарегистрирует, сколько чашек я купил с момента моей последней бесплатной. Когда придет время для бесплатной чашки, телефон отправит эту информацию в магазин, и с меня не будет взиматься плата.
Но утолить мою зависимость от кофеина - не единственное, что может сделать NFC. На выставке CES 2012 компания Yale Lock продемонстрировала еще одно применение NFC. Компания создала специальные электронные замки, которые используют NFC для блокировки или разблокировки дверей. Поднесение телефона к подушечке на двери отправляет сигнал с телефона на замок. Замок открывается, и вы можете попасть внутрь. Отлично, теперь нам не нужно носить с собой кредитные карты, карты лояльности и ключи от дома!
Еще одно потенциальное применение - маркетинг. Например, внутри плаката можно разместить метку NFC. Поэтому, если вы видите рекламу чего-то, что вас интересует, вы можете поднести к ней свой смартфон с чипом NFC и получить дополнительную информацию. Основным недостатком этого типа маркетинга является то, что вам нужно находиться очень близко к плакату, чтобы получить сигнал.
Другие потенциальные области применения могут включать использование NFC для передачи записей о состоянии здоровья или синхронизации данных между устройствами. В будущем профиль на вашем смартфоне может позволить вам беспрепятственно проходить проверку безопасности в аэропорту, когда вы перемещаетесь по станциям NFC. Только ограничения самой технологии будут определять, что мы можем или не можем с ней делать.
Подготовка к NFC
В далеком 2004 году три крупные компании - Nokia, Sony и Philips - объединились с целью создания стандарта для технологий связи ближнего радиуса действия. Хотя эти компании работали над стандартизацией NFC, технология, которая делает это возможным, появилась гораздо раньше. И все это начинается с связи между магнетизмом и электричеством.
Когда электроны проходят через проводник, они создают магнитное поле. И когда магнитные поля меняются, они могут заставить электроны течь через проводник. Это соотношение, известное какиндуктивная связь, позволяет использовать некоторые интересные приложения в электронике. Одним из самых универсальных является трансформатор. Чтобы было ясно, это устройство, которое преобразует электричество из одного напряжения в другое, а не робот, который больше, чем кажется на первый взгляд.
Эффекты индуктивной связи легко увидеть с помощью простого эксперимента. Возьмите два отрезка медной проволоки и смотайте их - намотка поможет усилить магнитные поля, которые мы будем генерировать. Прикрепите один отрезок медного провода к батарее. Теперь у вас есть очень простая схема, когда электроны текут от одного конца батареи через провод к другому концу батареи. Подсоедините вторую катушку провода квольтметру - устройству, измеряющему напряжение, проходящее через цепь. Сдвиньте две катушки ближе друг к другу, и вы должны увидеть движение стрелки вольтметра.
Происходит то, что магнитное поле катушки, прикрепленной к батарее, заставляет электричество течь через вторую катушку провода. Раздвиньте катушки в стороны, и стрелка остановится на нуле. Прочность индуктивной связи зависит от нескольких факторов, одним из которых является расстояние между двумя проводниками.
Теги радиочастотной идентификации (RFID) - одно из применений индуктивной связи. Эта технология является предшественником NFC. С меткой RFID электронный считыватель генерирует магнитное поле. Приближение метки RFID к этому полю индуцирует электричество внутри метки RFID. Считыватель обнаруживает новое магнитное поле от метки RFID и регистрирует его. Многие транспортные системы и системы безопасности используют эту технологию - метка RFID находится на карте или брелоке, который вы должны поместить рядом со считывателем для активации. Этот метод называетсяпассивный RFIDБолее новая технология RFID добавляет возможность иметь активную RFID-метку, которую мы называемактивной RFID Можно использовать активные RFID-метки для расширения диапазона тега и хранения большего количества информации, среди других приложений.
Связь ближнего радиуса действия основана на этой технологии. Он обеспечивает двустороннюю связь между устройствами на очень коротком расстоянии. Он использует индуктивную связь так же, как и RFID-метки.
Жизнь транзакции
Что именно происходит, когда вы соединяете два устройства с поддержкой NFC вместе? Это легче понять на конкретном примере, поэтому давайте предположим, что вы идете по улице и видите афишу предстоящего выступления Man или Astro-man? Поскольку вы копаете скалы для серфинга, вы хотите их проверить. Вы также видите текст на плакате, в котором говорится, что он имеет метку NFC.
Вы быстро достаете свой смартфон и активируете приложение для чтения NFC. Активация приложения отправляет сигнал на чип NFC внутри вашего телефона. Электричество проходит через схему чипа, создавая слабое магнитное поле. Это означает, что ваш смартфон являетсяактивным устройством NFC - он использует энергию для создания магнитного поля. Вы подносите телефон к соответствующему месту на плакате.
В этот момент слабое магнитное поле, создаваемое вашим телефоном, индуцирует магнитное поле в метке NFC на плакате. Магнитное поле индуцирует электричество в метке NFC, которая не имеет собственного источника питания - это пассивная метка NFC. Это создает радиополе. Радиополе, генерируемое тегом, взаимодействует с полем, генерируемым вашим телефоном. Чип NFC в вашем телефоне обнаруживает и декодирует радиополе. Информация оказалась ссылкой на видео выступления группы вживую. Приложение дает вам возможность перейти по ссылке напрямую, если хотите.
В некоторых транзакциях NFC участвуют два питаемых устройства. Возможно, вы захотите обменяться некоторой контактной информацией со своего телефона с телефоном другого человека. При обмене оба устройства действуют как активные и пассивные компоненты: в активном состоянии устройство отправляет информацию, а в пассивном - принимает информацию. Двум телефонам требуется всего несколько минут, чтобы отправить информацию друг другу. Прежде чем вы это узнаете, ваша контактная информация окажется в телефоне другого человека, и наоборот.
Активное устройство NFC может обмениваться данными только с одним целевым устройством за раз - вы не можете транслировать сообщение на несколько устройств через NFC. Активное устройство отправит информацию цели и примет ответ только от этой цели. Другие устройства NFC будут игнорировать связь.
Важно помнить, что NFC охватывает только фактическую технологию передачи. Это не определяет содержание этих передач. Различные аппаратные средства и приложения, включающие чипы NFC, будут определять, какая информация будет передаваться цифровым рукам. В то время как технология передачи стандартизирована, контент, который может передаваться по ней, таковым не является.
Спецификации NFC
Поскольку NFC является стандартом, он имеет особые характеристики. Частота передачи данных по NFC составляет 13,56 мегагерц. Как и все радиосигналы, они распространяются волнами, с пиками и провалами. Расстояние от пика одной волны до следующей равнодлине волны При частоте 13,56 мегагерц это означает, что сигнал перемещается на 13,56 миллиона длин волн за секунду.
Форум NFC, организация, которая устанавливает и продвигает стандарт NFC, разработала NFC для отправки данных с тремя различными скоростями передачи. В настоящее время устройство NFC может отправлять данные со скоростью 106, 212 или 424 килобит в секунду. Эти скорости подходят для коротких пакетов информации, но не подходят для ресурсоемких задач, таких как просмотр видео или игра в игры.
Есть три режима работы NFC.режим чтения/записипозволяет устройству NFC считывать метку, подобную той, что вы найдете на плакате. Режимpeer-to-peerпозволяет двум устройствам с поддержкой NFC обмениваться информацией. Это позволяет вам делать такие вещи, как касание вашего телефона к телефону другого человека для обмена контактной информацией. Наконец, естьрежим эмуляции карты Это то, что позволяет NFC эмулировать или имитировать смарт-карту, подобную той, которую вы используете в общественном транспорте или системах продажи билетов.
Важно помнить, что NFC является развивающимся стандартом. Он будет развиваться с течением времени. Хотя стандарт восходит к 2004 году, это все еще молодая технология. Внедрение NFC в США идет медленно - его поддерживают лишь несколько производителей смартфонов и розничных организаций. В других частях мира, особенно в Японии, он гораздо более популярен.
Один из рисков, которым мы подвергаемся с NFC, заключается в том, что он потеряет популярность, прежде чем получит широкое распространение. Возможно, появится какая-то другая конкурирующая технология и займет нишу, которую в противном случае заполнила бы NFC. Но это только одна опасность, с которой мы можем столкнуться при использовании этой технологии.
Проблемы с NFC
Всякий раз, когда задействованы радиочастоты, существует потенциальная угроза безопасности. Может ли недобросовестный человек подслушать общение между устройствами NFC? Ответ - твердое да. С правильной антенной, аппаратным и программным обеспечением можно следить за транзакциями.
Несмотря на то, что NFC-передачи должны осуществляться на очень коротких расстояниях (максимальное расстояние - 10 сантиметров, а для многих приложений требуются еще более короткие расстояния), можно принимать передачи с гораздо большего расстояния. Точно определить, как далеко может находиться подслушивающий, непросто. Он зависит от нескольких факторов, в том числе от того, передается ли информация в активном или пассивном режиме, от типа антенны и приемника, которые использует перехватчик, и от того, какую мощность активный компонент вкладывает в передачу. Вполне возможно, что кто-то, пытающийся подслушать активный компонент, может уловить сигнал на расстоянии до 10 метров.
Сложнее обнаружить передачи от пассивных компонентов. Даже в этом случае подслушивающий может обнаружить сигналы примерно на расстоянии метра с помощью подходящего оборудования. Чтобы предотвратить получение кем-либо ценных данных, включая вашу финансовую информацию, производители аппаратного и программного обеспечения используют шифрование, чтобы скрыть ценную информацию от посторонних глаз. При шифровании обоим компонентам нужен ключ определенного типа для расшифровки информации во что-то полезное. Посторонний, не имеющий доступа к ключу, увидит только тарабарщину.
Другой способ, с помощью которого устройства NFC могут предотвратить кражу информации, заключается в том, что оба устройства используют информацию одновременно. Вот как это работает: оба устройства начинают передавать случайную серию битов, состоящую либо из нулей, либо из единиц. Подслушиватель сможет определить, передают ли оба устройства 0 или 1 одновременно. Но что, если одно устройство передает 1, а другое 0? Два устройства знают, что есть что, но подслушиватель не сможет сказать. В этот момент два устройства могут одновременно обмениваться данными и маскировать сообщения, чтобы перехватчик не мог разобрать, что передается - нет никакого способа узнать, кто какой бит отправляет.
Еще одна потенциальная проблема с NFC заключается в том, что кто-то может попытаться нарушить связь, транслируя радиосигналы в спектре NFC во время транзакций. Хотя это не то же самое, что подслушивание, это может быть источником раздражения.
Прежде чем нам придется беспокоиться о такого рода проблемах, мы должны будем внедрить технологию NFC на более широкой основе. Еще неизвестно, взлетит ли NFC. Если это произойдет, вы сможете отказаться от большей части своего оборудования и полагаться в первую очередь на свой смартфон. Довольно скоро индустрию ремней безопасности могут наступить неурожайные годы.
Примечание автора
Я заинтересовался технологией NFC с тех пор, как впервые услышал о ее использовании в Японии. В то время даже идея смартфона была экзотикой. Теперь кажется, что смартфоны стали новым стандартом, и меня удивляет, что мы еще не перешли к системе транзакций на основе NFC. Часть проблемы может заключаться в том, что разные финансовые учреждения хотят установить свои собственные стандарты платежей, а розничные организации должны выбирать, какие из них поддерживать. Может пройти еще несколько лет, прежде чем мы увидим эту технологию в наших магазинах по соседству.