🥇Поглед отвътре: RFID в съвременния свят. Част 1: RFID в ежедневието

Повече RFID-етикети на Бога RFID-етикети!

От момента на публикуване на статията за RFID-етикетите преминаха почти 7 години. През тези години на пътувания и престой в различни страни, в джобовете се е събрало огромно количество RFID етикети и смарт-карти: защитени карти (например, разрешителни или банкови карти), ски-пасове, карти за обществен транспорт, без които в някои Нидерландия просто не може, или нещо друго.

В общи линии, в целия този зоопарк, който е представен на КДПВ, дойде време да се разбере. В новата серия статии за RFID и смарт-карти ще продължа дългото повествование за пазара, технологиите и вътрешното устройство на наистина микро-чипове, без които вече не можем да си представим ежедневието, започвайки от контрола на оборота на стоки (например, кожуси) и завършвайки със строежа на небостъргачи. Освен това, през това време се появиха нови играчи (например, китайски) освен набилото се в ума NXP, за които си струва да се говори.

Както обикновено, повествованието ще бъде разделено на тематични части, които, според възможностите и достъпа до оборудване, ще публикувам.

Предговор

И така, вероятно е добре да напомня, че разбиването на етикетите за мен беше продължение на хобито ми да работя с електронна микроскопия и разрязването на чипа на nVidia в далечната 2012 година. В тази статия краткост беше разгледана теорията на функционирането на RFID-етикетите, а също така бяха разбити и разглобени няколко от най-разпространените и достъпни по това време етикети.

Към тази статия, вероятно, не може да се добави много и днес: същите 3(4) най-разпространени стандарта LF (120-150 kHz), HF (13.65 MHz – преобладаващото мнозинство от етикетите работи в този диапазон), UHF (фактически тук има два честотни диапазона 433 и 866 MHz), след които следва още няколко по-малко известни; същите принципи на работа – индуциране на радиовълни за захранване на чипа и обработка на входящия сигнал с предаване на информация обратно на приемника.

В общи линии, RFID-етикетът изглежда горе-долу така: основа, антена и самият чип.

Етикетът Tag-it от Texas Instruments

Но сериозно се промени "ландшафтът" на използването на тези етикети в ежедневието.

Ако през 2012 година NFC (Near-Field Communication) беше нещо странно в смартфона, чиято употреба не беше ясна. А такива гиганти като Sony активно популяризираха NFC и RFID като начин за свързване на устройства (колонката на първата Sony Xperia, която се свързва магически при допир с телефона – Уау! Шокиращо съдържание!) и променяне на състояния (например, стигнахме до дома, минахме над метката, телефонът включи звука, свърза се с WiFi и т.н.), което, според мен, не се ползваше с особена популярност.

През 2019г. само най-ленивите не използват безжични карти (всичко същото, по същество NFC), телефони с виртуални карти (сестра ми настояваше за NFC, когато сменяше телефона) и други „опростители“ на живота, базирани на тази технология. RFID стана неразривна част от нашето ежедневие: еднократни картончета за автобус, карти за достъп до много офисни и не само сгради, мини-кашончета в организации (като, например, CamiPro в EPFL) „и всичко останало“.

Същност, именно затова се събра толкова много метки, всяка от които иска да бъде отворена и да се види какво е скрито вътре: кой чип е инсталиран? защитен ли е? каква антена е поставена?

Но нека преминем по ред…

Тези малки парченца силиций направиха света такъв, какъвто го познаваме днес.

Няколко думи за отварянето на метките

Напомням, че за да достигнем до самия чип, е необходимо да проведем депроцесинг на изделието с помощта на определени химически реагенти. Например, да свалим обвивката (обикновено, това е карта или кръгла метка от пластмаса, в която се помещава антената), внимателно да отделим чипа от антената, да почистим самия чип от лепило/изолатор, понякога да премахнем части от антената, здраво запоени към контактните площадки, и едва след това да видим чипа и неговата компоновка.

Депроцесинг – сложно чувство.

През последните години значително се подобриха материалите, използвани за закрепване на чиповете. От една страна, това повиши надеждността на закрепването на чипа и намали количеството отпадъци; от друга страна, просто кипенето в ацетон или концентрирана сярна киселина, за да се разтворят или изгорят органичните вещества, вече не позволява да се почисти чипа. Приходи се да се измислят смеси от киселини, за да се премахнат нежеланите слоеве, но в същото време да не се повреди метализацията на чипа.

Сложности при депроцесирането: когато лепилото от чипа не се почиства при никакви условия… Тук и нататък ЛМ – лазерна микроскопия, ОМ – оптична микроскопия

Или така…

Понякога, разбира се, късметът е по-голям и чипът дори с изолационен слой остава относително чист, което не оказва голямо влияние върху качеството на изображението:

NB: Работата с концентрирани киселини и разтворители трябва да се извършва в добре проветриво помещение, а още по-добре навън! Не се опитвайте да повтаряте това у дома, в кухнята!

Част практическа

Както вече споменах в началото на статията, в частите ще бъдат представени отделни видове или няколко етикета: транспортни (обществен транспорт и ски-пасове), защитени (главно смарт карти), „ежедневни“ и така нататък.

Днес ще започнем с най-простите етикети, които можете да срещнете почти навсякъде. Ще ги наречем „ежедневни етикети“, защото може да ги срещнете почти навсякъде: от номера на маратона до конференции и доставки на стоки.

Етикетите, обсъдени в тази статия, са обозначени синими пунктирни линии

Далекобойни етикети UHF

Много читатели на Хабра се занимават и обичат спорта. През последните няколко години се наблюдава изразена тенденция да се участва в различни бягания, полумарафони и дори марафони. За медал понякога не е грях да се пробяга 10 км.

Обикновено преди старта на събитието се раздава номер на участника с малки поролонови вставки отстрани, зад които – о ужас – се крие прочутата RFID-етикет. Параноиците определено трябва да бъдат на щрек при участие в такива мероприятия! Всъщност, не е нужно. Тъй като в подобни състезания се използва масов старт, трябва да се измери времето на всеки участник от момента на преминаване на стартовата линия до финала. Минавайки през специална рамка под формата на стартови и финални врати, всеки участник стартира и съответно спира невидимия хронометър.

Етикетите изглеждат приблизително по следния начин:

Както показа практиката, дори в Швейцария има поне две етикети, които се използват в подобни масови събития. Те се различават както по антените (условно, тясна и широка), така и по устройството на чипа. Верно е, че в двата случая става въпрос за съвсем обикновен чип, без защита, без каквито и да било излишества и, по всичко личи, с малка памет. А, както показа практиката, те са и от един и същ производител – IMPINJ.

Трудно ми е да кажа дали нещо се записва на чипа, по-скоро той просто служи за идентификация. Ако знаете повече – пишете в коментарите!

Чип от IMPINJ и широка антена

Тази етикет вече попада на поправките на занаятчиите. По-подробно за етикета Monza R6 от американския производител IMPINJ можете да прочетете тук (pdf).

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратно увеличение.
HD картината може да бъде изтеглена тук

Другото времево проследяване изглежда малко по-сложно от чипа Monza R6, като чипът няма никаква маркировка, затова е трудно да ги сравним.

Чип «НЛО» от «неизвестен» производител

Както се изясни по време на плетеното танцуване около този чип: производителят е същият — IMPINJ, а кодовото име на чипа е — Monza 4. По-подробно можете да се запознаете тук (pdf)

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратно увеличение.
HD картината може да бъде изтеглена тук

Етикети за близко поле в транспорта и логистиката

Да продължим, RFID етикетите се прилагат успешно в транспорта и логистиката за автоматизирано/полуавтоматизирано отчитане на стоки.

Така например, когато поръчах очила RayBan, вътре в кутията беше инсталиран подобен RFID етикет. Чипът е маркиран като SL3S1204V1D от 2014 година и произведен от компания NXP.

Една от трудностите при работа с модерните RFID е да се почисти чипът от лепило и изолация…

Информация за етикета може да се прочете тук (pdf). Клас/стандарт на етикета – EPC Gen2 RFID. Всъщност, в края на документа е интересно да се наблюдава change log’ът, който демонстрира отчасти процеса на въвеждане на етикета на пазара. Сред приложенията се споменава инвентаризация (inventory management) в ритейла и модата. Затова, когато следващия път купувате относително скъпа вещ (200$+), обърнете внимание, може и вие да откриете подобен етикет.

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратно увеличение.
HD реши да не прави…

Друг пример – още една кутия (обаче, вече не помня откъде ми е), на която от вътрешната страна бе залепен такъв "товарен" етикет.

За съжаление, не намерих документация точно за този чип, но на сайта на NXP има PDF на чип-близнак SL3S1203_1213. Чипът е произведен в рамките на стандарта EPC G2iL(+) и очевидно има защита от вмешателство (tamper alarm). Работи просто — разкъсването на жицата OUT-VDD води до активиране на флага и етикетът става неработоспособен.

Искате ли да добавите нещо? Пишете в коментарите!

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратно увеличение.
HD картината може да бъде изтеглена тук

Конференции и изложения

Характерен случай на приложение на RFID за бърза идентификация на човек – различни значки на конференции, изложения и други събития. В този случай, на участника не е необходимо да оставя своя визитка или да обменя контакти по традиционния начин, достатъчна е само да поднесе значката към ридера и цялата контактна информация вече е прехвърлена на контрагента. И това освен традиционната регистрация и влизане на изложението.

Вътре в етикета, който получих след отрасловото изложение IMAС, имаше кръгла антена с чип от NXP MF0UL1VOC, иначе казано, новото поколение MIFARE. Подробна информация може да бъде намерена тук (pdf).

Един от характерните примери за използване на смарт-бейджове на изложението IMAС

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратно увеличение.
HD картината може да бъде изтеглена тук

Между другото, за любителите да видят не само хардуерната, но и софтуерната част на етикета – по-долу ще бъдат представени скрийншотове от програмата NFC-Reader, където също така може да се види типа и класа на етикета, обема на паметта, шифроването и др.

Неочаквано защитен чип

В заключение искам да отбележа последния етикет, попаднал на разглеждане в първата кохорта на "ежедневните" етикети. Получих го още от времето на сътрудничество с Prestigio. Основната цел на етикета е да извършва предварително зададено действие, например, в екосистемата на смарт дома (включване на светлина, стартиране на музика и т.н.). В какво беше моето учудване, че, от една страна, да го отворя се оказа истинско забавление, а от друга, вътре ме чакаше изненада-изненада под формата на напълно защитен чип.

Какво да правя, ще се наложи да го отложа до по-добри времена, когато дойде ред на защитените чипове – ще му се върнем. Между другото, на тези, които им е интересно да се запознаят по-подробно с възможностите за защита и използването на RFID в различни сфери – препоръчвам тази относително свежа презентация.

Вместо заключение

С това още не сме приключили с "ежедневните" етикети, във втората част ни очаква удивителният свят на китайските RFID и дори с китайски чипове. Следите за новостями!

Не забравяйте да се абонирате за блог: Не е трудно за вас – приятно ми е!

И да, за забелязаните в текста пропуски, моля пишете в ЛС.

Само регистрирани потребители могат да участват в анкетата. Влезте, моля.