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

По-български: Повече RFID етикети на бога на RFID етикетите!

От момента на публикуването на статията за RFID етикетите преминаха почти 7 години. През тези години на пътувания и престой в различни страни, в джобовете се натрупаха огромно количество RFID етикети и смарт карти: защитени карти (например, разрешителни или банкови карти), ски пропуски, билети за обществен транспорт, без които в Нидерландия не може по никакъв начин, и нещо друго.

Накратко, време е да се разберем с всичките тези етикети, представени на КДПВ. В новата серия статии за RFID и смарт карти ще продължа продължителния разказ за пазара, технологиите и вътрешната структура на наистина микро-чипове, без които нашето ежедневие вече не може да се мисли, започвайки от контрола над оборота на стоки (например, палта) и завършвайки с построяването на небостъргачи. Освен това, през това време се появиха нови играчи (например, китайски), освен познатия NXP, за които си струва да поговорим.

Както обикновено, разказът ще бъде разбит на тематични части, които, според моите сили, възможности и достъп до оборудване, ще публикувам.

Предговор

И така, вероятно е уместно да напомня, че разкритът на етикетите за мен е продължение на хобито ми работа с електронна микроскопия и разрязването на чипа на nVidia в далечната 2012 година. В тази статия бяха разгледани на бързо теорията на функционирането на RFID етикетите, както и бяха разгледани и разбити няколко от най-разпространените и достъпни тогава етикети.

Към тази статия, вероятно не може да се добави много в днешно време: все същите 3(4) най-разпространени стандарта LF (120-150 kHz), HF (13.65 MHz – преобладаващото количество етикети работи в този диапазон), UHF (фактически тук има два честотни диапазона 433 и 866 MHz), зад които се мотае 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 в приемника.

Общо взето, RFID етикетът изглежда по този начин: основа, антена и самият чип.

Етикетът Tag-it от Texas Instruments

Въпреки това, сериозно се промени "пейзажът" на приложението на тези етикети в ежедневието.

Ако през 2012 година NFC (Комуникация в близко поле) беше нещо странно в смартфона, с което не беше ясно как и къде може да се използва. А такива гиганти като Sony активно популяризираха NFC и RFID като начин за свързване на устройства (например, колонката от първата Sony Xperia, която се свързва по магически начин при допир с телефона – Уау! Шокиращо съдържание!) и променяне на състояния (например, при прибиране у дома, само с преминаване по метката, телефонът включва звук, свързва се с WiFi и т.н.), което, според мен, не ползваше особена популярност.

През 2019 г. само мързеливите не използваха безжични карти (всъщност същото NFC), телефони с виртуални карти (сестра ми, когато смени телефона, настояваше за NFC в него) и други "облекчаващи" технологии, базирани на тази система. RFID стана неотменима част от нашето ежедневие: еднократни карти за пътуване с автобус, карти за достъп до много офисни и не само сгради, мини-портфейли в организации (като, например, CamiPro в EPFL) "и още, и още, и още".

Всъщност точно затова се натрупаха толкова много метки, всяка от които искаме да открием и видим какво се крие вътре: кой чип е инсталиран? защитен ли е? каква антена е поставена?

Но всичко по реда си...

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

Няколко думи за откриването на метките.

Напомням, че за да се доберем до самия чип, е необходимо да се извърши депроцесинг на продукта с помощта на определени химически реагенти. Например, да се премахне обвивката (обикновено това е карта или кръгла метка от пластмаса, в която се намира антената), внимателно да се отдели чипа от антената, да се почисти самият чип от лепило/изолатор, понякога да се премахнат части от антената, здраво запоени към контактните площадки, и едва след това да видим чипа и неговата компоновка.

Депроцесинг – сложно чувство.

През последните години материалите, използвани за закрепване на чиповете, бяха значително подобрени. От една страна, това увеличи надеждността на закрепването на чипа и намали процента на дефекти; от друга страна, просто кипене в ацетон или концентрирана сярна киселина, за да се разтворят или изгорят органичните вещества, вече не е достатъчно, за да се почисти чипът. Приходи се да се изобретяват смеси от киселини, за да се премахнат нежеланите слоеве, но без да се нарани метализацията на чипа.

Трудности при депроцесирането: когато лепилото от чипа не може да се отмие при никакви условия… Тук и по-долу ЛМ – лазерна микроскопия, ОМ – оптична микроскопия

Или така…

Понякога, разбира се, късметът е малко повече и чипът дори с изолационен слой се оказва относително чист, което не влияе значително на качеството на изображението:

Забележка: работата с концентрирани киселини и разтворители трябва да се извършва в добре проветриво помещение, а е най-добре на открито! Не се опитвайте да повтаряте това у дома, в кухнята!

Практическа част

Както забелязах в самото начало на статията, във всяка част ще бъдат представени отделни видове или няколко етикета: транспортни (обществен транспорт и ски-пропуски), защитени (в основата смарт-карти), „ежедневни“ и т.н.

Днес ще започнем с най-простите етикети, които могат да се срещнат почти навсякъде. Ще ги наречем „ежедневни етикети“, защото могат да се срещнат почти навсякъде: от номера на маратона до конференции и доставка на стоки.

Етикетите, разгледани в тази статия, са обозначени с синя пунктирна линия

Далекобойни UHF етикети

Много читатели на Хабър се занимават и обичат спорта. През последните няколко години се наблюдава ясно изразена тенденция за участие в различни бягания, полумарафони и дори марафони. Заради медальон понякога и не е грях да се пробягат 10 км.

Обикновено преди старта на събитието се издава номер на участника с малки поролонови вложки отстрани, зад които – о ужас – се крие прословутият RFID-етикет. Параноиците определено трябва да бъдат нащрек при участие в такъв вид мероприятия! Всъщност не е така. Тъй като в подобни състезания се използва масов старт, нужно е да се измери времето на всеки участник от момента на преминаване през стартовата линия до финала. Пробягвайки през специална рамка, представляваща 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 мероприятия. Те се различават както по антените (условно, тясна и широка), така и по устройството на чипа. Истинското е, че в и двата случая става дума за най-обикновен чип, без защита, без специални детайли и, очевидно, с малка памет. Освен това, както показа практиката, те са от един и същ производител – IMPINJ.

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

Чип от IMPINJ и широка антена

Тази етикета вече е била на разпили на умелците. Повече за етикета Monza R6 от американския производител IMPINJ можете да прочетете тук (pdf).

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратен увеличен вид.
HD-картината може да бъде изтеглена тук

Другото проследяване на времето изглежда малко по-сложно от чипа Monza R6, като на чипа липсват всякакви маркировки, затова е трудно да ги сравним.

Чип «НЛО» от «неизвестен» производител

Както излезе наяве в хода на танците с бубнове около този чип: производителят е същият — IMPINJ, а кодовото име на чипа е Monza 4. Можете да се запознаете подробно тук (pdf)

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратен увеличен вид.
HD-картината може да бъде изтеглена тук

Етикети с близко поле в транспорта и логистиката

Да продължим, RFID-етикетите успешно се използват в транспорта и логистиката за автоматизирано/полуавтоматизирано отчитане на стоките.

Например, когато поръчах очила RayBan, вътре в кутията беше инсталиран такъв RFID-етикет. Чипът е маркиран като SL3S1204V1D от 2014 година и е произведен от компанията NXP.

Една от трудностите при работа с модерните RFID е да се очисти чипа 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 забавно да се направи преглед на промяната в логовете, която частично демонстрира процеса на пускане на етикета на пазара. Сред приложенията е инвентаризацията в търговията на дребно и модата. Затова, когато следващия път купувате относително скъпа вещ (200$+), обърнете внимание, може да намерите подобен етикет.

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратен увеличен вид.
HD реши да не прави...

Друг пример – още една кутия (въпреки че вече не помня откъде ми се оказа), на която от вътрешната страна беше залепен такъв 'търговски' 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 манипулации (tamper alarm). Работи по прост принцип – прекъсването на моста OUT-VDD води до активиране на флага и етикетът става неработещ.

Имате ли нещо да добавите? Пишете в коментарите!

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратен увеличен вид.
HD-картината може да бъде изтеглена тук

Конференции и изложения

Характерен случай на приложение на RFID за бърза идентификация на човек – различни баджове на конференции, изложения и други събития. В този случай участникът не е необходимо да оставя своя визитка или да обменя контакти по традиционния начин, достатъчно е само да поднесе баджа до ридер и всяка контактна информация вече е прехвърлена на контрагента. И това е без традиционната регистрация и вход на изложението.

Вътре в етикета, който ми беше предоставен след индустриалното изложение IMAС, имаше кръгла антена с чип от NXP MF0UL1VOC, иначе казано ново поколение MIFARE. Подробна информация може да се намери тук (pdf).

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

ЛМ (вляво) и ОМ (вдясно) изображения в 50-кратен увеличен вид.
HD-картината може да бъде изтеглена тук

Всъщност, за любителите да видят не само хардуерната, но и софтуерната част на етикета – по-долу ще бъдат представени скриншоти от програмата NFC-Reader, където също може да се види типът и класът на етикета, обемът на паметта, криптиране и други.

Неочаквано защитен чип

В заключение, искам да отбележа последната етикета, която попадна на разглеждане в първата кохорта на "ежедневните" етикети. Получих я още от времето на сътрудничеството ми с Prestigio. Основното предназначение на етикетата е да извършва предварително зададено действие, например, в екосистемата на умния дом (включване на светлина, стартиране на музика и т.н.). Колко голямо беше моето учудване, че, първо, разкритията й се оказаха още едно развлечение, а, второ, вътре ме очакваше изненада-изненади под формата на напълно защитен чип.

Какво да се прави, ще се наложи да я отложа до по-добри времена, когато стане въпрос за защитените чипове – ще се върнем към нея. Между другото, за тези, които искат да се запознаят малко по-подробно с възможностите за защита и прилагане на RFID в различни области – препоръчвам тази относително нова презентация.

Вместо заключение

На това не сме приключили с "ежедневните" етикети, във втората част ни очаква удивителният свят на китайските RFID и дори китайски чипове. Останете на линия!

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

И да, за забелязаните несъответствия в текста, моля пишете в лични съобщения.

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