🥇Pohled zevnitř: RFID v moderním světě. Část 1: RFID v každodenním životě

Více RFID nálepek pro boha RFID nálepek!

Od doby publikace článku o RFID nálepkách uběhlo už bezmála 7 let. Během těchto let cestování a pobytu v různých zemích, se v kapsách nahromadila obrovská spousta RFID nálepek a chytrých karet: zabezpečené karty (například povolení nebo bankovní karty), skipasy, jízdenky na veřejnou dopravu, bez kterých v nějakých Nizozemích opravdu to nejde, a ještě něco dalšího.

Obecně vzato, v celé této smečce, která je prezentována na KDPV, nastal čas se v tom vyznat. V nové sérii článků o RFID a chytrých kartách budu pokračovat v dlouhém vyprávění o trhu, technologiích a vnitřní konstrukci skutečně mikro-čipů, bez kterých si už naši každodenní život nedokážeme představit, počínaje kontrolou obratu zboží (například, kožichy) a konče stavbou mrakodrapů. Kromě toho se za tu dobu objevili noví hráči (například čínští) vedle již dobře známého NXP, o kterých stojí za to mluvit.

Jak je obvyklé, vyprávění bude rozděleno na tematické části, které postupně, jak budu mít síly, možnosti a přístup k vybavení, budu zveřejňovat.

Úvod

Takže, asi by stálo za to připomenout, že rozebrání nálepek pro mě bylo pokračováním koníčku práce s elektronickou mikroskopií a řezáním čipu od nVidia už někdy v roce 2012. V oné studii krátkosti byla prozkoumána teorie fungování RFID nálepek, a také byly rozebrány a prozkoumány některé z nejběžnějších a dostupných v té době nálepek.

K tomuto článku, myslím, není co přidat k dnešnímu dni: stále ty samé 3(4) nejběžnější standardy LF (120-150 kHz), HF (13.65 MHz – naprostá většina nálepek funguje v tomto rozsahu), UHF (fakticky jsou tu dva frekvenční rozsahy 433 a 866 MHz), za kterými se táhne ještě pár méně známých; stejné principy fungování – indukce rádiovými vlnami pro napájení čipu a zpracování vstupního signálu s výstupem informací zpět do přijímače.

Celkově RFID nálepka vypadá přibližně takto: podložka, anténa a samotný čip.

Nálepka Tag-it od Texas Instruments

Nicméně, výrazně se změnila "krajina" použití těchto nálepek v každodenním životě.

Pokud v roce 2012 byl NFC (Near-Field Communication) byla fascinující záležitostí ve smartphonu, kde nebylo jasné, jak a kde ji lze využít. A takoví giganti, jako například Sony, aktivně prosazovali NFC a RFID jako způsob připojení zařízení (reproduktor k první Sony Xperia, který se připojuje magicky dotykem telefonu – Wow! Šokující obsah!) a měnit stavy (například, když přijdete domů, přejedete přes značku, telefon zapne zvuk, připojí se k WiFi atd.), což podle mých pocitů nemělo přílišnou popularitu.

V roce 2019 už jen líný nepoužívá bezdrátové karty (v podstatě stále to stejné NFC), telefony s virtuálními kartami (sestra při výměně telefonu důrazně požadovala NFC v něm) a různé „zjednodušovatele“ života založené na této technologii. RFID se stalo nedílnou součástí našeho každodenního života: jednorázové jízdenky v autobusu, karty pro vstup do mnoha kancelářských a nejen kancelářských budov, mini-peněženky uvnitř organizací (jako například CamiPro na EPFL) „a další, a další, a další“.

Právě proto se nashromáždilo tak obrovské množství značek, které by chtěl člověk rozbalit a podívat se, co se skrývá uvnitř: jaký čip je instalován? Je chráněn? Jaká anténa je k dispozici?

Ale o všem postupně…

Tyto maličké kousky křemíku učinily náš svět takovým, jaký ho dnes známe

Pár slov o rozbalení značek

Připomínám, že abyste se dostali k samotnému čipu, je nutné provést deprocesování výrobku pomocí některých chemických činidel. Například odstranit obal (obvykle je to karta nebo kulatá značka z plastu, uvnitř které se nachází anténa), opatrně odpojit čip od antény, čistit samotný čip od lepidla/izolace, někdy odstranit části antény, pevně připojené k kontaktům, a teprve poté uvidíte čip a jeho uspořádání.

Depocesování – složitý pocit

V posledních letech došlo k neuvěřitelnému zlepšení materiálů, které se používají pro upevnění čipů. Na jedné straně to zvýšilo spolehlivost upevnění čipu a snížilo množství vad; na druhé straně, jednoduchým vařením v acetonu nebo koncentrované síře už čip neumyjete. Musíte se uchýlit k různým směsím kyselin, abyste odstranili nepotřebné vrstvy, ale zároveň nepoškodili zlatou činnost metalizace čipu.

Obtíže depřocessingu: když lepidlo z čipu nelze odstranit za žádných podmínek… Tady a dále LM – laserová mikroskopie, OM – optická mikroskopie

Nebo tak…

Někdy, samozřejmě, máte trochu více štěstí a čip dokáže být i s izolační vrstvou relativně čistý, což se příliš neprojevuje na kvalitě obrazu:

NB: Zacházení s koncentrovanými kyselinami a rozpouštědly by mělo probíhat v dobře větraných místnostech, a nejlépe venku! Nepokoušejte se to zkoušet doma, na kuchyňské lince!

Praktická část

Jak jsem již zmínil na začátku článku, v každé části budou představeny jednotlivé typy nebo několik značek: dopravní (veřejná doprava a skipasy), chráněné (většinou chytré karty), "běžné" a tak dále.

Dnes začneme s nejjednoduššími značkami, které můžete potkat prakticky všude. Řekněme jim "běžné značky", protože se s nimi můžete setkat prakticky všude: od čísla na maratonu po konferenci a dodání zboží.

Značky, o kterých se v tomto článku hovoří, jsou zvýrazněny modrou tečkovanou čarou

Dálkově čitelné značky UHF

Mnozí čtenáři Habra se věnují a mají rádi sport. V posledních několika letech se objevila jasně vyjádřená tendence účastnit se různých běhů, půlmaratonů a dokonce i maratonů. Kvůli medaili někdy i 10 km není hřích uběhnout.

Obvykle se před začátkem akce vydá účastnické číslo s malými pěnovými nástavci po stranách, za kterými — hrůza — se skrývá proslulý RFID čip. Paranoikové by určitě měli být na pozoru při účasti na takových akcích! Ve skutečnosti ne. V takových závodech se používá hromadný start, takže je potřeba změřit čas každého účastníka od okamžiku překročení startovní linie až po cílovou čáru. Každý účastník aktivuje a zastaví neviditelný stopky, když probíhá speciálním rámem ve formě startovních a cílových bran.

Čipy vypadají přibližně takto:

Jak ukázala praxe, i ve Švýcarsku existují minimálně dva čipy, které se používají na takovýchto hromadných událostech. Liší se jak anténami (zjednodušeně, úzká a široká), tak konstrukcí čipu. Pravda, v obou případech jde o běžný čip, bez ochrany, bez jakýchkoli zvláštností a zřejmě s malou pamětí. A, jak ukázala praxe, také od jednoho výrobce — IMPINJ.

Těžko říct, zda se na čip zapisuje něco, pravděpodobně slouží pouze k identifikaci. Pokud víte víc, napište do komentářů!

Čip od IMPINJ a široká anténa

Tento čip se již dostal na výrobcům vynálezcům. Více o čipu Monza R6 od amerického výrobce IMPINJ si můžete přečíst tady (pdf).

LM (vlevo) a OM (vpravo) snímky při 50násobném zvětšení.
HD obrázek si můžete stáhnout tady

Jiný časový sledovací čip vypadá poněkud složitěji než čip Monza R6, přičemž na čipu není žádné označení, takže je obtížné je porovnat.

Čip "UFO" od "neznámého" výrobce

Jak se ukázalo při tanci s bubny kolem tohoto čipu: výrobce je stejný — IMPINJ, a kódové jméno čipu je Monza 4. Můžete se s ním více seznámit tady (pdf)

LM (vlevo) a OM (vpravo) snímky při 50násobném zvětšení.
HD obrázek si můžete stáhnout tady

Čipy blízkého pole v dopravě a logistice

Pokračujme dál, RFID čipy se úspěšně používají v dopravě a logistice pro automatizovaný/poloautomatizovaný sledování zboží.

Například, když jsem si objednal brýle RayBan, uvnitř krabice byla instalována podobná RFID čip. Čip je označen jako SL3S1204V1D z roku 2014 a byl vyroben společností NXP.

Jedním z obtížností práce s moderními RFID je, jak umýt čip od lepidla a izolace…

Informace o štítku lze přečíst tady (pdf). Třída/typ štítku – EPC Gen2 RFID. Mimochodem, na konci dokumentu je zajímavé sledovat change log, který částečně ukazuje proces uvedení štítku na trh. Mezi aplikacemi se uvádí inventarizace v retailu a módě. Proto, až příště budete kupovat relativně drahou věc (200 $+), podívejte se, možná také najdete podobný štítek.

LM (vlevo) a OM (vpravo) snímky při 50násobném zvětšení.
HD se rozhodl neprovádět…

Další příklad – ještě jedna krabice (pravda, už si nepamatuji, odkud se u mě vzala), na niž byla zevnitř přilepena taková "produktová" etiketa.

Bohužel dokumentaci k tomuto čipu jsem nenašel, ale na webu NXP je PDF na čip-twin SL3S1203_1213. Čip je vyroben v rámci standardu EPC G2iL(+) a zřejmě má ochranu proti narušení. Funguje to primitivně, rozpojení propojky OUT-VDD způsobuje aktivaci příznaku a štítek se stává nefunkčním.

Máte něco k přidání? Napište v komentářích!

LM (vlevo) a OM (vpravo) snímky při 50násobném zvětšení.
HD obrázek si můžete stáhnout tady

Konference a výstavy

Charakteristickým příkladem použití RFID pro rychlou identifikaci člověka jsou různé odznaky na konferencích, výstavách a dalších akcích. V tomto případě účastník nemusí tradičně předávat svou vizitku nebo si vyměňovat kontakty, stačí jen přiložit odznak k čtečce a všechny kontaktní údaje jsou již přeneseny k protistraně. A to kromě tradiční registrace a vstupu na výstavu.

Uvnitř štítku, který jsem dostal po oborové výstavě IMAС, byla kulatá anténa s čipem od NXP MF0UL1VOC, jinými slovy nové generace MIFARE. Podrobné informace lze nalézt tady (pdf).

Jedním z charakteristických příkladů použití smart odznaků na výstavě IMAС

LM (vlevo) a OM (vpravo) snímky při 50násobném zvětšení.
HD obrázek si můžete stáhnout tady

Mimochodem, pro milovníky pohledu na nejen hardwarovou, ale i softwarovou část štítku – níže budou uvedeny screenshoty z aplikace NFC-Reader, kde můžete také vidět typ a třídu štítku, objem paměti, šifrování a další.

Náhodně chráněný čip

Na závěr bych chtěl zmínit poslední štítek, který se dostal na rozbor v první skupině „běžných“ štítků. Získal jsem ho ještě z doby spolupráce s Prestigio. Jeho hlavním účelem je provádět nějakou předem nastavenou akci, například v ekosystému chytré domácnosti (zapínat světlo, spouštět přehrávání hudby atd.). Jaké bylo mé překvapení, že, za prvé, otevření bylo opravdu zajímavým úkonem, a za druhé, uvnitř mě čekalo překvapení v podobě plně chráněného čipu.

No, budu ho muset odložit na lepší časy, až se dostaneme k chráněným čipům – vrátíme se k němu. Mimochodem, pokud by měl někdo zájem se podrobněji seznámit s možnostmi ochrany a využití RFID v různých oblastech – doporučuji tuto relativně čerstvou prezentaci.