🥇Pohľad z vnútra: RFID v modernom svete. Časť 1: RFID v každodennom živote

Viac RFID značiek pre boha RFID značiek!

Od publikovania článku o RFID značkách uplynulo už takmer 7 rokov. Počas týchto rokov cestovania a pobytu v rôznych krajinách, v kapsách sa nazbieralo obrovské množstvo RFID značiek a smart kariet: chránené karty (napríklad povolenia alebo bankové karty), skipasy, lístky na verejnú dopravu, bez ktorých v Nemecku jednoducho nie je možné fungovať, a tak ďalej.

Celkovo, v tomto zvieracom svete, ktorý je predstavený na KDPV, nastal čas sa tým zaoberať. V novej sérii článkov o RFID a smart kartách pokračujem v ťahaní dlhého príbehu o trhu, technológiach a vnútornej štruktúre skutočne mikro-čipov, bez ktorých si už našu každodennú existenciu nevieme predstaviť, od kontroly pohybu tovarov (napríklad kože) až po výstavbu mrakodrapov. Okrem toho, od tej doby sa pridali noví hráči (napríklad čínski) okrem známeho NXP, o ktorých sa oplatí porozprávať.

Ako obvykle, rozprávanie bude rozdelené na tematické časti, ktoré v rámci svojich síl, možností a prístupu k zariadeniam budem zverejňovať.

Úvod

Takže, asi stojí za pripomenutie, že rozobratie značiek pre mňa bolo pokračovaním koníčka práce s elektrónovou mikroskopiou a rezania čipu od nVidia v dávnom roku 2012. V tomto článku bolo okrajovo preskúmané fungovanie RFID značiek, a taktiež bolo rozobratých niekoľko najbežnejších a prístupných značiek v tom čase.

K tomuto článku, asi nie je mnoho čo pridať v súčasnosti: stále tie isté 3(4) najrozšírenejšie štandardy LF (120-150 kHz), HF (13.65 MHz – drvivá väčšina značiek funguje v tomto rozsahu), UHF (v podstate tu sú dve frekvenčné pásma 433 a 866 MHz), za ktorými nasleduje ešte pár menej známych; tie isté princípy fungovania – indukovanie rádiovými vlnami napájania čipu a spracovanie prichádzajúceho signálu s vyžarovaním informácií späť prijímaču.

Celkovo RFID značka vyzerá približne takto: podložka, anténa a samotný čip.

Značka Tag-it od Texas Instruments

Avšak, „krajina“ aplikácie týchto značiek sa v každodennom živote vážne zmenila.

Ak v roku 2012 bola NFC (Near-Field Communication) bola zaujímavou vecou v smartfóne, ktorú nebolo jasné, ako a kde bolo možné využiť. A také giganty, ako napríklad Sony, aktívne propagovali NFC a RFID ako spôsob pripojenia zariadení (reproduktor prvej Sony Xperia, ktorý sa magicky pripojí dotykom telefónu – Wow! Šokujúci obsah!) a meniť stavy (napríklad, keď prídeme domov, prejdeme po značke, telefón zapne zvuk, pripojí sa na WiFi atď.), čo podľa mojich pocitov nemalo osobitnú popularitu.

Tak v roku 2019 už lenivý nezapína wireless karty (v podstate to isté NFC), telefóny s virtuálnymi kartami (sestra pri zmene telefónu naliehavo požadovala NFC v ňom) a ďalšie ‘uľahčovače’ života založené na tejto technológii. RFID sa stali neoddeliteľnou súčasťou nášho každodenného života: jednorazové cestovné lístky v autobuse, karty pre vstup do mnohých kancelárskych a nielen kancelárskych budov, mini-peňaženky v rámci organizácií (ako napríklad, CamiPro v EPFL) „a všetky ostatné, a všetky ostatné, a všetky ostatné“.

Vlastne, práve preto sa nahromadilo také obrovské množstvo značiek, z ktorých každú túžime rozobrať a pozrieť sa, čo sa skrýva vo vnútri: ktorý čip je nainštalovaný? je chránený? aká anténa je tam?

Ale o všetkom poriadne…

Práve tieto drobné kusy kremíka urobili náš svet takým, aký ho poznáme dnes.

Pár slov o rozobraní značiek

Pripomínam, že aby sme sa dostali k samotnému čipu, je potrebné vykonať deprocesing výrobku pomocou niektorých chemických látok. Napríklad, odstrániť obal (zvyčajne to je karta alebo okrúhla značka z plastu, v ktorej sa nachádza anténa), opatrne odpojiť čip od antény, umyť samotný čip od lepidla/izolátora, niekedy odstrániť časti antény, pevne pripájané k kontaktným ploškám, a až potom uvidíme čip a jeho usporiadanie.

Deprocesing – zložitý pocit.

V posledných rokoch sa neuveriteľne vylepšili materiály, ktoré sa používajú na upevnenie čipov. Na jednej strane to zvýšilo spoľahlivosť upevnenia čipu a znížilo množstvo defektov; na druhej strane, jednoduché varenie v acetóne alebo koncentrovanej sírovej kyseline, aby sa rozpustila alebo spálila organika, už nie je možné na čistejšie odstránenie čipu. Musíme sa vynájsť, miešať kyseliny, aby sme odstránili nežiadúce vrstvy, ale pritom nepoškodili plameniakovú metalizáciu čipu.

Ťažkosti s deprocessovaním: keď sa lepidlo na čipe nedá odstrániť za žiadnych podmienok… Tu a ďalej LM – laserová mikroskopia, OM – optická mikroskopia

Alebo takto…

Niekedy, samozrejme, sa šťastie lepšie usmeje a čip, dokonca aj s izolačnou vrstvou, sa ukáže byť relatívne čistý, čo sa výrazne neodráža na kvalite obrazovky:

Poznámka: Manipulácia s koncentrovanými kyselinami a rozpúšťadlami by sa mala vykonávať v dobre vetranom priestore, a najlepšie vonku! Nepokúšajte sa to zopakovať doma, v kuchyni!

Praktická časť

Ako som už spomenul na začiatku článku, v každej časti budú predstavené jednotlivé druhy alebo niekoľko štítkov: dopravné (verejná doprava a skipasy), chránené (predovšetkým smart karty), „bežné“ a tak ďalej.

Začneme dnes s najjednoduchšími štítkami, ktoré môžete nájsť prakticky všade. Nazveme ich „bežné štítky“, pretože sa s nimi môžete stretnúť takmer kdekoľvek: od čísel na maratóne po konferencie a doručovanie tovaru.

Štítky, o ktorých je v tomto článku reč, sú vyznačené modrou bodkovanou čiarou

Dlouhdosahové štítky UHF

Mnohí čitatelia Habbra sa zaoberajú a milujú šport. Posledné roky existuje výrazný trend zúčastňovať sa rôznych behov, polomaratónov a dokonca maratónov. Pre medailu niekedy nie je hriech prebehnúť 10 km.

Zvyčajne pred začiatkom podujatia sa vydáva číslo účastníka s malými penovými vložkami po bokoch, za ktorými – oh hrôza – sa skrýva známa RFID nálepka. Paranoikom určite treba byť na pozore pri účasti na takýchto podujatiach! V skutočnosti nie. Keďže sa v takýchto súťažiach používa hromadný štart, je potrebné zmerať čas každého účastníka od momentu prekročenia štartovej čiary až po cieľ. Prebiehajúc cez špeciálnu bránu v podobe štartových a cieľových brán, každý účastník spúšťa a, samozrejme, zastavuje neviditeľný chronometer.

Nálepky vyzerajú približne takto:

Ako ukázala prax, aj vo Švajčiarsku existujú minimálne dve nálepky, ktoré sa používajú v takýchto hromadných podujatiach. Líšia sa however, ako anténami (podmienečne, úzka a široká), tak aj zariadením čipu. Pravda, v oboch prípadoch ide o celkom obyčajný čip, bez ochrany, bez akýchkoľvek vychytávok a, zdá sa, s malou pamäťou. A ako ukázala prax, je to ešte od jedného výrobcu – IMPINJ.

Ťažko súdiť, či sa na čip zapisuje čokoľvek, pravdepodobne slúži len na identifikáciu. Ak viete viac – napíšte do komentárov!

Čip od IMPINJ a široká anténa

Táto nálepka už bola na rezaní pre majstrov. Viac o nálepke Monza R6 od amerického výrobcu IMPINJ sa môžete dočítať tu (pdf).

LM (vľavo) a OM (vpravo) obrázky v 50-násobnom zväčšení.
HD obrázok si môžete stiahnuť tu

Iné sledovanie času vyzerá zložitejšie ako čip Monza R6, pričom na čipe chýba akékoľvek označenie, preto je ťažké ich porovnať.

Čip „UFO“ od „neznámeho“ výrobcu

Ako sa ukázalo počas tancovania s bubnom okolo tohto čipu: výrobca je ten istý — IMPINJ, a kódové meno čipu je Monza 4. Podrobnejšie sa môžete zoznámiť tu (pdf)

LM (vľavo) a OM (vpravo) obrázky v 50-násobnom zväčšení.
HD obrázok si môžete stiahnuť tu

Nálepky blízkeho poľa v prenose a logistike

Pokračujeme ďalej, RFID nálepky sa úspešne používajú v prenose a logistike na automatizované/poloautomatizované sledovanie tovaru.

Napríklad, keď som si objednal okuliare RayBan, vo vnútri krabice bola umiestnená takáto RFID nálepka. Čip je označený ako SL3S1204V1D z roku 2014 a vyrobila ho spoločnosť NXP.

Jedna z ťažkostí pri práci s moderným RFID je umyť čip od lepidla a izolácie...

Informácie o štítku si môžete prečítať tu (pdf). Trieda/štandard štítku – EPC Gen2 RFID. Mimochodom, na konci dokumentu je zaujímavé sledovať change log, ktorý z časti demonštruje proces uvedenia štítku na trh. Medzi aplikáciami sa spomína inventarizácia v oblasti maloobchodu a módy. Preto, keď nabudúce budete kupovať relatívne drahú vec (200$+), pozrite sa, možno nájdete podobný štítok.

LM (vľavo) a OM (vpravo) obrázky v 50-násobnom zväčšení.
HD sa rozhodol neurobiť…

Ďalší príklad – ďalšia krabica (pravda, už si nepamätám, odkiaľ sa ku mne dostala), na ktorej bola z vnútornej strany prilepená taká "tovarová" značka.

Žiaľ, dokumentáciu presne pre tento čip som nenašiel, ale na stránke NXP je PDF na čip-blíženci SL3S1203_1213. Čip je vyrobený v rámci štandardu EPC G2iL(+) a podľa všetkého má ochranu proti manipulácii (tamper alarm). Funguje to primitívne, prerušenie spojenia OUT-VDD spôsobí aktiváciu signálu a štítok prestane fungovať.

Máte čo dodať? Napíšte v komentároch!

LM (vľavo) a OM (vpravo) obrázky v 50-násobnom zväčšení.
HD obrázok si môžete stiahnuť tu

Konferencie a výstavy

Charakteristický prípad použitia RFID na rýchlu identifikáciu osoby – rôzne menovky na konferenciách, výstavách a iných podujatiach. V tomto prípade nie je potrebné, aby účastník zanechal svoju vizitku alebo si vymenil kontakty tradičným spôsobom, stačí len priložiť menovku k čítačke a všetky kontaktné informácie sa už preniesli k protistrane. A to okrem tradičnej registrácie a vstupu na výstavu.

Vo vnútri štítku, ktorý som dostal po odbornej výstave IMAС, bola okrúhla anténa s čipom od NXP MF0UL1VOC, inak povedané nový typ MIFARE. Podrobné informácie nájdete tu (pdf).

Jeden z charakteristických prípadov použitia smart-bejdzov na výstave IMAС

LM (vľavo) a OM (vpravo) obrázky v 50-násobnom zväčšení.
HD obrázok si môžete stiahnuť tu

Mimochodom, pre tých, ktorí sa chcú pozrieť nielen na hardvérovú, ale aj softvérovú časť štítku – nižšie budú predstavené snímky z programu NFC-Reader, kde sa dá tiež vidieť typ a trieda štítku, objem pamäte, šifrovanie a ďalšie.

Prekvapivo chránený čip

Na záver by som chcel spomenúť poslednú značku, ktorá sa dostala na rozbor v prvej kvalite „bežných“ značiek. Dostala sa mi ešte z čias spolupráce s Prestigio. Hlavným určením značky je vykonávať nejakú prednastavenú akciu, napríklad v ekosystéme inteligentného domu (zapínať svetlo, spúšťať prehrávanie hudby atď.). Aké bolo moje prekvapenie, že, po prvé, otvorenie jej sa ukázalo ako zábava, a po druhé, vo vnútri ma čakal prekvapenie-prekvapení v podobe úplne chráneného čipu.

Nuž, budem ju musieť odložiť na lepšie časy, keď sa dostaneme k chráneným čipom – vrátime sa k nej. Mimochodom, ak sa niekomu chce podrobnejšie oboznámiť s možnosťami ochrany a využitia RFID v rôznych oblastiach činnosti – odporúčam túto relatívne čerstvú prezentáciu.