Вокруг proximity технологии по сей день ходит много слухов. Например, недавно кто-то вроде бы видел считыватель с дальностью 15 метров… Давайте всё проясним.
Американское кино отстало от жизни. Почему? - да потому, что для доступа в самые секретные хранилища они все еще используют магнитные карты. Видимо, это более эффектно. Но не практично. Сегодня даже школьники и домохозяйки повседневно сталкиваются с более прогрессивной технологией бесконтактной идентификации, которую иначе называют proximity. Пример - проездные билеты в Московском метрополитене. Да, на несколько поездок там тоже используется старая магнитная технология, но годовой проездной будет только в виде пластиковой карточки.
Кстати, слово «proximity»в дословном переводе означает «близкий». Видимо потому, что proximity карточку или брелок не надо засовывать в считыватель - достаточно просто приблизить на небольшое расстояние.
Не вникая в тонкости, понять суть этой технологии совсем не сложно.
Начнем по порядку. Сначала посмотрим, как работает пара «карта - proximity считыватель». Считыватель содержит генератор, который запитывает антенну считывателя. Излучаемая антенной считывателя энергия принимается антенной карты и используется для питания микросхемы (Чип), которая при появлении питания с помощью модулятора Мначинает модулировать сигнал считывателя кодом, записанным в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) карты.
Модулированный сигнал в считывателе детектируется, усиливается и поступает на микроконтроллер, который преобразует принятый от карты сигнал к виду, удобному для передачи на внешнее устройство, к которому подключен считыватель.
Не будем обременять читателя дальнейшими техническими подробностями - скажем только, что конструкция считывателя и карты заметно усложняется при использовании карт с перезаписью, то есть карт, часть информации в которых может изменяться в процессе работы системы. Кстати, карты на Московском метрополитене не только обладают возможностью перезаписи, но еще и имеют мощный механизм шифрования передаваемых данных для защиты от любителей покататься бесплатно.
Из принципа работы пары «карта - считыватель» однозначно следует вывод, что чем большую дальность считывания мы хотим обеспечить, тем больших размеров будет считыватель и тем больше должна быть излучаемая мощность. А она всегда чем-то лимитируется. Для читателей, желающих самостоятельно провести расчеты, скажем только, что для микросхемы карты требуется напряжение питания не менее 1,5 вольта при токе потребления не менее 10 мкА.
Начав разбираться с «внутренностями» технологии, мы никак не обойдемся без классификации. Она будет не совсем полной, поскольку это журнальная статья, а не научный труд, но даст представление о предметной области. Итак, основные критерии для разделения кар и считывателей на категории:
1. Рабочая частота
На сегодняшний день proximity технология работает в трех частотных диапазонах: 125 кГц, 13,56 МГц и 2,45 ГГц. Диапазон 125 кГц как самый низкочастотный и исторически первый является и самым освоенным. Разнообразие считывателей, идентификаторов и типов карт поражает воображение.
Диапазон 13,56 МГц осваивается последние годы достаточно интенсивно, большинство новых разработок делается именно для него. Многократно уже упоминавшиеся здесь карты Московского метро работают именно на этой частоте.
Диапазон 2,45 ГГц представлен в мире всего несколькими производителями. В этом диапазоне при минимальной мощности и размерах антенны можно получить наибольшую дальность.
Идентификатор может быть только для чтения (как большинство карт в системах доступа) или для чтения/записи. Карты только для чтения обычно содержат фиксированный код длиной от 3-х до 5-ти байт, «прошиваемый» на заводе при изготовлении.
Идентификатор, предназначенный для перезаписи, помимо серийного номера, программируемого на заводе, имеет также область энергонезависимой памяти размером от нескольких байт до нескольких килобайт, которая может перепрограммироваться в процессе эксплуатации идентификатора.
Естественно, что для работы в разных режимах используются и разные считыватели. Перезаписываемые карты и считыватели существуют во всех трех частотных диапазонах. Перезаписываемые карты бывают как с открытым протоколом, так и с криптографией. Последние используются преимущественно в расчетно - платежных системах.
Дальность работы пары «карта - считыватель» зависит от нескольких факторов:
В диапазоне 125 кГц даже при большой антенне практически очень сложно получить дальность более 1 метра. Именно от этого частотного диапазона пошло деление считывателей на три группы: малой дальности (short range) - до 15 сантиметров, средней дальности (middle range) - до 35…40 сантиметров, и большой дальности (long range) - до 60…100 сантиметров. Максимальный линейный размер считывателя каждой из групп равен в среднем 60…120 мм, 250…400 мм и 800…1000 мм.
Говоря о дальности, выше мы подразумевали пассивные идентификаторы, то есть идентификаторы, которые не содержат собственного источника питания. Встраивание в идентификатор литиевой батарейки позволяет примерно удвоить рабочую дальность. Но, как обычно это бывает в природе, за все надо платить. В активном идентификаторе приходится платить за батарейку, которая, к тому же, имеет хоть и большой, но ограниченный срок службы (до 5…6 лет), после чего идентификатор просто выбрасывают. Да и габариты (в первую очередь толщина) карты с батарейкой намного больше.
В настоящее время proximity технология используется в самых различных областях человеческой деятельности.
Исторически первым применением была идентификация владельца карты в системах контроля доступа (в помещение, в компьютер). Кроме того, различные по конструкции и принципу работы системы используются для создания различных систем меток (метят животных, товар на складе, деревья в лесу и так далее). А с появлением перезаписываемых карт, да еще и с криптозащитой на этой технологии стали развиваться и расчетно - платежные системы.
Развитие микроэлектроники, постоянное удешевление идентификаторов приводит ко все более и более широкому использованию proximity технологии в повседневной жизни. Сегодня можно говорить о перезаписываемом идентификаторе, выполненном, например, на самоклеящейся гибкой подложке стоимостью в несколько десятков центов. Конечно, штриховой код всегда будет дешевле. Но уже сегодня ему приходится понемногу сдавать позиции.
Рост популярности proximity технологии связан с ее многочисленными преимуществами, проявляющимися в каждой конкретной сфере применения. Общим для всех применений является намного большая по сравнению с другими технологиями надежность и долговечность, что вытекает из принципов работы: нет механического взаимодействия со считывателем, нет источника питания (в пассивных картах). Магнитную карту легко поцарапать в кармане. Штриховой код можно просто запачкать грязью.
Отсутствие механического контакта в процессе работы позволяет делать идентификаторы произвольной формы, даже в виде гвоздя. Идентификатор можно имплантировать внутрь объекта идентификации.
Сложность подделки - еще одно достоинство proximity. Если магнитные билеты в метро школьники копируют с помощью нагретого утюга, то proximity карту может воспроизвести только хороший радиоинженер, работающий в данной области, а в случае применения криптоалгоритмов и ему это не под силу.
Недостаток, пожалуй, один - есть более простые вещи, которые во многих случаях экономически выгоднее, чем proximity идентификатор. Но, как показывает практика развития технологий, через несколько лет этот недостаток исчезнет сам по себе.
