Rfid сигнал что это
Что такое RFID-метки. Технология радиочастотной идентификации
Подробный разбор, что такое RFID-метки, где они применяются, какие их виды могут быть полезны для бизнеса и в чем их преимущество перед штрихкодами.
Что такое RFID
Аббревиатура RFID расшифровывается как Radio Frequency IDentification, радиочастотная идентификация. Первые RFID-метки были созданы в 40-е годы XX века, а запатентованы — в 80-е. Это технология, которая позволяет автоматически идентифицировать объекты, в том числе те, что находятся на расстоянии, с помощью радиосигналов. RFID-метки способны идентифицировать физические объекты, а также отслеживать их перемещение. Отсюда еще одно название меток — транспондеры. На RFID-метку можно нанести определенную информацию, сохранить ее, а позднее считать.
Метка состоит из двух частей: антенны и микрочипа. Микрочип отвечает за сохранение данных, которые записаны на него. Чтобы помочь записать информацию на чип или считать ее, нужна антенна, которая соединяет метку и считыватель. Без считывателя метка не будет активной: есть устройства, которые только записывают информацию или считывают ее, а есть те, которые справляются с обеими задачами.
Виды RFID-меток
По принципу работы выделяют следующие типы меток:
У пассивных меток нет источника питания, поэтому работают они только при контакте со считывателем, который испускает радиоволны. Чтобы считывать информацию с метки, нужно подносить ее очень близко к считывателю. Такие метки считаются самыми простыми и дешевыми.
Полупассивные метки имеют собственный источник питания. Это позволяет меткам работать на большем расстоянии от считывателя, чем пассивным меткам. Этот тип метки стоит дороже и выходит из строя после того, когда закончится заряд батареи-источника питания.
Активные метки тоже имеют свой источник питания, более мощный, чем у полупассивных меток. Их радиосигнал обладает самой большой мощностью и способен «контактировать» со считывателем на расстоянии более 50 метров. Такие метки самые дорогие, но и самые функциональные, так как позволяют записывать большое количество данных и использовать их в сочетании с другими функциями.
По внешнему виду можно выделить метки-наклейки, брелоки, карточки, этикетки, а также сложные формы (например, фигуры в пластиковом корпусе).
Метки можно разделить на виды по частотам, на которых они передают сигнал: сверхчастотные (860—960 МГц), высокочастотные (13,56 МГц), низкочастотные (125—164 кГц). От выбранной частоты зависит, на какое расстояние можно будет предать зашифрованную в метке информацию.
Где применяются RFID-метки
Радиочастотные метки широко используются во всем мире. Сейчас практически каждый человек носит в своем кошельке несколько устройств с RFID-меткой — это бесконтактные банковские карты. Также технология используется для бесконтактной оплаты проезда в общественном транспорте: подземном и наземном. Метки с технологией RFID используют для чипирования животных — например, бродячих собак или коров в стаде. Однако чаще всего метки используются в логистике и торговле.
RFID-метки позволяют организовать систему складских помещений, облегчить поиск товара на полке, собирать статистику и бороться с кражами. В роли склада может выступать что угодно — от производственного цеха готовых деталей до городской библиотеки. Также технология RFID уже несколько лет стоит на службе маркировки товаров. Именно RFID-метками в России маркируют меховые изделия. На самом знаке напечатан используемый тип меха, уникальный номер товара, QR-код, который можно считать с помощью смартфона, чтобы проверить легальность товара. Требования к меткам для шуб зафиксированы в решении Совета Евразийской экономической комиссии от 23.11.15 № 70. Товары, которые произведены на территории РФ, имеют идентификатор зеленого цвета, а импортные — красного. Чтобы продавать меховые изделия с маркировкой, необходимо специальное оборудование (RFID-считыватель) и программное обеспечение.
Преимущества RFID-меток перед штрихкодами
RFID-метки могут составить серьезную конкуренцию штрихкодам как носителям информации. Главное преимущество меток в их многоразовости: данные, нанесенные на чип, можно перезаписывать,что делает пассивную метку практически »бессмертной». В то же время метки можно защитить от перезаписи и внесения изменений, что делает метки гарантом подтверждения верности информации на этикетке.
Также, в отличие от штрихкода, можно считывать сразу несколько меток за раз (если используемые метки — полупассивные и активные). Это сокращает трудозатраты персонала на товароучет, поиск товара.
Минимальный объем памяти самой простой RFID-метки — 128 бит. Это позволяет записать на метку гораздо больше информации, чем на штрихкод.
Большинство меток не боится внешних воздействий (температуры, влажности, механических повреждений), поэтому даже поврежденную метку можно будет считать в отличие от штрихкода, который, утратив свою часть, становится бесполезным.
Что такое RFID. Объясняем простыми словами
Проще говоря, RFID-метки похожи на штрихкоды или QR-коды. Преимущество RFID-систем над ними в том, что считыватель способен опознать метку не только на неподвижных предметах, но и на движущихся. Зачастую участие человека в данном процессе не требуется.
В основе RFID-системы лежит радиочастотная передача и запись информации. С помощью радиоволны все данные записываются на чип, там сохраняются и при помощи специального устройства для сбора информации — ридера — считываются с чипа.
RFID-технологии применяют в разных отраслях, где необходимы автоматизация и отслеживание рабочих процессов. Например, в розничной торговле, в фармацевтике (чтобы отследить подлинность препаратов), в библиотечном деле, в транспортной и складской логистике. Также они применяются для системы бесконтактных платежей, в системах контроля и управления доступом и так далее.
Пример употребления на «Секрете»
«Под торговым знаком Airtag более пяти лет выпускались брелоки со встроенными RFID-метками, которые использовались в системах контроля доступа в офисы, фитнес-центры и т. д. Теперь зеленоградская компания продолжит развивать свои продукты под единым брендом ISBC».
(Из новости о том, что Apple купила у россиян бренд для поиска украденных вещей).
Ошибки в употреблении
Не путать с NFC. Эта технология — подвид RFID с общей технической базой и протоколами. Их разница в том, что RFID используют для радиочастотной идентификации объектов и людей — носителей чипа. RFID — пассивная технология, а NFC по умолчанию генерирует волну от батарейки сам — коммуницируя с соседним устройством. NFC обеспечивает обмен данными только между совместимыми устройствами и возможность бесконтактной оплаты (если банковская карта или проездной чипированы). Отличаются они ещё и дальностью действия. NFC-модули действуют только на расстоянии до 10 см.
Нюансы
Распознавание сигналов RFID-метки может происходить на разном расстоянии, поэтому принято выделять три вида систем:
История
Первая технология, которая напоминает систему RFID, называлась «Свой-чужой». Её изобрела Исследовательская лаборатория ВМС США в 1937 году. Технология применялась союзниками во Второй мировой войне, чтобы определить своим или чужим является летающий объект в небе. Аналогичные системы используют и сегодня в гражданской авиации.
Критика
RFID-системы стоят недёшево. Печать RFID-меток и запись данных на них обойдётся в несколько десятков раз дороже, чем печать бирки со штрихкодом. Кроме того, если метку случайно повредить, она становится нечитаемой.
Сокращение RFID образовано от английского словосочетания Radio Frequency Identification, что в переводе означает «радиочастотная идентификация».
Какие бывают RFID протоколы и как их похекать с помощью Flipper Zero
Flipper Zero — проект карманного мультитула для хакеров в формфакторе тамагочи, который мы разрабатываем. Предыдущие посты [1],[2],[3],[4],[5],[6],[7],[8],[9],[10],[11],[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18],[19]
RFID – это технология для бесконтактных радио-меток, используемых повсюду: в домофонах, платежных картах, проездных, пропусках в офисы, для учета домашних животных, автомобилей и т.д. Есть два основных типа RFID меток, которые мы используем в обычной жизни: низкочастотные и высокочастотные.
Как устроены RFID-метки
RFID чип включается, когда на него подается питание от радиополя считывателя
RFID-метка обычно не имеет собственного питания. Пока она не находится в поле действия считывателя, чип внутри метки полностью выключен. Как только метка попадает в зону действия считывателя, ее антенна поглощает энергию излучения считывателя, и на чип подается питание. В этот момент чип включается и начинает общение со считывателем. При этом, антенна RFID-метки настроена только на определенную частоту, поэтому метка сможет активироваться только в поле действия подходящего считывателя.
Какие бывают RFID-метки
Внешний вид RFID-меток может быть совершенно разный: толстые/тонкие карты, брелоки для домофонов, браслеты, кольца, монеты и даже наклейки. При этом только по внешнему виду нельзя однозначно сказать, на какой частоте и по какому протоколу работает метка.
Внешне RFID-метки могут выглядеть по-разному
Часто производители RFID-брелков используют одинаковые пластиковые корпуса для меток разных частотных диапазонов, поэтому бывает, что две метки, выглядящие абсолютно одинаково, работают в разных диапазонах. Это важно учитывать, когда пытаетесь определить на глаз, что за метка перед вами. В статье мы будем рассматривать 2 самых популярных типа RFID-меток, которые используются в системах контроля доступа. Флиппер поддерживает оба этих диапазона.
Существует множество RFID-протоколов, работающих на других частотах, вроде UHF 840-960 МГц. Они применяются для отслеживания грузов, оплаты проезда на платных дорогах, отслеживания диких животных при миграции и т.д. Эти метки могут иметь собственную батарею и работать на расстояниях от нескольких метров, до нескольких километров. При этом, они достаточно редкие, и в привычном обиходе почти не встречаются. В статье мы их рассматривать не будем.
Отличия RFID 125 кГц и 13.56 МГц
Проще всего понять в каком диапазоне работает RFID-метка по виду антенны. У низкочастотных меток (125 кГц) антенна сделана из очень тонкой проволоки, буквально тоньше волоса, и огромного числа витков. Поэтому такая антенна выглядит как цельный кусок металла. У высокочастотных карт (13.56 МГц) антенна имеет намного меньше витков и более толстую проволоку или дорожки. Так что между витками видны зазоры.
Если просветить карту фонариком, можно узнать на какой частоте она работает
Чтобы увидеть антенну внутри RFID-карты, можно просветить ее фонариком. Если у антенны всего несколько крупных витков — это скорее всего высокочастотная карта. Если антенна выглядит как цельный кусок металла без просветов — это низкочастотная карта.
Антенны у низкочастотных карт из очень тонкой проволоки, а у высокочастотных из более толстой
Низкочастотные метки обычно используются в системах, которые не требуют особенной безопасности: домофонные ключи, абонементы в спортзал и т.д. Из-за большей дальности действия их удобно применять в качестве пропусков на автомобильные парковки: водителю не нужно близко прислонять карту к считывателю, она срабатывает издалека. При этом, низкочастотные метки очень примитивны, у них низкая скорость передачи данных, из-за этого в них нельзя реализовать сложный двусторонний обмен данными, вроде проверки баланса и криптографии. Низкочастотные метки передают только свой короткий ID без всяких средств аутентификации.
Высокочастотные метки используются для более сложного взаимодействия между картой и считывателем, когда нужна криптография, долгий двусторонний обмен, аутентификация и т.д., например для банковских карт, надежных пропусков.
Сравнение RFID-меток 125 кГц и 13,56 МГц
Низкочастотные метки 125 кГц
Высокочастотные метки 13,56 МГц
Как устроен RFID во Flipper Zero
Работа RFID-антенны во Flipper Zero
Флиппер поддерживает низкочастотные и высокочастотные метки. Для поддержки обеих частот, мы разработали двухдиапазонную RFID антенну, расположенную на нижней крышке устройства.
Для высокочастотных протоколов (NFC) во Флиппере установлен отдельный NFC-контроллер ST25R3916. Он реализует всю физическую часть работы с картами: чтение, эмуляцию. Низкочастотные протоколы 125 kHz у нас реализованы полностью программно — Флиппер «дрыгает» ногой микроконтроллера для передачи и принимает низкочастотный сигнал через аналоговую схему прямо на ногу GPIO.
[Видео] Расположение платы с антеннами RFID во Flipper Zero
Сверху плата с антеннами экранирована слоем ферромагнетика — он изолирует остальную электронику от наводок, перенаправляя высокочастотное поле в другую сторону, что дополнительно увеличивает дальность работы.
Антенна на этапе сборки вклеивается в нижнюю крышку Флиппера и подключается к плате через подпружиненные контакты. Это сильно облегчает процесс сборки, так как не требует подключения шлейфов или UFL разъемов к антенной плате.
Низкочастотные протоколы 125 кГц
В низкочастотных метках хранятся короткие ID карты, длиной в несколько байт. Эти ID прописываются в базу данных контроллера или домофона. При этом карта просто передает свой ID любому желающему, как только на нее подано электричество. Часто ID карты написан на ней самой и его можно сфотографировать и ввести вручную во Флиппер.
В реальной жизни низкочастотных протоколов намного больше, но все они так или иначе являются вариацией этих трех, по крайней мере используют ту же модуляцию на физическом уровне. На момент написания этой статьи Флиппер умеет читать, сохранять, эмулировать и записывать все три этих протокола. Наверняка найдутся низкочастотные протоколы, которые пока не поддерживаются Флиппером, но так как подсистема 125 kHz реализована программно, мы сможем добавить новые протоколы в будущем.
EM-Marin
[Видео] Считывание Флиппером меток EM-Marin
В СНГ наиболее распространен RFID-формат EM-Marin. Он прост и не защищен от копирования. EM-Marin обычно выполнен на базе чипа EM4100. Существуют и другие чипы, работающие по тому же принципу, например EM4305 – в отличие от EM4100 его можно перезаписывать.
Для считывания низкочастотной карты нужно зайти в меню Флиппера 125 kHz RFID —> Read и приложить метку к задней крышке. Флиппер определит протокол метки самостоятельно и отобразит его название вместе с ID карты. Так как за один проход, Флиппер пытается по очереди пробовать все типы протоколов, это занимает время. Например, для считывания карт Indala требуется несколько секунд.
Уникальный код EM-Marin на карте и на Флиппере
Уникальный код EM4100 состоит из 5 байт. Иногда он написан на RFID-карте. Уникальный код может быть записан сразу в нескольких форматах: десятичном и текстовом. Флиппер использует шестнадцатеричный формат при отображении уникального кода. Но на картах EM-Marin обычно написаны не все 5 байт, а только младшие 3 байта. Остальные 2 байта придется перебирать, если нет возможности считать карту.
[Видео] Открываем домофон, эмулируя RFID 125 кГц
Некоторые домофоны пытаются защищаться от дубликатов ключей и пытаются проверять, не является ли ключ записанным на болванку. Для этого домофон перед чтением посылает команду записи, и, если запись удалась, считает такой ключ поддельным. При эмуляции ключей Флиппером домофон не сможет отличить его от оригинального ключа, поэтому таких проблем не возникнет.
HID Prox
[Видео] Считывание Флиппером меток HID26
Компания HID Global — самый крупный производитель RFID оборудования в мире. У них есть несколько фирменных низкочастотных и высокочастотных RFID-протоколов. Наиболее популярный низкочастотный HID-протокол это 26-битный H10301 (HID26, он же HID PROX II). Уникальный код в нем состоит из 3 байт (24 бита), еще 2 бита используются для контроля четности (проверки целостности).
На некоторых HID26 картах написаны цифры – они обозначают номер партии и ID карты. Полностью узнать 3 байта уникального кода по этим цифрам нельзя, на карте написаны лишь 2 байта в десятичной форме: Card ID.
Структура данных HID26 на карте и при чтении Флиппером
Из низкочастотных протоколов семейства HID, Флиппер пока умеет работать только с HID26. В дальнейшем мы планируем расширить этот список. HID26 наиболее популярен, так как совместим с большинством СКУДов.
[Видео] Флиппер эмулирует низкочастотную карту и открывает турникет
Indala
RFID-протокол Indala был разработан компанией Motorola, и потом куплен HID. Это очень старый протокол, и современные производители СКУД его не используют. Но в реальной жизни Indala все еще изредка встречается. На момент написания статьи, Флиппер умеет работать с протоколом Indala I40134.
[Видео] Флиппером читает карту Indala
Так же, как HID26, уникальный код карт Indala I40134 состоит из 3 байт. К сожалению, структура данных в картах Indala это не публичная информация, и все, кто вынужден поддерживать этот протокол, сами придумывают, какой порядок байт выбрать, и как интерпретировать сигнал на низком уровне.
Все эти протоколы настолько простые, что ID карты можно просто ввести вручную, не имея оригинальной карты под рукой. Можно тупо прислать текстовый ID карты, и владелец Флиппера сможет ввести его вручную.
Ввод ID карты вручную
[Видео] Ввод ID карты Indala вручную без оригинальной карты
Запись болванки 125 кГц
[Видео] Запись болванки T5577
Низкочастотные болванки типа T5577 имеют много разновидностей. Например, существуют варианты, которые маскируются от проверок считывателей, которые пытаются выяснить, является ли эта карта клоном или нет.
Высокочастотные карты 13,56 МГц
Высокочастотные метки 13,56 МГц состоят из целого стека стандартов и протоколов — весь этот стек принято называть технологией NFC, что не всегда правильно. Основная часть протоколов основана на стандарте ISO 14443 — это базовый набор протоколов физического и логического уровня, на котором стоят высокоуровневые протоколы, и по мотивам которых созданы альтернативные низкоуровневые стандарты, например ISO 18092.
Наиболее часто встречаемой является реализация ISO 14443-A, ее используют почти все исследуемые мною проездные, пропуска и банковские карты.
Упрощенная архитектура технологии NFC
Упрощенно архитектура NFC выглядит так: на низкоуровневой базе ISO 14443 реализован транспортный протокол, он выбирается производителем. Например, компания NXP придумала свой высокоуровневый транспортный протокол карт Mifare, хотя на канальном уровне, карты Mifare основаны на стандарте ISO 14443-A.
Флиппер умеет взаимодействовать как с низким уровнем протоколов ISO 14443, так и с протоколами передачи данных Mifare Ultralight и EMV банковских карт. Сейчас мы работаем над добавлением поддержки протоколов Mifare Classic и NFC NDEF. Подробный разбор применяемых стандартов и протоколов NFC заслуживает большой отдельной статьи, которую мы планируем сделать позднее.
Голый UID стандарта ISO 14443-A
[Видео] Чтение UID высокочастотной метки неизвестного типа
Все высокочастотные карты, работающие на базе ISO 14443-A, имеют уникальный идентификатор чипа — UID. Это серийный номер карточки, подобно MAC-адресу сетевой карты. UID бывает длиной 4, 7 и очень редко 10 байт. UID не защищен от чтения и не является секретным, иногда он даже написан на карточке.
В реальности существуют много СКУД-ов, использующих UID для авторизации доступа. Такое встречается, даже когда RFID-метки имеют криптографическую защиту. По уровню безопасности это мало чем отличается от тупых низкочастотных карт 125 кГц. Виртуальные карты (например, Apple Pay) намеренно используют динамический UID, чтобы владельцы телефонов не использовали платежное приложение как ключ для дверей.
[Видео] iPhone каждый раз генерирует случайный виртуальной UID карты в ApplePay
Так как UID это низкоуровневый атрибут, то возможна ситуация, когда UID прочитан, а высокоуровневый протокол передачи данных еще неизвестен. Во Флиппере реализованы чтение, эмуляция и ручное добавление UID, как раз для примитивных считывателей, которые используют UID для авторизации.
Различие чтения UID и данных внутри карты
Чтение NFC разделено на два типа – низкоуровневое и высокоуровневое
Чтение меток 13,56 МГц во Флиппере можно разделить на 2 части:
Для чтения карты с помощью конкретного высокоуровневого протокола нужно перейти в NFC —> Run special action и выбрать необходимый тип метки.
Mifare Ultralight
[Видео] Чтение данных с карты Mifare Ultralight
Mifare — семейство бесконтактных смарт-карт, имеющих собственные разные высокоуровневые протоколы. Mifare Ultralight — самый простой тип карт из семейства. В базовой версии он не использует криптографическую защиты и имеет только 64 байта встроенной памяти. Флиппер поддерживает чтение и эмуляцию Mifare Ultralight. Такие метки иногда используют как домофонные брелки, пропуска и проездные. Например, московские транспортные билеты «единый» и «90 минут» выполнены как раз на основе карт Mifare Ultralight.
Банковские карты EMV (PayPass, Apple Pay)
[Видео] Чтение данных из банковской карты
EMV (Europay, Mastercard, and Visa) — международный набор стандартов банковских карт. Подробнее про работу бесконтактных банковских карт можно почитать в статье Павла zhovner Как украсть деньги с бесконтактной карты и Apple Pay.
Банковские карты — это полноценные смарт-карты со сложными протоколами обмена данными, поддержкой ассиметричного шифрования. Помимо чтения UID, с банковской картой можно обменяться сложными данными, в том числе вытащить полный номер карты (16 цифр на лицевой стороне карты), срок действия карты, иногда имя владельца и даже историю последних покупок.
Стандарт EMV имеет разные высокоуровневые реализации, поэтому данные, которые можно достать из карт могут отличаться. CVV (3 цифры на обороте карты) считать нельзя никогда.
Банковские карты защищены от replay-атак, поэтому скопировать ее Флиппером, а затем эмулировать и оплатить покупку в магазине у вас не получится.
Виртуальная карта ApplePay VS Физическая банковская карта
Сравнение безопасности виртуальных и физических банковских карт
В сравнении с пластиковой банковской картой, виртуальная карта в телефоне выдает меньше информации и более безопасна для платежей оффлайн.
Преимущества виртуальной карты Apple Pay, Google Pay:
Поддержка банковских карт во Флиппере сделана исключительно для демонстрации работы высокоуровневых протоколов. Мы не планируем никак развивать эту функцию в дальнейшем. Защита бесконтактных банковских карт достаточно хороша, чтобы не переживать о том, что устройства вроде Флиппера могут быть использованы для атак на банковские карты.
Наши соцсети
Узнавайте о новостях проекта Flipper Zero первыми в наших соцсетях!