NFC开发基础—认识NFC

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NDEF (NFC Data Exchange Format) 数据格式的作用

其是一种独立于type tag外的通用数据格式，便于统一数据传输格式，作用与protobuffer、json相同
尽管每种NFC标签类型都有自己的数据格式，但NDEF的优点在于：

标准化：
1.互操作性：NDEF是一种标准化的数据格式，确保不同制造商生产的NFC设备和标签能够相互通信。
2.统一格式：无论使用哪种标签类型，NDEF提供了一种统一的数据格式，使得所有支持NDEF的设备都能够读取和写入数据。
多记录支持：
1.灵活性：NDEF支持在一个标签中存储多个记录，每个记录可以有自己的类型和数据。这使得NFC标签可以承载不同类型的信息，如URL链接、电话号码、文本信息等。
2.结构化：每个记录都有一个明确的类型标识（TNF）、类型长度、标识符长度、负载长度和标志位，使得数据更容易解析和处理。
易用性：
1.简化编程：NDEF简化了NFC标签的编程和使用流程。开发人员只需了解NDEF格式，就可以在不同的标签类型上实现类似的功能。
2.用户体验：用户可以通过触碰NFC标签来获取各种类型的信息，无需关心底层的标签类型。

为什么需要NDEF？

互操作性：
不同的NFC标签类型有不同的数据格式和通信协议。如果没有NDEF，开发人员需要为每种标签类型编写专门的代码来处理数据。NDEF提供了一种通用的数据格式，使得不同设备之间能够无缝通信。
灵活性：
NDEF支持多记录存储，使得一个NFC标签可以承载多种类型的数据。这对于智能海报、产品认证等多种应用场景非常有用。
标准化：
NDEF由NFC论坛定义，是一种标准化的数据格式。这确保了不同制造商生产的NFC设备和标签能够兼容，增强了系统的可靠性和一致性。

NFC Forum Type

Type Tag 是NFC论坛定义的一种标签类型。它规定了标签的基本通信标准及数据交换格式，包括：
通信速度：106 kbps。、
数据格式：定义了如何组织和传输数据。
NFC论坛定义了几种标签类型（Types），这些标签类型是为了确保不同制造商生产的NFC标签能够相互兼容。以下是NFC论坛定义的主要标签类型及其特点：

Type 1 Tag
通信速度：106 kbps
数据格式：基于早期的Philips标准
特点：Type 1 Tag是一种早期的标签类型，现在较少使用。它的存储容量较小，主要用于简单的应用场合。
应用场景：由于其较低的通信速度和较小的存储容量，Type 1 Tag现在主要用于一些遗留系统或特定的应用。
Type 2 Tag
通信速度：106 kbps、212 kbps、424 kbps
数据格式：基于Mifare Ultralight等技术
特点：Type 2 Tag是一种常见的标签类型，具有较高的通信速度和较大的存储容量。它支持NDEF格式，可以存储多种类型的数据。
应用场景：广泛应用于智能海报、产品认证、门禁控制、小额支付等。
Type 3 Tag
通信速度：212 kbps、424 kbps
数据格式：基于FeliCa技术
特点：Type 3 Tag主要用于日本市场，兼容FeliCa标签。它具有较高的通信速度和较大的存储容量，并支持复杂的命令集。
应用场景：广泛应用于交通卡、电子钱包、门禁系统等。
Type 4 Tag
通信速度：106 kbps、212 kbps、424 kbps
数据格式：兼容Mifare Classic、Mifare DESFire等技术
特点：Type 4 Tag是一种高级标签类型，支持多种加密算法和安全特性。它具有较高的通信速度和较大的存储容量，并支持NDEF格式。
应用场景：广泛应用于需要高安全性的应用，如电子钱包、门禁控制、公共交通等。

四种特点总结

Type 1 Tag：早期标签类型，通信速度较慢，存储容量较小。
Type 2 Tag：常见的标签类型，通信速度快，支持NDEF格式，适用于多种应用场景。
Type 3 Tag：主要用于日本市场，兼容FeliCa技术，通信速度快，支持复杂命令集。
Type 4 Tag：高级标签类型，支持多种加密算法和安全特性，适用于需要高安全性的应用。
选择标签类型
选择合适的标签类型取决于具体的应用需求。例如：
如果你需要一个简单的标签来存储少量数据，并且成本是一个考虑因素，那么Type 2 Tag可能是一个合适的选择。
如果你需要一个支持复杂命令集的标签，并且主要用于日本市场，那么Type 3 Tag是最佳选择。
如果你需要一个高安全性的标签，并且需要支持多种加密算法，那么Type 4 Tag是最佳选择。

物理通信技术标准有如下几种：

物理通信技术标准定义了设备之间进行通信的方式，其定义了设备之间如何进行物理层上的通信，这些标准主要包括几种不同的技术规范，每种规范都有其特定的特征和应用场景，主要概括为
载波频率：13.56 MHz、
调制方案：定义了如何在RF信号上传输数据、
物理层协议：包括初始化过程、帧结构等
以下是主要的NFC通信技术标准：

NFC-A
载波频率：13.56 MHz
调制方式：ASK (Amplitude Shift Keying) 100%
通信速度：106 kbps、212 kbps、424 kbps
特点：NFC-A是最常见的NFC通信技术标准之一，兼容Mifare Classic、Mifare Ultralight等标签。它最初由Philips和Sony开发。
应用场景：广泛应用于门禁卡、公交卡、小额支付等领域，常用于读卡器模式。
NFC-B
载波频率：13.56 MHz
调制方式：ASK 10%
通信速度：106 kbps
特点：NFC-B与NFC-A相比，调制方式不同。它主要用于一些特定的应用场合。
应用场景：较少见，主要用于某些特定的标签和设备，用于点对点通信
NFC-F (也称为NFC-C)
载波频率：13.56 MHz
调制方式：FSK (Frequency Shift Keying) 212 kbps 或 424 kbps
特点：NFC-F主要用于日本市场，兼容FeliCa技术。FeliCa是一种由索尼开发的技术，广泛应用于交通卡、电子钱包等领域。
应用场景：主要用于日本市场，特别是在公共交通、电子钱包等方面。
NFC-V
载波频率：13.56 MHz
调制方式：ASK 10% 和 PSK (Phase Shift Keying) 106 kbps
特点：NFC-V是NFC论坛定义的一种技术标准，它与传统的A型和B型技术有所不同，旨在提高通信距离和可靠性。
应用场景：适用于需要更远通信距离的应用，如工业自动化、物流追踪等。
ISO/IEC 15693
载波频率：13.56 MHz
调制方式：ASK 10% 和 PSK 106 kbps
特点：ISO/IEC 15693是一种RFID标准，它与NFC技术兼容，但主要用于更长距离的通信，可达1米左右。
应用场景：适用于图书馆管理系统、库存管理和资产追踪等。

总结
这些通信技术标准定义了NFC设备之间如何进行物理层上的通信。每种标准都有其特定的载波频率、调制方式和通信速度。NFC-A是最常见的标准，广泛应用于各种NFC标签和设备。NFC-B相对较少见，主要用于某些特定场合。NFC-F主要用于日本市场，而NFC-V和ISO/IEC 15693则适用于需要更远通信距离的应用场景。这些标准共同构成了NFC技术的基础，使得不同制造商生产的设备能够互相兼容和通信

几款知名NFC产品（芯片）

芯片本身算是一种成熟的集成方案，包含标准的通信标准及交换协议，存储扇区等
Mifare Ultralight
NXP NTAG213
Mifare Classic
Mifare DESFire

以上总结为三点

1.数据交互标准
2.物理层通信标准
3.芯片综合方案

NFC技术主要应用于以下几种类型的卡片参考资源-带源码

ID卡：
这种卡片主要用于存储卡号，这个号码在生产过程中由芯片制造商一次性写入。ID卡的数据读取不需要密码认证，因此它易于复制，安全性较低。ID卡通常用于简单的识别应用，如考勤或访客管理。
IC卡：
与ID卡相比，IC卡内置有微处理器，可以进行更复杂的数据处理。它们通常需要密码认证才能读取或写入数据，并且卡片内的不同区域可能受到不同密码的保护，这提供了更高级别的安全性。IC卡适用于需要高安全性的应用，如金融交易或电子护照。
M1卡：
这是一种非接触式智能卡，通常使用S50 (M1)芯片，现在也有使用NFC标准芯片的。M1卡广泛应用于日常的标准卡，如门禁卡、饭卡、会员卡和公交卡等。
CPU卡：
这种卡片内置有更强大的中央处理单元（CPU），能够执行复杂的加密算法和应用程序。它们通常用于需要高度安全和复杂处理能力的场景，如银行业务或数字身份认证。

NFC技术主要有三种工作模式，具体介绍如下：

读卡器模式：这种模式下，NFC设备（如智能手机或读卡器）可以读取NFC标签中的信息。它允许用户从带有NFC芯片的标签、贴纸、名片等媒介中读写信息。通常，NFC标签不需要外部供电，因为它们通过NFC设备的射频场来获取能量,主要依靠线圈感应电流激活芯片。
仿真卡模式：这种模式下，NFC设备模拟成为一张智能卡，如借记卡、公交卡或门禁卡。用户可以将他们的支付卡、交通卡或访问卡的信息存储在NFC设备上，然后通过该设备来进行交易或验证。
点对点模式：这种模式下，两个NFC设备可以直接进行数据交换，类似于蓝牙或红外传输。这种模式适用于快速共享小量数据，例如联系人信息、图片或文件。它的有效距离一般不超过4厘米，但建立连接的速度比红外和蓝牙快很多。

NFC怎么加密

NFC（近场通信）技术提供了多种加密方法来保护数据的安全。以下是一些常用的NFC加密方法：

使用加密算法：可以对存储在NFC标签上的内容进行加密，使其内容对于未授权的读取者来说不可读。常用的加密算法包括AES（高级加密标准）和RSA等。
NFC卡片安全机制：某些NFC卡片，如Mifare Classic系列，使用密钥（keyA/keyB）来授权访问卡片的不同扇区。每个扇区都有自己的密钥，只有在验证通过后才能访问或修改该扇区的数据。
NFC标签的安全设置：虽然NFC标签的内容可以被任意读取，但是可以通过设置权限来限制对标签内容的修改。例如，可以设置标签为只读，或者要求输入密码才能修改内容。
NFC卡的破解与防护：对NFC卡的攻击主要是对扇区密钥的破解。不同的厂商采用的安全策略不一样，有的卡片采用了更复杂的安全机制，不仅扇区有密钥，数据也是加密的，这使得攻击变得非常困难和成本高昂。

NFC卡片中的扇区结构：

数据存储：每个扇区可以存储一定量的数据，通常用于保存如交通卡余额、门禁权限等信息。
安全设置：每个扇区可以设置独立的访问密码（KeyA和KeyB），这样可以保护数据不被未授权访问或修改。
控制权限：扇区中的控制块用来存放控制权限，这些权限决定了哪些操作可以被执行，比如读取、写入或者值递增等。
特殊区域：第0扇区通常包含厂商代码、芯片序列号UID等固化信息，这部分区域通常不可修改

NFC标签的扇区数量取决于所使用的具体芯片类型。不同的NFC标签芯片可能有不同的扇区划分和存储结构。以下是几种常见的NFC标签芯片及其扇区划分情况：

Mifare Classic
1.Mifare Classic 1K: 通常有16个扇区，每个扇区包含4个块，共64个块。
2.Mifare Classic 4K: 通常有64个扇区，每个扇区包含4个块，共256个块。
3.Mifare Classic 8K: 通常有128个扇区，每个扇区包含4个块，共512个块。
Mifare Ultralight / Ultralight C
1.Mifare Ultralight: 没有采用传统的扇区分割方式，而是提供了固定的数据页（pages）来存储数据。它有16个页，其中一部分用于存储用户数据。
2.Mifare Ultralight C: 同样是以页为单位而不是扇区。
NXP NTAG21x 系列
1.NXP NTAG213: 无扇区概念，而是以页为单位来存储数据。NTAG213拥有9页用户可编程空间。
2.NXP NTAG215: 同样无扇区概念，具有504字节的存储空间，也是以页为单位。
3.NXP NTAG216: 拥有888字节的存储空间，同样是基于页的存储结构。
Mifare DESFire: 通常没有传统的扇区划分，而是使用“应用”（applications）的概念来组织数据。每个应用可以包含多个文件（files），如记录文件（record files）、值文件（value files）等。
总结
Mifare Classic 类型的标签芯片具有明确的扇区划分，其中Mifare Classic 1K有16个扇区，4K有64个扇区，8K有128个扇区。Mifare Ultralight 和 Ultralight C 以及 NXP NTAG21x 系列的标签芯片则不使用扇区概念，而是以页（pages）为单位来组织数据。对于NFC标签而言，“扇区”的概念并不是统一的，而是依附于具体的芯片类型及其设计。在选择NFC标签时，应考虑其具体的功能和存储结构是否符合所需的应用需求。

NFC开发基础—认识NFC