NFC — коммуникация ближнего поля
18 декабря 2012
Рубрика: Связь и телекоммуникации, Технологии.
Автор: .

Информационные технологии значительно улучшают и упрощают нашу повседневную жизнь. Больше всего это заметно, когда улетучиваются очереди, т.к. процесс подсчета стоимости приобретаемых товаров (например, в кассах супермаркетов) максимально компьютеризирован.

Достаточно поднести к специальному сканеру бирку со штрих-кодом на любом товаре и в чеке он уже отображается с ценой и прочими данными. Еще больший комфорт сулит нам использование технологии NFC, при помощи которой, имея самый обычный мобильный телефон у себя в кармане, можно будет оплачивать проезд в общественном транспорте, открывать двери в офисе, оплачивать товары и услуги и многое другое. Для начала мы публикуем статью об NFC из Википедии.

Near Field Communication, NFC («коммуникация ближнего поля») — технология беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, которая дает возможность обмена данными между устройствами, находящимися на расстоянии около 10 сантиметров (около 4 дюймов). Эта технология — простое расширение стандарта бесконтактных карт (ISO 14443), которая объединяет интерфейс смарткарты и считывателя в единое устройство. Устройство NFC может поддерживать связь и с существующими смарткартами и считывателями стандарта ISO 14443, и с другими устройствами NFC, и таким образом совместимо с существующей инфраструктурой бесконтактных карт, уже использующейся в общественном транспорте и платежных системах. NFC нацелена прежде всего на использование в мобильных телефонах.

Основные спецификации
Так же, как и в стандарте ISO 14443, в NFC связь поддерживается посредством индукции магнитного поля, где две рамочные антенны располагаются в пределах ближнего поля друг друга, эффективно формируя трансформатор с воздушным сердечником. Этот стандарт работает в пределах общественно доступных и не лицензируемых радиочастот ISM band (англ. Industrial, Scientific and Medical radio Bands — промышленные, научные и медицинские радиочастоты) около 13,56 МГц, с шириной полосы пропускания почти 2 МГц.

Рабочее расстояние с компактными стандартными антеннами: до 20 см.

Поддерживаемая скорость передачи данных: 106, 212 или 424 кбод.

Существуют два режима:
Пассивный режим связи: устройство Инициатор обеспечивает несущее поле и ответы целевого устройства модулированием имеющегося поля. В этом режиме Целевое устройство может вытягивать свою рабочую мощность из предоставленной Инициатором электромагнитной области, таким образом, делая Целевое устройство ретранслятором.
Активный режим связи: и Инициатор, и Целевое устройство взаимодействуют путем поочередного создания своих собственных полей. Устройство дезактивирует свое радиочастотное поле в то время, как оно ожидает данных. В этом режиме у обоих устройств должно быть электропитание. Для передачи данных NFC использует две различные кодировки. Если активное устройство передает данные со скоростью 106 кбит/сек, тогда используется модифицированная Miller coding со 100% модуляцией. Во всех других случаях используется Manchester coding с коэффициентом модуляции 10%.

Устройства NFC в состоянии одновременно и получать, и передавать данные. Таким образом, они могут контролировать радиочастотное поле и обнаруживать противоречия, если полученный сигнал не соответствует переданному.

Области применения
Технология NFC в настоящее время главным образом нацеливается на использование в мобильных телефонах. Существуют три основные области применения NFC:
эмуляция карт: устройство NFC ведет себя как существующая бесконтактная карта;
режим считывания: устройство NFC является активным и считывает пассивную RFID-метку, например, для интерактивной рекламы;
режим P2P: два устройства NFC вместе связываются и обмениваются информацией.

Возможно множество применений, таких как:
Мобильная покупка в общественном транспорте — расширение существующей бесконтактной инфраструктуры.
Мобильные платежи — устройство действует как платежная карта.
Электронная доска — мобильный телефон используется для чтения RFID-меток с уличных досок для объявлений, чтобы на ходу получать информацию.
Спаривание Bluetooth — в будущем для соединения устройств Bluetooth 2.1, поддерживающих NFC, будет достаточно сблизить их и принять соединение. Процесс активации Bluetooth с обеих сторон, поиска, ожидания, соединения и авторизации будет заменен простым «прикосновением» мобильных телефонов.

Другие применения в будущем могут включать:
• электронную покупку билетов (авиабилеты, билеты на концерт и другие);
• электронные деньги;
• карты путешественника;
• удостоверения личности;
• мобильную торговлю;
• электронные ключи — ключи от машины, ключи от дома/офиса, ключи от гостиничного номера и т. д.;
• для конфигурирования и инициализации других беспроводных соединений, таких как Bluetooth, Wi-Fi или Ultra-wideband;
• программу лицензирования патента для NFC, которая в настоящее время разрабатывается в Via Licensing Corporation — независимый филиал Dolby Laboratories.

NFC «против» Bluetooth
NFC и Bluetooth — технологии связи малого радиуса действия, которые были недавно интегрированы в мобильные телефоны. Существенное преимущество NFC над Bluetooth — более короткое время установки соединения. Вместо выполнения инструкций по согласованию для идентификации устройства Bluetooth, связь между двумя устройствами NFC устанавливается сразу (менее чем за одну десятую секунды). Чтобы избежать сложного процесса согласования, NFC может использоваться для установки соединений в беспроводных технологиях, таких как Bluetooth. Максимальная скорость передачи данных NFC (424 кбит/сек) меньше, чем Bluetooth (24 Мбит/сек). У NFC меньший радиус действия (менее 20 см), который обеспечивает большую степень безопасности и делает NFC подходящей для переполненных пространств, где установление соответствия между сигналом и передавшим его физическим устройством (и как следствие, его пользователем) могло бы иначе оказаться невозможным. В отличие от Bluetooth, NFC совместима с существующим RFID-структурами. NFC может также работать, когда одно из устройств не снабжено источником питания (например, телефон, который может быть выключен, бесконтактная кредитная смарт-карта, smart poster и т. д.).

Стандартизация и промышленные проекты.

Стандарты
NFC была одобрена как ISO/IEC стандарт 8 декабря 2003 и позже как стандарт ECMA.

NFC — технология с открытой платформой, стандартизированная в ECMA-340 и ISO/IEC 18092. Эти стандарты определяют схемы модуляции, кодирование, скорости передачи и радиочастотную структуру интерфейса устройств NFC, а также схемы инициализации и условия, требуемые для контроля за конфликтными ситуациями во время инициализации — и для пассивных, и для активных режимов NFC. Кроме того, они также определяют протокол передачи, включая протокол активации и способ обмена данными. Радиоинтерфейс для NFC стандартизирован в:
• ISO/IEC 18092 / ECMA-340: Near Field Communication Interface and Protocol-1 (NFCIP-1).
• ISO/IEC 21481 / ECMA-352: Near Field Communication Interface and Protocol-2 (NFCIP-2).

NFC объединяет множество ранее существовавших стандартов, включая ISO 14443, ISO 15693. Таким образом, телефоны, снабженные NFC, способны к взаимодействию с существующей ранее инфраструктурой считывателей. Особенно в «режиме эмуляции карты» устройство NFC должно, по крайней мере, передать уникальный идентификационный номер существующему ранее считывателю.

Кроме того, NFC Forum определил общий формат данных, названный NDEF, который может использоваться, чтобы сохранить и передавать различные виды элементов данных, в пределах от любого MIME-typed объекта к ультракоротким RTD-документам, таким как URL.

NDEF концептуально очень подобен MIME. Это сжатый двоичный формат так называемых «записей», в которых каждая запись может держать различный класс объекта. В соответствии с соглашением, тип первого отчета определяет контекст всего сообщения.

NFC Forum
NFC Forum является некоммерческой ассоциацией, основанной 18 марта 2004 года компаниями NXP Semiconductors, Sony и Nokia, чтобы продвинуть использование NFC в бытовой электронике, мобильных устройствах и персональных компьютерах. NFC Forum будет содействовать реализации и стандартизации технологии NFC, чтобы гарантировать способность к взаимодействию между устройствами и услугами. В сентябре 2007 года насчитывается более чем 130 членов NFC Forum.

В октябре 2010 года компания i-Free присоединилась к международной организации NFC Forum. i-Free стала первой российской компанией, вступившей в NFC Forum. Среди проектов на базе NFC, реализованных i-Free, — построение опытной зоны NFC-решений. Тестовые испытания этого проекта успешно прошли в Санкт-Петербурге.

В марте 2011 года к NFC Forum в качестве ведущего участника (Principal Member) присоединился Google. Это вторая по старшинству роль в NFC Forum. Она позволяет проводить тестирование оборудования на соответствие стандартов NFC Forum в собственных лабораториях, не раскрывая коммерческую тайну производимого оборудования.

Ассоциация GSMA
GSM Association (GSMA) является глобальной торговой ассоциацией, представляющей 700 операторов мобильной связи в 218 странах мира.

Ассоциация GSMA подала две инициативы:
Mobile NFC initiative: четырнадцать операторов мобильных сетей, которые вместе представляют 40% глобального рынка мобильной связи, поддерживающих NFC, и сотрудничают, чтобы развивать приложения для NFC. Вот они: Bouygues Telecom, China Mobile, AT&T, KPN, Mobilkom Austria, Orange, SFR, SK Telecom, Telefonica Moviles Espana, Telenor, TeliaSonera, Telecom Italia Mobile (TIM), Vodafone and 3 (telecommunications).

13 февраля 2007 года GSMA издала техническое описание NFC, чтобы дать точку зрения операторов мобильной связи на экосистему NFC.

Инициатива «Pay buy mobile initiative» стремится определить общий глобальный подход к использованию технологии Near Field Communications (NFC), чтобы связать мобильные устройства с платежными и бесконтактными системами. До настоящего времени 30 операторов мобильной связи присоединились к этой инициативе.

Консорциум StoLPaN
StoLPaN (Store Logistics and Payment with NFC) является европейским консорциумом, поддерживаемым программой European Commission’s и Information Society Technologies. StoLPaN будет исследовать пока еще неиспользованный потенциал с целью согласования новых видов локальных беспроводных интерфейсов, NFC и мобильной связи.

Другие стандарты
Другие стандарты, которые вовлечены в NFC, включают:
• ETSI / SCP (платформа смарт-карт), чтобы установить связь между SIM-картой и набором микросхем NFC.
• Single Wire Protocol — стандарт ETSI на протокол обмена SIM-карты и микросхемы физического уровня NFC.
• GlobalPlatform, чтобы определить многоприкладную архитектуру защищенной микросхемы.
• EMVCo для воздействий на платежные приложения EMV.

Аспекты безопасности.
Атака с использованием эксплойта 0day

На конференции EuSecWest по вопросам безопасности, прошедшей 19-20 сентября 2012 года, компанией MWR Labs был представлен эксплойт 0day, показавший уязвимость технологии NFC в мобильных устройствах. Специалистам по безопасности удалось передать через NFC-соединение вредоносный файл и получить полный контроль над принимающим устройством. Таким образом, конфиденциальные данные и денежные средства «жертвы» оказались под угрозой. Для предотвращения захвата контроля необходимо внесение доработок разработчиками устройств с целью ограничения активности данных, принятых посредством NFC.

Хотя радиус связи NFC ограничен несколькими сантиметрами, NFC сама по себе не гарантирует безопасности соединений. В 2006 году Ernst Haselsteiner и Klemens Breitfu описали различные возможные типы атак.

Подслушивание
Радиочастотный сигнал беспроводной передачи данных может быть перехвачен антеннами. Расстояние, с которого атакующий в состоянии подслушать радиочастотный сигнал, зависит от многочисленных параметров, но в любом случае — это всего несколько метров. Кроме того, на подслушивание чрезвычайно влияет режим связи. Пассивное устройство, которое не производит собственное радиочастотное поле, намного тяжелее подслушать, чем активное устройство.

Стандарт NFC сам по себе не предлагает защиты против подслушивания. По идее, стек протоколов должен использовать криптоалгоритмы поверх NFC для защиты данных.

Модификация данных
Разрушение данных относительно легко осуществить средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ), то есть глушилками RFID. Нет способа предотвратить такое нападение, однако единственным его результатом будет невозможность установить связь.

Несанкционированная модификация данных внутри сообщения атакующим устройством нереализуема на практике в связи с невозможностью предсказать амплитуду и сдвиг фазы наведенного сигнала на приемном устройстве. RFID-приемник чувствителен к внезапной смене амплитуды и фазы несущего сигнала.

Атака с использованием ретрансляции (Relay attack)
Поскольку NFC-устройства обычно также обеспечивают функциональность ISO 14443, описанная Relay attack также выполнима и для NFC. Для этого нападения злоумышленник должен отправить жертве запрос считывателя и ее ответ в режиме реального времени передать дальше на считывающее устройство. Это делается для того, чтобы выполнить задачу, симулирующую владение смарт-картой жертвы.

Однако на практике такая атака довольно затруднительна в связи с жесткими ограничениями по времени на ответ запрашиваемого устройства. В некоторых случаях речь может идти о микросекундных допусках (например, при выполнении обязательной процедуры антиколлизии). Источник: http://ru.wikipedia.org.

Для того, чтобы наш читатель мог ясно представить варианты практического использования технологии NFC мы ниже публикуем статью со специального «сайта умных устройств» — www.pro-smart.ru.

Что такое технология NFC?
Режиссеры фантастических фильмов уже довольно давно эксплуатируют идею бесконтактных решений. Так, при входе в дом сканер сканирует сетчатку главного героя, а при посадке в «летающий поезд» плата за проезд снимается простым поднесением руки к дверям. Нереально, скажете вы? Возможно, да только разработки в этом направлении уже идут полным ходом. Лидером среди таких решений по праву считается технология NFC. Что такое технология NFC мы сейчас и узнаем.

Что же такое NFC или полностью — Near Field Communication — технология, которая позволяет специальному чипу обмениваться данными с другими чипами на расстоянии до 15 см? Слишком запутано? Если проще, то при помощи устройства со встроенным чипом NFC вы можете совершать покупки, оплачивать проезд в метро, либо платить за стоянку автомобиля.

Оплата за проезд в автобусе при помощи сотового телефона с функцией NFC

NFC является свободной платформой, разработка над которой ведется уже почти десяток лет. Еще в далеком 2003 году впервые был разработан формат так называемых бесконтактных карт, которые мы уже знаем по названию NFC.

Основным местом внедрения подобных технологий были выбраны мобильные телефоны и смартфоны. И не зря, ведь мобильник в кармане у каждого — это уже реальность, а значит, не нужно изобретать велосипед заново.

Системе NFC пророчат великое будущее. Разработчики надеются дождаться момента, когда смартфон с встроенным коротковолновым чипом будет практически у каждого. Но это всего лишь мечты. А что предоставляет нам эта технология сегодня? Для начала нужно уяснить, что ее использование — это не чья-то прихоть, а вполне нормальная закономерность, ведь для подключения устройства посредством Bluetooth 2.0 нужно ждать целых 6 секунд, а в ситуации с NFC это время сокращается до 0,1 секунды, то есть практически до мгновения. Еще один немаловажный аспект состоит в том, что радиус действия «синего зуба» второй версии составляет несколько десятков метров, что может быть не совсем безопасно для передачи конфиденциальных данных, в то время как NFC имеет всего десяток сантиметров доступного диапазона для передачи информации.

Как утверждают разработчики, для приобщения к миру NFC не нужно приобретать смартфон с его поддержкой, достаточно вставить в слот для карты памяти своего телефона чип, выполненный в форм-факторе MicroSD карты. В ходе эксперимента была создана возможность использовать свой телефон для оплаты услуг общественного транспорта (в конкретном случае, метро). Такой способ оплаты, который действует с ноября 2010 года, был доступен 300 счастливым «подопытным». Все, что нужно для прохода через турникет, так это приставить телефон к сенсору, после чего с вашего мобильного счета будет снята плата за проезд.

Банки и прочие финансовые структуры приняли новость о внедрении NFC на ура, поскольку они, в первую очередь, заинтересованы в доступности и простоте финансовых операций. В будущем станет возможным замена привычных пластиковых карт на смартфон со встроенным чипом, который будет совмещать в себе возможности сразу 6 банковских карточек. Единственное, что может разочаровать потенциальных пользователей, так это то, что пин-код все равно придется вводить вручную. Ничего не поделаешь — меры предосторожности.

В середине 2010 года компания Visa осуществила идею, которая поможет обладателям iPhone при помощи порта MicroUSB использовать систему NFC. А это уже первый шаг к повсеместному распространению новой технологии в будущем.

Также возможным станет использование чипа NFC в автомобильной промышленности. Даже сейчас многие производители используют возможности бесконтактного включения авто, благодаря наличию NFC. В дальнейшем ничего не будет мешать занести всю информацию о владельце автомобиля в его мобильный телефон.

Очереди, пробки при оплате проезда — это все в прошлом, потому что оплата будет осуществляться мгновенно. Уже сегодня многие современные смартфоны предоставляют возможность использовать способ оплаты услуг через NFC-соединение. Везде, где вы увидите соответствующий знак, вы можете воспользоваться бесконтактным методом оплаты товаров и услуг.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте