Near Field Communication

NFC мобільний телефон, який взаємодіє з 'електронною дошкою'

Near Field Communication, NFC (комунікація ближнього поля") - технологія бездротового високочастотного зв'язку малого радіусу дії, яка дає можливість обміну даними між пристроями, що знаходяться на відстані близько 10 сантиметрів. [1] Ця технологія - просте розширення стандарту безконтактних карт ( ISO 14443), яка об'єднує інтерфейс смарт-карти і зчитувача в єдиний пристрій. Пристрій NFC може підтримувати зв'язок і з існуючими смарт-картами і зчитувачами стандарту ISO 14443, і з іншими пристроями NFC, і, таким чином, - сумісно з існуючою інфраструктурою безконтактних карт, вже використовується в громадському транспорті і платіжних системах. NFC націлена перш за все на використання в мобільних телефонах і планшетах.


1. Основні специфікації

  • Так само як і в стандарті ISO 14443, в NFC зв'язок підтримується за допомогою індукції магнітного поля, де дві рамкові антени розташовуються в межах ближнього поля один одного, ефективно формуючи трансформатор з повітряним сердечником. Цей стандарт працює в межах суспільно доступних і ліцензування Міністерства радіочастот ISM band - Промислові, Наукові та Медичні радіочастоти) близько 13,56 МГц, з шириною смуги пропускання майже 2 МГц.
  • Робоча відстань з компактними стандартними антенами: до 20 см
  • Підтримувана швидкість передачі даних: 106, 212, або 424 кбод
  • Існують два режими:
    • Пасивний режим зв'язку: пристрій Ініціатор забезпечує несе полі та відповіді цільового пристрою модулюванням наявного поля. У цьому режимі Цільове пристрій може витягати свою робочу потужність з наданої Ініціатором електромагнітної області, таким чином роблячи Цільове пристрій ретранслятором.
    • Активний режим зв'язку: і Ініціатор, і Цільовий пристрій взаємодіють шляхом почергового створення своїх власних полів. Пристрій дезактивує своє радіочастотне поле в той час, як воно очікує даних. У цьому режимі у обох пристроїв повинно бути електроживлення.
Швидкість Активний пристрій Пасивне пристрій
424 кбод Manchester, 10% ASK Manchester, 10% ASK
212 кбод Manchester, 10% ASK Manchester, 10% ASK
106 кбод Modified Miller, 100% ASK Manchester, 10% ASK
  • Для передачі даних NFC використовує дві різних кодування. Якщо активний пристрій передає дані зі швидкістю 106 кбод, тоді використовується модифікована Miller coding з 100% модуляцією. У всіх інших випадках використовується Manchester coding з коефіцієнтом модуляції 10%.
  • Пристрої NFC в змозі одночасно і отримувати і передавати дані. Таким чином, вони можуть контролювати радіочастотне поле і виявляти протиріччя, якщо отриманий сигнал не відповідає переданому.

1.1. Порівняння з аналогами

NFC Bluetooth
Тип мережі Point-to-point Point-to-multipoint
Радіус дії <0,2 м 10 м
Швидкість 424 кбод 24 Мбод
Час встановлення з'єднання <0,1 с 6 з
Сумісність з RFID Та Немає

NFC і Bluetooth - технології зв'язку малого радіусу дії, які були нещодавно інтегровані в мобільні телефони. Істотна перевага NFC над Bluetooth - коротший час встановлення з'єднання. Замість виконання інструкцій за погодженням для ідентифікування пристрої Bluetooth, зв'язок між двома пристроями NFC встановлюється відразу (менш ніж за одну десяту секунди). Щоб уникнути складного процесу узгодження, NFC може використовуватися для встановлення з'єднань в бездротових технологіях, таких як Bluetooth. Максимальна швидкість передачі даних NFC (424 кбод) менше, ніж Bluetooth (24 Мбод). У NFC менший радіус дії (менше 20 см), який забезпечує більшу ступінь безпеки і робить NFC відповідною для переповнених просторів, де встановлення відповідності між сигналом і що передали його фізичним пристроєм (і як наслідок, його користувачем) могло б інакше виявитися неможливим. На відміну від Bluetooth, NFC сумісна з існуючим RFID-структурами. NFC може також працювати, коли одне з пристроїв не забезпечено джерелом харчування (наприклад, телефон, який може бути вимкнений, безконтактна кредитна смарт-карта, smart poster і т. д.).


2. Області застосування

Технологія NFC в даний час головним чином націлюється на використання в мобільних телефонах і і планшетах. Існують три основні області застосування NFC:

  • емуляція карт: пристрій NFC поводиться як існуюча безконтактна карта;
  • режим зчитування: пристрій NFC є активним і зчитує пасивну RFID -позначку, наприклад для інтерактивної реклами;
  • режим P2P : два пристрої NFC разом зв'язуються і обмінюються інформацією.

Можливо безліч застосувань, таких як:

  • Мобільна покупка в громадському транспорті - розширення існуючої безконтактної інфраструктури.
  • Мобільні платежі - пристрій діє як платіжна карта [2].
  • Електронна дошка - мобільний телефон використовується для читання RFID-міток, з вуличних дощок для оголошень, щоб на ходу отримувати інформацію.
  • Парування Bluetooth - в майбутньому для з'єднання пристроїв Bluetooth 2.1, що підтримують NFC, буде достатньо зблизити їх і прийняти з'єднання. Процес активації Bluetooth з обох сторін, пошуку, очікування, з'єднання та авторизації буде замінений простим "дотиком" мобільних телефонів.

Інші застосування в майбутньому можуть включати:

Програма ліцензування патенту для NFC в даний час розробляється в Via Licensing Corporation - незалежний філія Dolby Laboratories.


3. Стандартизація та промислові проекти

3.1. Стандарти

NFC була схвалена як ISO / IEC стандарт 8 грудня 2003 і пізніше як стандарт ECMA.

NFC - технологія з відкритою платформою, стандартизована в ECMA-340 і ISO / IEC 18092. Ці стандарти визначають схеми модуляції, кодування, швидкості передачі і радіочастотну структуру інтерфейсу пристроїв NFC, а так само схеми ініціалізації та умови, необхідні для контролю за конфліктними ситуаціями під час ініціалізації - і для пасивних і для активних режимів NFC. Крім того, вони також визначають протокол передачі, включаючи протокол активації і спосіб обміну даними. Радіоінтерфейс для NFC стандартизований в:

  • ISO / IEC 18092 / ECMA-340: Near Field Communication Interface and Protocol-1 (NFCIP-1) [3]
  • ISO / IEC 21481 / ECMA-352: Near Field Communication Interface and Protocol-2 (NFCIP-2) [4]

NFC об'єднує безліч раніше існуючих стандартів, включаючи ISO 14443, ISO 15693. Таким чином, телефони, забезпечені NFC, здатні до взаємодії з існуючою раніше інфраструктурою зчитувачів. Особливо в "режимі емуляції карти" пристрій NFC має принаймні передати унікальний ідентифікаційний номер існуючого раніше зчитувача.

Крім того, NFC Forum визначив загальний формат даних, названий NDEF, який може використовуватися, щоб зберегти і передавати різні види елементів даних, в межах від будь-якого MIME -typed об'єкта до ультракоротким RTD -документам, таким як URL. NDEF концептуально дуже подібний MIME. Це - стиснутий двійковий формат так званих "записів", в яких кожна запис може тримати різний клас об'єкта. Відповідно до угоди, тип першого звіту визначає контекст всього повідомлення.


3.2. NFC Forum

NFC Forum є некомерційною асоціацією, заснованої 18 березня, 2004 компаніями NXP Semiconductors, Sony і Nokia, щоб просунути використання NFC в побутовій електроніці, мобільних пристроях і персональних комп'ютерах. NFC Forum сприятиме реалізації та стандартизації технології NFC, щоб гарантувати здатність до взаємодії між пристроями і послугами. У вересні 2007, налічується більш ніж 130 членів NFC Forum.

У жовтні 2010 р. компанія i-Free приєдналася до міжнародної організації NFC Forum. i-Free стала першою російською компанією, яка вступила в NFCForum. [5] Серед проектів на базі NFC, реалізованих i-Free - побудова дослідної зони NFC-рішень. Тестові випробування цього проекту успішно пройшли в Санкт-Петербурзі. [6]

У березні 2011 до NFC Forum в якості провідного учасника (Principal Member) приєднався Google. Це друга за старшинством роль у NFC Forum. Вона дозволяє проводити тестування устаткування на відповідність стандартів NFC Forum у власних лабораторіях, не розкриваючи комерційну таємницю виробленого обладнання.


3.3. GSMA

GSM Association (GSMA) є глобальною торговельною асоціацією, що представляє 700 операторів мобільного зв'язку в 218 країнах світу.

Вони подали дві ініціативи:

  • Mobile NFC initiative: чотирнадцять операторів мобільних мереж, які разом представляють 40% глобального ринку мобільного зв'язку підтримують NFC і співпрацюють, щоб розвивати програми для NFC. Ось вони Bouygues Tlcom, China Mobile, AT & T, KPN, Mobilkom Austria, Orange, SFR, SK Telecom, Telefonica Mviles Espaa, Telenor, TeliaSonera, Telecom Italia Mobile (TIM), Vodafone And 3 (telecommunications) [7]

13 лютого 2007, вони видали технічний опис NFC, щоб дати точку зору операторів мобільного зв'язку на екосистему NFC. [8]

  • Pay buy mobile initiative, прагне визначити загальний глобальний підхід до використання технології Near Field Communications (NFC), щоб зв'язати мобільні пристрої з платіжними та безконтактними системами. [9] [10] До теперішнього часу, 30 операторів мобільного зв'язку приєдналися до цієї ініціативи.

Приклад використання в смартфоні стандарту передачі NFC - Windows Phone 8


3.4. StoLPaN

StoLPaN ('Store Logistics and Payment with NFC') є європейським консорціумом, підтримуваним програмою European Commission's і Information Society Technologies. StoLPaN буде досліджувати поки ще невикористаний потенціал з метою узгодження нових видів локальних бездротових інтерфейсів, NFC і мобільного зв'язку.

3.5. Інші стандарти

Інші стандарти, які залучені в NFC, включають:

  • ETSI / SCP (Платформа Смарт-карт), щоб встановити зв'язок між SIM-картою і набором мікросхем NFC.
  • GlobalPlatform (Англ.) рос. , Щоб визначити многопрікладную архітектуру захищеної мікросхеми.
  • EMVCo для впливів на платіжні додатки EMV.

4. Аспекти безпеки

4.1. Атака з використанням експлойта 0day

На конференції EuSecWest з питань безпеки, що пройшла 19-20 вересня 2012 року, компанією MWR Labs був представлений експлойт 0day, що показав вразливість технології NFC в мобільних пристроях. Фахівцям з безпеки вдалося передати через NFC-з'єднання шкідливий файл і отримати повний контроль над пристроєм одержувача. Таким чином конфіденційні дані і грошові кошти "жертви" опинилися під загрозою. Для запобігання захоплення контролю необхідно внесення доопрацювань розробниками пристроїв з метою обмеження активності даних, прийнятих допомогою NFC. [11] [12]


Хоча радіус зв'язку NFC обмежений кількома сантиметрами, NFC сама по собі не гарантує безпеки сполук. У 2006, Ernst Haselsteiner і Klemens Breitfu описали різні можливі типи атак. [13]


4.2. Підслуховування

Радіочастотний сигнал бездротової передачі даних може бути перехоплений антенами. Відстань, з якої атакуючий в змозі підслухати радіочастотний сигнал, залежить від численних параметрів, але в кожному разі - це лише кілька метрів [14]. Крім того, на підслуховування надзвичайно впливає режим зв'язку. Пасивне пристрій, який не виробляє власне радіочастотне поле, набагато важче підслухати ніж активний пристрій.

Стандарт NFC сам по собі не пропонує захисту проти підслуховування. По ідеї, стек протоколів повинен використовувати криптоалгоритми поверх NFC для захисту даних.


4.3. Модифікація даних

Руйнування даних відносно легко здійснити засобами радіоелектронної боротьби (РЕБ), тобто глушилками RFID. Немає способу запобігти такий напад, проте єдиним його результатом буде неможливість встановити зв'язок.

Несанкціонована модифікація даних усередині повідомлення атакуючим пристроєм нереализуема на практиці у зв'язку з неможливістю передбачити амплітуду і зсув фази наведеного сигналу на приймальному пристрої. RFID приймач чутливий до раптовій зміні амплітуди і фази несучого сигналу.


4.4. Атака з використанням ретрансляції (Relay attack)

Оскільки NFC пристрої зазвичай також забезпечують функціональність ISO 14443, описана Relay attack також здійсненна і для NFC. [15] [16] Для цього нападу зловмисник повинен відправити жертві запит зчитувача і її відповідь в режимі реального часу передати далі на зчитувальний пристрій. Це робиться для того, щоб виконати завдання, що симулює володіння смарт-картою жертви.

Однак на практиці така атака досить скрутна у зв'язку з жорсткими обмеженнями за часом на відповідь запитуваної пристрою. У деяких випадках мова може йти про мікросекундних допуски (наприклад, при виконанні обов'язкової процедури антіколлізіі).


5. Впровадження

На даний момент проходить випробування у:

Європа
Північна Америка
Азія

Примітки

  1. Ortiz 2008.
  2. Google Wallet, June 2011
  3. Ecma International: Standard ECMA-340, Near Field Communication Interface and Protocol (NFCIP-1), December 2004
  4. Ecma International: Standard ECMA-352, Near Field Communication Interface and Protocol -2 (NFCIP-2), December 2003
  5. Компанія i-Free стала учасником міжнародної організації NFC Forum | Компанія i-Free
  6. 1 2 Компанії NXP Semiconductors і i-Free представили сервіси на базі технології NFC | Компанія i-Free
  7. Mobiles hope to be 'smart wallet', BBC News Online, 21 November 2006
  8. GSMA Publishes White Paper On Near Field Communications (NFC), GSM Association, 13 February 2007
  9. GSM Association Aims For Global Point Of Sale Purchases by Mobile Phone, GSM Association, 13 February 2007
  10. Momentum Builds Around GSMA's Pay-Buy Mobile Project, GSM Association, 25 April 2007
  11. Анонс на офіційній сайті MWR Labs про питання безпеки (Англ.)
  12. Новина на сайті CyberSecurity
  13. Ernst Haselsteiner, Klemens Breitfu: Security in near field communication (NFC) PDF , Philips Semiconductors, Printed handout of Workshop on RFID Security RFIDSec 06, July 2006
  14. Gerhard P. Hancke Eavesdropping Attacks On High-Frequency RFID Tokens. 4th Workshop on RFID Security (RFIDsec'08), pp 100-113, July 2008
  15. Gerhard P. Hancke: A practical relay attack on ISO 14443 proximity cards, February 2005.
  16. Timo Kasper et al. 2007
  17. 1 2 3 ТАСС-Телеком | Розвиток NFC в Росії знаходиться на самій ранній стадії - дослідження J'son & Partners Consulting
  18. Austrian University Begins NFC Trial, RFID Journal, 28 листопада 2006
  19. France Tlcom (Недоступна посилання)
  20. First in France: Axalto and Bouygues Telecom integrate Navigo Travelcard into mobile phone, Contactless News, October 26 2005
  21. France to Host First EMV Contactless Mobile Commerce Pilot, NFC Forum, 6 November 2006
  22. (Фр.) SFR partenaire du projet de paiement mobile sans contact du CIC, Gnration Nouvelles Tchnologies, 2 February 2007
  23. (Фр.) Voyager Grenoble en toute simplicit grce son mobile, Bouygues Tlcom, 12 February 2007
  24. Orange Attempts To Kick-Start NFC Market With Announcement Of Rollout Plans, Card Technology, 2007-07-19
  25. (Фр.) Duex nouveaux adhrents Pgasus, Mobile Media magazine, 21 March 2007
  26. In the Europewide SmartTouch project, NFC technology is successfully piloted by the City of Oulu, Finland, Innovations Report, 29 November 2006
  27. New easy-to-use and safe NFC-enabled services from Elisa, Elisa, 21 May 2007
  28. W Polsce już można "płacić komrką", Dziennik Internautw, 11 September 2007
  29. TeliaSonera and Vsttrafik tests new mobile technology in Gothenburg, Press release, 2008-10-08
  30. [1] (Недоступна посилання)
  31. British Football Club Launches NFC Trial, Card Technology, 2006-08-30
  32. O2 trials one off the wrist for VIP access, The Register, 5 June 2007
  33. Smart posters show passengers the way, Transport for London, 22 August 2007
  34. NFC Payment Trial Planned For Australia In Early 2008, Card Technology, 2007-08-30
  35. Philips and SKT join forces to simplify NFC development around the world, NXP, May 17, 2006
  36. Taiwanese Telco To Test New NFC Phone, Card Technology, 2007-08-29
  37. ACTion newsletter, August 2005, ACT Canada, August 30, 2005