Near field communication, NFC («коммуникация ближнего поля», «ближняя бесконтактная связь») — технология беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, которая дает возможность обмена данными между устройствами, находящимися на расстоянии около 10 сантиметров^[1]; анонсирована в 2004 г.

Эта технология — простое расширение стандарта бесконтактных карт (ISO 14443), которая объединяет интерфейс смарт-карты и считывателя в единое устройство. Устройство NFC может поддерживать связь и с существующими смарт-картами, и со 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 цифровых мобильных устройствах^[en].

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 нелицензируемых радиочастот ISM band — 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 своё радиочастотное поле в то время, как оно ожидает данных. В этом режиме у обоих устройств должно быть электропитание.

• Для передачи данных NFC использует два различных вида кодирования. Если активное устройство передает данные со скоростью 106 кбод, тогда используется модифицированный код Миллера (англ.)русск. со 100 % модуляцией. Во всех других случаях используется манчестерское кодирование (англ.)русск. 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.

Сравнение с аналогами

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 идентифицирования Bluetooth-устройства 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 кбод) меньше, чем Bluetooth (24 Мбод). У NFC меньший радиус действия (менее 20 см), который обеспечивает бо́льшую 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 существующими 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. п.).

Области применения

Технология NFC в настоящее время главным образом нацеливается на использование в мобильных телефонах и планшетах. Существуют три основных 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 платёжная карта^[2].
• Электронная доска — мобильный телефон используется для чтения RFID-меток, с уличных досок для объявлений, чтобы на ходу получать информацию.
• Спаривание Bluetooth — для соединения устройств Bluetooth 2.1 и выше, поддерживающих NFC, достаточно сблизить их и принять соединение. Процесс активации Bluetooth с обеих сторон, поиска, ожидания, соединения и авторизации заменён простым «прикосновением» мобильных телефонов.

Другие применения в будущем могут включать:

• Электронная покупка билетов (авиабилеты, билеты на концерт, и другие)
• Электронные деньги
• Карты путешественника
• Удостоверения личности
• Мобильная торговля
• Электронные ключи — ключи от машины, ключи от дома/офиса, ключи гостиничного номера, и т. д.
• Для конфигурирования и инициализации других беспроводных соединений, таких как Bluetooth, Wi-Fi или Ultra-wideband.

Программа лицензирования патента для NFC в настоящее время разрабатывается в Via Licensing Corporation — независимый филиал Dolby Laboratories.

Стандартизация и промышленные проекты

Стандарты

NFC была одобрена как ISO/IEC стандарт 8 декабря 2003 года и позже как стандарт Ecma International.

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

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 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 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, насчитывается более чем 130 членов NFC Forum.

В октябре 2010 г. к международной организации NFC Forum присоединилась компания i-Free, став, таким образом, первой российской компанией, вступившей в NFCForum.^[5] Среди проектов на базе NFC, реализованных i-Free — построение опытной зоны NFC-решений. Тестовые испытания этого проекта успешно прошли в Санкт-Петербурге.^[6]

В марте 2011 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.

GSMA

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

Они подали 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 Télécom, China Mobile, AT&T, KPN, Mobilkom Austria, Orange, SFR, SK Telecom, Telefonica Móviles España, Telenor, TeliaSonera, Telecom Italia Mobile (TIM), Vodafone and 3 (telecommunications)^[7]

13 Февраля 2007, они издали техническое описание NFC, чтобы дать точку зрения операторов мобильной связи на экосистему NFC.^[8]

• 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.^[9][10] До настоящего времени, 30 операторов мобильной связи присоединились к этой инициативе.

Пример использования в смартфоне стандарта передачи NFC — Windows Phone 8

StoLPaN

StoLPaN (‘Store Logistics and Payment with NFC’) является европейским консорциумом, поддерживаемым программой European Commission’s и Information Society Technologies. StoLPaN будет исследовать пока ещё не использованный 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 (англ.)русск., чтобы определить многоприкладную архитектуру защищенной микросхемы.
• EMVCo для воздействий на платежные приложения EMV.

Аспекты безопасности

Атака с использованием эксплойта

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.^[11][12]

Хотя радиус связи NFC ограничен несколькими сантиметрами, NFC сама по себе не гарантирует безопасности соединений. В 2006, Ernst Haselsteiner и Klemens Breitfuß описали различные возможные типы атак.^[13]

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^[14]. Кроме того, на подслушивание чрезвычайно влияет режим связи. Устройство без собственного источника питания, которое производит очень слабый радиосигнал, намного тяжелее подслушать, чем устройство с источником питания.

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.^[15][16] Для этого нападения злоумышленник должен отправить жертве запрос считывателя и её 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 жёсткими ограничениями по времени на ответ запрашиваемого устройства^{[источник не указан 61 день]}. В некоторых случаях речь может идти о микросекундных допусках (например, при выполнении обязательной процедуры антиколлизии), также ввиду маленького расстояния взаимодействия, атаки с использованием ретрансляторов очень проблематичны.

Внедрение

На данный момент^{[когда?]} проходит испытание в:

Европа

• Белоруссия Белоруссия
  • Минсктранс
• Россия Россия
  • i-Free^[6]
  • МТС^[17]
  • Вымпелком^[17]
  • МегаФон^[17]
• Австрия Австрия
  • Mobilkom Austria, University of Applied Sciences of Upper Austria, Samsung, NXP^[18]
• Бельгия Бельгия
  • University College of Antwerp, NXP, Alcatel-Lucent, BUZY.BE
• Болгария Болгария
  • SEP Bulgaria
• Франция Франция
  • Orange, Groupe LaSer and Vinci Park, Samsung, NXP in Caen^[19]
  • Bouygues Telecom, Inside Contactless in the Paris Métro^[20]
  • NRJ Mobile (MVNO), Crédit Mutuel, CIC, Master Card, Gemalto, Sagem, Inside Contactless in Strasbourg^[21]
  • SFR, Crédit Mutuel, CIC, Master Card, Gemalto, Sagem, Inside Contactless in Strasbourg^[22]
  • Bouygues Télécom, SEMITAG, Transdev, Gemalto, Sagem, Inside Contactless in Grenoble^[23]
  • Orange, Veolia, Clear Channel, Laser Cofinoga in Bordeaux^[24]
  • Pegasus: multi-operator (Orange, Bouygues Telecom, SFR), multi-bank (BNP Paribas, Groupe Crédit Mutuel-CIC, Crédit Agricole, Société Générale) with MasterCard, Visa Europe and Gemalto for mobile payment in two cities: Caen and Strasbourg^[25]
• Финляндия Финляндия
  • City of Oulu, VTT^[26]
  • Elisa, Gemalto
• Германия Германия
  • Rhein-Main Verkehrsverbund (public transport authority), Vodafone, Nokia, NXP, Philips,
  • Touch&Travel: Vodafone, Deutsche Bahn, Motorola, Giesecke&Devrient, ATRON electronic, Germany
• Венгрия Венгрия
  • AFF Entry System, AFF Group
• Нидерланды Нидерланды
  • NEDAP NV Healthcare
  • JCB, KPN, CCV Holland B.V., Gemalto, Nokia, PaySquare, NXP Semiconductors, ViVOtech.
  • Roda Stadium, KPN, Philips, Bell ID, SmartPoint
  • Rabobank, Rabo Mobiel (MVNO), KPN, NXP, Albert Heijn
• Польша Польша
  • Polkomtel, mPay — mobile payments^[27]
• Словения Словения
  • Adamsoft, Loyalty club cards, NFC wallet, Attendance evidence, security services
• Испания Испания
  • BBVA, Nokia and Ingenico
• Швеция Швеция
  • TeliaSonera and Västtrafik (public transport authority) testing ticket and traffic information via NFC.^[28]
• Великобритания Великобритания
  • StaffPlan Connect time recording and point of care system
  • Over-C, Welbeing Domicilary Care.^[29]
  • Manchester City Football Club, Orange, Barclays, TfL Oyster card^[30]
  • O2, Consult Hyperion at the Wireless Festival in Hyde Park (wristband format)^[31]
  • Transport for London, smart poster^[32]

Северная Америка

• США США
  • Mobile Transit Trial: Sprint, First Data, Bay Area Rapid Transit, Jack In The Box, Western Union Speedpay
  • Cingular Wireless, Citigroup, New York subway, MasterCard Worldwide, Nokia, Venyon
  • ZTar (MVNO), Discover Financial Services, Motorola, NXP, Inside Contactless that can be used with phones, cards, key fobs, and other devices.
  • 7-Eleven, Master Card в Далласе
  • Nokia, Philips, FlyBy at the Philips Arena в Атланте

Азия

• Австралия Австралия
  • Telstra, National Australia Bank^[33]
• • China Mobile, Philips, Nokia and Xiamen e-Tong Card
• Индия Индия
  • Delta Technologies
• Республика Корея Республика Корея
  • SKTelecom and Philips^[34]
• Малайзия Малайзия
  • Visa, Maybank, Maxis and Nokia.
• Китайская Республика Китайская Республика
  • Taiwan Mobile, MasterCard, Taipei Fubon Bank and Vivotech
  • Chunghwa Telecom, EasyCard, BenQ, NXP^[35]
  • Toro
• Сингапур Сингапур
  • Ez-link, Samsung, Cassis
  • [2]
• Таиланд Таиланд
  • Thai E-purse Order (for seven-eleven markets and loyalty programs), Giesecke & Devrient, Germany; Thai Smart Card Group (TSC)^[36]

См. также

• RFID
• ISO/IEC 14443
• Poken

Примечания