АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Near Field Communication

Near Field Communication (NFC) — это набор протоколов связи, который обеспечивает обмен данными между двумя электронными устройствами на расстоянии 4 см и менее[1]. NFC обеспечивает низкоскоростное соединение с простой процедурой настройки, которое может использоваться для инициализации («bootstrapping») других беспроводных подключений. Подобно другим технологиям бесконтактных карт, NFC основана на индуктивной связи между двумя катушками, расположенными в NFC-устройстве, например, в смартфоне. Обмен осуществляется на частоте 13,56 МГц (свободный ISM-диапазон) на скоростях от 106 до 848 кбит/с и соответствует стандарту ISO/IEC 18000-3.

NFC Forum занимается продвижением технологии, разработкой стандартов и сертификацией устройств[2][3]. Для защиты информации применяются алгоритмы шифрования, сопоставимые по уровню с используемыми в банковских картах[4].

Стандарты NFC

Стандарты NFC определяют протоколы связи и форматы обмена данными на базе существующих RFID-стандартов, в том числе ISO/IEC 14443 и FeliCa[5]. Применяются также ISO/IEC 18092[6] и стандарты, разработанные NFC Forum.

Кроме NFC Forum, группа GSMA определяет платформу для внедрения стандартов GSMA NFC в мобильные телефоны[7]. Усилия GSMA включают Trusted Services Manager[8][9], Single Wire Protocol, программы тестирования, сертификации и защищённые элементы[10]. Мобильные устройства с поддержкой NFC могут оснащаться прикладными программами для чтения электронных меток или осуществления платежей.

Платформо-независимая свободная NFC-библиотека libnfc доступна под лицензией GNU LGPL[11].

Основные и ожидаемые направления применения — бесконтактные платежи, обмен данными, упрощённая настройка сложных соединений вроде Wi-Fi[12].

Беспроводная зарядка по NFC (WLC)

Технология Near Field Communication (NFC) поддерживает не только передачу данных, но и беспроводную зарядку цифровых устройств. NFC Forum разработал стандарт NFC Wireless Charging (WLC), позволяющий заряжать устройства мощностью до 1 Вт на расстоянии до 2 см[13]. Это особенно актуально для небольших устройств — наушников, носимых гаджетов и IoT-техники[13].

В отличие от более известного стандарта Qi с максимальной мощностью 15 Вт и расстоянием до 4 см, NFC WLC обеспечивает меньшую мощность, но может работать с антеннами минимального размера (от 3×3 мм)[13][14]. Сертификация продукции проводится по программе Test Release 13.1 (TR13.1), что гарантирует совместимость устройств с WLC 2.0[13].

История

Технология NFC произошла от RFID, позволяющей обеспечивать питание и обмен данными между устройствами и метками посредством радиосигнала. Идея не получила широкого коммерческого распространения в рекламе и индустрии, будучи вытесненной QR-кодами и метками UHF RFID.

  • 17 мая 1983 — выдан первый патент на изобретение, связанное с RFID, Чарльзу Уолтону.[15].
  • 1997 — ранний прототип и патент на двустороннюю связь между игрушками персонажей «Звёздные войны» от Hasbro. Патент принадлежал Эндрю Уайту и Марку Борретту (Innovision Research and Technology)[16].
  • 25 марта 2002 — Philips и Sony договорились о создании спецификации и технической платформы NFC[17].
  • 8 декабря 2003 — NFC утверждён в качестве стандарта ISO/IEC, а затем и ECMA.
  • 2004 — компании Nokia, Philips и Sony основали NFC Forum для разработки стандартов и продвижения технологии[18].
  • 2006 — первые спецификации NFC-меток[19].
  • 2010 — Samsung Nexus S: первый Android-смартфон с NFC; Nokia C7: первый смартфон с функцией NFC.
  • 2014 — запуск платёжных сервисов Google Wallet, Softcard, Android Pay; начало коммерческого внедрения NFC в банкинге и ритейле.

В новых поколениях NFC сочетается с другими технологиями малой дальности (например, Bluetooth, Ultra-wideband).

Технические особенности

NFC работает на частоте 13,56 МГц по интерфейсу ISO/IEC 18000-3, скорости передачи от 106 до 424 кбит/с. Взаимодействие происходит между инициализатором (активное устройство) и пассивной или активной мишенью. Пассивные NFC-метки получают питание и модулируют сигнал, активные — генерируют своё поле, работая поочерёдно.

Теги NFC могут быть только для чтения или перезаписываемыми, хранить банковскую информацию, контактные данные, пароли и т. д. Стандартом определено 5 типов меток, отличающихся скоростью, ёмкостью, защищённостью и числом циклов записи[20].

Алгоритмы и реализации

Передача возможна с использованием манчестерского кодирования или модифицированного кода Миллера с различными уровнями модуляции, в зависимости от скорости.

Каждое активное NFC-устройство поддерживает режимы:

  • Эмуляция бесконтактной карты — устройство выступает как smart-карта (система оплаты, билеты).
  • Режим чтения/записи — устройство читает/записывает метки.
  • P2P — обмен информацией между равноправными устройствами.
Скорость (кбит/с) Активное устройство Пассивное устройство
424 Манчестерское, 10 % ASK Манчестерское, 10 % ASK
212 Манчестерское, 10 % ASK Манчестерское, 10 % ASK
106 Модиф. Миллер, 100 % ASK Манчестерское, 10 % ASK

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Простота настройки.
  • Низкое энергопотребление.
  • Поддержка защищённых и зашифрованных каналов связи.
  • Возможность эмуляции банковских и транспортных карт.

Недостатки и ограничения:

  • Малый радиус действия.
  • Базовый NFC не защищён от перехвата и подделки данных[21].
  • Возможны атаки типа relay, man-in-the-middle[22].

Рекомендуется применять высокоуровневые криптографические протоколы для критичных операций.

Примечания

Литература