introdução

Introdução

NFC(Near field Communication) é um modelo de comunicação que quase dispensa contato, permite o surgimento de novos modos de utilização e utiliza o princípio de consentimento prévio, onde o usuário sempre é perguntado para confirmar a interação e para isso ele deve realizar um gesto explícito. Foi desenvolvido pela NXP Semicondutores (antiga Philips Semicondutores) e Sony, no ano de 2002 como um avanço das tecnologias RFID(Radiofrequency Identification) e smartcard, acompanhando a tendência do mercado em acrescentar cada vez mais atividades de comunicação sem fio - na época as pesquisar no 3G avançavam com força e a ideia de acrescentar funções extras aos celulares começou a aparecer. Com os avanços das pesquisas na área de comunicação sem fio, vários produtos e serviços surgiram tomando conta do mercado e desenvolvendo no usuário um desejo cada vez maior por tecnologias de tamanho reduzido, práticas e simples.

O NFC pode ser utilizado em conjunto com smartcards e RFID, etiquetas RFIDs de 13,56MHz podem ser utilizadas com NFC. Apesar de possuírem uma história ligada entre si, existem diferenças importantes entre NFC e RFID. O primeiro permite comunicação bidirecional entre dispositivos(no modo Peer-to-peer por exemplo), enquanto o segundo é capaz apenas de realizar funções de comunicação unilateral. Outra diferença marcante entre os dois é o fato do NFC ter um alcance curtíssimo(na ordem de centímetros) se comparado ao RFID que chega a distância na ordem de dezenas de metros.

O NFC foi originalmente padronizado pela Ecma International em ECMA-340 e ECMA-352 e posteriormente estes foram adotados pela ISO/IEC em ISO/IEC 18092, padrões mais recentes existentes descrevem métodos de teste e protocolos de interface aprimorados.

funcionamento

Funcionamento Básico

Um dispositivo NFC básico é construindo usando-se pelo menos uma antena acoplada de um modem que dados digitais em sinais eletromagnéticos e vice versa.

Campos Eletromaginéticos

Os dispositivos comunicam-se através de indução eletromágnetica, quando um campo magnético é aproximado, é gerado uma corrente proporcional a variação do campo magnético. Esse campo é gerado em função dos padrões de codificação dos dados, e pode-se transmitir mensagens de vários tipos: mensagens contendo uma URL para uma página útil para o usuário, sinais de liga/desliga para aparelhos, entre vários outros definidos nos padrões NFC.

Podem ser praticamente qualquer tipo e formato: desde adesivos, anéis, pulseiras, entre outros. Fazem uma conexão entre os mundos real e virtual; também podem ser utilizados para ativar ou desativar funções através de um simples contato através de um smartphone.

Adesivo NFC

No adesivo NFC, o chip possui uma capacidade de memória baixíssima(de aproximadamente 1kb). Essas pequenas etiquetas vêm tornando-se bastante acessível ultimamente, e seu pequeno tamanho permite que sejam utilizadas tanto em objetos grandes quanto pequenos. Já existem no mercado desde smartphones com NFC até smartwatches, mostrando que pode ser embarcada em dispositivos muito pequenos.

Os adesivos NFC podem ser classificados de duas formas: Ativos - Esses adesivos possuem uma bateria

Passivos -

A comunicação ocorre através de ondas de rádio frequência na faixa de 13.56MHz(altas frequências - HF). A nível de alguns indicadores de desempenho muito comuns em atividades de comunicação sem fio como taxa de transmissão e alcance, o NFC possui métricas baixas:

Taxas de transferência de 106, 212 ou 424kbps

Alcance máximo na ordem de 10cm

Por mais que essas informações possam levar o leitor a pensar que trata-se de uma tecnologia ultrapassada, que dificilmente encontrará alguma aplicação no mercado, é justamente o contrário. Um melhor entendimento do potencial desta tecnologia pode ser obtido visualizando a seção dos modos de funcionamento, que comprovam a enorme versatilidade que o NFC possui em diversas áreas.

app

Aplicações

modos

Modos de Funcionamento

Os dispositivos NFC possuem 3 modos de operação: terminal a terminal(peer-to-peer), Leitura/Escrita e Emulador de cartão

Terminal a terminal(peer-to-peer)

Neste modo os dois dispositivos comunicam-se de forma direta, sem necessidade de um roteador, através de um enlace lógico LLCP(Logical Link Control Protocol). Esse modo abre possibilidade para comunicação independente da presença de sinal de wifi ou dados móveis. Encontra-se padronizado na ISO/IEC 18092 Esse tipo de comunicação requer integridade e autenticidade como garantia de que os dados que estão sendo recebidos são de fatos daquele com quem deseja-se estabelecer a comunicação e não foram alterados por um atacante. O uso de criptografia é essencial para a segurança na comunicação terminal a terminal, e existem protocolos cuja função é prevenir esse tipo de ataque. O conjunto NFC-SEC(ISO/IEC 13157) disponibilizam mecanismos para a troca segura de chaves, encriptação do protocolo e proteção da integridade do protocolo de transferência de dados da comunicação peer-to-peer.

Leitura/Escrita

Dependendo do adesivo um equipamento leitor de NFC pode ler e escrever informações nas etiquetas. Esses leitores podem ser acessados através de um programa que possua função de ler e escrever com outro NFC(seja outra etiqueta ou um smartphone) dependendo dos formatos de leitura suportados As operações de leitura e escrita são realizadas por uma estrutura de dados NDEF Detalhes sobre NDEF podem ser vistos AQUI.

Emulador de cartão

Usado amplamente para aplicações relacionadas a controle de acesso e pagamento sem contato, aproveita-se de um equpamento NFC(normalmente um smartphone) e emula o comportamento dos cartões ISO 14443 permitindo essas mesmas aplicações sem o uso de um cartão, e assim pode-se inclusive adicionar novos recursos e funções(através dos aplicativos) fazendo o uso dessa modalidade mais diversificado. Nesse modo utiliza-se um componente de hardware chamado elemento seguro(SE - secure element), que se trata de um chip com cpu própria. O elemento seguro pode ser um smartcard ou algum componente do dispositivo hospedeiro(tablet, por exemplo). Sendo assim, totalizam-se 3 configurações possíveis para o SE: - Presente no SIM card ou no circuito integrado do cartão - Embarcado no próprio dispositivo pelo fabricante - Cartões de memória externos como os cartões microSD, por exemplo O objetivo do uso do elemento seguro é proteger os dados pessoais dos usuários e fazer a interface com as aplicações para evitar acesso não autorizado às informações confidenciais.

protocolos

Protocolos

Dentro dessa pilha de protocolos e padrões NFC destacam-se: NFCIP-1 (Near Field Communication Interface and Protocol 1 - ISO 18092) - é um protocolo de comunicação que pode ser utilizado em equipamentos operando em modo P2P(peer-to-peer). Inclui tanto comunicação passiva(sem campo magnético próprio) quanto ativa(com campo magnético própio) ISO/IEC 14443 - é um padrão que define os circuitos integrados, os protocolos de interface e é dividido em 4 partes onde estão definidos os seguintes parâmetros: características físicas, informações de alimentação do circuito, mecanismo anti colisão e protocolo de transmissão. NFC-A, NFC-B e NFC-F - tecnologias de fabricantes diferentes, possuem diferentes esquemas de codificação e modulação da informação. O NFC-F é o utilizado nos cartões FeliCa da Sony, e são os mais utilizados no Japão. Tipos de adesivo(1,2,3 e 4 ) - os fabricantes de etiquetas NFC possuem especificações e aplicações diferentes, entre as principais diferenças entre os tipos são as taxas de transmissão, protocolo e tratamento de colisão. Outros protocolos importantes: NFCIP-2(ISO/IEC 21484) - define os métodos de seleção entre os diferentes modos de operação, e diferentes adesivos e cartões.

vantagens

Vantagens e desvantagens

Vantagens:

Segurança
■ A pequena distância de operação dificulta a interceptação do sinal
■ Não significa imunidade a ataques

Integração
■ Fácil uso e integração com Internet das coisas



■ Uso em dispositivos portáteis e bem pequenos



Custos para desenvolvimento e uso de aplicações com NFC estão cada vez mais baratos

■ Adesivos já custam 1 centavo de dólar por unidade



■ Integração com smartphones reduz a necessidade do uso de cartões

Permitem comunicação sem fio direta entre dispositivos
■ Abre espaço para aplicações que funcionem independente de acesso Wifiou dados móveis
■ A comunicação é bidirecional
■ No caso do bluetooth, é unidirecional
■ Baixo consumo de energia

Desvantagens

Segurança do NFC está ligada à segurança dos smartphones
■ Atacantes estão cada vez mais interessados em hackear dispositivos móveis
■ Adaptação de serviços já existentes para uso de NFC pode ser complexa e inviável economicamente
■ Grande número de usuários ainda não possuem dispositivos NFC
■ Baixas taxas de transferência são uma forte restrição que as aplicações devem lidar
■ Aplicações em geral, não lidam com transferência de arquivos
■ Apesar do curto alcance existe o risco de ataques man-in-the-middlee eavesdropping
■ Podem ser tratados com criptografia dos dados

trabalhos

Trabalhos futuros

Fazer um estudo mais profundo sobre smartcards para entender em maiores detalhes esse recurso tão utilizado em NFC.

Fazer estudos de caso mais detalhados sobre as aplicações mais recentes, dentro do conceito de internet das coisas(IoT - internet of things)

conclusao

Conclusão

Cada vez mais empresas têm seus olhos voltados para o NFC: a quantidade de investimentos, etiquetas e dispositivos fabricados aumentam cada vez, o número de aplicações é praticamente limitado apenas pela criatividade dos desenvolvedores; esperamos que o Near Field Communication(NFC) torne-se uma tecnologia das mais presentes no dia-a-dia dos usuários ao redor do mundo sendo impulsionado pelo desenvolvimento da internet das coisas e da computação em nuvem que levam a utilidade dos recursos do NFC a um patamar bastante elevado.

perguntas

Perguntas

1- Quais tecnologias deram origem ao NFC?

RFID e Smartcard

2- Quais as principais diferenças entre o NFC e o RFID?

Comunicação: No RFID a comunicação só é possível em um único sentido. Já um dispositivo NFC, pode atuar tanto como uma etiqueta como um leitor.

Alcance: Sistemas RFID tradicionais podem apresentar um alcance de dezenas de metros, variando de acordo com o tipo de etiqueta. Já os dispositivos NFC apresentam um alcance pequeno, de no máximo 10cm.

3 - Como é realizada a transmissão do NFC?

A transmissão no NFC é feita em uma frequência de 13,56 MHz - a mesma frequência de sistemas RFID HF, padrão ISO/IEC 18000-3. Isto permite que um dispositivo NFC se comunique com uma etiqueta passiva de RFID de alta frequencia. A transmissão ocorre a taxas de 106 kbps, 212 kbps ou 424kbps.

4 - Quais são os 3 modos de operação do NFC?

Terminal a terminal(peer-to-peer) Leitura/Escrita Emulador de cartão

5 - Por quê os padrões NFC são definidos em normas ISO e não em RFCs?

Porque NFC é uma tecnologia que atua em nível 2(enlace), RFCs tatam de protocolos da camada 3 em diante.

referencias

Referências