ارتباطات میدان‌نزدیک

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
یک ارتباط از طریق ان اف سی بین تلفن همراه و پوستر

ارتباطات میدان‌نزدیک[۱] یا ان‌اف‌سی (به انگلیسی: NFC، مخفف near field communication) مجموعه ای از پروتکل های ارتباطی برای ارتباط بین دو دستگاه الکترونیکی با فاصله 4 سانتی متر (1.5 اینچ) یا کمتر است.[۲] NFC یک اتصال کم سرعت با تنظیم ساده دارد که می تواند برای راه اندازی اتصالات بی سیم با توان بیشتر استفاده شود.

دستگاه های NFC می توانند به عنوان اسناد شناسایی هویت الکترونیکی و کلید کارتی عمل کنند. آنها در سیستم های پرداخت بدون تماس استفاده می شوند و امکان پرداخت تلفن همراه جایگزین و یا درکنار سیستم هایی مانند کارت های اعتباری و کارت های هوشمند بلیط الکترونیکی می کنند. این گاهی اوقات NFC / CTLS یا CTLS NFC بدون تماس یا به طور خلاصه CTLS نامیده می شود. NFC می تواند برای به اشتراک گذاری فایل های کوچک مانند لیست مخاطبین و راه اندازی سریع اتصالات برای به اشتراک گذاشتن رسانه های بزرگتر مانند عکس ، فیلم و سایر فایل ها استفاده شود.

بررسی اجمالی[ویرایش]

ایده های مشابه در تبلیغات و برنامه های صنعتی به طور کلی از نظر تجاری موفق نبودند ، و فن آوری هایی مانند بارکد و برچسب های UHF RFID از آن ها جلو زدند. پروتکل های NFC استاندارد کلی را ایجاد می کنند. وقتی یکی از دستگاه های متصل به اینترنت باشد ، دیگری می تواند داده ها را با سرویس های آنلاین تبادل کند.

دستگاه های قابل حمل با قابلیت NFC می توانند توسط نرم افزارهای کاربردی ارائه شوند . به عنوان مثال، برای خواندن برچسب های الکترونیکی یا پرداخت در هنگام اتصال به یک دستگاه سازگار با NFC استفاده ی شوند. قبلا در ارتباطات با محدوده ی نزدیک ، از فناوری هایی که به طور اختصاصی برای سازنده برنامه های کاربردی مانند چون بلیط های بورس ، کنترل دسترسی و خواننده های پرداخت ها بود ، استفاده می شد .

NFC مانند سایر فن آوری های "کارت مجاورت" مبتنی بر اتصال القایی یا مغناطیسی بین دو آنتن موجود در دستگاههای با قابلیت NFC است - به عنوان مثال تلفن هوشمند و چاپگر – که در یک یا هر دو جهت ارتباط برقرار می کند و از فرکانس 13.56 مگاهرتز در باند ISM با فرکانس رادیویی که به طور جهانی و بدون مجوز و دارای استاندارد رابط هوایی ISO / IEC 18000-3 در نرخ داده های مختلف از 106 تا 424 کیلو بیت در ثانیه هست ، استفاده می کنند.

هر دستگاه فعال NFC می تواند در یک یا بیشتر از سه حالت زیر کار کند:

یک دستگاه مهر کردن بلیط متعلق به راه‌آهن اتریش که می‌تواند برای خرید بلیط توسط تلفن همراه هم استفاده شود.

NFC تقلید کارت[ویرایش]

دستگاههای دارای قابلیت NFC مانند تلفنهای هوشمند را قادر می سازد مانند کارتهای هوشمند عمل کنند و به کاربران امکان می دهد معاملات مانند پرداخت یا بلیط را انجام دهند.

NFC خواننده / نویسنده[ویرایش]

به دستگاههای مجهز به NFC امکان خواندن اطلاعات ذخیره شده در برچسب های ارزان قیمت NFC که در برچسب ها یا پوسترهای هوشمند تعبیه شده اند ، می بخشد.

NFC نظیر به نظیر[ویرایش]

دو دستگاه دارای NFC را قادر می سازد تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند تا اطلاعات را به صورت موقت تبادل کنند.


برچسب های NFC فروشگاه های داده غیرفعال هستند که توسط دستگاه NFC خوانده و تحت برخی شرایط نیز در آن ها نوشته می شود . آنها معمولاً حاوی داده (از سال 2015 بین 96 تا 8192 بایت) هستند و در موارد عادی فقط قابل خواندن هستند ، اما ممکن است قابل بازنویسی هم باشند. کاربردشان شامل ذخیره امن اطلاعات شخصی (مانند اطلاعات کارت نقدی یا اعتباری ، داده های برنامه ی وفاداری ، شماره شناسایی شخصی (پین) ، مخاطبین) هستند. برچسب های NFC می توانند توسط تولید کنندگان آنها رمزگذاری شوند و یا از مشخصات صنعت استفاده کنند.

استانداردها توسط انجمن NFC ارائه شده است.این مجمع مسئول ارتقاء فن آوری و تعیین استانداردها و تأیید مطابقت دستگاه بود. ارتباطات ایمن با استفاده از الگوریتم های رمزنگاری همانطور که برای کارت های اعتباری انجام می شود  و در صورت داشتن معیاری که به عنوان یک شبکه منطقه شخصی در نظر گرفته شوند در دسترس هستند .

استانداردهای NFC پروتکل های ارتباطی و قالبهای تبادل داده را در بر می گیرد و بر اساس استانداردهای شناسایی فرکانس رادیویی (RFID) شامل ISO / IEC 14443 و FeliCa است. استانداردها شامل ISO / IEC 18092 [۳] و مواردی است که توسط انجمن NFC تعریف شده است. علاوه بر انجمن NFC ، گروه GSMA بستری را برای استقرار استانداردهای GSMA NFC در گوشی های تلفن همراه تعریف کرد.[۴] تلاش های GSMA شامل مدیریت خدمات مطمئن ، پروتکل تک سیم ، آزمایش / صدور گواهینامه و ایمن کردن عنصر است.

یک برنامه صدور مجوز ثبت اختراع برای NFC توسط France Brevets ، یک صندوق ثبت اختراع ایجاد شده در سال 2011 در حال اجرا است. این برنامه توسط Via Licensing Corporation ، یک شرکت تابعه مستقل از آزمایشگاه های دالبی ، در حال توسعه است و در ماه مه 2012 خاتمه یافت. یک کتابخانه NFC آزاد و متن باز مستقل از پلتفرم ، libnfc ، تحت مجوز پروانه کمتر فراگیر همگانی گنو موجود است.[۵]

برنامه های موجود و پیش بینی شده شامل معاملات بدون تماس ، تبادل داده و راه اندازی ساده ارتباطات پیچیده تر مانند Wi-Fi است.

تاریخچه[ویرایش]

NFC در فن آوری شناسایی فرکانس رادیویی (معروف به RFID) ریشه دارد که به سخت افزار سازگار امکان منبع تغذیه و برقراری ارتباط با یک برچسب الکترونیکی بدون قدرت و غیرفعال با استفاده از امواج رادیویی را می دهد . این مورد برای شناسایی ، احراز هویت و ردیابی استفاده می شود.

17 مه 1983 - اولین اختراع ثبت شده با نام مخفف "RFID" به چارلز والتون اعطا شد.[۶]

1997 - فرم اولیه ثبت اختراع شد و برای اولین بار در اسباب بازی های شخصیت جنگ ستارگان Hasbro استفاده شد. حق ثبت اختراع در اصل توسط اندرو وایت و مارک بورت در تحقیقات و فناوری نوآوری (ثبت اختراع WO9723060) گرفته شد. دستگاه امکان برقراری ارتباط نزدیکی بین دو واحد را فراهم می کند.[۷]

25 مارس 2002 - سونی و فیلیپس موافقت كردند كه مشخصات فنی را ایجاد كنند و یك طرح فنی ایجاد كنند.[۸]

8 دسامبر 2003 - NFC به عنوان استاندارد ISO / IEC و بعداً به عنوان استاندارد ECMA تصویب شد.

2004 - نوکیا ، فیلیپس و سونی انجمن NFC را تاسیس کردند.

2004 - نوکیا قابلیت NFC shell را برای Nokia 5140 و بعدتر برای مدل های Nokia 3220 آغاز کرد ، تا در سال 2005 ارسال کند.

2006 - مشخصات اولیه برای برچسب های NFC

2006 - مشخصات سوابق "SmartPoster"

2007 - برچسب های NFC Innovision که در اولین آزمایش مصرف کننده در انگلستان ، در گوشی نوکیا 6131 استفاده شده است.[۹]

2008 - AirTag اولین NFC SDK را راه اندازی کرد.

2009 - در ژانویه ، NFC Forum استانداردهای Peer-to-Peer را برای انتقال مخاطبین ، URL ها ، آغازگر بلوتوث و غیره منتشر کرد.

2010 - Innovision مجموعه ای از طرح ها و اختراعات ثبت شده را برای تلفن های همراه ارزان قیمت ، بازار انبوه و سایر دستگاه ها منتشر کرد[۱۰]

2010 - نوکیا C7: اولین گوشی هوشمند با قابلیت NFC منتشر شد. [۱۱]ویژگی NFC توسط بروزرسانی نرم افزار در سال 2011 فعال شد.

2010 – سامسونگ  Nexus S : اولین تلفن Android NFC نشان داده شد.[۱۲]

2010 - نیس ، فرانسه پروژه "Nice City of mobilelesslessless mobile" را راه اندازی کرد که تلفن های همراه و کارتهای بانکی NFC را به ساکنان ارائه می دهد و "دسته خدمات" که حمل و نقل ، گردشگری و خدمات دانشجویی را پوشش می دهد.

2011 - Google I / O "چگونه NFC" NFC را برای شروع یک بازی و به اشتراک گذاشتن یک مخاطب ، URL ، برنامه یا ویدیو نشان می دهد.

2011 - پشتیبانی NFC با انتشار نسخه Symbian آنا به بخشی از سیستم عامل موبایل Symbian تبدیل می شود.[۱۳]

2011 - Research In Motion اولین دستگاههای هستند که توسط MasterCard  به طور جهانی برای خدمات PayPass  تأیید شده اند.[۱۴]

2012 - زنجیره رستوران بریتانیا EAT. و همه چیز در همه جا (اپراتور شبکه موبایل نارنجی) ، شریک اولین کمپین تبلیغاتی پوستر هوشمند مجهز به NFC در انگلستان شدند. هنگامی که تلفن همراه مجهز به NFC با پوستر هوشمند تماس برقرار می کند ، یک برنامه ویژه ایجاد شده در تلفن همراه فعال می شود.[۱۵]

2012 - سونی " NFC Smart Tag" را برای تغییر حالت و پروفایل در تلفن هوشمند سونی در فاصله نزدیک معرفی کرد ، همراه با گوشی هوشمند سونی Xperia P که در همان سال منتشر شد.[۱۶]

2013 - سامسونگ و VISA همکاری خود را برای توسعه پرداخت های تلفن همراه اعلام کردند.

2013 - دانشمندان IBM ، در تلاش برای جلوگیری از تقلب و نقض امنیت ، یک فناوری امنیتی احراز هویت موبایل مبتنی بر NFC را توسعه دادند. این فناوری بر اساس اصول مشابه به امنیت تصدیق هویت چندعاملی عمل میکند.[۱۷]

2014 - AT&T ، Verizon و T-Mobile  Softcard را منتشر کردند (به طور رسمی کیف پول موبایل ISIS). هنگامی که یک پرونده خارجی NFC وصل شود ، در تلفن های Android دارای قابلیت NFC و آیفون 4 و آیفون 5 اجرا می شود. این فناوری توسط گوگل خریداری شده و این سرویس در 31 مارس 2015 پایان یافت.

نوامبر 2015 - Swatch و .Visa Inc همکاری خود را برای فعال کردن معاملات مالی NFC با استفاده از ساعت مچی "Swatch Bellamy" اعلام کردند. این سیستم در حال حاضر بصورت آنلاین و در آسیا از طریق همکاری با UnionPay و بانک ارتباطات انجام می شود. این همکاری این فناوری را به ایالات متحده ، برزیل و سوئیس منتقل خواهد کرد.[۱۸]

نوامبر 2015 - Android Pay Google راه اندازی شد ، رقیبی مستقیم با Apple Pay ، و پخش آن در سراسر ایالات متحده آغاز شد.[۱۹]

طراحی[ویرایش]

NFC مجموعه ای از فناوری های بی سیم با برد کوتاه است که به طور معمول نیاز به جداسازی 10 سانتی متر یا کمتر دارد. NFC با فرکانس 13.56 مگاهرتز  در رابط هوایی ISO / IEC 18000-3 با نرخ 106 کیلوبیت در ثانیه تا 424 کیلوبیت بر ثانیه کار می کند . NFC همیشه شامل یک مبتکر و یک هدف است. مبتکر فعالانه یک میدان RF تولید می کند که می تواند یک هدف منفعل را نیرو بخشد. این اهداف NFC را قادر می سازد از فاکتورهای بسیار ساده ای مانند برچسب های غیرمجاز ، برچسب ها ، فیب های کلیدی یا کارت ها استفاده کنند. ارتباطات نظیز به نظیر NFC امکان پذیر است ، مشروط بر این که هر دو دستگاه توان بگیرند.[۲۰]

برچسب های NFC حاوی داده ها هستند و معمولاً فقط خواندنی هستند ، اما ممکن است قابل نوشتن باشند. آنها می توانند توسط سازندگان خود رمزگذاری شوند و یا از مشخصات انجمن NFC استفاده کنند. برچسب ها می توانند اطلاعات شخصی مانند اطلاعات بدهی و کارت اعتباری ، داده های برنامه وفاداری ، پین ها و مخاطبین شبکه را به صورت ایمن از بین سایر اطلاعات ذخیره کنند. انجمن NFC چهار نوع برچسب را تعریف می کند که سرعت و قابلیت های مختلف ارتباطی را از نظر قابلیت تنظیم ، حافظه ، امنیت ، نگهداری داده ها و استقامت در نوشتن ارائه می دهند. برچسب ها در حال حاضر بین 96 تا 4،096 بایت حافظه ارائه می دهند.

همانطور که با تکنولوژی کارت مجاورت ، NFC از اتصال القایی بین دو حلقه آنتن نزدیک استفاده می کند که بطور مؤثر ترانسفورماتور هسته ای را تشکیل می دهد. از آنجا که مسافت های درگیر نسبت به طول موج تابش الکترومغناطیسی (امواج رادیویی) از آن فرکانس (حدود 22 متر) اندک است ، تعامل به عنوان میدان نزدیک توصیف می شود. فقط یک میدان مغناطیسی متناوب درگیر شده است به گونه ای که تقریباً هیچ نیرویی به صورت امواج رادیویی (که امواج الکترومغناطیسی هستند و شامل یک میدان الکتریکی نوسانی نیز می شوند ، تابش می کنند) که در اصل مانع از تداخل بین این دستگاه ها و هرگونه ارتباط رادیویی در همان فرکانس یا سایر دستگاه های NFC بسیار فراتر از محدوده مورد نظر خود می شود. آنها در باند ISM با فرکانس رادیویی در سطح جهانی و بدون مجوز از 13.56 مگاهرتز کار می کنند. بیشتر انرژی RF در پهنای باند 7 کیلو هرتز متمرکز شده برای آن باند متمرکز شده است ، اما عرض طیف انتشار می تواند به عنوان 1.8 مگاهرتز باشد تا از نرخ بالای داده پشتیبانی کند.

فاصله کاری با آنتن های استاندارد جمع و جور و سطح توان واقع گرایانه می تواند تا حدود 20 سانتی متر باشد (اما از نظر عملی ، مسافت کاری هرگز از 10 سانتی متر تجاوز نمی کند). توجه داشته باشید که از آنجا که ممکن است آنتن توسط سطوح فلزی در نزدیکی خاموش شود ، ممکن است برچسب ها نیاز به حداقل جداسازی از چنین سطحی داشته باشند.

استاندارد ISO / IEC 18092 از نرخ داده های 106 ، 212 یا 424 kbit / s پشتیبانی می کند.

ارتباط بین یک دستگاه "آغازگر" فعال و یک دستگاه هدف که ممکن است از هر یک از موارد زیر  باشد انجام می شود:

غیرفعال[ویرایش]

دستگاه مبتکر زمینه حامل و دستگاه هدف را فراهم می کند، و با عملکردی مانند فرستنده ، با تعدیل قسمت حادثه ارتباط برقرار می کند. در این حالت ، دستگاه هدف می تواند قدرت عملیاتی خود را از میدان مغناطیسی ارائه شده برای آغازگر بکشد.

فعال[ویرایش]

هر دو مبتکر و دستگاه هدف با تولید متناوب زمینه های خاص خود ارتباط برقرار می کنند. یک دستگاه برای دریافت داده از طرف دیگر ، انتقال را متوقف می کند. این حالت مستلزم آن است که هر دو دستگاه دارای منبع تغذیه باشند.

سرعت ( کیلو بیت بر ثانیه ) دستگاه فعال دستگاه غیر فعال
424 Man, 10% ASK Man, 10% ASK
212 Man, 10% ASK Man, 10% ASK
106 Modified Miller, 100% ASK Man, 10% ASK


NFC از دو کدگذاری مختلف برای انتقال داده استفاده می کند. اگر یک دستگاه فعال داده ها را با سرعت 106 کیلوبیت بر ثانیه منتقل کند ، از کدگذاری Miller اصلاح شده با 100٪ تعدیل استفاده می شود. در سایر موارد از کدگذاری منچستر با نسبت تعدیل 10٪ استفاده می شود.

آسیب پذیری[ویرایش]

اگرچه دامنه NFC به چند سانتی متر محدود است ، اما NFC ساده ارتباطات مطمئن را تضمین نمی کند. در سال 2006 ، Ernst Haselsteiner و Klemens Breitfuß حملات احتمالی را تشریح كردند و چگونگی استفاده از مقاومت NFC را در برابر حملات مرد میانی برای ایجاد كلید خاص توصیف كردند. از آنجا که این روش جزئی از استاندارد ISO نیست ، NFC هیچ گونه محافظتی در برابر استراق سمع ارائه نمی دهد و می تواند در برابر تغییرات داده ها آسیب پذیر باشد. برنامه ها ممکن است از پروتکل های رمزنگاری شده با لایه بالاتر (به عنوان مثال SSL) برای ایجاد یک کانال امن استفاده کنند.

سیگنال RF برای انتقال داده های بی سیم را می توان با آنتن ها برداشت. مسافتی که یک مهاجم قادر به استراق سمع سیگنال RF است به پارامترهای مختلف بستگی دارد ، اما به طور معمول کمتر از 10 متر است. همچنین ، استراق سمع بسیار تحت تأثیر حالت ارتباط است. استراق سمع  یک دستگاه منفعل که زمینه RF خود را تولید نمی کند ، از دستگاه فعال سخت تر است. یک مهاجم معمولاً می تواند در 10 متر از دستگاه فعال و 1 متر از دستگاه منفعل استراق سمع کند.

از آنجا که دستگاه های NFC معمولاً شامل پروتکل های ISO / IEC 14443 هستند ، حملات رله امکان پذیر است. برای این حمله ، طرف مقابل درخواست خواننده را به قربانی می فرستد و پاسخ خود را در زمان واقعی به خواننده منتقل می کند و وانمود می کند که صاحب کارت هوشمند قربانی است. این شبیه حمله مرد میانی است. یک نمونه کد libnfc یک حمله رله را با استفاده از دو دستگاه NFC تجاری سهام نشان می دهد. این حمله با استفاده از تنها دو تلفن همراه با قابلیت NFC قابل اجرا است.[۲۱]

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. «ارتباطات میدان‌نزدیک» [مهندسی مخابرات] هم‌ارزِ «near field communication»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. جواد میرشکاری، ویراستار. دفتر دوازدهم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۶۰۰-۶۱۴۳-۶۶-۸ (ذیل سرواژهٔ ارتباطات میدان‌نزدیک)
  2. May 2017, Cameron Faulkner 09. "What is NFC? Everything you need to know". TechRadar. Retrieved 2020-05-22.
  3. 14:00-17:00. "ISO/IEC 18092:2004". ISO. Retrieved 2020-05-22.
  4. «Technical Documents». Newsroom (به انگلیسی). دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  5. «Libnfc - NFC Tools». nfc-tools.org. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  6. Portable radio frequency emitting identifier, 1980-12-31, retrieved 2020-05-22
  7. [۱], White, Andrew & Marc Borrett, "Apparatus for Bidirectional Data and Unidirectional Power Transmission Between Master and Slave Units Using Inductive Coupling" 
  8. «Sony Global - Press Release - PHILIPS AND SONY ANNOUNCE STRATEGIC COOPERATION TO DEFINE NEXT GENERATION NEAR FIELD RADIO-FREQUENCY COMMUNICATIONS Electronics Leaders to Jointly Establish Wireless Technology to Significantly Enhance Access to Data and Services via Consumer Devices». www.sony.net. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  9. «Innovision's Topaz NFC tags are being used in O2's first Near Field Communication consumer trial». SecureIDNews (به انگلیسی). دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  10. «Innovision unveils next-generation NFC phone technology • NFCW». NFCW (به انگلیسی). ۲۰۱۰-۰۶-۰۴. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  11. «Android Authority's big book of smartphone firsts!». Android Authority (به انگلیسی). ۲۰۱۹-۰۶-۲۰. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  12. «Gingerbread feature: Near Field Communication». Android Central. ۲۰۱۰-۱۲-۲۱. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  13. «Nokia releases Symbian Anna NFC update • NFCW». NFCW (به انگلیسی). ۲۰۱۱-۰۸-۱۸. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  14. «RIM Scores MasterCard NFC Certification | Mobile Marketing Magazine». web.archive.org. ۲۰۱۴-۱۰-۲۰. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  15. «Orange - Quick Tap Treats». web.archive.org. ۲۰۱۲-۰۳-۱۰. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  16. MacManus, Christopher. "Sony's SmartTags could change phone habits". CNET. Retrieved 2020-05-22.
  17. «IBM Research - Zurich | News». www.zurich.ibm.com. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  18. «Swatch Is Teaming With Visa To Offer Payments From Your Wrist». TechCrunch (به انگلیسی). دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  19. «Google Launches Android Pay App». China Products: Gadget, Electronics, Android, APP News (به انگلیسی). ۲۰۱۵-۰۹-۱۱. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۵-۲۲.
  20. "Everything You Need to Know About Near Field Communication". Popular Science. Retrieved 2020-05-22.
  21. Francis, Lishoy; Hancke, Gerhard; Mayes, Keith; Markantonakis, Konstantinos (2011). "Practical Relay Attack on Contactless Transactions by Using NFC Mobile Phones".