Near Field Communication

Introdução

Near Field Communication (NFC) é uma tecnologia que garante a comunicação sem fio entre dispositivos próximos de forma segura.

O NFC é considerado uma evolução natural das tecnologias Radiofrequency Identification (RFID). A versão moderna do NFC foi desenvolvida como resultado de uma parceria entre a Sony e a Phillips, em 2002. Em março de 2004, Sony, NXP Semiconductors e Nokia estabelecem o NFC Forum com o intuito de divulgarem conhecimento sobre a tecnologia e promoverem desenvolvimento científico.

O NFC opera na faixa de 13,56 MHz e é compatível com as tecnologias smartcard e RFID.

Funcionamento

O funcionamento físico do NFC está estruturado no conceito de indução eletromagnética. O dispositivo iniciador gera um campo magnético que induz uma corrente que gera outro campo magnético no receptor.

Campos Eletromagnéticos

O NFC é capaz de incorporar diferentes funcionalidades. Dentre elas estão: modo emulador de cartão, modo leitura/escrita e modo peer-to-peer.

Modo Emulador de cartão: O modo emulação de cartão permite que um smartphone imite um cartão, seja ele de crédito, débito ou de transporte público. A emulação de cartão permite que os usuários realizem transações sem a necessidade de carregar cartões físicos e garante praticidade;

Modo Emulador de cartão

Modo Leitura/Escrita: O modo Leitura/Escrita permite que um smartphone leia informações de tags NFC passivas ou grave dados nelas. No modo de leitura, o dispositivo NFC atua como um leitor, adquirindo informações da tag, como URLs ou textos, enquanto no modo de escrita, o dispositivo pode modificar ou adicionar dados;

Modo Leitura/Escrita

Modo Peer-to-Peer: O modo peer-to-peer permite a troca bidirecional de dados entre dois smartphones. Diferente dos modos de leitura/gravação ou emulação de cartão, onde um dispositivo atua predominantemente como emissor e o outro como receptor, no modo Peer-to-Peer ambos os dispositivos podem alternar entre os papéis de emissor e receptor. Esse modo é especialmente útil para a troca rápida e segura de informações bastando aproximar os dispositivos um do outro.

Modo Peer-to-Peer

Celular contém os 3 modos

Aplicações do NFC

Com os avanços no desenvolvimento do NFC, mais usos na vida cotidiana são possíveis. A principal utilização dessa tecnologia envolve seu uso no processo de pagamento por proximidade. Essa técnica envolve a existência de uma identificação única associada a cada dispositivo NFC.

Atualmente, o NFC ganhou grande importância em sistemas de controle de montanhas-russas. Geralmente, utilizam essa tecnologia para rapidamente identificar para o sistema de controle que o vagão está apto e seguro para adentrar o circuito.

Por sua característica de unicidade de identificação, o NFC pode ser aproveitado para o desenvolvimento de chaves eletrônicas.

Outra aplicação importante do NFC é o carregamento de dispositivos. A Especificação de Carregamento Sem Fio NFC atualmente oferece carregamento por indução de até 1W em uma distância de até 2 cm. Embora seja menos potente do que o Qi (por indução), sua antena compacta significa que pode ser incorporada até mesmo nos menores dispositivos.

Carregamento

Pagamento por Aproximação

Segurança e Privacidade

O requisito de proximidade para comunicação indica, em primeira instância, privacidade em relação a agentes maliciosos. Contudo, componentes ativos conseguem captar um sinal de NFC em uma distância de até 10 metros.

A fim de evitar vazamentos de segurança, a comunicação utiliza criptografia. A criptografia exige que os dois agentes em contato possuam possuam uma chave capaz de descriptografar. Um agente malicioso, sem essa chave, não entenderia a mensagem.

A qualidade da comunicação entre dois dispositivos, também, é um fator preocupante, uma vez que um agente é capaz de transmitir na mesma faixa de operação durante uma transação, assim, atrapalhando o contato.

Ademais, pagamentos com NFC podem exigir uma etapa de autentificação, como biometria facial, um procedimento que reduz consideravelmente o risco de fraude.

Cada dispositivo NFC possui uma identificação própria, o que aumenta o grau de confiabilidade e de segurança nas operações. Como não há como duplicar a identificação, fraudes são dificultadas.

Além disso, a conexão NFC pode ser bloqueada com meios físicos.

Capa de bloqueio

Comparação com Outras Tecnologias

NFC pode ser comparado com outras tecnologias, analisando o tempo de Set-up, alcance e velocidade.

Existem diversas diferenças entre o NFC e o Bluetooth, onde ambas apresentam vantagens para aplicações diferentes. O benefício que destaca o NFC é o baixo custo energético em relação ao Bluetooth, o que torna o NFC perfeito para dispositivos passivos, já que eles podem operar sem uma fonte de energia principal.

Essa poderosa vantagem do custo energético traz também desvantagens. Uma delas é o baixo alcance do NFC. De modo diferente ao Bluetooth, ao usar NFC os dispositivos tem que estar com uma proximidade considerável (10 cm) enquanto o Bluetooth tem um alcance de até 10 metros ou mais dependendo da fonte.

Outra desvantagem é que o NFC é consideravelmente mais lento que o Bluetooth. O NFC pode transmitir dados a uma velocidade máxima de apenas 424 kbit/s, enquanto o Bluetooth 2.1 pode transmitir a 2.1 Mbit/s e o Bluetooth Low Energy (BLE) a cerca de 1 Mbit/s.

O RFID funciona por emissão de ondas eletromagnéticas emitidas pelo leitor, que energiza a etiqueta e recupera as informações nela contida. O NFC é mais complexo, tem mais modos de operação e pode ser considerado um tipo de RFID. O RFID é uma tecnologia principalmente usada para rastreamento e controle de estoque. Devido à falta de segurança do RFID, o NFC é mais usado.

Futuro do NFC

Em julho de 2023, o NFC Forum divulgou um planejamento técnico sobre as expectativas de desenvolvimento do NFC. Um fator importante desses avanços é balancear a capacidade com o propósito do NFC.

Uma melhoria esperada é o aumento do alcance. Apesar do alcance limitado ser fator crucial na segurança, avanços nessa área podem expandir sua utilidade.

Outra inovação esperada é o aumento de potência no carregamento de dispositivos móveis por meio do NFC. Atualmente a potência estabelecida para essa técnica alcança 1W. O objetivo é alcançar 3W.

Outra expectativa para o futuro é aumentar a segurança do NFC. Como já foi visto anteriormente, NFC já tem uma segurança maior que o RFID, mas ainda existem muitos problemas de segurança.

O NFC foi projetado para ser versátil e simples. É esperado que novas aplicações para essa tecnologia sejam inventadas, aumentando o ecossistema de simplicidade que o NFC oferece.

Conclusão

O NFC é uma tecnologia extremamente versátil e suas aplicações envolvem, em geral, a dinamização de transações e comunicações.

Embora existam questões de segurança e privacidade ainda em discussão, o NFC tem realizado avanços nas práticas de criptografia e autenticação. Seu principal uso é o sistema de pagamento por proximidade e possui o potencial para expandir-se a contextos mais variados. É esperado que, no futuro, todos os dispositivos móveis tenham acesso a essa tecnologia integrada expandindo, assim, o ecossistema da ferramenta.

Perguntas

Q. Qual é a principal aplicação do NFC atualmente?

R: A principal aplicação do NFC atualmente é em sistemas de pagamento por proximidade.

Q. Como o NFC garante segurança e privacidade?

R: O NFC garante segurança e privacidade por meio de várias características, incluindo a capacidade de transmitir dados de forma criptografada e a necessidade de uma conexão física entre os dispositivos para que a transação seja realizada

Q. Quais são os principais modos de operação do NFC e suas respectivas utilidades?

R: Reader/Writer Mode: permite que o dispositivo leia e escreva em tags NFC passivas.

P2P Mode: permite que dois dispositivos NFC se comuniquem entre si.

Card Emulation Mode: permite que um dispositivo NFC se comporte como uma cartão de crédito ou débito, permitindo que seja lido por um leitor NFC externo.

Q. Qual é a tecnologia que o Near Field Communication (NFC) é considerado uma evolução natural?

R: O NFC é considerado uma evolução natural da tecnologia RFID pois ambos utilizam a mesma frequência de 13.56 MHz e compartilham características semelhantes, como a capacidade de comunicação por proximidade.

Q. Quais são as 3 principais vertentes em que o NFC planeja melhorar para o futuro?

R: Busca-se futuramente para o NFC melhorar principalmente em seu alcance, potência e segurança.

Referências

1. Near Field Communication - Vedat Coskun, Kerem Ok, Busra Ozdenizci
2. McHugh , S. , and K. Yarmey, "Near Field Communication: Introduction and Implications", Journal of Web Librarianship 6, no. 3, pp. 186 – 207, August 2012. doi: 10.1080/19322909.2012.700610.
3. RFID Handbook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification - Dr Klaus Finkenzeller
4. NFC Devices: Security and Privacy - Gerald Madlmayr; Josef Langer; Christian Kantner; Josef Scharinger
5. A Proposed NFC Payment Application - Pardis Pourghomi, Muhammad Qasim saeed, Gheorghita Ghinea
6. NFC Forum: https://nfc-forum.org/