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Comunicación de campo cercano

El chip Secure Element , un chip NFC que contiene datos como el identificador de elemento seguro (SEID) para transacciones seguras. Este chip se encuentra comúnmente en teléfonos inteligentes y otros dispositivos NFC.

La comunicación de campo cercano ( NFC ) es un conjunto de protocolos de comunicación que permite la comunicación entre dos dispositivos electrónicos a una distancia de 4 centímetros (1,6 pulgadas) o menos. [1] NFC ofrece una conexión de baja velocidad a través de una configuración sencilla que se puede utilizar para el arranque de conexiones inalámbricas capaces. [2] Al igual que otras tecnologías de tarjetas de proximidad , NFC se basa en el acoplamiento inductivo entre dos bobinas electromagnéticas presentes en un dispositivo habilitado para NFC, como un teléfono inteligente . La comunicación NFC en una o ambas direcciones utiliza una frecuencia de 13,56 MHz en la banda de radiofrecuencia ISM sin licencia disponible globalmente , compatible con el estándar de interfaz aérea ISO/IEC 18000-3 a velocidades de datos que van desde 106 a 848 kbit/s.

El Foro NFC ha ayudado a definir y promover la tecnología, estableciendo estándares para certificar la conformidad de los dispositivos. [3] [4] Las comunicaciones seguras están disponibles mediante la aplicación de algoritmos de cifrado como se hace para las tarjetas de crédito [5] y si cumplen los criterios para ser considerados una red de área personal . [6]

Estándares NFC

Los estándares NFC cubren protocolos de comunicaciones y formatos de intercambio de datos y se basan en estándares de identificación por radiofrecuencia (RFID) existentes, incluidos ISO/IEC 14443 y FeliCa . [7] Los estándares incluyen ISO/IEC 18092 [8] y aquellos definidos por el NFC Forum. Además del NFC Forum, el grupo GSMA definió una plataforma para la implementación de estándares NFC GSMA [9] dentro de teléfonos móviles. Los esfuerzos de GSMA incluyen Trusted Services Manager, [10] [11] Single Wire Protocol , pruebas/certificación y elemento seguro. [12] Los dispositivos portátiles habilitados para NFC pueden proporcionarse con software de aplicación , por ejemplo, para leer etiquetas electrónicas o realizar pagos cuando se conectan a un sistema compatible con NFC. Estos están estandarizados para protocolos NFC, reemplazando tecnologías propietarias utilizadas por sistemas anteriores.

France Brevets, un fondo de patentes creado en 2011, está desarrollando un programa de licencias de patentes para NFC. Este programa estaba en desarrollo por Via Licensing Corporation, una subsidiaria independiente de Dolby Laboratories , y finalizó en mayo de 2012. [13] Una biblioteca NFC de código abierto e independiente de la plataforma , libnfc , está disponible bajo la Licencia Pública General Reducida de GNU . [14] [15]

Las aplicaciones actuales y previstas incluyen transacciones sin contacto, intercambio de datos y configuración simplificada de comunicaciones más complejas como Wi-Fi . [16] Además, cuando uno de los dispositivos conectados tiene conectividad a Internet, el otro puede intercambiar datos con servicios en línea. [ cita requerida ]

Carga inalámbrica NFC (WLC)

La tecnología de comunicación de campo cercano (NFC) no solo permite la transmisión de datos, sino que también permite la carga inalámbrica, lo que proporciona una doble funcionalidad que resulta especialmente beneficiosa para dispositivos pequeños y portátiles. El NFC Forum ha desarrollado una especificación específica de carga inalámbrica, conocida como NFC Wireless Charging (WLC), que permite que los dispositivos se carguen con hasta 1 W de potencia a distancias de hasta 2 cm. [17] Esta capacidad es especialmente adecuada para dispositivos más pequeños, como auriculares, wearables y otros dispositivos compactos de Internet de las cosas (IoT). [17]

En comparación con el estándar de carga inalámbrica Qi más conocido del Wireless Power Consortium , que ofrece hasta 15 W de potencia en distancias de hasta 4 cm, NFC WLC proporciona una salida de potencia menor pero se beneficia de un tamaño de antena significativamente más pequeño. [17] Esto hace que NFC WLC sea una solución ideal para dispositivos donde el espacio es limitado y la carga de alta potencia es menos crítica. [17]

El NFC Forum también facilita un programa de certificación, denominado Test Release 13.1 (TR13.1), que garantiza que los productos cumplan con la especificación WLC 2.0. Esta certificación tiene como objetivo establecer confianza y coherencia en todas las implementaciones de NFC, minimizando los riesgos para los fabricantes y brindando seguridad a los consumidores sobre la confiabilidad y funcionalidad de sus dispositivos de carga inalámbrica habilitados para NFC. [17]

Historia

La tecnología NFC se basa en la tecnología de identificación por radiofrecuencia (conocida como RFID), que permite que un hardware compatible suministre energía y se comunique con una etiqueta electrónica pasiva y sin energía mediante ondas de radio. Esto se utiliza para identificación, autenticación y seguimiento . Ideas similares en aplicaciones industriales y publicitarias no tuvieron éxito comercial en general, superadas por tecnologías como los códigos QR , los códigos de barras y las etiquetas RFID UHF . [ cita requerida ]

La banda ultra ancha (UWB), otra tecnología de radio, ha sido aclamada como una posible alternativa futura a la tecnología NFC debido a las mayores distancias de transmisión de datos, así como a la tecnología Bluetooth y la tecnología inalámbrica. [55]

Diseño

NFC es un conjunto de tecnologías inalámbricas de corto alcance que normalmente requieren una separación de 10 cm o menos. NFC opera a 13,56  MHz en la interfaz aérea ISO/IEC 18000-3 y a velocidades que van desde 106 kbit/s hasta 424 kbit/s. NFC siempre implica un iniciador y un objetivo; el iniciador genera activamente un campo de RF que puede alimentar un objetivo pasivo. Esto permite que los objetivos NFC adopten factores de forma muy simples, como etiquetas sin alimentación, pegatinas, llaveros o tarjetas. La comunicación NFC peer to peer es posible, siempre que ambos dispositivos estén alimentados. [56]

Las etiquetas NFC contienen datos y, por lo general, son de solo lectura, pero pueden ser escribibles. Pueden estar codificadas de forma personalizada por sus fabricantes o utilizar las especificaciones del NFC Forum. Las etiquetas pueden almacenar de forma segura datos personales, como información de tarjetas de débito y crédito, datos de programas de fidelización, PIN y contactos de redes, entre otra información. El NFC Forum define cinco tipos de etiquetas que proporcionan diferentes velocidades y capacidades de comunicación en términos de configurabilidad, memoria, seguridad, retención de datos y resistencia a la escritura. [57]

Al igual que con la tecnología de tarjetas de proximidad , NFC utiliza acoplamiento inductivo entre dos antenas de bucle cercanas formando efectivamente un transformador de núcleo de aire . Debido a que las distancias involucradas son minúsculas en comparación con la longitud de onda de la radiación electromagnética (ondas de radio) de esa frecuencia (alrededor de 22 metros), la interacción se describe como campo cercano . Un campo magnético alterno es el principal factor de acoplamiento y casi no se irradia energía en forma de ondas de radio (que son ondas electromagnéticas, que también involucran un campo eléctrico oscilante ); eso minimiza la interferencia entre dichos dispositivos y cualquier comunicación de radio en la misma frecuencia o con otros dispositivos NFC mucho más allá de su rango previsto. NFC opera dentro de la banda de radiofrecuencia ISM disponible globalmente y sin licencia de 13,56 MHz. La mayor parte de la energía de RF se concentra en el ancho de banda de ±7 kHz asignado para esa banda, pero el ancho espectral de la emisión puede ser tan amplio como 1,8 MHz [58] para soportar altas velocidades de datos.

La distancia de trabajo con antenas estándar compactas y niveles de potencia realistas podría ser de hasta unos 20 cm (pero en la práctica, las distancias de trabajo nunca superan los 10 cm). Tenga en cuenta que, dado que la antena de captación puede verse afectada por una corriente de Foucault debido a las superficies metálicas cercanas, las etiquetas pueden requerir una separación mínima de dichas superficies. [59]

El estándar ISO/IEC 18092 admite velocidades de datos de 106, 212 o 424 kbit/s .

La comunicación se lleva a cabo entre un dispositivo "iniciador" activo y un dispositivo de destino que puede ser:

Pasivo
El dispositivo iniciador proporciona un campo portador y el dispositivo objetivo, que actúa como transpondedor , se comunica modulando el campo incidente. En este modo, el dispositivo objetivo puede extraer su potencia operativa del campo magnético proporcionado por el iniciador.
Activo
Tanto el dispositivo iniciador como el de destino se comunican generando alternativamente sus propios campos. Un dispositivo deja de transmitir para recibir datos del otro. Este modo requiere que ambos dispositivos incluyan fuentes de alimentación.

NFC utiliza dos codificaciones diferentes para transferir datos. Si un dispositivo activo transfiere datos a 106 kbit/s, se utiliza una codificación Miller modificada con una modulación del 100 por ciento . En todos los demás casos, se utiliza la codificación Manchester con una relación de modulación del 10 por ciento.

Cada dispositivo NFC activo puede funcionar en uno o más de tres modos:

Emulación de tarjeta NFC
Permite que los dispositivos habilitados con NFC, como los teléfonos inteligentes, actúen como tarjetas inteligentes, lo que permite a los usuarios realizar transacciones como pagos o emisión de boletos. Consulte Emulación de tarjeta host
Lector/escritor NFC
Permite que los dispositivos habilitados para NFC lean información almacenada en etiquetas NFC económicas incrustadas en etiquetas o carteles inteligentes.
NFC de igual a igual
Permite que dos dispositivos habilitados para NFC se comuniquen entre sí para intercambiar información de manera ad hoc .

Las etiquetas NFC son almacenes pasivos de datos que pueden leerse y, en determinadas circunstancias, escribirse mediante un dispositivo NFC. Normalmente contienen datos (en 2015, entre 96 y 8192 bytes) y, en condiciones normales, son de solo lectura, pero pueden reescribírse. Entre sus aplicaciones se incluyen el almacenamiento seguro de datos personales (por ejemplo, información de tarjetas de débito o crédito , datos de programas de fidelización , números de identificación personal (PIN) y contactos). Los fabricantes pueden codificar las etiquetas NFC de forma personalizada o utilizar las especificaciones de la industria.

Seguridad

Aunque el alcance de la tecnología NFC está limitado a unos pocos centímetros, la tecnología NFC estándar no está protegida contra escuchas no autorizadas y puede ser vulnerable a modificaciones de datos. Las aplicaciones pueden utilizar protocolos criptográficos de capa superior para establecer un canal seguro.

La señal de RF para la transferencia inalámbrica de datos puede captarse con antenas. La distancia desde la que un atacante puede espiar la señal de RF depende de múltiples parámetros, pero normalmente es inferior a 10 metros. [60] Además, la escucha clandestina se ve muy afectada por el modo de comunicación. Un dispositivo pasivo que no genera su propio campo de RF es mucho más difícil de espiar que un dispositivo activo. Un atacante normalmente puede espiar a 10 m de un dispositivo activo y a 1 m de un dispositivo pasivo. [61]

Debido a que los dispositivos NFC suelen incluir protocolos ISO/IEC 14443 , los ataques de retransmisión son factibles. [62] [63] [ página necesaria ] Para este ataque, el adversario reenvía la solicitud del lector a la víctima y retransmite su respuesta al lector en tiempo real, pretendiendo ser el propietario de la tarjeta inteligente de la víctima. Esto es similar a un ataque de intermediario . [62] Un ejemplo de código libnfc demuestra un ataque de retransmisión utilizando dos dispositivos NFC comerciales estándar. Este ataque se puede implementar utilizando solo dos teléfonos móviles habilitados para NFC. [64]

Normas

Descripción general de la pila de protocolos NFC

Los estándares NFC cubren protocolos de comunicaciones y formatos de intercambio de datos, y se basan en estándares RFID existentes, incluidos ISO/IEC 14443 y FeliCa . [7] Los estándares incluyen ISO/IEC 18092 [8] y aquellos definidos por el NFC Forum.

Normas ISO/IEC

NFC está estandarizado en ECMA-340 e ISO/IEC 18092. Estos estándares especifican los esquemas de modulación, codificación, velocidades de transferencia y formato de trama de la interfaz RF de los dispositivos NFC, así como los esquemas de inicialización y las condiciones requeridas para el control de colisión de datos durante la inicialización para los modos NFC pasivos y activos. También definen el protocolo de transporte , incluidos la activación del protocolo y los métodos de intercambio de datos. La interfaz aérea para NFC está estandarizada en:

NFC incorpora una variedad de estándares existentes, incluyendo ISO/IEC 14443 Tipo A y Tipo B, y FeliCa (también llamado simplemente F o NFC-F). Los teléfonos habilitados para NFC funcionan a un nivel básico con los lectores existentes. En "modo de emulación de tarjeta", un dispositivo NFC debe transmitir, como mínimo, un número de identificación único a un lector. Además, NFC Forum definió un formato de datos común llamado NFC Data Exchange Format (NDEF) que puede almacenar y transportar elementos que van desde cualquier objeto tipificado MIME hasta documentos RTD ultracortos, [67] como URL . El NFC Forum agregó el Protocolo Simple de Intercambio NDEF (SNEP) a la especificación que permite enviar y recibir mensajes entre dos dispositivos NFC. [68]

Asociación GSM

La Asociación GSM (GSMA) es una asociación comercial que representa a casi 800 operadores de telefonía móvil y más de 200 empresas de productos y servicios en 219 países. Muchos de sus miembros han realizado pruebas de NFC y están preparando servicios para su lanzamiento comercial. [69]

GSM participa en varias iniciativas:

Estropear

StoLPaN (Store Logistics and Payment with NFC) es un consorcio paneuropeo respaldado por el programa de Tecnologías de la Sociedad de la Información de la Comisión Europea . StoLPaN examinará el potencial de la comunicación móvil inalámbrica local NFC. [73]

Foro de la NFC

Logotipo del Foro NFC

NFC Forum es una asociación industrial sin fines de lucro formada el 18 de marzo de 2004 por NXP Semiconductors , Sony y Nokia para promover el uso de la interacción inalámbrica NFC en productos electrónicos de consumo, dispositivos móviles y PC. Sus especificaciones incluyen los cinco tipos de etiquetas distintos que proporcionan diferentes velocidades y capacidades de comunicación que cubren flexibilidad, memoria, seguridad, retención de datos y resistencia de escritura. NFC Forum promueve la implementación y estandarización de la tecnología NFC para garantizar la interoperabilidad entre dispositivos y servicios. A enero de 2020, NFC Forum tenía más de 120 empresas miembro. [74]

NFC Forum promueve NFC y certifica la conformidad del dispositivo [5] y si se adapta a una red de área personal . [5]

Otros organismos de normalización

La GSMA definió una plataforma para la implementación de los estándares NFC de la GSMA [9] en los teléfonos móviles. Los esfuerzos de la GSMA incluyen [75] el protocolo de cable único , pruebas y certificación y elementos seguros. [12] Los estándares de la GSMA que rodean la implementación de los protocolos NFC (gobernados por el NFC Forum ) en los teléfonos móviles no son exclusivos ni universalmente aceptados. Por ejemplo, la implementación de Google de la emulación de tarjeta host en Android KitKat permite el control de software de una radio universal. En esta implementación de HCE [76], el protocolo NFC se aprovecha sin los estándares de la GSMA.

Otros organismos de normalización involucrados en NFC incluyen:

Aplicaciones

Logotipo N-Mark para dispositivos con NFC

NFC permite la comunicación unidireccional y bidireccional entre puntos finales, lo que resulta adecuado para muchas aplicaciones.

Los dispositivos NFC pueden actuar como documentos de identidad electrónicos y tarjetas de acceso . [2] Se utilizan en sistemas de pago sin contacto y permiten que los pagos móviles sustituyan o complementen sistemas como las tarjetas de crédito y las tarjetas inteligentes de billetes electrónicos . A veces se denominan NFC/CTLS o CTLS NFC , y la abreviatura de sin contacto es CTLS . NFC se puede utilizar para compartir archivos pequeños, como contactos, y para iniciar conexiones rápidas para compartir archivos multimedia de mayor tamaño, como fotos, vídeos y otros archivos. [77]

Comercio

Los dispositivos NFC se pueden utilizar en sistemas de pago sin contacto, similares a los que se emplean en tarjetas de crédito y tarjetas inteligentes para billetes electrónicos , y permiten que el pago móvil sustituya o complemente estos sistemas.

En Android 4.4, Google introdujo la compatibilidad de la plataforma con transacciones seguras basadas en NFC a través de Host Card Emulation (HCE), para pagos, programas de fidelización, acceso a tarjetas, pases de transporte y otros servicios personalizados. HCE permite que cualquier aplicación de Android 4.4 emule una tarjeta inteligente NFC, lo que permite a los usuarios iniciar transacciones con su dispositivo. Las aplicaciones pueden usar un nuevo modo de lectura para actuar como lectores de tarjetas HCE y otras transacciones basadas en NFC.

El 9 de septiembre de 2014, Apple anunció el soporte para transacciones con tecnología NFC como parte de Apple Pay . [78] Con la introducción de iOS 11, los dispositivos Apple permiten a los desarrolladores externos leer datos de etiquetas NFC. [79]

A partir de 2022, hay cinco aplicaciones NFC importantes disponibles en el Reino Unido: Apple Pay, Google Pay, Samsung Pay, Barclays Contactless Mobile y Fitbit Pay. El Resumen de los mercados de pago del Reino Unido de 2021 de UK Finance analizó Apple Pay, Google Pay y Samsung Pay y descubrió que 17,3 millones de adultos del Reino Unido se habían registrado para el pago móvil (un 75 % más que el año anterior) y, de ellos, el 84 % había realizado un pago móvil. [80]

Arranque de otras conexiones

NFC ofrece una conexión de baja velocidad con una configuración sencilla que se puede utilizar para iniciar conexiones inalámbricas más capaces . [2] Por ejemplo, el software Android Beam utiliza NFC para habilitar el emparejamiento y establecer una conexión Bluetooth al realizar una transferencia de archivos y luego deshabilitar Bluetooth en ambos dispositivos al finalizar. [81] Nokia, Samsung, BlackBerry y Sony [82] han utilizado la tecnología NFC para emparejar auriculares, reproductores multimedia y altavoces Bluetooth con un solo toque. [83] El mismo principio se puede aplicar a la configuración de redes Wi-Fi. Los dispositivos Samsung Galaxy tienen una función llamada S-Beam , una extensión de Android Beam que utiliza NFC (para compartir direcciones MAC y direcciones IP ) y luego utiliza Wi-Fi Direct para compartir archivos y documentos. La ventaja de utilizar Wi-Fi Direct sobre Bluetooth es que permite transferencias de datos mucho más rápidas, de hasta 300 Mbit/s. [56]

Redes sociales

NFC se puede utilizar para redes sociales , para compartir contactos, mensajes de texto y foros, enlaces a fotos, vídeos o archivos [77] y para entrar en juegos móviles multijugador . [84]

Tokens de identidad y acceso

Los dispositivos habilitados para NFC pueden actuar como documentos de identidad electrónicos que se encuentran en pasaportes y tarjetas de identificación, y tarjetas de acceso para su uso en tarjetas de tarifa , pases de tránsito , tarjetas de inicio de sesión , llaves de automóvil y credenciales de acceso . [2] El corto alcance de NFC y el soporte de cifrado lo hacen más adecuado que los sistemas RFID menos privados.

Automatización de teléfonos inteligentes y etiquetas NFC

Los teléfonos inteligentes equipados con NFC pueden emparejarse con etiquetas o pegatinas NFC que pueden programarse mediante aplicaciones NFC. Estos programas pueden permitir cambiar la configuración del teléfono, enviar mensajes de texto, iniciar aplicaciones o ejecutar comandos.

Estas aplicaciones no dependen de una empresa o fabricante, sino que se pueden utilizar inmediatamente con un teléfono inteligente equipado con NFC y una etiqueta NFC. [85]

En 2015, el NFC Forum publicó la Signature Record Type Definition (RTD) 2.0 para añadir integridad y autenticidad a las etiquetas NFC. Esta especificación permite que un dispositivo NFC verifique los datos de la etiqueta e identifique al autor de la misma. [86]

Juego de azar

NFC se ha utilizado en videojuegos a partir de Skylanders: Spyro's Adventure . [87] Estas son figuras personalizables que contienen datos personales con cada figura, por lo que no hay dos figuras exactamente iguales. El Wii U GamePad de Nintendo fue la primera consola que incluyó tecnología NFC de fábrica. Más tarde se incluyó en la gama Nintendo 3DS (incorporada en New Nintendo 3DS/XL y en un lector vendido por separado que usa infrarrojos para comunicarse con consolas familiares 3DS más antiguas) y la gama Nintendo Switch (incorporada dentro del controlador Joy-Con derecho y directamente en Nintendo Switch Lite). La gama de accesorios amiibo utiliza tecnología NFC para desbloquear funciones.

Deportes

Adidas Telstar 18 es un balón de fútbol que contiene un chip NFC en su interior. [88] El chip permite a los usuarios interactuar con el balón usando un teléfono inteligente. [89]

Comparación de Bluetooth

Tanto NFC como Bluetooth son tecnologías de comunicación de alcance relativamente corto disponibles en los teléfonos móviles . NFC funciona a velocidades más lentas que Bluetooth y tiene un alcance mucho más corto, pero consume mucha menos energía y no requiere emparejamiento. [90]

La NFC se configura más rápidamente que el Bluetooth estándar, pero tiene una tasa de transferencia más baja que el Bluetooth de bajo consumo . Con NFC, en lugar de realizar configuraciones manuales para identificar dispositivos, la conexión entre dos dispositivos NFC se establece automáticamente en menos de 0,1 segundo. La velocidad máxima de transferencia de datos de NFC (424 kbit/s) es más lenta que la de Bluetooth V2.1 (2,1 Mbit/s).

La distancia máxima de trabajo de NFC de menos de 20 cm reduce la probabilidad de interceptación no deseada, lo que lo hace particularmente adecuado para áreas concurridas que complican la correlación de una señal con su dispositivo físico de transmisión (y por extensión, su usuario). [91]

NFC es compatible con las infraestructuras de RFID pasivas existentes (13,56 MHz ISO/IEC 18000-3). Requiere una energía comparativamente baja, similar al protocolo de bajo consumo de energía Bluetooth V4.0. Sin embargo, cuando NFC funciona con un dispositivo sin alimentación (por ejemplo, en un teléfono que puede estar apagado, una tarjeta de crédito inteligente sin contacto, un póster inteligente), el consumo de energía de NFC es mayor que el de Bluetooth V4.0 Low Energy, ya que iluminar la etiqueta pasiva necesita energía adicional. [90]

Dispositivos

En 2011, los fabricantes de teléfonos móviles lanzaron más de 40 teléfonos móviles con NFC habilitado y con el sistema operativo Android . Los dispositivos BlackBerry admiten NFC mediante BlackBerry Tag en dispositivos que ejecutan BlackBerry OS 7.0 y versiones posteriores. [92]

MasterCard agregó más soporte NFC para PayPass para las plataformas Android y BlackBerry, permitiendo a los usuarios de PayPass realizar pagos usando sus teléfonos inteligentes Android o BlackBerry. [93] Una asociación entre Samsung y Visa agregó una aplicación ' payWave ' en el teléfono inteligente Galaxy S4. [94]

En 2012, Microsoft agregó la funcionalidad NFC nativa en su sistema operativo móvil con Windows Phone 8 , así como en el sistema operativo Windows 8. Microsoft proporciona el "centro de billetera" en Windows Phone 8 para pagos NFC y puede integrar múltiples servicios de pago NFC dentro de una sola aplicación. [95]

En 2014, Apple lanzó el iPhone 6 compatible con NFC. [96] y desde septiembre de 2019 en iOS 13, Apple ahora permite que las etiquetas NFC se lean y etiqueten mediante una aplicación NFC. [ cita requerida ]

Despliegues

En abril de 2011 se habían realizado cientos de pruebas de NFC. Algunas empresas pasaron a implementar servicios a gran escala, abarcando uno o más países. Entre las implementaciones en varios países se incluyen la implementación de la tecnología NFC por parte de Orange en bancos, minoristas, proveedores de transporte y servicios en varios países europeos [42] , y la implementación de Airtel Africa y Oberthur Technologies en 15 países de África [97] .

Véase también

Notas

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Referencias

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