NFC技術的安全與發展綜述

摘 要：介紹NFC技術概念，特點，與RFID技術的區別，簡述NFC技術的安全性，包括傳輸安全和標簽安全，指出NFC技術目前存在的問題及其發展。

關鍵詞：NFC；RFID技術；安全；發展

引言

NFC（Near Field Communication）技術由RFID非接觸式射頻技術演變而來，其相關技術和標準還在不斷提出和改進中。該技術最早只是對數據接口和射頻技術的簡單融合，目前，NFC已經作為一種低功耗，快速，安全的無線通信技術，在移動支付，門禁管理等方向有很大的研究潛力和發展前景。

1 NFC技術的概念

NFC技術概念最早在2004年由諾基亞，索尼和NXP公司共同提出，以ISO 18092、ETSI TS 102 190和ECMA 340為基礎的標準化框架，并兼容常見的Felica和ISO 14443 Type-A架構[1][3]；這種技術可以對短距離范圍內的設備進行互聯和通信，作為一種短距離的非接觸式的無線通信技術，下面將對NFC技術的基本原理進行介紹。

NFC技術基本原理：

NFC技術主要利用13.56MHz進行無線通信，通信的距離一般在10cm左右[1]，與RFID技術不同的是，NFC技術可以進行通信，這與傳統的RFID技術有著明顯的區別，其通過利用傳統RFID技術提供的射頻場，完成NFC設備之間的通信，通信可以是主動的，也可以是被動的。主動模式中，通信發起者與命令接受者之間是相互對等的，發起者在發起對目標設備的通信的同時會產生一個RF射頻場，若目標接收設備準備應答，則其也需要在應答的同時產生RF射頻場從而實現對目標設備的應答；而在被動模式中，則不需要目標設備提供射頻場進行應答，目標設備主要通過利用負載調制技術完成對命令發起者的應答[2]；此外，NFC技術在進行無線通信時候的數據傳輸速率一般為106kbps，212kbps或424kbps[1]。

NFC的工作設備主要包括三部分：讀取設備，標簽以及天線；其中讀取設備一般主要由微控制器組成，實現13.56MHz的近距離無線通信。標簽包括有源標簽和無源標簽，其由特殊的線圈線路構成，目前常見的的NFC標簽識別卡主要為S50，S70和UltrLight卡，S50卡的內存為1k，包含16個扇區，共有1024字節，S70卡的內存為4k，包含40個扇區，共有4096個字節，而UltraLight卡擁有512位的內存。

2 NFC技術的工作模式

2.1 讀卡器模式

NFC技術的讀卡器的模式中，NFC設備主要被用于非接觸式的讀取，可以給標簽寫入特定的信息，此時的讀卡器的模式主要完成的只是對標簽信息的讀取，此外，這種模式工作下的NFC設備也可實現設備之間的數據交換。

2.2 仿真卡模式

NFC設備的仿真卡的模式是將NFC設備等同采用傳統射頻識別技術的IC卡，可以完成現有IC卡的工作，與傳統射頻技術的IC卡不同的是，該模式下的NFC設備在被當做仿真卡的期間，其工作可以在無源情況下完成，此時是通過讀卡器的RF域進行供電。

2.3 點對點模式

NFC設備在點對點模式下可以實現較短距離下的無線通信，簡單的數據交換等，距離一般為20cm以內，這也是NFC技術與傳統非接觸式射頻技術的區別所在，因此，NFC技術的設備在點對點模式下可以是實現安全可靠的設備間的無線通信，這種通信可以是雙向的，也可以是單向的。

3 NFC技術與RFID技術的區別

NFC技術作為RFID技術的演進，其與RFID技術之間的區別主要在于：

3.1 可實現設備間的雙向通信

NFC技術的設備不僅可以在仿真卡的模式下實現傳統非接觸式射頻技術的數據讀取，作為一種無線通信技術，其設備間的通信可以完成數據交換等信息的操作，此外，NFC技術的設備在雙向通信的期間，可選擇的工作模式也更多，擴大了應用的范圍。

3.2 傳輸距離的不同

NFC技術作為一種新興的無線通信技術，其傳輸距離一般在10到20cm之間，因此，NFC技術在應用時是作為一種短距離的無線通信技術的，而RFID技術的傳輸距離一般超過數米，最大可以實現幾十米的傳輸，相比之下，NFC技術的傳輸距離短使得該技術具有更低功耗特點的原因，此外，這種短距離的無線通信方式也是其具有安全性的原因之一。

4 NFC的安全性

NFC技術具有短距離無線通信的特點，這也使得該技術與傳統的無線通信技術具有更好的安全性；當NFC設備在仿真卡的模式下工作時，NFC設備在將IC卡信息傳入到NFC射頻器期間，會進過一系列復雜的驗證，由NFC設備的MCU做出相應的操作和處理。此外，傳輸距離的過長會使得信息傳輸的可靠性下降，因此，NFC技術的無線通信技術具有更可靠的信息傳輸效率。

NFC技術的安全性另一方面則體現在其標簽本身的安全性，NFC的標簽具有唯一，數據燒死不可改寫，以及額外的密碼加密的特點，其中，NFC標簽具有7字節的唯一ID，數據在被寫入后是無法被非法操作的，加上額外的32為密碼加密，較之現有的無線通信技術具有更好的安全性；下面主要對NFC技術標簽的加密進行介紹。

NFC標簽在生成的時候會被燒入一個ID序列，該序列是唯一不可復制的，通過非對稱算法由該ID序列可得到一個密文，該密文被存儲在標簽的數據區，因此，NFC設備在進行數據通信的時候，通過對該密文的對比匹配，判斷標簽的真偽，實現NFC技術的安全通信。

NFC標簽的防偽判別主要由兩個方面，一個是其唯一的ID序列，這種序列的唯一性使得，一旦發現仿冒的NFC標簽，即可通過仿冒標簽的序列找到其生產廠商，有效的避免了仿冒標簽的生產；另外一個則是由非對稱算法得到的密文，這種密文具有不可逆性，不能被反向譯解，就算復制得到標簽的ID序列，也無法生成密文；因此，NFC技術的安全性也可由NFC標簽體現。

5 NFC技術存在的問題

NFC技術雖然具有安全可靠的特點，但是在其發展的過程中也存在著一些問題，首先，NFC技術現在主要被用于移動設備上，但是目前一些NFC設備并不支持卡模擬，這時由于這些設備只含有NFC芯片而沒有安全模塊，安全模塊主要完成對敏感信息的存儲；其次，雖然NFC技術具有較之傳統無線通信技術具有更可靠的數據傳輸，但是這種數據傳輸仍然存在著問題，影響著通信安全，NFC技術其短距離的信息傳輸增加了可靠性，但是通過特定的天線，標簽的信息有可能被竊聽，因為標簽內部的信息在傳輸的過程中并不是一直加密，一般信息在鏈路層通訊時并沒有對信息進行加密，這使得信息在該層傳輸時被竊聽的可能性增加，從而造成信息的泄露。

NFC技術除了在硬件和信息竊聽外，還存在著信息復制，信息惡意破壞，受到中間攻擊的問題。

6 NFC技術的發展前景

NFC技術具有的安全性以及短距離的無線通信，使得該技術在移動支付，門禁管理，銀行安防等領域具有很好的發展潛力，具體的發展前景如下：

6.1 移動支付

NFC技術目前主要發展于移動設備端，用于支付等；利用移動設備的便捷性，采用了NFC技術的移動支付具有更高的安全性和可靠性；將NFC芯片內嵌至移動設備內部，如手機等，極大的方便了人群消費，同時并不會影響一定設備的正常使用，還可以實現用戶間的信息傳遞和設備互聯。

6.2 信息媒體

NFC標簽具有低成本的特點，而且標簽內部可以被寫入特定的信息，可以發展為新媒體，相比于傳統的媒體，如紙媒，對資源的消耗，及其一次性消費的特點造成了極大的浪費，NFC技術發展的新媒體可以把信息內容寫入標簽，標簽開放后，被寫入的內容可以被外部的NFC設備識別，此外，也可發展為新的流媒體，利用標簽可以下載特定的多媒體資源。

6.3 門禁管理

NFC技術相比于傳統的非接觸式射頻技術，其與移動設備實現了更好的連接，被嵌入用戶設備中的NFC芯片可以被寫入用戶的多個數據內容，對傳統的非接觸式射頻識別的IC卡進行集成，一方面避免了因為消費者手中擁有數張IC而造成的容易丟失的問題，另外也避免了用戶的卡片被惡意復制等安全泄露的問題；利用NFC技術的門禁管理，更高效，更安全。

6.4 安防領域

NFC技術除了可以應用與門禁管理方面外，在安防領域也有著廣泛的應用前景，可用于用戶的車輛防盜，銀行安保，利用其復雜的驗證過程，完成用戶的識別，避免用戶的車輛被非法操作，和造成不必要損失。

7 結束語

文章首先闡述了NFC技術的相關概念和其工作模式，然后根據現有的非接觸式射頻識別技術與NFC技術進行了對比，對NFC技術的安全性進行了詳細的介紹，并且，提出了NFC技術發展所要面對的若干問題和挑戰，最后，對NFC技術今后的發展進行了展望。

總之，只有整個產業與學術界對NFC技術未來發展的問題和挑戰不斷的突破和革新，NFC技術才有可能得到更好的發展和機遇；總體來看，NFC技術在未來將會給用戶帶來全新的體驗，給人們的生活和生產帶來更多的便利，具有廣闊的發展前景。

參考文獻

[1]胡俊華.NFC技術在汽車上的應用[J].中國電子商務，2014（18）：88-89.

[2]田斌，張小娟，周倩倩，等.基于NFC技術的門禁系統設計[J].電子世界，2014（22）：21-22.

[3]劉浩.基于NFC技術的近場通信應用探索[J].中國無線電，2010（12）：34-35.