La tecnologia NFC è un nuovo sistema wireless basato sull’RFID e su altre tecnologie di identificazione ed interconnessione contactless, che sta rapidamente prendendo piede all’interno del mercato. Vediamo le sue caratteristiche generali.

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Tecnologia NFC: logo dell'ente che definisce lo standard, l'NFC Forum
Tecnologia
 RFID HF passiva (13,56 MHz)
Data/Revisione
 Febbraio 2014 / rev. 1.0
Riferimenti
 Controller RFID HF NFC

 

La tecnologia NFC è una nuovo sistema wireless basato sull’RFID e su altre tecnologie di identificazione ed interconnessione contactless. Opera alla frequenza di 13,56 MHz e può trasferire dati fino a 424 Kbit al secondo.

L’NFC Forum è un gruppo di aziende impegnato a sviluppare e promuovere questa tecnologia.

Lo scopo della tecnologia NFC è quello di permette un’interazione fra dispositivi, semplice ed intuitiva per l’utente. Una delle caratteristiche principali di questa tecnologia inoltre è la sua sicurezza implicita, dovuta della breve distanza di comunicazione. La vicinanza fa i dispositivi rende la probabilità di intercettazione del segnale molto bassa.

Per la tecnologia NFC, l’NFC Forum ha creato una modalità di formattazione e di scambio dei dati (NDEF – NFC Data Exchange Format) fra elementi NFC. Un elemento NFC può essere:

  • Un Device (smartphone/cellulare, PDA, PC, reader RFID, POS, ecc…)
  • Un Tag

In generale un Device NFC (NFC Forum Device) è definito tale quando implementa almeno le parti obbligatorie dello stack protocollare definito dall’NFC Forum, e rispetta i requisiti di interoperabilità stabiliti dallo stesso. Esso in generale è un dispositivo “attivo”, in quanto è in grado di iniziare la comunicazione con un altro Device NFC oppure con un tag.

Un Tag NFC (NFC Forum Tag) è un transponder contactless compatibile con una delle quattro tipologie definite dall’NFC Forum oppure con lo standard ISO/IEC 18092. Un Tag NFC è un elemento “passivo”, in quanto non è in grado di iniziare la comunicazione, ma sfrutta l’energia del segnale inviato da un Device per rispondere.

[learn_more caption=”Modalità operative – Clicca qui” state=”close”]

L’NFC prevede tre modalità di funzionamento:

  • Read/Write Mode: In questa modalità un Device con tecnologia NFC comunica con un Tag NFC, leggendo e scrivendo dati all’interno di esso.
  • Peer-to-peer Mode: Questa modalità consente una comunicazione diretta bidirezionale fra due Device NFC.
  • Card Emulation Mode: In questa modalità un Device NFC “emula” una Smart card contactless, ed agisce allo stesso modo.

Panoramica sulla Tecnologia NFC

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[learn_more caption=”Transponder NFC – Clicca qui” state=”close”]

Un Tag NFC è un transponder contactless che soddisfa le specifiche di una delle quattro categorie standardizzate dall’NFC Forum, e chiamate “NFC Forum Type 1-4 Tag Platforms”. L’NFC Forum non specifica le caratteristiche di nuovi tag, ma come utilizzare tag esistenti sul mercato con un Device NFC, in modalità Read/Write. Le quattro categorie, ed i prodotti compatibili con esso, sono:

  • NFC Forum Tag Type 1, compatibile con tag Innovision Topaz/Jewel
  • NFC Forum Tag Type 2, compatibile con tag NXP MIFARE Ultralight
  • NFC Forum Tag Type 3, compatibile con tag Sony FeliCa
  • NFC Forum Tag Type 4, compatibile con Smart Card che supportano comandi APDU

Di conseguenza, le quattro categorie si appoggiano su particolari standard RFID/Smart Card:

  • NFC Forum Tag Type 1 fa riferimento allo standard ISO/IEC 14443-3 Type A (ma senza anticollisione!)
  • NFC Forum Tag Type 2 fa riferimento allo standard ISO/IEC 14443-3 Type A
  • NFC Forum Tag Type 3 fa riferimento allo standard JIS X 6319-4
  • NFC Forum Tag Type 4 fa riferimento agli standard ISO/IEC 14443-4 e ISO/IEC 7816-4

Oltre a queste quattro categorie, NXP ha rilasciato alcune “Application Notes” che ne definiscono delle nuove, compatibili con altri tipi di tag RFID (esistono Application Notes relative ai tag Mifare Classic e ICODE). Alcuni dispositivi con tecnologia NFC, perciò, possono utilizzare la tecnologia RFID HF ISO 15693, che opera alla stessa frequenza della tecnologia NFC ma che non fa propriamente parte di essa.

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[learn_more caption=”Dati applicativi – Clicca qui” state=”close”]

I dati memorizzabili all’interno di un Tag NFC sono detti “dati applicativi” e possono essere diversi e di vario genere. I tipi di dati possono essere per esempio:

  • URI:
    • URL: http://www.rfid-italia.com
    • Numero di telefono: “tel: +39 030 2008149”
    • SMS: “sms: +393406973980?Body=Ciao!”
    • Email: “mailto:nfc@nfc.com”
  • Testo:
    • “RFID By Softwork”
  • Smart Poster (Text + URI + ….):
  • Parametri di connessione:
    • Bluetooth: PIN, indirizzo Bluetooth…
    • WiFi: SSID, chiave WEP…
  • Business card
    • vCard
  • Firme elettroniche
  • Ecc…

Il numero di differenti applicazioni che possono essere memorizzate all’interno di un Tag NFC, a meno della capacità di memoria disponibile, sono illimitate.

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[learn_more caption=”NFC e controller FEIG – Clicca qui” state=”close”]

I lettori FEIG possono operare come Device NFC solo in Read/Write Mode. Non supportano le modalità Peer-to-Peer e Card Emulation.

I lettori possono leggere\scrivere transponder NFC Type 1,2 e 4 e Device NFC in Card Emulation mode che simulano una di queste tipologie. I Tag NFC Type 1,2 possono essere letti/scritti con i classici comandi ISO Read/Write Multiple Blocks, mentre i Tag NFC Type 4 possono essere letti con i comandi T=CL (APDU). I lettori NFC FEIG sono:

  • CPR30 (Type 2 e 4 con firmware standard)
  • CPR40.XX (Type 1,2 e 4 con firmware standard)
  • CPR44.XX (Type 1,2 e 4 con firmware standard)
  • CPR.M02 (Type 1,2 con firmware standard e Type  4 con firmware TCL)
  • MAX50.10 (Type 1,2 e 4 con firmware standard)
  • CPR50.10 (Type 1,2 e 4 con firmware standard)
  • CPR02.10 (Type 1,2 con firmware standard e 4 con firmware TCL)

Di questi lettori, tutti supportano l’utilizzo dei comandi APDU creati a basso livello, mentre i lettori CPR40.XX, CPR44.XX, CPR50.10, MAX50.10 implementano alcuni comandi APDU anche ad alto livello (presente un comando FEIG dedicato).

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[learn_more caption=”Smartphone NFC – Clicca qui” state=”close”]

Sul mercato sono disponibili vari smartphone con tecnologia NFC; una lista completa può essere consultata qui http://www.nfcworld.com/nfc-phones-list/.

In generale la Card Emulation è possibile, ma dipende dal controller NFC presente all’interno dello smartphone e se il software/SO lo supporta. Per la maggior parte degli smartphone che montano il SO Android, la modalità Card Emulation è disabilitata. Negli alti smartphone con lo stesso SO, questa modalità è consentita solo tramite l’accesso all’SE, come nell’applicazione Google Wallet, oppure alla SIM (Cityzi e Quicktap Wallet). In tutti i casi l’abilitazione di questa funzionalità è disabilitata per ragioni di sicurezza o dal produttore dello smartphone, o dal sistema operativo, oppure dal produttore della SIM (gestore telefonico).

In alcuni casi, è possibile vedere il cellulare come un tag che presenta un ID random. L’ID visualizzato in questo caso non è dovuto alla Card Emulation, ma è l’NFCID1, cioè l’NFC peer-to-peer ID, che viene generato in modo casuale dall’hardware NFC ad ogni connessione NFC e non può essere reso fisso. Un determinato range di ID random è allocato all’interno dello smartphone, così ad ogni nuova interrogazione si riceve un UID all’interno di questo range. Non è possibile rendere fisso questo UID. L’ID è random per ragioni di sicurezza. Per applicazioni di controllo accessi, è possibile utilizzare il cellulare memorizzando le informazioni all’interno della memoria del tag emulato (in generale Mifare).

Se l’UID è random, solitamente il primo byte è 0x08. Affinchè il cellulare fornisca un UID random è necessario che:

  • All’interno del cellulare sia presente un SE che possa fornirlo.
  • Il SO consenta la card emulation, utilizzando l’SE presente (non software card emulation).

È possibile determinare se lo smartphone rilevato supporta la modalità peer-to-peer oppure è in card emulation mode, attraverso il valore del byte SAK. Assumendo che i bit del SAK vadano da 7 a 0 ed il bit 2 sia uguale a 0:

  • Se il Bit 6 = 1 lo smartphone supporta l’NFC-DEP (peer-to-peer mode definito dall’ISO 18092)
  • Se il Bit 5 = 1 lo smartphone supporta l’ISO-DEP (ISO 14443-4)

Se nessuno di questi due bit è settato, allora lo smartphone supporta solo un proprio protocollo proprietario. Se l’ID è quello dovuto alla modalità peer-to-peer, allora non c’è alcun tag da cui leggere/scrivere.

La versione di Android Cyanogenmod 9.1 contiene delle modifiche che consentono la card emulation su cellulari con chipset NXP PN544. L’emulazione in questo caso è software, ma presenta comunque un UID random. Le attuali versioni di Android non consentono la card emulation. La versione di Android 4.4 permette l’Host Card Emulation.

Anche i cellulari con tecnologia NFC Nokia, con SO Symbian e Windows Phone, e gli smartphone NFC Blackberry, possono effettuare la Card Emulation, con le stesse limitazioni di Android.

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