فناوریهای شناسایی و ردیابی
بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسورفناوریهای شناسایی و ردیابی
بارکد ، RFID ، شناسایی با امواج رادیویی ، ردیابی ، ردگیری، ردیابی ماهواره ای ، GPS ، بینایی ماشین ، بیومتریک ، کارت هوشمند، سنسورآشنایی با فناوری NFC (قسمت پایانی)
فناوری NFC (سرنام Near Field Communication) مفهومی است که به تازگی در خبرها از آن سخن گفته می‌شود. این فناوری به‌طور خاص با گوشی‌های موبایل سروکار دارد. در حال حاضر گوگل در آندروئید از NFC پشتیبانی می‌کند و سامسونگ نیز تجهیزات سخت‌افزاری NFC را در گوشی‌های Nexus S تعبیه کرده است، این در حالی است که شایعاتی نیز درباره پشتیبانی نسل بعدی آی‌فون از NFC به‌گوش می‌رسد. این فناوری در واقع نسخه‌کامل‌تری از فناوری ساده RFID است که در سیستم‌های پرداخت «بدون تماس» مانند MasterCard PayPass و Visa PayWave کاربرد دارد. این فناوری شبیه و سازگار با سیستم FeliCa است که قبلاً در آسیا به‌طور گسترده برای پرداخت‌های موبایل و خرید بلیت به‌کار گرفته شده است. در این مقاله ماهیت NFC، نحوه کار و استفاده از آن را مورد بررسی قرار می دهیم.
مبانیNFC
چنان‌که گفته شد، دستگاه‌های NFC در ابتدا با تعیین حالت ارتباط و شیوه ارسال سیگنال‌ها، با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. تجهیزات مبتنی بر NFC می‌توانند از ارتباطات «فعال» (Active) استفاده کنند که در آن‌ها هر دستگاه میدان RF مختص خود را تولید می‌کند یا از ارتباطات «غیرفعال»(Passive) بهره می‌گیرد که در آن یک دستگاه میدان RF را تولید کرده و دیگری توان مورد نیاز خود را از میدان دریافت می‌کند و با استفاده از مدولاسیون بار با دیگری ارتباط برقرار می‌کند. دستگاه فعال به طور معمول به‌عنوان ابزار بازخوانی عمل می‌کند، در حالی که دستگاه غیرفعال عملکرد یک برچسب را دارد. مستندات مربوط به خصوصیات استانداردها که توسط جامعه NFC منتشر شده، جزئیات برقراری ارتباط فعال را تشریح نمی‌کند و اغلب کاربران فعلی از ارتباط غیرفعال بهره می‌گیرند.
دستگاه بازخوانی یک میدان RF تولید می‌کند که برای شناسایی دستگاه‌های مجاور درخواست‌هایی را ارسال می‌کند. یک برچسب به محض ورود به میدان دستگاه دیگر، برای دستورات برقراری ارتباط شروع به «گوش دادن» می‌کند. سپس دستگاه بازخوانی به‌منظور اطلاع از فناوریهای تبادل سیگنال (مانند NFC-A، NFC-B و NFC-F که به‌ترتیب با فناوریهای RFID Type A، RFID Type B و FileCA متناظر هستند) از برچسب پرس‌وجو می‌کند. پس از دریافت پاسخ با استفاده از رویکرد مدولاسیون، رمزگذاری، نرخ بیت‌ها و سایر پارامترهای موردتوافق دو دستگاه، پیوندی بین آن‌ها برقرار می‌شود.
| "استاندارد NFC حاصل کار دو شرکت فیلیپس و سونی در راستای افزایش قدرت تعامل استانداردهای اختصاصی هریک با دیگری است." |
پس از برقراری ارتباط امکان انتقال اطلاعات (به طور معمول از برچسب به دستگاه بازخوانی) فراهم می‌شود. همچنین یک دستگاه فعال می‌تواند به عنوان ابزاری برای نوشتن اطلاعات عمل کند و بعضی از برچسب‌ها به تجهیزات ذخیره‌سازی با قابلیت بازنویسی مجهز هستند. نوع اطلاعات تبادل شده به نوع برنامه مورد استفاده بستگی دارد. در مثال payWave، برچسب شماره کارت اعتباری را به همراه تاریخ انقضای آن برای دستگاه بازخوانی ارسال می‌کند. به عنوان نمونه‌ای دیگر، یک دستگاه فعال می‌تواند کد خاصی را روی برچسب کارت هوشمند حملونقل بنویسد تا زمان سپری شده از آخرین مورد استفاده از کارت را ثبت کند. به این ترتیب، سایر دستگاه‌های بازخوانی موجود در سیستم بر‌اساس اطلاعات موجود روی کارت درباره هزینه جابه‌جایی مالک آن تصمیم‌گیری می‌کنند. در حال حاضر، مجمع NFC چهار نوع مختلف از این‌کارت‌ها را معرفی کرده است که انواع مختلفی از فناوری‌ها را پشتیبانی می‌کنند. برچسب‌های Type 1 از سیستم ارتباطی NFC-A استفاده می‌کنند که در آن هیچ‌سیستمی برای جلوگیری از تداخل اطلاعات وجود ندارد. برچسب‌های Type 2 از فناوری NFC-B و برچسب‌های Type 3 از فناوری NFC-F استفاده می‌کنند که هر دو فناوری به سیستم اجتناب از تداخل مجهز هستند. این سه نوع برچسب در کنارهم میراث فناوریهای RFID Type A و Type B و Type C و همچنین FileCa محسوب می‌شوند. البته می‌توان از یک برچسب Type 4 با فناوری NFC-A و NFC-B به همراه سیستم اجتناب از تداخل بهره گرفت وتا حداکثر 32 کیلوبایت اطلاعات را در آن ذخیره کرد.
دستگاه‌های NFC چهار نقش اصلی دارند که در اسناد مجمع NFC (به‌طور خاص در NFC Digital Protocol) نیز به آن‌ها اشاره شده است. این حالت‌ها شامل initiator، target، reader/writer و Card Emulator هستند. چنان‌که پیش از این گفته شد، در اغلب موارد یک دستگاه فعال و دیگری غیرفعال است. دستگاه فعال پس از برقراری پیوند ارتباطی نقش reader/writer را بر‌عهده می‌گیرد، در حالی که دستگاه غیرفعال به عنوان کارت عمل می‌کند.
درباره گوشی موبایل مجهز به NFC (که یکی از بازارهای هدف اولیه فناوری NFC است) تلفن می‌تواند در جایی به عنوان یک کارت غیرفعال و در جای دیگر به عنوان دستگاه بازخوانی فعال عمل کند. بنابر‌این، گوشی شما می‌تواند در یک لحظه نقش کارت اعتباری را ایفا کرده و همواره امکان خرید را برای شما فراهم کند و در لحظه‌ای دیگر فهرست نوبت‌های نمایش فیلمی را که توسط یک پوستر هوشمند مجهز به برچسب RFID تبلیغ شده است، برای شما تهیه کند. یکی از ویژگی‌های انحصاری NFC که در نسل‌های قبلی آن، یعنی RFID و FeliCa وجود نداشت، امکان برقراری ارتباطات دو سویه(peer-to-peer) است. به محض بر قراری ارتباط، دستگاه فعال به عنوان initiator و دستگاه غیر فعال به عنوان یک target عمل کرده و اطلاعات را بر‌اساس پروتکل NFC-DEP مبادله می‌کنند. دستگاه فعال (initiator) به عنوان آغاز کننده تبادل بین دودستگاه عمل کرده و زمان ارسال اطلاعات یا زمانی را که انتظار دریافت اطلاعاتی را دارد، به دستگاه target اطلاع‌رسانی می‌کند. سپس دستگاه هدف بر اساس دستورات مذکور عمل می‌کند. برای درک بهتر نحوه استفاده از ارتباط P2P برای تبادل اطلاعات بین دو دستگاه، در ادامه چند مثال می‌آوریم. دو گوشی هوشمند مجهز به NFC هنگامی‌که به قدر کافی به هم نزدیک شوند، می‌توانند اطلاعات تماس‌ها را با یکدیگر مبادله کنند. یک دوربین دیجیتالی مجهز به NFC می‌تواند عکس‌ها را به تلویزیون مجهز به NFC ارسال کند یا یک کامپیوتر مجهز به NFC می‌تواند برنامه‌های موبایل را برای یک گوشی موبایل مجهز به NFC بفرستد.
دو دستگاه فعال با استفاده از پروتکل‌های پیچیده‌تر نیز می‌توانند این روش را برای برقراری ارتباط به کار گیرند. به هر حال، دستگاه دریافت‌‌کننده اطلاعات باید در حالت غیرفعال قرار گیرد، سپس نقش target و initiator بین دستگاه‌ها عوض شود.به‌منظور توسعه NFC برای انتقال اطلاعات به‌شیوه P2P می‌توان آن را برای شروع ارتباط به‌کار برد، سپس تبادل اطلاعات را بر عهده پروتکل‌های دیگر مانند بلوتوث، وای‌فای یا Ultrawideband قرار داد. به عنوان مثال، NFC می‌تواند ارتباط بین دو گوشی موبایل را برقرار کرده، سپس اطلاعات مربوط به پروتکل‌های دیگر را گردآوری کند. به طور فرضی، اگر دو دستگاه دارای بلوتوث و مجهز به NFC باشند، در هنگام عبور از کنارهم توسط NFC ارتباط آن‌ها برقرار می‌شود و بدون نیاز به وارد کردن دستی شماره یا کد در یک یا هر دو دستگاه، اطلاعات از طریق بلوتوث مبادله می‌شود. به این ترتیب، پس از مبادله اطلاعات، دستگاه‌ها حتی در خارج از دامنه NFC نیز می‌توانند ارتباط خود را حفظ کنند.
امنیت
انتظار می‌رود، به دلیل دامنه بسیار کوتاه NFC این فناوری به‌طور ذاتی امن باشد. همچنین می‌توان اطلاعات دو دستگاه را با استفاده از استانداردهای AES رمزگذاری کرد. با تمام این اوصاف، هنوزهم نقاط آسیب‌پذیری در سیستم وجود دارند.پیش از هرچیز، ارتباط رمزگذاری شده یکی از ملزومات استانداردهای NFC محسوب نمی‌شود. یکی از علل این خصوصیت، فراهم شدن امکان سازگاری با پیاده‌سازی‌های قبلی RFID و علت دیگر آن عدم نیاز بسیاری از ارتباطات به رمزگذاری است. به این ترتیب، دستگاه‌های رادیویی که در باند 13,56 مگاهرتز کار می‌کنند، می‌تواننداطلاعات مخابره‌شده بین دو دستگاه را دریافت کرده یا حتی آن را تغییر دهند. به هرحال، دستگاه فعال می‌تواند میدان RF را برای شناسایی تداخل‌هایی که به احتمال توسط دستگاه رادیویی مهاجم ایجاد می‌شوند، اسکن کند و میزان حمله‌هایی را از نوع الحاق اطلاعات و دسترسی غیرمجاز ثالث کاهش دهد. برای مقابله با استراق سمع فقط باید از رمزگذاری اطلاعات استفاده شود. شاید، بزرگ‌ترین تهدید برای اغلب کاربران، سرقت احتمالی دستگاه مجهز به NFC است. به عنوان مثال، اگر شخصی یک کارت اعتباری مجهز به NFC را سرقت کند تا زمان گزارش سرقت هیچ چیز نمی‌تواند مانع از خرید اجناس و پرداخت هزینه‌ها با استفاده از کارت مسروقه شود. این یک مصالحه بین امنیت و راحتی است. درباره دستگاه‌های مجهز به NFC مانند کامپیوتر یا گوشی هوشمند، گذرواژه‌ها یا قفل‌ها می‌توانند یک لایه امنیتی اضافی ایجاد کنند. برای بازکردن قفل دستگاه و استفاده از آن به‌منظور تراکنش‌های NFC سارق باید از گذرواژه دستگاه اطلاع داشته یا کلید آن را در اختیار داشته باشد. در حال حاضر، در اغلب مواردی که ارتباطات امن اهمیت دارند، مانند تراکنش‌های کارت‌های اعتباری، از رمزگذاری استفاده می‌شود.
کاربردها
در حال حاضر، بیشترین کاربردهای فناوری NFC شامل کارت‌های اعتباری بدون تماس، سیستم‌های حمل و نقل و فروش بلیت و سیستم امنیتی ساختمان‌ها است. در برخی موارد مانند گذرنامه‌ها نیز برای افزایش امنیت از برچسب‌های NFC استفاده شده است. کاربردهای صنعتی NFC شامل مدیریت تولید و ردیابی محصولات هستند. این کاربردها با کاربردهای RFID و FeliCa در صنعت تفاوت چندانی ندارند.با وجود این که گوشی‌های موبایل مجهز به NFC در بخشی از آسیا به‌ویژه ژاپن و به میزان کمتر در اروپا متداول هستند، به تازگی این نوع گوشی‌ها وارد ایالات متحده‌شده‌اند. البته، سه اپراتور نخست ایالات‌متحده به‌منظور ایجاد نوعی استاندارد برای کیف پول مجازی در گوشی‌های مجهز به NFC گروهی موسوم به ISIS ایجاد‌کرده‌اند. هدف این گروه جایگزین‌کردن وجه نقد، کارت‌های اعتباری، کارت‌های پرداخت، کارت‌های جایزه، کوپن‌ها، بلیت‌ها و گذرنامه‌های سیستم حملونقل با پیاده‌سازی‌های مختلف فناوری NFC است.
استفاده از فناوری NFC در گوشی هوشمند، امکان استفاده از پردازنده و حافظه گوشی همراه را برای کاربردهای پیشرفته‌تر فراهم می‌کند. چنان‌که پیش از این گفته شد، یک گوشی موبایل می‌تواند به عنوان دستگاه بازخوانی RFID عمل کرده و به منظور اتصال به یک سایت برای دریافت اطلاعات بیشتر یا خرید کوپن اطلاعات برچسب‌ها را از پوسترها، تبلیغات یا سایر اقلام بازخوانی کند.یک مثال برای این کاربرد می‌تواند برچسب روی یک پوستر باشد که سایت Fandango را باز کرده و با استفاده از خدمات محلی زمان نمایش یک فیلم را در منطقه سکونت کاربر نمایش می‌دهد. به عنوان مثال دیگر می‌توان به برچسبی اشاره کرد که روی یک نمایشگر در رستوران Starbucks قرار دارد و کد کوپن را برای دریافت تخفیف در صندوق نمایش می‌دهد. اما ظرفیت NFC برای برقراری ارتباط p2p هنوز به‌طور کامل شناسایی نشده است. این کار مستلزم کمی خلاقیت در به‌کارگیری قابلیت‌های NFC توسط توسعه‌دهندگان نرم‌افزار است. البته، می‌توان درباره تبادل اطلاعات تماس بین دو گوشی هوشمند یا کاراکترها، اقلام و سایر مؤلفه‌های بازی‌های دیجیتالی مثال‌هایی را بیان کرد.
قابلیت انتقال ارتباط در NFC امکان مبادله حجم زیادی از اطلاعات را بین دو دستگاه با استفاده از فناوری بلوتوث وای‌فای و سایر استانداردهای موجود فراهم می‌کند. پیش از این درباره انتقال عکس از دوربین دیجیتالی به تلویزیون سخن گفتیم، اما ارتباط می‌توانست بین یک دوربین و یک لپ‌تاپ، دولپ‌تاپ، یک گوشی هوشمند و یک چاپگر یا هر نوع دستگاه مجهز به NFC با دستگاهی دیگر برقرار شود.اما به هر حال، ظهور کاربردهای پیشرفته‌تر فناوری NFC در گروه همگانی شدن این فناوری در تجهیزات و دستگاه‌های موبایل است.
