NFC là gì? Tìm hiểu về công nghệ giao tiếp tầm ngắn NFC

Một trong những công nghệ đang được chú ý phát triển trên điện thoại gần đây là NFC.NFC là tên viết tắt của Near Field Communication, tạm dịch là công nghệ giao tiếp tầm ngắn. Tuy nhiên, không ít người trong chúng ta vẫn còn khá mơ hồ về nó. Vậy NFC là gì? Chức năng của nó ra sao? Và tính khả dụng của NFC trong cuộc sống?

Logo N-Mark của NFC Forum.

[/boxl]Trước tiên, chúng ta hay tìm hiểu sơ lược về NFC và lịch sử phát triển. NFC (Near Field Communication) được phát triển dựa trên nguyên lý tần số vô tuyến nhận dạng (Radio-frequency identification - RFID). RFID cho phép một đầu đọc gởi sóng radio đến một thẻ điện tử thụ động để nhận dạng và theo dõi. Phát minh đầu tiên gắn liền với công nghệ RFID được cấp cho Charles Walton vào năm 1983. Năm 2004, Nokia, Philips và Sony thành lập NFC Forum. NFC Forum đóng vai trò rất lớn trong sự phát triển của công nghệ NFC. Forum luôn khuyến khích người dùng chia sẻ, kết hợp và thực hiện giao dịch giữa các thiết bị NFC. Thêm vào đó, đối với các nhà sản xuất thì NFC Forum khuyến khích phát triển và nhận định những thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn NFC. Hiện tại, NFC Forum có 140 thành viên trong đó bao gồm rất nhiều cái tên như LG, Nokia, HTC, Motorola, NEC, RIM, Samsung, Sony Ericsson, Toshiba, AT&T, Sprint Nextel, Rogers, SK, Google, Microsoft, PayPal, Visa, Mastercard, American Express, Intel, Texas Instruments, Qualcomm và NXP. Năm 2006, NFC Forum bắt đầu thiết lập cấu hình cho các thẻ nhận dạng NFC (NFC tag) và cũng trong năm này, Nokia đã cho ra đời chiếc điện thoại hỗ trợ NFC đầu tiên là Nokia 6131. Tháng 1 năm 2009, NFC công bố tiêu chuẩn Pear-to-Pear để truyền tải các dữ liệu như danh bạ, địa chỉ URL, kích hoạt Bluetooth, v.v... Với sự phát triển thành công của hệ điều hành Android, năm 2010, chiếc smartphone thế hệ 2 của Google là Nexus S đã trở thành chiếc điện thoại Android đầu tiên hỗ trợ NFC. Cuối cùng, tại sự kiện Google I/O năm nay, NFC một lần nữa chứng tỏ tiềm năng của mình với khả năng chia sẻ không chỉ danh bạ, địa chỉ URL mà còn là các ứng dụng, video và game. Thêm vào đó, công nghệ NFC cũng đang được định hướng để trở thành một công cụ thanh toán trên di động hiệu quả. Một chiếc smartphone hay máy tính bảng với chip NFC có thể thực hiện giao dịch qua thẻ tín dụng hoặc đóng vai trò như một chìa khóa hoặc thẻ ID. 

Điện thoại Nokia 6131 hỗ trợ NFC đang nhận dạng các NFC tag.

Ứng dụng:

Các tiêu chuẩn NFC cho phép khách hàng nhanh chóng chi trả cho sản phẩm chọn mua và truyền tải dữ liệu qua lại giữa các thiết bị một cách an toàn. NFC cho phép các công ty giảm biên chế, chi phí in ấn, chi phí bán hàng và rất nhiều ứng dụng khác mà chúng ta có thể liệt kê dưới đây. 

Mạng xã hội:

Mạng xã hội đã bùng nổ trên toàn thế giới và trên các thiết bị di động, mạng xã hội đã trở thành một yếu tố không thể thiếu song song với những tính năng cơ bản khác. Với sự hỗ trợ của NFC, người dùng có thể mở rộng và khai thác hiệu quả các tính năng như: 

• Chia sẻ tập tin: với việc kết nối 1 chạm giữa 2 thiết bị hỗ trợ NFC, người dùng có thể ngay lập tức chia sẻ danh bạ, hình ảnh, bài hát, video, ứng dụng hoặc địa chỉ URL;
• Thẻ kinh doanh điện tử (electronic business card);
• Tiền điện tử (electronic money): người dùng chỉ việc kết nối và nhập số tiền cần chi trả;
• Chơi game trên di động: kết nối giữa 2 hay nhiều thiết bị để cùng chơi game.

Kết nối Bluetooth và WiFi:

NFC có thể được dùng để kích hoạt các kết nối không dây tốc độ cao để mở rộng khả năng chia sẻ nội dung. NFC có thể thay thế quy trình ghép nối khá rắc rối giữa các thiết bị Bluetooth hay quy trình thiết lập kết nối WiFi với mã PIN chỉ với việc để 2 thiết bị gần nhau để ghép nối hoặc kết nối vào mạng không dây. 

Thương mại điện tử:

NFC mở ra những cơ hội trong lĩnh vực thương mại điện tử, tăng tốc và độ chính xác khi giao dịch đồng thời góp phần giảm bớt chi phí nhân công:

• Thanh toán qua điện thoại: Một thiết bị hỗ trợ NFC có thể thực hiện các giao dịch như thẻ tín dụng hoặc thẻ ghi nợ chỉ với việc cho điện thoại chạm vào thiết bị thanh toán đầu cuối hoặc máy tính tiền tự động;
• PayPal: PayPal có thể sẽ khai trương dịch vụ thương mại qua NFC vào nửa cuối năm nay;
• Mua vé: Thiết bị hỗ trợ NFC cho phép thanh toán nhanh các loại hình dịch vụ công cộng như vé tàu, vé xe bus, vé máy bay, vé xem phim, v.v...
• Thẻ lên tàu: Thiết bị hỗ trợ NFC có thể đóng vai trò như một tấm thẻ lên tàu giúp giảm bớt sự chậm trễ trong quy trình kiểm tra (check-in) và nhân công;
• Point of Sale: Năm 2006, NFC Forum đã công bố những hình mẫu NFC để một thiết bị hỗ trợ NFC có thể nhận dạng được. Tất cả các dấu hiệu đều được gọi chung là SmartPoster, người dùng chỉ việc cho máy quét qua SmartPoster là có thể xem được thông tin, nghe một đoạn nhạc, xem clip hoặc trailer phim.
• Phiếu giảm giá: Cho thiết bị chạm vào một thẻ nhận dạng NFC hay SmartPoster, người dùng có thể nhận được phiếu giảm giá;
• Hướng dẫn viên du lịch: Thiết bị sẽ đóng vai trò là người hướng dẫn khi giao tiếp với các thẻ NFC cho biết nội dung liên quan tại một viện bảo tàng (tương tự mã QR);
• Thẻ ID: Một thiết bị hỗ trợ NFC có thể hoạt động như một tấm thẻ học sinh, thẻ nhân viên, thẻ chứng minh hay thẻ khám chữa bệnh;
• Chìa khóa: Một thiết bị hỗ trợ NFC có thể hoạt động như một chiếc chìa khóa nhà, văn phòng hay thậm chí xe hơi.

Thông số kỹ thuật:

NFC được phát triển dựa trên nhiều công nghệ không dây cự ly ngắn, khoảng cách thường dưới 4 cm. NFC hoạt động theo tần số 13.56 MHz và tốc độ truyền tải khoảng từ 106 kbit/s đến 848 kbit/s. NFC luôn yêu cầu một đối tượng khởi động và một đối tượng làm mục tiêu, chúng ta có thể hiểu nôm na là một máy sẽ đóng vai trò chủ động và máy còn lại bị động. Máy chủ động sẽ tạo ra một trường tần số vô tuyến (RF) để giao tiếp với máy bị động. Vì vậy, đối tượng bị động của NFC rất đa dạng về hình thái từ các thẻ nhận dạng NFC, miếng dán, card, v.v... Ngoài ra, NFC cũng cho phép kết nối giữa các thiết bị theo giao thức peer-to-peer. 

Loại hình NFC đang được ứng dụng hiện nay là thẻ nhận dạng NFC (NFC tag). Thẻ nhận dạng NFC có vai trò tương tự mã vạch hay mã QR. Thẻ NFC thường chứa dữ liệu chỉ đọc nhưng cũng có thể ghi đè được. Chúng có thể được tùy biến-mã hóa bởi nhà sản xuất hoặc sử dụng những thông số riêng do NFC Forum cung cấp. Thẻ NFC có thể lưu trữ an toàn các dữ liệu cá nhân như thông tin tài khoản tín dụng, tài khoản ghi nợ, dữ liệu ứng dụng, mã số PIN, mạng lưới danh bạ, v.v.. NFC Forum đã phân ra 4 loại thẻ NFC trong đó mỗi loại lại có tốc độ giao tiếp và khả năng được tùy biến, bộ nhớ, bảo mật và thời hạn sử dụng khác nhau. 

• Loại thẻ nhận dạng NFC hiện đang được cung cấp có bộ nhớ từ 96 đến 512 byte;
• NFC sử dụng cảm ứng từ giữa 2 ăng-ten lặp đặt trên mỗi mặt tiếp xúc và hoạt động trên tần số 13.56 MHz;
• Trên lý thuyết thì cự ly hoạt động giữa 2 ăng-ten tối đa là 20 cm nhưng trên thực tế chỉ khoảng 4 cm;
• NFC hỗ trợ tốc độ truyền tải dữ liệu theo các mức từ 106, 212, 424 đến 848 kbit/s;
• Thiết bị hỗ trợ NFC có thể nhận và truyền dữ liệu trong cùng 1 lúc. Vì vậy, thiết bị có thể nhận biết nhiễu loạn nếu tần số tín hiệu đầu thu không khớp với tần số tín hiệu đầu phát.

So sánh với Bluetooth:

|NFC|Bluetooth|Bluetooth Low Energy Khả năng tương thích RFID|ISO 18000-3|chủ động|chủ động Cơ quan xác nhận tiêu chuẩn|ISO/IEC|Bluetooth SIG|Bluetooth SIG Tiêu chuẩn kĩ thuật|ISO 13517|IEEE 802.15.1|IEEE 802.15.1 Chuẩn kết nối|Point-to-point|WPAN|WPAN Hỗ trợ mã hóa|không hỗ trợ bởi RFID|có hỗ trợ|có hỗ trợ Cự ly hoạt động|< 0.2 m| ~10 m (class 2)|~1 m (class 3) Tần số|13.56 MHz|2.4 - 2.5 GHz|2.4 - 2.5 GHz Tốc độ|424 kbit/s|2,1 Mbit/s|~1.0 Mbit/s Thời gian thiết lập|< 0,1 s|< 6 s| < 1 s Mức tiêu thụ năng lượng|< 15 mA (đọc)|phụ thuộc vào class|< 15 mA (truyền tải)

NFC và Bluetooth đều là 2 công nghệ giao tiếp tầm ngắn và đều có thể tích hợp vào điện thoại di động. Như đã đề cập trong phần thông số kỹ thuật, NFC hoạt động với tốc độ chậm hơn so với Bluetooth và dĩ nhiên là tiêu thụ ít năng lượng hơn bởi NFC không yêu cầu phải ghép nối giữa 2 hay nhiều thiết bị như Bluetooth. NFC có quy trình thiết lập nhanh hơn kết nối Bluetooth và thay vì phải thiết lập bằng tay để nhận dạng thiết bị thì NFC lại thiết lập tự động, tốc độ thiết lập chỉ trong vòng 1/10 giây. Tuy nhiên, tốc độ truyền tải dữ liệu tối đa của NFC chỉ 424 kbit/s, thấp hơn nhiều so với Bluetooth 2.1 (2.1 Mbit/s) và cự ly hoạt động cũng giới hạn dưới 20 cm. Mặc dù vậy, NFC đặc biệt phù hợp khi sử dụng tại những khu vực đông người.

Trái ngược với Bluetooth, NFC tương thích với cấu trúc RFID bị động (13.56 MHz ISO/IEC 18000-3). NFC không yêu cầu nhiều năng lượng để hoạt động, tương tự giao thức Bluetooth 4.0 Low Energy. Tuy nhiên, khi NFC tương tác với các thiết bị không sử dụng năng lượng (Vd: thẻ nhận dạng NFC, SmartPoster, v.v...) thì NFC sẽ tiêu thụ nhiêu năng lượng hơn Bluetooth 4.0 Low Energy. 

Khía cạnh bảo mật:

Mặc dù cự ly giao tiếp của NFC chỉ giới hạn trong một vài cm nhưng bản thân NFC không mang tính bảo mật cao. Năm 2006, hai nhà nghiên cứu Ernst Haselsteiner và Klemens Breitfuss đã mô tả những hình thức tấn công khác nhau nhằm vào NFC cũng như cách thức khai thác khả năng phản khán của NFC trước các hành vi tấn công nhằm thiết lập mã bảo mật riêng. Tuy nhiên, kĩ thuật này không phải là một phần trong tiêu chuẩn ISO, NFC vẫn không có khả năng bảo vệ trước nguy cơ bị đánh cắp thông tin và sửa đổi dữ liệu lưu trữ. Để bảo vệ, NFC buộc phải sử dụng các giao thức mã hóa lớp cao như SSL nhăm thiết lập một kênh giao tiếp an toàn giữa các thiết bị hỗ trợ. Để bảo mật, dữ liệu NFC sẽ cần phải có sự kết hợp từ nhiều phía gồm nhà cung cấp dịch vụ - họ cần phải bảo vệ các thiết bị hỗ trợ NFC với các giao thức mã hóa và xác thực; người dùng - họ cũng cần bảo vệ thiết bị và dữ liệu cá nhân với mật khẩu hay chương trình chống vi-rus; các nhà cung cấp ứng dụng và hỗ trợ giao dịch - họ cần phải sử dụng các chương trình chống vi-rus hay các giải pháp bảo mật khác để ngăn chặn phần mềm gián điệp và mã độc từ các hệ thống phát tán. 

Nguy cơ bị đánh cắp thông tin:

Tín hiệu RF dành cho quy trình truyền tải dữ liệu không dây có thể bắt được bởi ăng-ten. Khoảng cách mà kẻ tấn công có thể khai thác và đánh cắp tín hiệu RF phụ thuộc vào rất nhiều tham số nhưng thông thường nằm trong phạm vi vài m trở lại. Tuy nhiên, NFC hỗ trợ 2 chế độ hoạt động là chủ động (active) và bị động (passive). Vì vậy, khả năng hacker có thể "nghe lén" tín hiệu RF bị tác động rất lớn bởi 2 chế độ này. Nếu một thiết bị bị động không tạo ra trường RF của riêng nó thì sẽ khó có cơ hội cho hacker bắt được tín hiệu RF hơn là một thiết bị chủ động.

Nguy cơ bị chỉnh sửa dữ liệu:

Dữ liệu NFC có thể bị phá hủy dễ dàng bởi các thiết bị gây nhiễu sóng RIFD. Hiện tại vẫn không có cách nào ngăn chặn hình thức tấn công này. Tuy nhiên, nếu các thiết bị hỗ trợ NFC có thể kiểm tra trường tín hiệu RF khi đang gởi dữ liệu đi thì chúng có thể phát hiện ra cuộc tấn công. Liệu hacker có cơ hội chỉnh sửa dữ liệu hay không? Câu trả lời là rất khó. Để thay đổi dữ liệu đã truyền dẫn, hacker phải xử lý từng bit đơn của tín hiệu RF.

Nguy cơ thất lạc:

Nếu người dùng làm mất thẻ NFC hoặc điện thoại hỗ trợ NFC thì họ đã "mở đường" cho người nhặt được khai thác chức năng của nó. Vd: Bạn sử dụng điện thoại để giao dịch qua NFC, nếu bạn làm mất, người nhặt được có thể dùng điện thoại của bạn để mua mọi thứ họ muốn. Như đã nói ở trên, bản thân NFC không có khả năng bảo mật và nếu điện thoại của bạn được bảo vệ bởi mã PIN thì đây được xem như một yếu tố xác nhận duy nhất. Vì vậy, để ngăn ngữa những nguy cơ khi làm mất thiết bị, người dùng phải sử dụng những tính năng bảo mật nâng cao chứ không chỉ đơn thuần là mật mã mở khóa máy hay mã PIN. 

Những thiết bị đã hỗ trợ NFC:

• Nokia C7-00, Nokia 6212 Classic, Nokia 6131 NFC, Nokia 3220 & Nokia 5140(i) với phụ kiện NFC, Nokia N9 và Nokia N950 dành cho lập trình viên;
• Samsung S5230 Tocco Lite/Star/Player One/Avila, Samsung SGH-X700 NFC, Samsung D500E,Samsung Galaxy S II, Samsung Wave 578;
• Sagem my700X Contactless, Sagem Cosyphone;
• LG 600V;
• Motorola L7 (SLVR);
• Google Nexus S, Nexus S 4G;
• BenQ T80;
• Blackberry Bold 9900/9930.

Những thiết bị hỗ trợ NFC trong tương lai:

Vào ngày 25 tháng 1 năm nay, Bloomberg đã công bố một bản thông báo trong đó nhấn mạnh rằng Apple sẽ theo đuổi sự phát triển của hệ thống thanh toán trên di động qua NFC. Các thế hệ tiếp theo của iPhone, iPod và iPad sẽ được trang bị NFC để giúp người dùng thực hiện giao dịch theo tỉ lệ vừa và nhỏ. 

Tại hội nghị Near Field Communications World diễn ra hồi tháng 3 vừa qua, Sonim Technologies cũng tuyên bố sẽ bổ sung chip NFC vào chiếc điện thoại XP3300 Force vào cuối năm nay. Bên cạnh đó, trong tháng 5, RIM tuyên bố chiếc smartphone BlackBerry Bold 9900 sẽ là thiết bị đầu tiên của hãng hỗ trợ công nghệ NFC. Và cũng trong tháng 5, Google đã trình làng Google Wallet, một ứng dụng trên Android sử dụng công nghệ NFC để thanh toán tại các cửa hàng. Thông tin tài khoản sẽ được lưu trữ trong ứng dụng và sẽ được dùng để thực hiện giao dịch.

Dự án thử nghiệm và triển khai NFC:

Chiếc chìa khóa xe hỗ trợ NFC của BMW.

Rất nhiều dự án thử nghiệm mô hình NFC đang được thực hiện và một số công ty đã chuyển sang triển khai dịch vụ theo quy mô lớn, từ một quốc gia đến đa quốc gia. Tại châu Âu, với sự hỗ trợ của các nhà mạng lớn như Orange, các ngân hàng, nhà bán lẻ, dịch vụ vận chuyển, v.v... NFC đã được thử nghiệm và triển khai tại 17 nước gồm Áo, Bỉ, CH Séc, Pháp, CHLB Đức, Hungary, Ai Len, Ý, Hà Lan, Ba Lan, Nga, Slovenia, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Thụy Sĩ, Thổ Nhĩ Kỳ và VQ Anh. Tại châu Phi, với sự hỗ trợ của Airtel Africa và Oberthur Technologies, công nghệ NFC cũng đang được thử nghiệm trên 15 quốc gia, đáng chú ý là Lybia và Nam Phi. Tại Bắc Mỹ, NFC đang được triển khai tại Canada với dịch vụ ví điện tử (mobile wallet) do 3 nhà mạng Bell Mobility, Rogers và Telus cung cấp. Hoa Kì cũng tiến hành thử nghiệm thiết bị và dịch vụ thanh toán qua điện thoại, vận tải công cộng. Riêng tại Mỹ Latin, chỉ mới có Brazil là áp dụng hình thức thanh toán qua điện thoại với NFC. Tại châu Á và châu Đại Dương, các quốc gia đang thử nghiệm và triển khai NFC bao gồm Úc, Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore, Sri Lanka và Thái Lan. 

Nguồn: Tổng hợp Wikipedia