یکی از توانمندسازهای پر‌اهمیت این ایده، فناوری NFC‌ است که قابلیت پیوند اطلاعات مجازی با اشیا و دستگاه‌های فیزیکی را از طریق یک ارتباط شبکه‌ای با برد کوتاه فراهم می‌کند. امروزه تقریبا هر‌گونه شی فیزیکی و یا محلی خاص را می‌توان به برچسب‌های NFC‌ مجهز کرده و اطلاعات مفیدی را به گوشی همراه یا تبلت کاربران منتقل کرد.

فناوری پیشتاز NFC به دو دستگاه مجهز به تراشه‌هایی با قابلیت انتقال خرده-داده امکان برقراری اتصال با دامنه کوتاه و سرعت‌ پایین را -بسته به پیکربندی به‌کار رفته- می‌دهد. از زمان راه‌اندازی سیستم پرداخت کیف پول گوگل، عرضه دستگاه‌هایی چون Nexus S/Galaxy II سامسونگ و امکانات NFC‌ در مدل‌های C9 و ۶۲۱۲ کلاسیک نوکیا، گوشی‌های هوشمند امروزی قابلیت تبدیل شدن به سیستم‌های پرداخت همراه را دارند.

کیف پول NFC‌ کاربران گوشی‌های هوشمند را قادر به انجام معاملات مالی تعیین شده از سوی توسعه‌دهندگان سیستم‌عامل، سازندگان گوشی، بانک‌ها و شرکت‌های مخابراتی می‌کند. هدف از نوشتن این مقاله معرفی اجمالی ، مروری بر کاربردها و نگاهی به مسائل امنیتی مربوط به فناوری NFC‌ است.

مقدمه و تاریخچه

شرکت گوگل هنگام معرفی و عرضه محصول هوشمند خود یعنی Nexus S ( که با همکاری سامسونگ به بازار عرضه شد) NFC را به عنوان فناوری‌ای تعریف کرد که امکان برقراری ارتباط بین دو دستگاه مجهز به تراشه‌های انتقال خرده داده را در فاصله کوتاه، توسط اتصال بی‌سیم کم‌دامنه ( با سرعت ۱۰۶ تا ۴۱۴ کیلوبیت بر ثانیه) فراهم می‌کند.

فناوری RFID نمونه قدیمی‌تر ارتباطات با برد و دامنه کوتاه است که از دهه ۹۰ وارد عرصه انتقال داده شد. میکروتراشه‌های RFID را امروزه می‌توان روی بسیاری از برچسب‌های اقلام روزمره و در مراکز خرید مشاهده کرد. نحوه خرید محصول با فناوری RFID بدین صورت است که تراشه مخصوص موجود در کارت اعتباری با نزدیک‌شدن به برچسب محصول فرآیند خرید را بدون نیاز به حضور اپراتور تکمیل می‌کند.

از آن‌جایی که NFC‌ مبتنی بر همین فناوری است، در برخی موارد با RFID‌ اشتباه گرفته می‌شود. در واقع NFC از همان تراشه‌ها استفاده می‌کند با این تفاوت که توان محاسباتی بالاتری داشته و در ابعاد دستگاه تاثیر‌گذار است. به همین دلیل هم تعبیه این فناوری در گوشی‌ها کار ساده‌ای نیست چرا که نه‌تنها نیاز به سخت‌افزار مناسب ( یک آنتن و کنترلر) دارد، بلکه نرم‌افزارهای مخصوص (سیستم‌عامل‌هایی که از برنامه‌های NFC پشتیبانی می‌کنند) خود را نیز می‌طلبد (براد مولن، ۲۰۱۱).

در زیر تاریخچه مختصری از فناوری‌‌های کوتاه برد که توسط دانشکده علوم کامپیوتری استندفورد ارائه شده را مشاهده می‌کنید:

۱۹۴۰-۱۹۵۰

- جنگ جهانی دوم : توسعه سری رادار توسط چندین کشور درگیر

- ۱۹۴۰ : ابداع اصطلاح RADAR توسط نیروی دریایی ایالات متحده (RAdio Detection And Ranging)

- 1948: اختراع فناوری RFID توسط هری استاکمن و در مقاله‌ای با عنوان Communication by Means of Reflected Power، پیش از اختراع ترانزیستور(دهه ۵۰)، مدارات مجتمع (اواخر دهه ۵۰) و ریز پردازنده (دهه ۷۰)

۱۹۵۰-۱۹۶۰

اوج تحقیق و توسعه در زمینه فناوری RFID

1960-1970

- توسعه نظریه RFID
- کاربردی شدن فناوری RFID
- اواخر دهه ۶۰ : اولین استفاده گسترده از فناوری توسط مجموعه EAS،‌ برای جلوگیری از سرقت محصولات مراکز تجاری و کتب کتابخانه‌ای

۱۹۷۰-۱۹۸۰

- ایجاد انگیزه بیشتر در مخترعان، شرکت‌ها، دانشگاه‌ها و موسسات دولتی در توسعه RFID

1980-1990

- فراگیری کاربرهای RFID در عرصه‌های حمل و نقل و پرداخت عوارضی، برچسب‌زنی به حیوانات و مسائل دسترسی شخصی

۱۹۹۰-۲۰۰۰

- استانداردسازی فناوری توسط سازمان ISO
- 1991: راه‌اندازی اولین سیستم بازپرداخت در اوکلاهما.

۲۰۰۳-۲۰۰۴

- NFC‌ به استانداردی پذیرفته شده در ISO مبدل می‌شود.
- پذیرش NFC توسط سازمان فناوری اطلاعات و ارتباطات و فروش الکترونیک (ECMA)
- آغاز به کار انجمن NFC‌ با مشارکت سونی، شرکت نیمه‌هادی NXP و نوکیا. هدف از توسعه انجمن تعریف استانداردهای ISO جهت افزایش سازگاری پیاده‌سازی فناوری است.

- ۲۰۰۶ : معرفی گوشی کلاسیک ۶۱۳۱ نوکیا به عنوان اولین دستگاه مجهز به NFC

- 2010: معرفی Nexus S به عنوان اولین گوشی اندرویدی مجهز به NFC

- 2011: سازگاری فناوری با سیستم‌عامل سیمبین

- ۲۰۱۲ : توسعه اولین پوسترهای هوشمند مجهز به NFC توسط رستوران‌های زنجیره‌ای EAT در بریتانیا و معرفی برجسب‌های هوشمند توسط سونی که امکان تغییر حالت‌ها و پروفایل‌های گوشی را توسط این فناوری فراهم می‌کند.
جهان امروزی به سمت پول‌زدایی و تمرکز بر پویایی در ارایه خدمات مالی پیش می‌رود. روش‌های سنتی و از کار افتاده‌ای که در آن‌ها جا‌به‌جایی پول و طلا مطرح بود به‌گونه‌ای توسعه یافتند که منجر به تولد بانکداری و سیستم‌های مالی شدند. گام بعدی و مهم تولد سیستم‌های اوراق قرضه دولت‌ها و نهادهای مربوط به آن‌ها بود که جهت داد و ستد موارد با ارزش اقتصادی از جمله طلا تا همین چند دهه پیش مورد استفاده قرار می‌گرفتند. این اوراق قرضه به مثابه بدلی در برابر مبالغ زیاد پولی در نظر گرفته شده و منجر به تولید چک پول‌ها شدند و امروزه با تولد فناوری NFC‌ به نظر می‌رسد پایانی برای دوره چک‌پول و کارت‌های اعتباری رقم خواهد خورد.
مشخصات اصلی NFC
فناوری NFC توسط باند فرکانس رادیویی جهانی و بدون نیاز به مجوز، ISM با ۱۳٫۵۶ مگاهرتز کار می‌کند. در حالی که پوشش طیفی گسترده‌تر NFC‌ تا ۱٫۸ مگا‌هرتز هم می‌رسد،‌ بیشتر انرژی مورد استفاده توسط فناوری در محدوده مجاز پهنای باند ۱۴ کیلوهرتزی قرار دارد. دو طریقه ارتباطی NFC، عبارتند از :
حالت ارتباطی منفعل ( Passive Mode )‌: در این روش دستگاهی که برقراری ارتباط را از سر می‌گیرد (‌به این دستگاه Initiator گفته می‌شود) میدانی مخابراتی را ایجاد می‌کند و دستگاه هدف با تنظیم این میدان مخابراتی قادر به پاسخگویی خواهد بود. در این روش، دستگاه هدف می‌تواند توان مورد نیازش را از میدان الکترومغناطیس عرضه شده توسط Initiator اخذ کند.
حالت ارتباطی فعال ( Active Mode): در روش فعال هر دو دستگاه، میدان‌های مربوط به خود را ایجاد می‌کنند و هر یک نیاز به منبع انرژی خود دارند.
این فناوری در دسامبر سال ۲۰۰۳، توسط استاندارد ISO/IEC و سپس ECMA، تایید شده و شامل انواع دیگری از استانداردهای مطرح نیز می‌شود. به دلیل آن‌که گوشی‌های مجهز به NFC، حداقل باید با کارت‌خوان‌های موجود سازگاری داشته باشند، شامل استانداردهای مربوطه نیز هستند.
کاربردهای NFC
تقسیم‌بندی کاربردهای NFC بر‌اساس حالت‌های عملکرد آن ماهیت ارایه خدمات توسط این فناوری را بهتر نشان می‌دهد.
۱- شبیه‌سازی کارت‌ها (Card emulation)‌: استفاده از این فناوری در حالت شبیه‌ساز کارت‌ها‌، کاربران را از شر اشیای فیزیکی‌‌ مثل کارت اعتباری،‌ کلیدها و کوپن‌ها می‌رهاند. به معنای دیگر کاربرد گوشی همراه در فرآیندهای پرداختی افراد را از حمل کارت‌های هوشمند، پول نقد و کارت‌های اعتباری بی‌نیاز می‌کند. حالت شبیه‌ساز کارت می‌تواند در سیستم‌های حضور و غیاب، فروش بلیط و دیگر مواردی که در آن‌ها پول نقد حضور دارد، نیز مورد استفاده قرار بگیرد.
روش‌های پرداخت NFC در مقایسه با سیستم‌های سنتی منجر به سرعت‌بخشی و ساده‌سازی این فرآیندها در سیستم‌های POS می‌شود. در واقع در روش پرداخت NFC یک حرکت دست کلیه کارها را برای کاربر انجام می‌دهد و دیگر نیازی به انجام مراحل قدیمی و وقت‌گیر (مثل در آوردن کارت از کیف پول، وارد‌کردن شماره رمز به طور فیزیکی و…) نیست. علاوه بر این، NFC نه‌تنها می‌تواند جایگزین کارت‌های اعتباری شود و بلکه بدلی برای کارت‌های تخفیف و پاداش نیز خواهد بود. اولین مورد کاربردی و امیدوارکننده این سیستم توسط سرویس کیف پول گوگل توسعه داده شد. سرویس نامبرده که در سال ۲۰۱۱ عرضه شد به‌صورت رایگان در دسترس کاربران گوشی‌های اندرویدی قرار دارد و از دو نوع روش پشتیبانی می‌کند:
۱-۱- دارندگان مسترکارت‌ها می‌توانند حساب بانکی خود را با سرویس کیف پول گوگل پیوند دهند.
۲-۱- با استفاده از سرویس دیگری به نام Google Offers کاربران می‌توانند موارد دیگر مثل کارت‌های شخصی را نیز به سیستم متصل کنند.

۲- خواندن/نوشتن (Reader/Writer)‌: بسیاری از کاربردهای NFC با این مدل کار می‌کنند؛ از جمله این‌که در سیستم‌های نرم‌افزاری رای‌گیری، از برچسب‌هایی (Tags) برای خواندن یا نوشتن داده‌های مربوط به کاندیداها استفاده می‌شود. در واقع اساس کار این روش مبتنی بر برچسب‌هایی است که هم در فروشگاه‌ها و هم در پوسترهای هوشمند می‌توان مشاهده کرد. سادگی پیاده‌سازی روش خواندن/نوشتن موجب شده است تا اغلب کاربردهای فناوری را با این مدل عرضه کنند.
در واقع افزون بر روش‌های پرداخت همراه، خرید بلیط یکی از کاربردهای مهم NFC‌ است که توسط پوسترهای هوشمند تکمیل می‌‌شود. اساسا از این سیستم‌ها برای رهایی از روش‌های سنتی و خرید بلیط‌های کاغذی توسط متصدیان فروش استفاده می‌شود. از نمونه‌های اولیه این سیستم‌های خرید بلیط می‌توان به پروژه «لمس کنید، سفر کنید» Touch and Travel در کشور آلمان اشاره کرد. طراحان پروژه در ایستگاه‌های مسافرتی دستگاه‌های کوچکی با نام «نقطه لمسی» Touch point تعبیه کرده‌‌اند که دارای برچسب‌های NFC حاوی اطلاعات مربوط به مکان‌ها هستند. کاربران به منظور استفاده از این سیستم باید گوشی NFC خود را در سیستم حمل و نقل ثبت کرده و یک برنامه مخصوص را روی آن نصب کنند. در آغاز و پایان یک سفر کافیست گوشی را به نقطه لمسی نزدیک کنند تا اطلاعات مربوط به برنامه سفر به سرورهای اینرنتی مخصوص منتقل شوند.
۳- نظیر به نظیر (Peer-to-peer): مدل نظیر به نظیر در مقایسه با دو مدل دیگر کاربرد کمتری دارد. در واقع این روش برای جفت‌شدن و ایجاد یک شبکه کوتاه‌برد و انتقال داده‌ها بین دو دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. تا‌کنون راه‌حل‌های پرداخت اشاره شده همگی به گونه‌ای بوده‌اند که از یک طرف فردی با دستگاه مجهز به فناوری و از طرف دیگر دستگاه خواننده یا برچسب NFC، ارتباط برقرار می‌کرد. مدل نظیر به نظیر امکان انتقال بانکی بین دو حساب فردی را توسط گوشی فراهم می‌کند. در نوامبر سال ۲۰۱۱، پی‌پال برنامه‌ای را برای اندروید منتشر کرد که چنین ویژگی‌ را در اختیار کاربران این سیستم‌عامل قرار می‌داد. به این ترتیب سرویس پی‌پال به عنوان یک طرف ثالث مورد اعتماد تبادل پول بین دو کاربر را با استفاده از حساب‌های بانکی آن‌ها امکان‌پذیر می‌کند. به منظور تکمیل یک فرآیند پرداخت از نوع P2P، هر دو طرف معامله باید نرم‌افزار مربوطه را نصب کرده و یک حساب کاربری در پی‌پال داشته باشند؛ فرآیند انتقال بانکی تنها با نزدیک‌کردن گوشی‌ها و فشردن دکمه تایید تکمیل خواهد شد.

مسائل امنیتی
همانطور که گفته شد، اغلب سناریوهای NFC با داده‌های حساسی مثل شماره کارت اعتباری، جزییات حساب بانکی، مانده‌حساب، اطلاعات بلیط و سایر اطلاعات شخصی سر و کار دارند. در نتیجه در ذخیره و انتقال این اطلاعات، مسائل امنیتی از اهمیت زیادی برخوردارند و طراحان فناوری NFC‌ باید مکانیسم‌های امنیتی متعددی را پیشنهاد کنند. با وجود این‌که دستکاری داده‌ها در یک چنین ارتباطی با برد کوتاه به راحتی امکان‌پذیر نیست، هکرها می‌توانند از روش‌هایی برای سوء استفاده از اطلاعات استفاده کنند. حمله مرد میانی (man-in-the-middle) یکی از این روش‌های ممکن است‌: مهاجم گوشی دستکاری شده خود را بدون جلب توجه مشتری در نزدیکی خواننده NFC‌ می‌گذارد. این گوشی دستکاری شده نقش خواننده را بازی کرده و از طریق ارتباط بلوتوث اطلاعات حساب کاربری هدف را دریافت می‌کند. یکی از راهکارهای مقابله با این نوع حمله‌ها استفاده از یک آستانه زمانی است به گونه‌ای که در صورت افزایش زمان تراکنش مالی، سیستم به طور خودکار امکان قطع شدن داشته باشد. در سطوح بالاتر استفاده از روش‌های رمزنگاری پروتکل‌های استاندارد صنعتی مثل SSL/TLS می‌تواند موثر باشد.
نوع دیگری از آسیب‌پذیری‌ها به دستکاری برچسب‌های NFC بر‌می‌گردد؛ هکرها می‌توانند برچسب‌های تعبیه شده در پوسترها را با برچسب‌های جعلی جایگزین کنند. این روش مشابه روش‌های فیشینگ در حمله‌های آنلاین کار می‌کند و عملکرد آن به گونه‌ای است که به سختی می‌توان برچسب اصلی را از برچسب جعلی تمیز داد. در مجموع باید گفت محدوده ناامنی‌های NFC‌ کمتر یا بیشتر از دیگر فناوری‌های بی‌سیم نیست و همانند اغلب آن‌ها راهکارهای مشابهی برای جلوگیری از سرقت داده‌ها وجود دارد.