Báo Cáo Đồ Án Tìm Hiểu Công Nghệ NFC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
*******************

BÁO CÁO ĐỒ ÁN 1
Đề tài:

Tìm hiểu cơ sở lý thuyết của NFC

GVHD:

Chung Quang Khánh

SV thực hiện:

Phạm Duy

12520108

Nguyễn Quốc Việt

12520780

Tp Hồ Chí Minh 06/2016


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án này, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy
Chung Quang Khánh, người đã dành thời gian quý báu của mình để hướng dẫn trực tiếp

chúng em cách thức nghiên cứu đề tài, để chúng em hoàn thành tốt đề tài của mình.
Xin cảm ơn các tất cả các bạn bè, anh chị, những người đã giúp đỡ chúng em về mọi
mặt trong quá trình chúng em làm đồ án này.
Trong quá trình làm không thể không gặp những khó khăn và những sai sót, mong
thầy góp ý đề chúng em rút kinh nghiệm trong các công trình nghiên cứu sau này.
CHÚNG EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY!
Sinh viên thực hiện
Phạm Duy
Nguyễn Quốc Việt

2|Page


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................

………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
………………………………………………………………………………………...................
3|Page


………………………………………………………………………………………...................

MỤC LỤC:
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...............................................6
1.1 Mục đích chọn đề tài......................................................................6
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ RFID.............................................7
2.1 Giới thiệu sơ lược............................................................................7
2.2 Công nghệ RFID..............................................................................8
2.2.1 Bản chất công nghệ RFID.....................................................9
2.2.2 RFID tags (Transponders).....................................................10

2.2.2.1

RFID tags thụ động (Passive)..............................10

2.2.2.2

RFID tags chủ động (Active)...............................11

2.2.3 RFID readers........................................................................
12
2.2.4 Phạm vi tần số.....................................................................12
2.2.5 Nguyên tắc hoạt động của công nghệ RFID.........................13
2.2.5.1

Kết nối quy nạp (Inductive Coupling).................13

2.2.5.2

Kết nối tán xạ (Backscatter Coupling)................14

2.2.6 Trường truyền gần và trường truyền xa...............................15
CHƯƠNG 3: BẢN CHẤT CỦA NFC
16
3.1 Giới thiệu về NFC............................................................................16
3.2 Tiêu chuẩn và nỗ lực phát triển của thiết bị di động tích hợp NFC.19
3.3 Kiến trúc chung của điện thoại NFC...............................................22
3.3.1 Yếu tố bảo mật (Secure Element – SE)................................23
3.3.2 Giao diện NFC......................................................................24
3.3.3 Giao diện giữa SE và NFC Controller....................................25
3.3.4 Host Controller và HCI..........................................................28

3.4 Lớp vật lý của NFC..........................................................................30
3.4.1 ISO/IEC 14443 – Tiêu chuẩn thẻ thông minh giao tiếp gần..31
3.4.2 Near Field Communication Interface and Protocol (NFCIP). . .33
3.4.3 Lớp Data Transmission trên RF.............................................34
4|Page


3.5 Các thành phần hoạt động kiểu Reader/Writer..............................37
3.6 Cách thành phần của chế độ hoạt động Peer-to-Peer....................45
3.7 Các thành phần của chế độ hoạt động Card Emulation.................47
CHƯƠNG 4: CÁC CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG NFC
49
4.1 Kỹ thuật tương tác di động.............................................................50
4.2 Phân loại các thiết bị NFC...............................................................53

4.3

4.2.1

Thiết bị chủ động và bị động..............................53

4.2.2

Thiết bị khởi xướng và mục tiêu.........................53

Chế độ Reader/Writer.................................................................54

4.4 Chế độ Peer-to-Peer........................................................................63
4.5 Thẻ mô phỏng................................................................................66
4.6 Tổng quan về các chế độ hoạt động..............................................69

Chương 5: NFC Security and Privacy
71
5.1 Các loại bảo mật thông dụng.........................................................71
5.1.2

Mục đích chính của biện pháp bảo mật................................73

5.1.3 Điểm yếu bảo mật, mối đe dọa, tấn công..............................74
5.1.4 Nguyên tắc của bảo mật.......................................................75
5.2 Các cơ chế và công cụ bảo mật.......................................................75
5.3 NFC Security Framework.................................................................76
5.3.1 Vấn đề bảo mật trên NFC Tag................................................77
5.3.2 Vấn đề bảo mật trên NFC Reader..........................................79
5.3.3 Vấn đề bảo mật trên thẻ thông minh.....................................80
5.3.4 Vấn đề bảo mật khi giao tiếp...............................................81
Chương 6: Hướng phát triển tương lai
82
Tài liệu tham khảo
87

5|Page


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Mục đích chọn đề tài

NFC là một công nghê mới, khá hot trên thế giới trong những năm
gần đây, NFC ứng dụng trong thực tế khá nhiều làm cho cuộc sống con
người trở nên thuận tiện hơn và một trong các ứng dụng nổi bậc nhất là
vào lĩnh vực tài chính rất hiệu quả. Điều đặc biệt của công nghệ này là nó

tích hợp vào trong smart phone cái đã trở thành nhu cầu thiến yếu trong
thời đại hiện ngày nay.
Kỷ nguyên của NFC chỉ mới bắt đầu
Chúng ta chỉ đang ở giai đoạn đầu của kỷ nguyên giao tiếp tầm
ngắn NFC, công nghệ này sẽ còn tiếp tục phát triển rộng rãi và áp dụng
nhiều hơn vào nhiều ngành nghề khác nữa. Nhưng trước hết, hy vọng
trong một vài năm nữa, việc áp dụng NFC trong thanh toán di động trở
nên phổ biến và tiếp cận đến nhiều đối tượng người dùng hơn. Ngoài ra,
tích hợp NFC vào các dòng thiết bị tầm thấp cũng là một mục tiêu cần
phải đạt được trong tương lai đối với các nhà sản xuất di động.
Để NFC phổ dụng hơn không thể không nói đến tầm quan trọng
của các nhà phát triển ứng dụng di động. Việc phát triển các ý tưởng
cho một ứng dụng dựa trên NFC cần được đầu tư và hỗ trợ nhiều hơn để
có được một sản phẩm hoàn chỉnh và thiết thực hơn trong thực tế.
Càng nhiều ứng dụng hay dựa trên NFC, sẽ càng khiến cho các công
việc thường ngày vốn tốn nhiều thời gian sẽ trở nên dễ dàng và nhanh
chóng.

6|Page


CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ RFID
2.1

Giới thiệu sơ lược

Near Field Communication (NFC) là một công nghệ đơn giản hóa đồng thời tương
tác với các thiết bị có tích hợp NFC xung quanh chúng ta. Nó tích hợp công nghệ nhận
dạng tần số vô tuyến Radio-Frequency Identification (RFID) và giao diện thẻ thông minh
với điện thoại di động. Khái niệm NFC phát sinh từ sức mạnh tổng hợp của một số công

nghệ bao gồm thông tin liên lạc không dây, các thiết bị di động, ứng dụng di động, thông
tin liên lạc và RFID thẻ thông minh. Lập trình server, dịch vụ web, và công nghệ XML
cũng góp phần cải thiện nhanh và lan tỏa của NFC bằng cách cho phép các dịch vụ trực
tuyến trên Internet. Nhiều vật dụng đồ dùng quen thuộc, chẳng hạn như thẻ tín dụng, chìa
khóa xe và thẻ truy cập phòng khách sạn cuối cùng sẽ không còn tồn tại vì sẽ được thay
thế bởi các thiết bị di động được tích hợp NFC đã đủ để cung cấp tất cả các chức năng
trên.
Công nghệ NFC đã xuất hiện và đang được sử dụng ngày càng phổ biến hơn. Bạn sẽ
nhận thấy rõ điều này trong khi đọc cuốn sách này, điều này giải thích cách sử dụng NFC
với một cách tiếp cận toàn diện từ các khái niệm và các thành phần công nghệ vào lĩnh
vực ứng dụng và các vấn đề thủ tục bảo mật. Trong chương này, chúng ta bắt đầu với một
lịch sử nền ngắn mà công phu thế nào tất cả các công nghệ nói trên đã mở đường cho sự
phát triển của công nghệ NFC.

7|Page


2.2

Công nghệ RFID:

RFID là công nghệ thông tin liên lạc để trao đổi dữ liệu giữa một RFID reader và
một RFID tag (nhãn) bằng cách sử dụng sóng vô tuyến (xem Hình 2.1). Các tag được gắn
liền với một đối tượng, chủ yếu là với mục đích xác định và theo dõi. Kết quả việc truyền
tải dữ liệu từ sóng điện từ, có thể có phạm vi khác nhau tùy thuộc vào tần số và từ trường.
RFID reader có thể đọc/ghi dữ liệu từ/tới RFID tag.

Hình 2.1: Kiến trúc của hệ thống RFID
Kết nối giữa RFID reader và máy chủ ứng dụng RFID có thể được sử dụng bằng
mạng có dây hoặc không dây. Trong các hệ thống phụ trợ, các ứng dụng RFID được gán

thông tin cụ thể. RFID tag thường chứa một mạch tích hợp (IC) và một ăng-ten. Các vi
mạch cung cấp lưu trữ và xử lý dữ liệu, điều chỉnh và phát ra một tín hiệu RF (Radio
Frequency), và các chức năng khác. Các ăng-ten cho phép các tín hiệu được nhận và
truyền đi. Tags, readers và các chi tiết khác về các thành phần của hệ thống RFID sẽ được
giải thích ở phần sau.
Các hệ thống IFF (Xác định Friend or Foe) đã được sử dụng phổ biến đây là ứng
dụng đầu tiên của công nghệ RFID trong Chiến tranh thế giới thứ hai dùng để phân biệt
máy bay quân ta hay từ kẻ thù. Công nghệ RFID được sử dụng thương mại trở lại vào
năm 1960 và 1970 với các hệ thống mở chốt cửa. Công nghệ tiến bộ trong nhiều lĩnh vực
khác nhau (ví dụ, máy tính, radio, radar, quản lý chuỗi cung ứng, vận chuyển, quản lý chất
8|Page


lượng và kỹ thuật) đã thực thi công nghệ RFID hữu ích hơn với các ứng dụng trong quản
lý tài sản, thanh toán, bán vé, theo dõi vật nuôi, và vận chuyển.
2.2.1

Bản chất công nghệ RFID

Một số tổ chức có liên quan đến việc phát triển và định nghĩa của công nghệ RFID
như trong các khái niệm phần cứng, các môi trường ứng dụng, và như vậy. Nhiều tổ chức
tham gia vào việc chuẩn hóa như Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa (ISO), EPCglobal
Inc., Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu Âu (ETSI), và Ủy ban Truyền thông Liên bang
(FCC) [1].
Một hệ thống RFID được tạo thành từ hai thành phần chính: Transponder và Reader
(Transceiver) [2]. Các transponder là thành phần được đặt trên một sản phẩm hoặc đối
tượng được xác định, và Reader là thành phần mà đọc dữ liệu từ bộ Transponder hoặc
đọc/viết từ/đến transponder (xem Hình)

Hình 2.2: Các thành phần chính của hệ thống RFID

•

Các transponder bao gồm một vài thành phần kết nối và một IC để
chứa dữ liệu thực tế. Các transponder thực ra là một RFID tag. Các
transponder có thể là thụ động hay chủ động. Khi các transponder vào
trong phạm vi của một RFID reader, thì nó được cung cấp năng lượng

bởi các tín hiệu đến.
• Bộ reader thường chứa một bộ thu phát (Transceiver) hoặc một mô-đun
tần số cao cùng với một bộ giải mã để giải nghĩa dữ liệu, một bộ điều
khiển và một ăng-ten. Nhiều RFID reader được trang bị một giao diện
9|Page


bổ sung giúp nó có thể chuyển tiếp dữ liệu nhận được chuyển sang một
hệ thống khác.

2.2.2 RFID tags (Transponders)
Như đã đề cập, các RFID tags gồm một IC nhỏ với các thành phần
kết nối. Nó có đủ khả ăng để lưu một lượng lớn dữ liệu, được chia thành
hai nhóm chính: Tag thụ động không có nguồn năng lượng bên trong và
Tag chủ động có nguồn cấp năng lượng riêng bên trong (Hình 2.3)

Hình 2.3: Thành phần của RFID Tag
2.2.2.1

RFID tags thụ động (Passive)

RFID tag thụ động có các thành phần là một IC nhúng và ăng-ten,
nhưng không có nguồn cấp năng lượng. Các tín hiệu RF đến sẽ cung

cấp đủ để khởi động các IC trong tag và khởi động quá trình truyển tải.
Do không có nguồn cấp năng lượng nhúng bên trong hay pin nên RFID
tag thụ động thường có kích thước khá nhỏ, với kích thước tương đương
với một con tem bưu thiếp. Ngoài ra nó chỉ có thể được đọc ở khoảng
10 | P a g e


cách ngắn thay đổi từ 10cm đến vài mét. Phạm vi này phụ thuộc vào
tần số radio được chọn, thiết kế ăng-ten và kích thước của nó. Các RFID
tag thụ động chỉ có ích trong một số trường hợp ứng dụng bởi khoảng
cách sử dụng ngắn. Tuy nhiên nó đã được sử dụng từ lâu trong một thời
gian dài, và chi phí để sản xuất những thẻ này rất rẻ.
2.2.2.2

RFID tags chủ động (Active)

Tương tự như vậy, RFID tag chủ động có cách thành phần phần
cứng tương tự như các RFID tag bị động nhưng khác là nó có nguồn
cung cấp năng lượng riêng của nó. Nguồn cấp này dùng để cung cấp
năng lượng cho các IC trong tag để tạo ra một tín hiệu gửi đi. Nó giúp
các RFID tag chủ động có thể trực giao tiếp với một RFID reader khi
cần, đồng thời có thể truyền tải ở mức công sức cao và đáng tin cậy
hơn các tag bị động. Những tag này có hiệu quả trong các môi trường
RF khác nhau như trong nước, vận chuyển container và trên phương
tiện với khoảng cách xa hơn.
Hoạt động của RFID tag chủ động có phạm vi rộng hơn và kích
thước lưu trữ lớn hơn các RFID tag bị động. Và do đó nó có giá thành
mắc hơn, và nó có thêm khả năng lưu thêm các thông tin được gửi bởi
RFID reader, một số còn được tích hợp với các cảm biến khác như nhiệt
độ, độ ẩm, rung/lắc, ánh sáng, môi trường không khí. Các tính chất của

các RFID tag chủ động và bị động được so sánh trong bảng 2.
Thông số
Nguồn
cấp
năng
lượng
Pin
Độ lớn tín hiệu đến
tag
Phạm vi hoạt động
Khả năng lưu trữ dữ
liệu
Giá thành sản xuất

11 | P a g e

Tag chủ động
Nguồn nhúng bên
trong
Có
Rất ít

Tag bị động
Sử dụng năng lượng
của RF
Không
Rất cao

Khoảng cách lớn
Cao

10cm – vài mét
Thấp

Đắt

Thấp


Bảng 2: So sánh giữa Tag chủ động và Tag bị động

2.2.3

RFID

readers
RFID reader là một thiết bị được sử dụng để thẩm tra yêu cầu của
RFID tag. Như đã đề cập nó bao gồm một bộ thu phát, một bộ điều
khiển và một ăng-ten. Các ăng-ten dùng để phát sóng vô tuyến điện từ
và reader sẽ nhận các dữ liệu được truyền bởi các tag đồng thời cung
cấp hạ tầng để chuyển tiếp, ví dụ lấy các nội dung kết nối với mã số
trên các tag. Một số reader chỉ có khả năng đọc các tần số duy nhất
trong khi một số có dạng đa giao thức có thể đọc hầu hết các quang
phổ tần số có sẵn. Cấu trúc
một bộ reader đơn giản (Hình
2.4)

Hình 2.4: Thành phần của
RFID Reader

2.2.4

Phạm vi tần số

RFID sử dụng các tần số khác nhau, từ 300 kHz đến 3 GHz; phạm vi chính xác phụ
thuộc vào quy định của từng quốc gia. Tag chủ động chỉ truyền ở tần số RF cao hơn, trong
khi các tag thụ động truyền ở tất cả các tần số. Hình 2.5 cho thấy phạm vi giao tiếp của
dải tần số khác nhau và các loại hệ thống.
Hình 2.5:
Phạm vi
giao tiếp
của hệ thống
12 | P a g e


RFID [3]

13 | P a g e


2.2.5 Nguyên tắc hoạt động của công nghệ RFID
Các nguyên tắc hoạt động là phần quan trọng nhất của công nghệ
RFID: kết nối quy nạp và kết nối tán xạ
2.2.5.1

Kết nối quy nạp (Inductive Coupling)

Theo [2], một transponder (tag) sử dụng quy trình kết nối quy nạp
bao gồm một dữ liệu được lưu trong thiết bị, thường là một IC và một
cuộn dây diện tích lớn với vai trò là ăng-ten. Kết nối quy nạp thường

dùng cho tags thụ động không có nguồn cấp năng lượng bên trong. Vì
vậy, nó chỉ có thể dùng cho trường hợp trường gần. Điều này có nghĩa
là năng lượng cho các IC hoạt động sẽ được cung cấp bởi RFID reader.
Với mục đích này, ăng-ten của RFID reader tạo ra một trường điện
từ với tần số cao. Các trường này thâm nhập vào các tiết diện của ăngten và các khu vực xung quanh cuộn dây. Các bước sóng của dải tần số
này này lớn hơn khoảng cách giữa ăng-ten của RFID reader và các RFID
tag thụ động. Trường điện từ này có thể được định nghĩa như một từ
trường xen kẽ đơn giản.

Hình 2.6: Kết nối quy nạp
Khi RFID tag được đặt trong trường điện từ của đầu đọc RFID, thì
các transponder bắt đầu nhận năng lượng từ các từ trường này (Hình
2.6). Sự tiêu thụ năng lượng này có thể được miêu tả như độ sụt điện
áp ở các điện trở bên trong của ăng-ten RFID reader thông qua nguồn
14 | P a g e


cấp hiện tại của nó. Vì vậy khi bật và tắt một điện trở tải (hoặc module
tải) ở trong ăng-ten của transponder sẽ gây ra sự thay đổi hiệu điện thế
trong nó, và nếu khi bật tắt các module này được điều khiển bằng dữ
liệu, thì khi đó cách truyền dữ liệu từ RFID tag sang RFID reader được
gọi là điều biến tải.
2.2.5.2

Kết nối tán xạ (Backscatter Coupling)

Trong một hệ thống RFID, một trường điện từ được phát từ ăng-ten
RFID reader. Một số nhỏ của trường này bị giảm vì truyền qua không
gian, số còn lại đến ăng-ten RFID tag (transponder). Các ăng-ten cung
cấp điện áp tần số cao. Sau khi chỉnh lưu của các điốt, nguồn năng

lượng này có thể được dùng để bật điện áp cho việc kích hoạt hoặc
chấm dứt của chế độ tiết kiệm năng lượng.
Trong trường hợp của kết nối tán xạ, phần năng lượng RF được
phản xạ bởi ăng-ten của transponder được minh họa như hình 2.7. Sự
phản xạ này thâm nhập vào các tiết diện của ăng-ten transponder có
thể bị ảnh hưởng bởi sự tải kết nối với ăng-ten. Để truyền từ RFID tag
đến RFID reader, một điện trở tải kết song song với ăng-ten của các tag
được bật tắt trong thời gian các dữ liệu được truyền đi. Do đó sức mạnh
của các tín hiệu phản xạ từ các transponder có thể được điều biến, và
nó được gọi là điều biến tán xạ.

Hình 2.7: Kết nối tán xạ
15 | P a g e


Các tín hiệu từ các transponder được bức xạ vào không gian, một
số được nhận bởi ăng-ten của RFID reader. Vì vậy, các tín hiệu phản xạ
đi theo hướng ngược lại với ăng-ten của RFID reader. Và nó có thể được
tách riêng bởi một bộ nối hướng.

16 | P a g e


2.2.6 Trường truyền gần và trường truyền xa
Hai cách tiếp cận để thiết kế RFID khác nhau tồn tại để chuyển
năng lượng từ reader đến tag: cảm ứng từ và chụp sóng điện từ. Hai
thiết kế sử dụng những phương pháp tiếp cận và được gọi là trường gần
và trường xa [1]:
1. RFID trường truyền gần

RFID trường truyền gần sử dụng cảm ứng từ giữa reader và
transponder. Trong khi RFID tạo ra từ trường trong vị trí của nó, đi một
chiều thông qua cuộn dây đọc. Nếu một RFID tag với một cuộn dây nhỏ
hơn được đặt trong phạm vi của reader, điện áp xoay chiều xuất hiện
qua nó và từ trường bị ảnh hưởng bởi các dữ liệu được lưu trên thẻ.
Điện áp được chỉnh lưu và cung cấp năng lượng cho tag. Khi được cung
cấp năng lượng, dữ liệu sẽ được gửi trả về cho reader sử dụng module
tải.
2. RFID trường truyền xa

Tags sử dụng trong trường truyền xa hoạt động trên 100MHz,
thường ở 865-915Mhz lên tới 2,45Ghz. Nó sử dụng kỹ thuật kết nối tán
xạ. Trong trường hợp này tín hiệu của reader được phản xạ và nó được
điều biến để thay đổi hiệu số điện thế để truyền tải dữ liệu. Phạm vi
của hệ thống được giới hạn bằng năng lượng truyền tải bởi reader. Do
những tiến bộ trong việc sản xuất chất bán dẫn, năng lượng cần thiết
để cung cấp năng lượng cho tag tiếp tục giảm. Phạm vi tối đa có thể
tăng cho phù hợp.

17 | P a g e


CHƯƠNG 3: BẢN CHẤT CỦA NFC
Chương này sẽ cung cấp một cái nhìn sâu hơn về bản chất và các yếu tố cần thiết
của công nghệ NFC. Phần đầu chương sẽ giới thiệu về cầu trúc cơ bản NFC và các thiết bị
NFC (NFC tag, NFC reader, and NFC enabled mobile phone). Cung cấp các tiêu chuẩn cơ
bản trong công nghệ NFC. Chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu trúc giao tiếp, các thành phần cần
thiết của mỗi chế độ hoạt động (reader/writer, peer-to-peer and card emulation) và tầng
radio frequency (RF).
3.1

Giới thiệu về NFC

NFC được thiết lập khi hai thiết bị NFC ở phạm vi gần (4cm). Thiết bị NFC nào
phát sống vô tuyến (RF) được gọi là chủ động (active), thiết bị nào lấy nguồn từ RF gọi
là thụ động (passive) hoặc cả 2 đều là chủ động đều trao đổi dữ liệu.
Thiết bị A
Chủ động
Chủ động
Bị động

Thiết bị B
Chủ động
Bị động
Chủ động

Chú thích
Trường RF được tọa bởi cả 2 thiết bị
Trường RF được tọa chỉ bởi thiết bị A
Trường RF được tọa chỉ bởi thiết bị B

Chế độ giao tiếp
Chủ động
Bị động
Bị động

Bảng 3.1: Chế độ giao tiếp chủ động so với bị động.
Ngoài ra ta còn một cách nữa là "request and reply". Với initiator ( thiết bị khởi
xướng) mở đầu giao tiếp bằng cách gửi một tin nhắn request tới target (thiết bị mục tiêu)
và target sẽ trả lời bằng cách gửi một tin nhắn response lại initiator.

Hình 3.1 : Thiết bị initator và target.
18 | P a g e


Vai
trò
thiết bị
Initiator

Active
Device
Có thể

Passive
Device
Không thể

Target

Có thể

Có thể

Bảng 3.2: Các sự kết hợp có thể có của thiết bị active/passive với thiết
bị

inititor/target

Initiator

Device

Target
Device

NFC mobile

NFC tag

NFC mobile
NFC reader

NFC
mobile
NFC
mobile

Bảng 3.3: Cách tương tác giữa các thiết bị NFC

19 | P a g e


Hình 3.2: Các chế độ hoạt động
(i) NFC enabled mobile phones ( tích hợp trên thiết bị di động)
NFC enabled mobile phones còn được gọi là điện thoại có hỗ trợ NFC. Ngày nay,
các điện thoại có NFC ngày càng nhiều, nó tạo ra một cơ hội lớn để cho thấy sự dễ dàng
trong sử dụng và tạo ra một hệ sinh thái phong phú. Điện thoại cho phép lưu trữ dữ liệu an
toàn và do đó nó có thể hoạt động như một thẻ thông minh (smart card), các ứng dụng
NFC đòi hỏi phải được thực hiện một môi trường đảm bảo an toàn như thanh toán, mua
vé, kiểm soát truy cập, thẻ tích điểm mua sắm.

(ii) NFC tags
NFC tag thực chất là một RFID tag thụ động, hiện nay chỉ có một lượng dữ liệu
nhỏ có thể được lưu trong một NFC tag. Để cấp điện cho NFC tag, người dùng chỉ cần
chạm nó vào một đầu đọc NFC hay một điện thoại có NFC, vì thế hai NFC tag không thể
giao tiếp với nhau. Các NFC tag có thể chứa bất kỳ loại dữ liệu nào, nhưng với một giới
hạn kích thước nhất định không thể vượt quá. NFC Forum đã tiêu chuẩn hóa 4 kiểu thẻ
(Type 1, Type 2, Type 3, and Type 4).
(iii) NFC readers
NFC reader luôn luôn là một thiết bị chủ động(active) và có khả năng truyền thông
tin hai chiều đến một thiết bị NFC khác. NFC reader có thể hoạt động ở một trong hai
hình thức: internal và external.
Hình thức internal:
+ Điện thoại có NFC cũng là một Reader và có thể đọc, ghi một NFC tag, đó là sự
tương tác giữa hai thiết bị active and passive.
+ Trường hợp sự tương tác giữa hai điện thoại NFC sẽ có một mức liên kết được tạo
ra giữa chúng.
Hình thức external:
NFC reader thường được sử dụng để đọc dữ liệu từ điện thoại có NFC hoặc smart
card, các ví dụ cụ thể nhất là các máy POS (point of sale).

20 | P a g e


3.2

Tiêu chuẩn và nỗ lực phát triển của thiết bị di động

tích hợp NFC
Hình 3.3: Các chuẩn và tiêu chuẩn của thiết bị di động NFC
3.2.1 NFC Forum

NFC Forum là một hiệp hội công nghệ phi lợi nhuận được thành lập nhằm mục đích
tạo điều kiện cho sự phát triển công nghệ NFC và làm cho nó lan rộng khắp thế giới. NFC
Forum còn là một liên minh nhằm thiết lập các tiêu chuẩn NFC. Tổ chức này thành lập
năm 2004 bao gồm: Nokia, Philips, Sony, Samsung, Microsoft, Visa, MasterCard, …
NFC Forum tập trung vào việc cải thiện sử dụng, sự tương tác NFC giữa các thiết bị NFC
và mục tiêu của NFC Forum là:
+ Phát triển các thông số kỹ thuật NFC bằng việc định nghĩa các kiến trúc môđun
cho các thiết bị NFC.
+ Xác định các giao thức trao đổi dữ liệu tương thích.
+ Xác định các giao thức cho device discovery và device capability.
+ Khuyến khích các nhà cung cấp công nghệ phát triển và triển khai các sản phẩn có
tích hơp công nghệ NFC.

21 | P a g e


+ Thiết lập một chương trình chứng nhận đảm bảo cho các sản phẩm NFC theo các
tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật của NFC Forum.
+ Thúc đẩy việc sử dụng NFC trên toàn cầu bằng cách giới thiệu cho người tiêu
dùng và các doanh nghiệp về những ứng dụng và lợi ích của NFC.

Hình 3.4: Kiến trúc kĩ thuật của NFC Forum.
- Reader/writer mode: sử dụng đặc điểm kỹ thuật Record Type Definition (RTD) và NFC
Data Exchange Format (NDEF).
- Peer-to-peer mode: sử dụng kết nối peer-to-peer thông qua lớp RF.
- Card emulation mode: cung cấp các khả năng của smart card lên điện thoại NFC.

Đặc điểm kĩ thuật
NFC Data Exchange
(NDEF)

Format

NFC Record Type Definition (RT
D)

22 | P a g e

Mục đích
Định dạng dữ liệu cho các thiết bị và
các tag.
Chuẩn của các bản ghi (Record) được
sử dụng khi trao đổi tin giữa thiết bị và
tag.


Smart Poster RT D

Các áp phích quản cáo chứa text,
audio và các kiểu data khác.

Text RT D

Record chứa văn bản đơn giản.

Uniform Resource Identifier (URI)

Record chứa
Internet

Connection Handover

Định nghĩa cách các để thiết lập kết
nối không dây khác.

NFC Tag Types 1–4 Operation

NFC forum định nghĩa các chuẩn của
tag.

Logical
(LLCP)

Hỗ trợ các ứng dụng P2P trong công
nghệ NFC.

Link

Control

Protocol

các

tài

nguyên

trên

Bảng 3.4: Tổng quan về ác thông số kỹ thuật NFC Forum
Ngoài ra, NFC Forum còn giới thiệu một biểu tượng là “N-Mark”, để người dùng có
thể xác định các thiết bị nào có hỗ trợ công nghệ NFC.
Hình 3.5: Biểu tượng NFC

23 | P a g e


3.3 Kiến trúc chung của điện thoại NFC

Hình 3.6: Kiến trúc kỹ thuật của điện thoại NFC
Một giao diện NFC bao gồm: contactless, analog/digital front-end còn gọi là NFC
Contactless Front-end (NFC CLF), một ăng-ten NFC và một IC gọi là NFC controller cho
phép thực hiện kết nối NFC. Một điện thoại NFC có ít nhất một bộ SE (Secure element)
kết nối với NFC controller để thực hiện các giao dịch an toàn với một thiết bị NFC khác.
Các SE cung cấp một môi trường bảo mật cho các chương trình và dữ liệu. Giao diện hỗ
trợ giữa SE và NFC controller là Single Wire Protocol (SWP) và NFC Wired Interface
(NFC-WI). SE có thể được truy cập và điều khiển từ bộ Host controller. Host controller là
trái trái tim của điện thoại. Host controller interface (HCI) được tạo ra giữa NFC
Controller và Host Controller. ISO/IEC 7816 Interface hỗ trợ việc kết hợp từ SE tới host
controller. Host controller thiết lập chế độ hoạt động của NFC Controller thông qua HCI,
xử lý dữ liệu gửi và nhận, xác minh giữa NFC controller và SE. Ngoài ra host controller
vẫn duy trì giao diện kết nối, điều khiển ngoại vi và giao diện người dùng.

24 | P a g e


3.3.1

Yếu tố bảo mật (Secure Element – SE)

NFC phải đảm bảo cho người dùng và người cung cấp dịch vụ rằng giao dịch được
diễn ra trong một môi trường an toàn và được bảo vệ. SE là sự kết hợp của phần cứng,
phần mềm, giao diện, giao thức rồi được nhúng vào điện thoại và được lưu trữ an toàn.
Các ứng dụng liên quan tới NFC cần được lưu trữ và thực hiện trong bộ nhớ SE. Các loại
mô-đun có thể sử dụng như SE là SIM, thẻ nhớ, phần cứng nhúng.
Hình 3.7: Không bảo mật
và có bảo mật

Hình 3.8: Thành phân bảo mật
25 | P a g e