Công nghệ đọc thẻ NFC là gì ? Sử dụng như thế nào ?

Công nghệ đọc thẻ NFC đang được nhiều tổ chức, doanh nghiệp và mọi người quan tâm rất nhiều trong thời gian gần đây. Vậy công nghệ NFC là gì ? NFC hoạt động như thế nào và ứng dụng ra sao ?công nghệ NFC  khác gì so với các công nghệ khác ? các yếu tố rủi ro tiềm ẩn nào có thể xảy ra...? Smartid Co.,Ltd trân trọng chia sẻ bài viết về công nghệ đọc thẻ NFC trên internet để quý vị cùng tham khảo.

NFC là gì?

NFC (Near-Field Communications) là công nghệ kết nối không dây phạm vi tầm ngắn trong khoảng cách 4 cm, sử dụng cảm ứng từ trường để thực hiện kết nối giữa các thiết bị khi có sự tiếp xúc trực tiếp hay để gần nhau. NFC được phát triển dựa trên nguyên lý nhận dạng bằng tín hiệu tần số vô tuyến (Radio-frequency identification - RFID), hoạt động ở dải băng tần 13.56 MHz và tốc độ truyền tải dữ liệu tối đa 424 Kbps. 

Do khoảng cách truyền dữ liệu khá ngắn nên giao dịch qua công nghệ NFC được xem là an toàn.Thiết bị được trang bị NFC thường là điện thoại di động, có thể giao tiếp với các thẻ thông minh, đầu đọc thẻ hoặc thiết bị NFC tương thích khác. Ngoài ra, NFC còn được kết hợp nhiều công nghệ sử dụng trong các hệ thống công cộng như bán vé, thanh toán hóa đơn…

Lịch sử của NFC?

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 Diễn đàn NFC (NFC Forum). NFC Forum đóng vai trò rất lớn trong sự phát triển của công nghệ NFC, khuyến khích người dùng chia sẻ, kết hợp và thực hiện giao dịch giữa các thiết bị NFC. Đối với các nhà sản xuất, NFC Forum là tổ chức khuyến khích phát triển và cấp chứng nhận cho những thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn NFC. Hiện tại, NFC Forum có 140 thành viên trong đó bao gồm rất nhiều thương hiệu lớn như LG, Nokia, HTC, Motorola, RIM, Samsung, Sony Ericsson, Google, Microsoft, PayPal, Visa, Mastercard, American Express, Intel, Qualcomm...

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 1/2009, NFC công bố tiêu chuẩn Peer-to-Peer 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 2011, 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 gắn chip NFC có thể thực hiện giao dịch qua thẻ tín dụng hoặc đóng vai trò như một chìa khóa hoặc thẻ ID. Vào thời điểm hiện tại, NFC được tích hợp vào rất nhiều thiết bị chạy trên nhiều nền tảng hệ điều hành khác nhau, gồm Android (Nexus 4, Galaxy Nexus, Nexus S, Galaxy S III và HTC One); Windows Phone (các máy Nokia Lumia và HTC Windows Phone 8X) và nhiều thiết bị BlackBerry cũng tích hợp NFC. Tuy nhiên, iPhone của Apple vẫn chưa tích hợp phần cứng NFC.

Nhật Bản là quốc gia đã áp dụng NFC rất sớm. Vào tháng 7/2004, chiếc điện thoại đầu tiên hỗ trợ NFC để thanh toán di động đã được ra mắt ở Nhật Bản và đến thời điểm này đã có khoảng 100 triệu người đăng ký dịch vụ thanh toán di động qua công nghệ NFC. Công nghệ Nhật Bản sử dụng gọi là "FeliCaoh yeah", một công nghệ riêng nhưng nó cũng được xây dựng trên nền của NFC. Dù vậy, Nhật Bản cũng đang cố gắng tiêu chuẩn hóa công nghệ của họ để phù hợp hơn với thế giới.

Trong khi ứng dụng thanh toán di động ở Nhật Bản đã phát triển từ rất lâu, ở những nơi khác trên thế giới mới chỉ thử nghiệm trong thời gian gần đây, đặc biệt là ở các quốc gia châu Âu và một vài vùng ở Mỹ.

NFC hoạt động như thế nào? Sử dụng ra sao?

Để NFC hoạt động, chúng ta buộc phải có 2 thiết bị, 1 là thiết bị khởi tạo (initiator) và thiết bị thứ 2 là mục tiêu (target). Bí mật của NFC nằm ở đây, initiator sẽ chủ động tạo ra những trường sóng radio (bản chất là bức xạ điện từ) đủ để cung cấp năng lượng cho target vốn hoạt động ở chế độ bị động. Target của NFC sẽ không cần điện năng, năng lượng để nó hoạt động lấy từ thiết bị initiator. Đây là một đặc điểm cực kỳ có ý nghĩa vì nó cho phép người ta chế tạo những thẻ tag, miếng dán, chìa khóa hay thẻ NFC nhỏ gọn hơn do không phải dùng pin.

Bạn muốn một ví dụ về ứng dụng của NFC trong thực tế? Hãy tượng tượng bạn đến rạp chiếu phim, tại rạp có tấm poster giới thiệu phim mới rất thú vị, chúng ta chỉ việc chạm điện thoại vào poster, tất cả các thông tin về phim đó sẽ hiện lên trên điện thoại, link dẫn tới trailer, đánh giá, lịch chiếu phim ở rạp gần nhất hay trang web mua vé online....

Bên cạnh việc chế tạo các thiết bị đơn giản trên, NFC còn có thể dùng được trong các thiết bị phức tạp hơn do tính linh hoạt của nó. Chẳng hạn như điện thoại vừa có thể đóng vai trò initiator hay target hay hoạt động ở chế độ ngang hàng (peer to peer). Tiếp tục ví dụ ở trên, sau khi mua vé thông qua tờ poster thì bạn có thể đi vào rạp chiếu phim, chạm điện thoại vào máy đọc (khi này điện thoại đóng vai trò target) và thế là xong!

Ứng dụng của NFC

Hiện tại chúng ta thấy có quá nhiều đồn thổi về việc sử dụng NFC, đặc biệt là trong việc thanh toán, biến điện thoại thành ví điện tử. NFC có tiềm năng để thực hiện việc đó, loại bỏ thẻ tín dụng, séc (cheque) và các phương tiện thanh toán khác. Nhưng liệu NFC có được sử dụng làm gì khác nữa hay không?

Tuy có nhiều tác dụng nhưng việc sử dụng NFC được chia làm 4 nhóm: Touch and Go (ví dụ như chạm vào để mở cửa), Touch and Confirm (bổ sung thêm một lớp bảo mật cho thanh toán di động, chẳng hạn như nhập mã PIN để xác nhận thanh toán) hay Touch and Connect (chia sẻ dữ liệu với một thiết bị khác) và Touch and Explore (khám phá những dịch vụ được cung cấp)

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. Ví dụ như với một chiếc điện thoại chạy hệ điều hành Windows Phone 8, bạn có thể sử dụng công nghệ NFC để chia sẻ hình ảnh hoặc sử dụng các thiết bị có tương thích với NFC – ví dụ như bộ loa Nokia Play 360 để thưởng thức âm thanh chất lượng cao qua loa mà không cần dây nối.

Điện thoại và Loa NFC

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, đặc biệt là các game đối kháng hoặc đua xe.

Chạm để chơi Angry Birds

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

Ứng dụng của NFC trong thương mại điện tử

- Vận chuyển công cộng: Có thể coi đây là 1 phần của thanh toán di động nhưng nó cũng nên được đề cập riêng. Các phương tiện vận chuyển công cộng ở các thành phố lớn rất cần những phương thức thanh toán tiện lợi như NFC, thực tế thì một số thành phố như Nice ở Pháp đã cho khách hàng trả tiền xe bus, tàu điện ngầm hay xe điện qua điện thoại NFC.

- Mua vé: Bạn có thể mua bất cứ loại vé nào với điện thoại NFC, từ vé phim, vé ca nhạc, các sân vận động hay thậm chí thay cho việc làm thủ tục ở sân bay.

- Chìa khóa: Hãy tưởng tượng đến việc vứt bỏ toàn bộ chìa khóa của bạn ở nhà mà thay vào đó là 1 chiếc điện thoại di động thôi. Với việc sử dụng NFC, tất cả những gì bạn cần làm là chạm nhẹ vào cửa nhà, văn phòng hay khách sạn, khởi động xe.....

- So sánh sản phẩm khi mua sắm: Bất cứ khi nào mua gì, bạn chỉ việc vẫy nhẹ điện thoại là đã có thể xem thông tin, đánh giá hay giá của sản phẩm đó từ các cửa hàng khác. Hiện tại chúng ta thường dùng mã vạch (barcode) để làm việc này nhưng NFC giúp mọi thứ nhanh hơn rất nhiều.

- Check-in và đánh giá về một địa điểm nào đó: Gần đây, Google đã bắt đầu dán những nhãn NFC trên một số cửa hàng và nhà hàng tại Mỹ. Với điện thoại NFC, bạn chỉ cần chạm nhẹ vào là đã tham khảo được thông tin, đánh giá, thức ăn hay hàng hóa bên trong. Những bạn hay sử dụng Foursquare để checkin cũng được lợi, không cần mạng hay GPS nữa mà chỉ cần chạm vào thẻ để checkin.

- Nhận diện hàng giả: Đây là công dụng mới nhất của NFC, một công ty có tên gọi Inside Secure vừa cho ra mắt những tag nhằm xác thực sản phẩm là hàng giả hay hàng thật. Ví dụ, bạn nhìn thấy một chiếc túi xách Prada mắc tiền trên người ngôi sao X nào đó, không biết là hàng thật hay hàng giả, chỉ việc đưa điện thoại đến sát chiếc túi xách thì nó sẽ nhận được ngay (tất nhiên là việc này chỉ thực hiện được trong tương lai, khi mà các túi xách đều có chip NFC được nhúng sẵn).

NFC có khác biệt gì so với các công nghệ không dây khác?

NFC so với các mạng không dây khác:

- Bluetooth: NFC có thể giống Bluetooth ở một vài mặt nào đó, chẳng hạn như chúng đều là giao tiếp không dây với phạm vi ngắn, nó cũng giống RFID (Radio Frequency ID) trong việc sử dụng các sóng radio để nhận diện. Tuy nhiên, NFC lại sở hữu những đặc tính rất riêng tách biệt hẳn với Bluetooth và RFID.

NFC truyền tải dữ liệu ở những khoảng cách rất nhỏ so với phạm vi của Bluetooth, chẳng hạn như tối đa chỉ từ 4-10cm so với 10m từ Bluetooth, trong khi công nghệ RFID thậm chí còn có thể đạt đến mức độ nhận sóng tính bằng km trong một số trường hợp. Nhiều người cho rằng khoảng cách này quá nhỏ và là hạn chế của NFC nhưng đây chính là ưu điểm của nó, giới hạn 4-10cm được đặt ra nhằm tránh trình trạng chống chéo sóng trong khu vực đông đúc cũng như hạn chế các tương tác mà người dùng không mong muốn.

Một nhân tố khác làm cho NFC khác biệt so với Bluetooth là nó kết nối với các thiết bị khác nhanh hơn rất nhiều, kể cả Bluetooth 3.0 và 4.0 mới nhất. Thay vì phải thiết lập tay để nhận diện 2 máy Bluetooth với nhau, 2 thiết bị NFC tự động hiểu và kết nối chỉ trong 1/10 giây. Trong thực tế, NFC cũng thường dùng để loại bỏ quá trình kết nối phức tạp giữa 2 thiết bị Bluetooth.

Cuối cùng, tốc độ cũng là điểm khác biệt giữa NFC và Bluetooth. NFC hoạt động ở tần số radio băng tần ISM 13,56MHz và tốc độ chạy từ 106-424Kbps trong khi bằng tần của Bluetooth là 2,4GHz nên tốc độ đạt 2.1Mb/s ở phiên bản 2.1 EDR. Đối với bản 3.0+HS thì tốc độ tối đa Bluetooth lên tới 24Mbps.

- Công nghệ Wi-Fi: dành cho mạng nội bộ (LAN) cho phép mở rộng hệ thống mạng hay thay thế cho mạng có dây trong phạm vi khoảng 100 mét.

- ZigBee: là công nghệ không dây có khả năng kiểm soát và giám sát các ứng dụng trong ngành công nghiệp và khu nhà ở trong phạm vi hơn 100 mét.

- IrDA: là chuẩn liên lạc không dây tầm ngắn 

- Thẻ thông minh không tiếp xúc (contactless smart card) tích hợp trong chip để truyền dữ liệu đến đầu đọc nhờ công nghệ RFID. Ví dụ, thẻ thông minh truyền dữ liệu qua chuẩn ISO/IEC 14443 và FeliCa trong phạm vi khoảng 10cm.

Nguy cơ bảo mật

NFC có mức độ bảo mật không cao

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.

Để bảo vệ, NFC buộc phải sử dụng các giao thức mã hóa lớp cao như SSL nhằm 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 virus; các nhà cung cấp ứng dụng và hỗ trợ giao dịch - họ cần phải sử dụng các chương trình chống virus hay các giải pháp bảo mật khác để ngăn chặn phần mềm gián điệp và mã độc từ các hệ thống phát tán.

Nghe trộm NFC: 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.

Thay đổi dữ liệu NFC: 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 gửi 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. Ví dụ, 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.

NFC Tag (Thẻ NFC)

Thẻ NFC

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.

Thông số kỹ thuật của các thiết bị được hỗ trợ

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 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.

Tiến độ phát triển của NFC

Cuối năm 2012, tại Mỹ, một số công ty đã chấp nhận hình thức thanh toán sử dụng NFC. Trong lúc đợi nhiều công ty nữa chấp nhận hình thức thanh toán qua NFC, tất nhiên công nghệ này vẫn chưa thể giúp người sử dụng rời xa chiếc ví của mình.

Yossi Yarkoni, CEO của Digimo, cho rằng lý do khiến các nhà bán lẻ chưa sử dụng NFC rộng rãi có liên quan đến vấn đề an ninh. Họ lo ngại rằng nhà cung cấp ví điện tử NFC và các công ty tín dụng hữu quan có thể sẽ lấy các thông tin quan trọng của người sử dụng. Ngoài ra, có rất ít người dùng những smartphone có tích hợp NFC, nên số người sử dụng công nghệ này sẽ không nhiều. Cho đến khi các thiết bị có thể tích hợp NFC được tung ra thị trường và những câu hỏi về vấn đề sở hữu thông tin được giải thích rõ ràng thì NFC vẫn còn rất ít cơ hội thâm nhập sâu vào các hệ thống thanh toán.

Các công ty công nghệ di động đang đánh cuộc rất lớn vào công nghệ giao tiếp gần NFC, đến nỗi Google đã phát triển một ứng dụng có tên Wallet có thể tích hợp với NFC còn Microsoft thì thúc giục các nhà sản xuất thiết bị Windows Phone 8 sử dụng chip NFC như một phần cơ bản của sản phẩm. Chỉ mới được bắt đầu nhưng các hệ thống thanh toán "không phải chạm" ứng dụng NFC có thể sẽ khiến bạn không cần đến ví trong một tương lai không xa!