Mọi thứ bạn cần biết

Công nghệ giao tiếp trường gần (NFC) cho phép các thiết bị giao tiếp trong khoảng cách ngắn và trao đổi dữ liệu. Thẻ NFC là các thiết bị nhỏ, không có nguồn điện, lưu trữ và truyền dữ liệu đến các đầu đọc tương thích thông qua trường điện từ. Các thành phần tiết kiệm chi phí này cung cấp các tính năng bảo mật cao, bao gồm mã hóa và cho phép truyền dữ liệu nhanh chóng, đáng tin cậy. Chúng cũng cung cấp chức năng hiệu quả hơn so với chip RFID truyền thống, cho phép thực hiện nhiều ứng dụng tiêu thụ điện năng thấp.

Thẻ NFC rất linh hoạt, đóng vai trò là thành phần vật lý hoặc được mô phỏng trên các thiết bị như điện thoại, máy tính bảng và thiết bị đeo Android yêu thích của chúng tôi. Thẻ NFC vật lý được sử dụng trong hệ thống thanh toán không tiếp xúc, thiết bị nhà thông minh, thiết bị đeo và những nơi không ngờ tới như danh thiếp và tài liệu quảng cáo. Những người có sở thích và những người đam mê nhà thông minh có thể tạo thẻ NFC để tự động hóa các tác vụ hoặc nâng cao khả năng thiết lập nhà thông minh. Ví dụ: đặt thẻ cạnh cửa nhà bạn có thể kích hoạt cài đặt nhà thông minh chỉ bằng một cú chạm đơn giản trên điện thoại. Nhưng chính xác thẻ NFC là gì và làm thế nào một thiết bị nhỏ có thể cung cấp nhiều chức năng như vậy?

Hiểu chức năng thẻ NFC

Thẻ NFC là thiết bị nhỏ, thụ động được làm từ ba thành phần chính: một cuộn dây đồng hoặc nhôm mỏng, một con chip silicon nhỏ và chất kết dính hoặc vật liệu bọc bảo vệ. Cuộn dây hoạt động như một ăng-ten trong khi chip lưu trữ và xử lý dữ liệu. Cùng với nhau, các thành phần này tạo thành một mạch đơn giản hoạt động mà không cần nguồn điện riêng.

Khi một thiết bị kích hoạt NFC, chẳng hạn như điện thoại thông minh, ở cách thẻ NFC khoảng 1,6 inch (4 cm), mạch của thiết bị đó sẽ tạo ra một trường điện từ. Cả đầu đọc và thẻ đều chứa cuộn cảm, là những cuộn dây đóng vai trò là ăng-ten. Cuộn cảm được cấp điện của đầu đọc tạo ra một trường điện từ bao quanh cuộn dây không được cấp điện trong thẻ.

Sự tương tác này tạo ra một lực điện động (EMF) trong cuộn dây của thẻ thông qua cảm ứng từ, truyền năng lượng một cách hiệu quả. Dòng điện cảm ứng cung cấp năng lượng cho chip silicon trong thẻ không có nguồn điện riêng, cho phép nó xử lý và truyền dữ liệu trở lại đầu đọc.

Thiết lập này hoạt động như một máy biến áp thu nhỏ, với đầu đọc và thẻ tạo thành cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Dòng điện cảm ứng cung cấp năng lượng cho chip silicon, cho phép nó gửi dữ liệu được lưu trữ trở lại đầu đọc bằng cách sử dụng cuộn dây giống như ăng-ten. Kiểu giao tiếp hai chiều này rất tiết kiệm năng lượng và các mạch có thể rất nhỏ gọn.

Mạch của đầu đọc NFC khác với thẻ ở chỗ nó chủ động tạo ra trường điện từ và bao gồm một bộ thu để giải mã dữ liệu do thẻ gửi. Để so sánh, mạch của thẻ rất nhỏ, được thiết kế chỉ để lưu trữ lượng nhỏ dữ liệu. Hai loại thẻ NFC thường được sử dụng trong hàng tiêu dùng có dung lượng lưu trữ từ 48 byte đến 2 kilobyte. Chúng lý tưởng để lưu trữ và truyền những mẩu thông tin nhỏ như chi tiết liên hệ, thông tin xác thực Wi-Fi, ID sản phẩm hoặc các lệnh cơ bản để tự động hóa nhà thông minh.

Hai loại thẻ NFC phổ biến nhất trong các ứng dụng tiêu dùng, nhưng có năm loại trong tiêu chuẩn chính thức. Diễn đàn NFC, nơi đặt ra các tiêu chuẩn toàn cầu cho công nghệ NFC, có định nghĩa riêng cho từng tiêu chuẩn. Các tiêu chuẩn này đảm bảo tính tương thích. Mỗi loại thẻ được thiết kế cho các trường hợp sử dụng cụ thể.

1. Thẻ loại 1: Đây là những thẻ có dung lượng bộ nhớ thấp nhất, từ 96 byte đến 2 kilobyte. Chúng được sử dụng để truyền thông tin đơn giản, có độ bảo mật thấp, như nhúng liên kết trang web vào áp phích.
2. Thẻ loại 2: Đây là những thẻ NFC được sử dụng phổ biến trong hàng tiêu dùng. Chúng linh hoạt, nhanh hơn thẻ Loại 1 và cung cấp dung lượng bộ nhớ lớn hơn. Ví dụ bao gồm lưu trữ thông tin xác thực Wi-Fi hoặc nhúng thẻ vào danh thiếp để chia sẻ thông tin liên hệ.
3. Thẻ loại 3: Các thẻ này được thiết kế cho các hoạt động phức tạp hơn và tương thích với Tiêu chuẩn Công nghiệp Nhật Bản (JIS). Một ví dụ là việc sử dụng chúng trong hệ thống bán vé điện tử trong giao thông công cộng.
4. Thẻ loại 4: Một loại thẻ NFC phổ biến khác. Những tính năng này có tính năng bảo mật nâng cao và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống thanh toán không tiếp xúc, như nhúng vào thẻ tín dụng và thẻ ghi nợ. Công nghệ này cũng nằm trong một chiếc thẻ cho phép ai đó vẫy nó trước đầu đọc để mở những cánh cửa an toàn. Nó được tích hợp vào nhiều thiết bị nhà thông minh.
5. Thẻ loại 5: Các thẻ này sử dụng công nghệ NFC-V và được biết đến với phạm vi mở rộng và độ bền. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng IoT công nghiệp, như theo dõi tài sản hoặc lập kế hoạch bảo trì trong sản xuất.

Tất cả các loại thẻ NFC có thể được lập trình lại để thay đổi dữ liệu hoặc lệnh của chúng. Tuy nhiên, không thể sửa đổi một số dữ liệu, như thông tin ID duy nhất. Để ngăn chặn việc lập trình lại trái phép, thẻ NFC có thể bị khóa sau khi lập trình bằng cách đặt thẻ ở chế độ chỉ đọc.

Rủi ro và bảo mật thẻ NFC

Công nghệ NFC kết hợp các phương pháp điển hình để tăng cường bảo mật, đặc biệt trong các ứng dụng nhạy cảm như thanh toán và kiểm soát truy cập. Các giao thức mã hóa bảo vệ dữ liệu người dùng trong quá trình truyền, chẳng hạn như Tiêu chuẩn mã hóa nâng cao (AES) hoặc mật mã khóa công khai. Đối với thanh toán không tiếp xúc, đầu đọc NFC sẽ khởi tạo một kênh bảo mật và trao đổi khóa mật mã để xác thực giao dịch. Ngoài ra, dữ liệu động thường được sử dụng trong hệ thống thanh toán, nghĩa là các mã duy nhất được tạo cho mỗi giao dịch, giúp tăng cường bảo mật hơn nữa.

Trong các ứng dụng kiểm soát truy cập, thẻ được kích hoạt NFC sử dụng số nhận dạng duy nhất (UID) kết hợp với xác thực phản hồi thử thách. Ví dụ: mỗi thẻ truy cập tại khách sạn được lập trình riêng khi bạn đăng ký. Khi đầu đọc gửi một số thử thách ngẫu nhiên, thẻ sẽ xử lý nó bằng khóa mật mã và phản hồi bằng một giá trị được mã hóa. Hệ thống xác thực phản hồi, chỉ cấp quyền truy cập nếu các giá trị khớp nhau. Tuy nhiên, công nghệ NFC không phải là không có lỗ hổng.

nghe lén

Nghe lén xảy ra khi kẻ tấn công chặn liên lạc giữa thẻ NFC và đầu đọc. Vì NFC hoạt động ở tần số 13,56 MHz nên phạm vi đánh chặn thường rất ngắn, thường dưới 10 cm. Mặc dù có thể nhưng việc nghe lén sẽ gặp khó khăn do tính chất tầm ngắn của NFC và các giao thức mã hóa bảo mật dữ liệu được truyền. Ngay cả khi kẻ tấn công chặn liên lạc, dữ liệu được mã hóa vẫn không thể đọc được nếu không có khóa giải mã thích hợp.

Các cuộc tấn công chuyển tiếp liên quan đến hai thiết bị được kết nối. Một thiết bị chặn giao tiếp từ thẻ NFC và chuyển tiếp nó tới đầu đọc NFC trong thời gian thực.

Tấn công tiếp sức

Các cuộc tấn công chuyển tiếp liên quan đến hai thiết bị được kết nối. Một thiết bị chặn giao tiếp từ thẻ NFC và chuyển tiếp nó tới đầu đọc NFC trong thời gian thực. Kẻ tấn công không cần sao chép thẻ mà thay vào đó sử dụng phần cứng chuyên dụng để mở rộng phạm vi tín hiệu NFC. Ví dụ: một thiết bị có thể ở gần thẻ thanh toán và một thiết bị khác ở gần thiết bị đầu cuối thanh toán để đánh lừa hệ thống cho phép một giao dịch bất hợp pháp. Điều này thường được giải quyết bằng cách tạm dừng giao dịch và yêu cầu xác nhận của người dùng.

Nhân bản thẻ

Nhân bản thẻ xảy ra khi kẻ tấn công sao chép dữ liệu được lưu trữ trên thẻ NFC để tạo bản sao của riêng chúng. Nhiều thẻ NFC sử dụng mã định danh duy nhất (UID) và xác thực bằng mật mã để ngăn chặn việc sao chép. Các giao thức động, như thay đổi mã bảo mật của thẻ truy cập hàng ngày, giảm nguy cơ sử dụng thẻ nhân bản một cách độc hại.

Thẻ NFC là một công nghệ đáng tin cậy và an toàn. Hầu hết các lỗ hổng NFC đều xuất phát từ việc triển khai không đúng cách hoặc do người dùng thiếu nhận thức. NFC an toàn như các phương pháp mã hóa tương tự được sử dụng trong các công nghệ khác. Nó cũng được hưởng lợi từ khoảng cách gần trong phạm vi ngắn cần thiết để bắt đầu tương tác giữa thẻ và đầu đọc.

Thẻ NFC kết nối thế giới vật lý và kỹ thuật số, giúp tương tác hàng ngày mượt mà và nhanh hơn. Thật hợp lý khi các giao dịch thẻ tín dụng chuyển từ ký biên nhận sang “chạm” nhanh chóng không tiếp xúc vào thẻ hoặc điện thoại sang thiết bị đầu cuối thanh toán. Ứng dụng của họ trải rộng trên các ngành từ bán lẻ và chăm sóc sức khỏe đến IoT và các lĩnh vực sáng tạo. Khi công nghệ NFC tiến bộ, những công cụ nhỏ bé này sẽ tiếp tục đơn giản hóa và làm phong phú thêm cuộc sống của chúng ta, hỗ trợ thanh toán an toàn, các sáng kiến ​​bền vững, v.v.

Bất cứ ai cũng có thể lập trình thẻ NFC của riêng mình bằng một thiết bị như Flipper Zero. Phần cứng và chương trình cơ sở của nó là nguồn mở và tài liệu tốt của nó giúp bạn bắt đầu nhanh chóng. Thẻ NFC giúp thực hiện tác vụ dễ dàng hơn và nhanh hơn. Công nghệ NFC dường như được triển khai ở nhiều nơi hơn bạn nghĩ, vậy tại sao bạn không nắm quyền kiểm soát và sử dụng nó trong cuộc sống của chính mình?