Near Field Communication

Die Technik hinter NFC

08.06.2012 von Jürgen Hill

Angesichts der Euphorie, die einige Anbieter in Sachen NFC verbreiten, mutet die Technik fast wie Voodoo-Zauber an. Dabei unterscheidet sich NFC gar nicht groß von anderen Techniken, etwa RFID, bietet aber mehr Sicherheit.

Bei der NFC-Technik handelt es sich im Grunde schon um einen Oldie. Die Grundlagen für Near Field Communication wurden bereits im Jahr 2002 entwickelt. Urheber waren NXP (dahinter steht der 2006 ausgegliederte Halbleiterbereich von Philips) und Sony. NFC definiert einen internationalen Übertragungsstandard zum kontaktlosen Austausch von Daten über kurze Strecken. Je nach Quelle ist von Maximalreichweiten zwischen zehn und 50 Zentimetern die Rede. In der Praxis werden Entfernungen um die zehn Zentimeter als realistisch betrachtet.

Die Übertragung erfolgt per Funk, wobei üblicherweise die Frequenz 13,56 Megahertz verwendet wird. Die Kommunikation erfolgt dabei entweder verbindungslos oder verbindungsbehaftet. Die verbindungslose Nutzung ist nach üblicher Definition ein passives Verfahren mit einem stromlosen NFC-Tag. Es gilt als nicht sicher gegen Attacken von Dritten. Auf diesen NFC-Tags können je nach Ausführung zwischen 64 Byte und 32 KB gespeichert werden.

Anders sieht es dagegen bei der aktiven, der verbindungsbehafteten Variante aus, bei der zwei gleichwertige Transmitter (etwa zwei Smartphones oder ein Smartphone und ein Point-of-Sale-Terminal) miteinander kommunizieren. Diese etwa für Bezahlvorgänge konzipierte Lösung berücksichtigt Sicherheitsfunktionen, die direkt in die Hardware integriert werden. Gerade diese Sicherheitsfunktionen sind ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal gegenüber der einfacheren RFID-Technik. Passiver und aktiver Modus unterscheiden sich noch in einem weiteren Punkt: Passiv genutzt erhält ein NFC-Device seine Energie per Funk, während ein aktives Gerät immer eine Stromversorgung benötigt.

Neben den Betriebsmodi lässt sich NFC noch über die Nutzungsarten definieren. Der niederländische Hersteller Gemalto unterscheidet beispielsweise zwischen drei Verwendungsarten:

Die Kartenemulation: Das NFC-Gerät verhält sich wie eine kontaktlose Karte und kann beispielsweise als Ticket oder Bezahlsystem genutzt werden. Hierzu zählen NFC-Varianten wie MiFare, Calypso oder Felica sowie Bezahlsysteme wie Visa Paywave, Mastercard Paypass oder American Express ExpressPay.
Der Reader-Modus: Das NFC-Device ist im aktiven Modus und liest ein passives NFC- oder RFID-Tag. Das könnte beispielsweise eine Web-Adresse sein oder ein elektronischer Coupon auf einem Poster für das interaktive Marketing.
Der P2P-Modus: Im Person-to-Person-Einsatz kommunizieren zwei NFC-Geräte aktiv miteinander und tauschen Informationen (etwa Adressen) aus.

Schutz durch Secure Element

Den Reiz beziehungsweise Mehrwert der NFC-Technik macht die Implementierung im Smartphone aus. Hierfür ist nämlich die Verknüpfung mit einem Sicherheitsmodul (Secure Element) vorgesehen (siehe Kasten "Sichere NFC-Kommunikation ..."). Erst diese Kombination ergibt das große Potenzial für neue Geschäftsmodelle wie mobiles Bezahlen, Zugangskontrolle etc. Derzeit diskutiert die Branche drei Implementierungsvarianten:

Embedded Chip,
SIM-Bestandteil,
MicroSD NFC.

Bei der Embedded-Variante integrieren die Smartphone-Hersteller die NFC-Technik komplett (inklusive Secure Element) in ihr Gerätedesign, so dass später ein eventueller Wechsel auf ein anderes Gerät oder zu einer anderen Marke schwierig ist. Bei der SIM-Karten-Lösung ist die Sicherheitstechnik dagegen ein Bestandteil der Mobilfunkkarte. Zum einen erleichtert dies den Gerätewechsel, zum anderen hat sich der Mobilfunkkunde meist bei seinem Provider bereits mit einem Identitätsnachweis legitimiert - er ist also bekannt. Ein Pluspunkt, der gerade bei finanziellen Transaktionen nicht zu unterschätzen ist.

Ein dritter Ansatz setzt auf einer MicroSD-Karte auf, die sowohl Sicherheitstechnik als auch die gesamte Funkelektronik integriert hat. In den USA ist zudem noch eine weitere Variante zum Nachrüsten weit verbreitet: NFC-Tags, die einfach in den Gehäusedeckel eines Smartphones geklebt werden. Allerdings können sie nicht mit der Funktionalität und den Sicherheits-Features der genannten Lösungen mithalten.

Nachrüsten per MicroSD-Karte

Welches Verfahren das Rennen gewinnt, ist noch nicht absehbar. Lediglich bei der Einschätzung der MicroSD-Karte herrscht weitestgehend Einigkeit: "Die Nachrüstoption mit MicroSD NFC sehen wir als einen Markt für Nischenanbieter", urteilt Thomas Müller von HID Global.

Langfristig dürfte sich der Sicherheitschip einer NFC-Lösung hauptsächlich als SIM und als Embedded Secure Element durchsetzen. "In vielen Fällen werden Smartphones auch zwei Sicherheitschips haben", prognostiziert Jeff Miles, Vice President Mobile Transactions Worldwide bei NXP, "denn der Radio Controller, die technische Grundvoraussetzung für NFC, unterstützt zwei Secure Elements, wodurch NFC-Services vom Betriebssystem- und Hardwarehersteller sowie vom Mobilfunkunternehmen angeboten werden können."

NFC-Adapter für Apple-User

Eher eine Sonderrolle spielen NFC-Adapter. Sie werden derzeit lediglich benötigt, um Apple-Usern mit ihren iPhones den Zugang zur NFC-Welt zu ermöglichen. Wie bei Bluetooth und anderen standardisierten IT-Technologien kocht man in Cupertino auch beim Thema NFC mal wieder sein eigenes proprietäres Süppchen.

Wer erste Erfahrungen mit der NFC-Technik sammeln will, findet beispielsweise unter www.nfc-tag-shop.de sogenannte Starterkits mit Tags zum Selbstbeschreiben. Für das Beschreiben wird neben einem NFC-fähigen Handy beispielsweise noch die kostenlose Software NFC TagWriter by NXP oder der NFC Tag Writer & Reader (beide Apps sind bei Google Play zu finden) benötigt. (Computerwoche)