utilizaÇÃo de near-field communication em dispositivos mÓveis
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UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
ROGER TADEU DOS SANTOS
UTILIZAO DE NEAR-FIELD COMMUNICATION EM DISPOSITIVOS MVEIS
So Paulo 2012
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ROGER TADEU DOS SANTOS
UTILIZAO DE NEAR-FIELD COMMUNICATION EM DISPOSITIVOS MVEIS
Trabalho de Concluso de Curso de Ps
Graduao apresentado Universidade
Presbiteriana Mackenzie como requisito
parcial para a obteno do ttulo de
Especialista em Projeto e Desenvolvimento de Sistemas
ORIENTADOR: Prof. Dr. Ismar Frango Silveira
So Paulo
2012
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ROGER TADEU DOS SANTOS
UTILIZAO DE NEAR-FIELD COMMUNICATION EM DISPOSITIVOS MVEIS
Trabalho de Concluso de Curso de Ps
Graduao apresentado Universidade
Presbiteriana Mackenzie como requisito
parcial para a obteno do ttulo de
Especialista em Projeto e Desenvolvimento de Sistemas
Aprovada em 01 de novembro de 2012.
BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________ Prof. Dr. Ismar Frango Silveira
Universidade Presbiteriana Mackenzie
_____________________________________________ Profa. Ms. Ana Cludia Rossi
Universidade Presbiteriana Mackenzie
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minha famlia, pelo constante incentivo e
apoio; a meus amigos, pela confiana na
realizao deste trabalho.
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AGRADECIMENTOS
Ao Dr. Ismar Frango Silveira, minha eterna gratido, por ter sido professor e orientador
que, com sua competncia, me fez concluir esta empreitada.
Ms. Ana Cludia Rossi, pelo constante acompanhamento do desenvolvimento deste
trabalho.
Ao Adrian Stabiszewski, pelo suporte prestado na utilizao de suas bibliotecas e apoio
no desenvolvimento deste trabalho.
Ao Michael Rafael Ruiz, pelo suporte ao desenvolvimento de software para leitores
NFC da ACS.
Ao Luiz Carlos Cotrim Guimares Junior, pelo apoio ao desenvolvimento do framework
para o SQLite da plataforma Android.
Ao Paulo Henrique Martins, grande amigo, pelo incentivo realizao deste trabalho.
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RESUMO
O objetivo deste trabalho o estudo da tecnologia Near-Field Communication para
construo de uma aplicao para dispositivos mveis com funcionalidades relativas a
pagamentos de tarifas de sistemas de transportes. Um sistema ser desenvolvido para
dar suporte utilizao de dispositivos mveis, tags e um leitor NFC. Este sistema ser
construdo com uma arquitetura de integrao entre os dispositivos NFC utilizados e
utilizar os modos de operao peer-to-peer e leitura/escrita da tecnologia NFC. A
aplicao ser apoiada por um dispositivo mvel com a plataforma Android, atravs da
utilizao de sua API para NFC, por um leitor NFC conectado a um computador e por
tags NFC. Ao final deste estudo ser feita uma anlise de implantao da soluo
fornecida e das vantagens e desvantagens do emprego desta tecnologia.
Palavras-chave: Near-Field Communication, NFC, contactless, dispositivos mveis,
Android
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ABSTRACT
The goal of this work is the study of Near-Field Communication technology to build an
application for mobile devices supporting payments of transport systems tariffs. A
system will be developed to support the use of mobile devices, tags and a NFC reader.
This system will be built with an integration architecture between the devices used and
will use peer-to-peer and read/write operating modes of NFC. The application will be
supported by a mobile device based on the Android platform by using its API for NFC,
a NFC reader connected to a computer and NFC tags. By the end of this study an
analysis will be in order to evaluate the deployment of the solution provided and the
advantages and disadvantages of the use of this technology.
Keywords: Near-Field Communication, NFC, contactless, mobile devices, Android
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LISTA DE ILUSTRAES
Figura 1 - O smbolo da tecnologia NFC, conhecido como N-mark .............................. 17
Figura 2 - Google Wallet: um servio de pagamento eletrnico com NFC .................... 19
Figura 3 - Comparao de distncia e taxa de transferncia das tecnologias wireless 29
Figura 4 - Arquitetura de um dispositivo mvel com NFC ............................................. 34
Figura 5 - Diferena entre a arquitetura NFC de dispositivos mveis seguros e no
seguros ......................................................................................................................... 35
Figura 6 - Dispositivos com arquiteturas NFC seguras ................................................. 36
Figura 7 - Pilha de protocolos do modo leitura/escrita .................................................. 41
Figura 8 - Representao de uma mensagem NDEF ................................................... 43
Figura 9 - Representao de um registro NDEF ........................................................... 45
Figura 10 - Pilha de protocolos do modo peer-to-peer .................................................. 49
Figura 11 - Pilha de protocolos do modo emulao de cartes .................................... 54
Figura 12 - Arquitetura da plataforma Android .............................................................. 65
Figura 13 - Ciclo de vida de uma atividade do Android ................................................. 70
Figura 14 - Funcionamento do mecanismo de despacho de mensagens ..................... 80
Figura 15 - Dispositivos NFC utilizados para o desenvolvimento .................................. 81
Figura 16 - Estrutura de um comando APDU ................................................................ 83
Figura 17 - Estrutura de uma resposta para um comando APDU ................................. 84
Figura 18 - Diagrama de casos de uso do sistema ....................................................... 88
Figura 19 - Diagrama de implantao do sistema ......................................................... 90
Figura 20 - Diagrama de atividades do caso de uso Solicitar Pagamento .................. 91
Figura 21 - Tela gerada pelo Android para permitir o envio da mensagem NDEF ........ 94
Figura 22 - Abas da tela principal da aplicao ............................................................. 95
Figura 23 - Tela de configurao de conta de usurio .................................................. 96
Figura 24 - Tela de compra de crditos ......................................................................... 97
Figura 25 - Tela de configurao da aplicao ............................................................. 98
Figura 26 - Tela gerada a partir dos dados fornecidos pelo GPS do dispositivo ........... 99
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Figura 27 - Log de estabelecimento de conexo SNEP para envio de mensagem NDEF
.................................................................................................................................... 101
Figura 28 - Diagrama de componentes do sistema ..................................................... 104
Figura 29 - Pilha de protocolos para o modo peer-to-peer do sistema de pagamentos
.................................................................................................................................... 105
Figura 30 - Formato de uma mensagem de pagamento ............................................. 106
Figura 31 - Diagrama de classes do pacote org.mackenzie.protocol .......................... 108
Figura 32 - Diagrama de clases do pacote org.mackenzie.crypto ............................... 111
Figura 33 - Diagrama de classes do pacote org.nfc.mackenzie.context ..................... 112
Figura 34 - Diagrama de classes do pacote org.nfc.mackenzie.backend ................... 114
Figura 35 - Diagrama de classes da camada de acesso aos dados ........................... 116
Figura 36 - Diagrama de classes da camada de regras de negcio ........................... 117
Figura 37 - Diagrama de classes da camada de apresentao .................................. 118
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LISTA DE ABREVIATURAS
AES Advanced Encryption Standard ARR Android Application Record APDU Application Protocol Data Unit ABM Asynchronous Balanced Mode CSMA Carrier Sense Multiple Access ECDH Elliptic Curve Diffie-Hellman ECMA European Computer Manufacturers Association ETSI European Telecommunications Standards Institute XML eXtensible Markup Language GPS Global Positioning System GSM Global System for Mobile Communications HDLC High-Level Data Link Control HC Host Controller HCI Host Controller Interface HCP Host Controller Protocol IEC International Electrotechnical Comission ISO International Organization of Standardization IP Internet Protocol JIS Japanese Industrial Standards JCE Java Criptography Extension LLCP Logical Link Layer Protocol NDK Native Development Kit NPP NDEF Push Protocol NFC Near Field Communication NFCIP Near Field Communication Interface and Protocol NFC Near-Field Communication NFC CLF NFC Contactless Front-end NDEF NFC Data Exchange Format NFC HAL NFC Hardware Abstraction Layer NFC-WI NFC Wired Interface ORM Object Relational Mapping OHA Open Handset Alliance OTA Over The Air PC/SC Personal Computer/Smart Card PCD Proximity Coupling Device PICC Proximity Integrated Circuit Card QR Code Quick Response Code RFID Radio Frequency Identification RF Radiofrequncia
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RTD Record Type Definition SMC Secure Memory Card SE Security Element SDP Service Discovery Protocol SNEP Simple NDEF Exchange Protocol SWP Single Wire Protocol SIM Subscriber Identity Module TNF Type Name Format UICC Universal Integrated Circuit Card VCD Vicinity Coupling Device VPN Virtual Private Network
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SUMRIO
1. INTRODUO ............................................................................................. 15 2. NFC .............................................................................................................. 17 2.1. HISTRICO ................................................................................................. 20 2.2. PADRONIZAO ........................................................................................ 22 2.2.1. NFCIP-1 ....................................................................................................... 24
2.2.2. NFCIP-2 ....................................................................................................... 25
2.2.3. NFC-SEC ..................................................................................................... 26
2.2.4. ISO/IEC 14443 ............................................................................................. 26
2.3. COMPARAO COM OUTRAS TECNOLOGIAS ...................................... 28 2.4. TIPOS DE DISPOSITIVOS .......................................................................... 30 2.4.1. Classificao dos dispositivos ...................................................................... 31
2.5. ARQUITETURA ........................................................................................... 33 2.5.1. Security Element .......................................................................................... 34
2.5.2. Interface NFC ............................................................................................... 37
2.5.3. Interface entre SE e NFC Controller ............................................................. 37
2.5.4. Host Controller e HCI ................................................................................... 39
2.6. MODOS DE OPERAO ............................................................................ 39 2.6.1. Leitura/Escrita .............................................................................................. 40
2.6.1.1. Tags Suportadas .......................................................................................... 41
2.6.1.2. NDEF............................................................................................................ 42
2.6.2. Peer-to-peer ................................................................................................. 48
2.6.2.1. Logical Link Control Protocol ........................................................................ 49
2.6.2.2. Simple NDEF Exchange Protocol ................................................................. 51
2.6.2.3. NDEF Push Protocol .................................................................................... 52
2.6.3. Emulao de cartes .................................................................................... 53
2.7. SEGURANA .............................................................................................. 55 2.8. FRAMEWORKS NFC................................................................................... 57 2.8.1. Open NFC .................................................................................................... 58
2.8.2. LibNFC ......................................................................................................... 59
3. DESENVOLVIMENTO PARA DISPOSITIVOS MVEIS ............................. 60
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3.1. PLATAFORMA ANDROID ........................................................................... 62 3.1.1. Open Handset Alliance ................................................................................. 63
3.1.2. Arquitetura .................................................................................................... 64
3.1.2.1. Linux Kernel ................................................................................................. 65
3.1.2.2. Bibliotecas nativas ........................................................................................ 66
3.1.2.3. Android Runtime ........................................................................................... 67
3.1.2.4. Framework de aplicao .............................................................................. 68
3.1.2.5. Aplicaes e widgets .................................................................................... 68
3.1.3. Ciclo de vida da aplicao ............................................................................ 69
3.1.4. Blocos de Construo .................................................................................. 74
3.1.5. Recursos ...................................................................................................... 75
3.1.6. Segurana .................................................................................................... 75
3.1.7. Suporte ao NFC ........................................................................................... 76
3.1.7.1. Sistema de despacho de mensagens .......................................................... 78
4. DESENVOLVIMENTO DA APLICAO ..................................................... 81 4.1. AMBIENTE ................................................................................................... 81 4.1.1. Leitor NFC .................................................................................................... 82
4.1.1.1. Comunicao ............................................................................................... 83
4.1.2. Dispositivo mvel ......................................................................................... 84
4.1.3. Tags ............................................................................................................. 85
4.1.4. Bibliotecas .................................................................................................... 86
4.2. O SISTEMA .................................................................................................. 88 4.2.1. A aplicao do dispositivo mvel .................................................................. 92
4.2.2. A aplicao do leitor NFC ............................................................................. 99
4.3. DESENVOLVIMENTO ............................................................................... 101 4.3.1. O protocolo de comunicao ...................................................................... 104
4.3.2. Apresentao dos pacotes ......................................................................... 108
4.3.2.1. Pacote org.mackenzie.protocol .................................................................. 108
4.3.2.2. Pacote org.mackenzie.crypto ..................................................................... 110
4.3.2.3. Pacote org.nfc.mackenzie.context .............................................................. 112
4.3.2.4. Pacote org.nfc.mackenzie.backend ............................................................ 113
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4.3.2.5. Pacote org.nfc.mackenzie .......................................................................... 115
5. CONCLUSO E TRABALHOS FUTUROS ............................................... 120 6. REFERNCIAS .......................................................................................... 122
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1. INTRODUO
Os dispositivos mveis esto cada vez mais presentes e com maior poder de
processamento. Os mais avanados j possuem um poder de processamento
semelhante ao de alguns computadores modernos, utilizam processadores de vrios
ncleos, processadores grficos dedicados e tambm possuem um grande espao de
armazenamento. Grande parte destes dispositivos possui sensores e outros elementos
para controle do aparelho que tambm podem ser utilizados para melhor interao do
usurio com o dispositivo, como por exemplo, sensor de proximidade, luminosidade,
acelermetro, giroscpio, Global Positioning System (GPS) e Near-Field
Communication (NFC). Existem aplicativos desenvolvidos para tais plataformas que
baseiam suas funcionalidades em um ou mais destes recursos para fornecer uma
experincia ainda melhor para o usurio.
Dentre todos estes recursos disponveis em dispositivos mveis, o NFC tem grande
destaque e est ganhando importncia nos ltimos anos, no s entre pesquisadores,
mas no mercado de fabricantes de dispositivos mveis tambm, pois empresas que
so referncias na rea de tecnologia, como o Google, possuem dispositivos ou
sistemas com suporte a este recurso. No final de 2010, o Google lanou seu primeiro
aparelho com suporte a NFC, o Galaxy Nexus. Alm disso, o Google j lanou
aplicativos que utilizam este recurso.
NFC uma tecnologia de comunicao sem fio de curto alcance que possibilita a troca
de informaes entre dois dispositivos de maneira simples e intuitiva. Os usurios de
dispositivos com NFC precisam apenas aproximar seus aparelhos de outros
dispositivos com o mesmo recurso para que seja iniciada a comunicao. Esta
praticidade proporciona a criao de diversas aplicaes. Atravs da tecnologia NFC
possvel substituir algumas tarefas do cotidiano de um usurio pela utilizao de
dispositivos mveis com a tecnologia NFC. Por exemplo, o ato de realizar o pagamento
da tarifa de um transporte coletivo atravs de um smartcard contactless pode ser
substitudo com a utilizao de um dispositivo mvel atravs do mesmo gesto de
aproximao de dispositivo.
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Baseada no recurso NFC, uma aplicao para dispositivos mveis ser desenvolvida e
permitir pagamentos de tarifas associadas utilizao de meios de transporte
coletivos, como nibus ou trens. De maneira complementar, para comunicao com o
dispositivo mvel, ser desenvolvida outra aplicao com a utilizao de um leitor NFC
que representar uma catraca do meio de transporte. Um sistema com suporte
tecnologia NFC para realizao de pagamentos consequentemente utilizar mais de
um tipo de dispositivo em sua arquitetura, at porque o NFC compatvel com algumas
tecnologias de smartcards contactless. Esta caracterstica proporciona suporte s
infraestruturas de sistemas baseados em pagamentos com smartcards contactless ao
mesmo tempo em que a tecnologia NFC introduzida. Portanto, este ambiente
abrigar um sistema com uma arquitetura heterognea por parte dos dispositivos
utilizados, mas homognea quanto ao meio de comunicao.
Este trabalho resultar em um sistema com uma arquitetura de integrao entre
dispositivos com suporte a tecnologia NFC. Uma aplicao ser construda com base
na plataforma Android para dispositivos mveis, atravs da utilizao de sua API para
NFC. O leitor NFC estar conectado a um computador pessoal e tambm ter uma
aplicao de apoio utilizao do dispositivo mvel como forma de pagamento. Apesar
de integrar elementos como internet, servios de autenticao e tags NFC, este
trabalho no tem como objetivo estud-los especificamente. Estes elementos sero
utilizados apenas para analisar a viabilidade de sua utilizao na aplicao e seu
impacto na arquitetura do sistema.
Parte do desafio em desenvolver um sistema com base na tecnologia NFC est na
escassez de livros sobre o assunto. Como a especificao da tecnologia NFC est em
constante evoluo e o aumento de sua popularidade algo relativamente recente,
existem poucas publicaes sobre o assunto. Entretanto, h interesse de diversas
empresas do setor e uma ampla quantidade de estudos sobre o assunto.
Ao final deste estudo ser feita uma anlise de implantao da soluo desenvolvida
em transportes coletivos e das vantagens e desvantagens do emprego desta
tecnologia.
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2. NFC
O NFC, tambm chamado de comunicao por campo de proximidade, uma
tecnologia de comunicao sem fio e sem contato de curto alcance, que possibilita a
troca de informaes entre dois dispositivos. Basta que haja uma aproximao de dois
dispositivos NFC para que seja iniciada a comunicao.
Figura 1 - O smbolo da tecnologia NFC, conhecido como N-mark
A comunicao NFC envolve sempre dois dispositivos e a transferncia de dados entre
eles bidirecional, em uma distncia que vai de 0 cm at 10 cm, dependendo dos
dispositivos utilizados (COSKUN, 2012). Atua na faixa dos 13.56 MHz, frequncia que
livre de restries na maior parte do mundo, com taxas de transferncias que variam
de 106 a 424 kbit/s (COSKUN, 2012). Suas principais utilidades so a transmisso de
uma pequena quantidade de dados e a iniciao de uma conexo secundria. Essas
caractersticas podem ser utilizadas como ponto de partida para uma srie de outras
aplicaes, o que torna o uso da tecnologia NFC muito diversificado.
A tecnologia NFC funciona de maneira intuitiva: dois dispositivos NFC iniciam uma
comunicao imediatamente aps terem sido aproximados, sem a necessidade de um
toque fsico ocorrer. Essa aproximao o ponto de partida para qualquer
comunicao NFC e a caracterstica mais importante da tecnologia. A ideia principal
de uso de NFC, embora existam diferentes modos de operao, consiste em ter uma
aplicao em um dispositivo mvel, que ao ser aproximado de outro dispositivo NFC
que tenha a informao necessria para o processamento da aplicao, a mesma seja
automaticamente inicializada e realize o processamento automtico da informao
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recebida sem que haja interao do usurio com o dispositivo mvel. O usurio pode
aproximar o dispositivo mvel a outros dispositivos como tags NFC, leitores NFC ou at
mesmo outros dispositivos mveis NFC, e com base apenas nesta ao, obter o
resultado esperado, como realizar um pagamento por exemplo.
Esta praticidade proporciona a criao de diversas aplicaes, pois atravs do NFC,
uma interao especial entre o ser humano e o computador estabelecida. Esta
interao recebe o nome de computao ubqua. Segundo (COSKUN, 2012), o NFC
um dos caminhos para se atingir a computao ubqua.
Como esta tecnologia proporciona uma comunicao em pequenas distncias, o risco
de uma interceptao dos dados sendo transferidos, apesar de existir, relativamente
pequeno porque o dispositivo interceptador precisaria estar posicionado dentro do
alcance do outro dispositivo. Seu principal uso tende a ser em aplicaes que utilizem
informaes confidenciais, como pagamento atravs de dispositivos mveis, porm,
medida que novas aplicaes so desenvolvidas, novas interaes com esta tecnologia
podem ser estabelecidas. J possvel encontrar jogos que a utilizem, como o Angry
Birds produzido pela Rovio. De fato, o uso de um dispositivo NFC em um ambiente
habilitado para esta tecnologia pode facilitar vrias tarefas do cotidiano do usurio,
como por exemplo:
Baixar contedo multimdia de um cartaz ou pster;
Trocar contatos entre telefones;
Efetuar pagamento em meios de transporte, bilheterias, entre outros;
Imprimir um documento em uma impressora compatvel;
Parear dispositivos Bluetooth;
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19
Figura 2 - Google Wallet: um servio de pagamento eletrnico com NFC
Do ponto de vista tcnico, o NFC pode ser visto como extenso da tecnologia Radio
Frequency Identification (RFID). O RFID tambm uma tecnologia de comunicao
sem contato, que combina um pequeno chip de identificao com um leitor em um
nico dispositivo e pode ter um alcance de muitos metros de distncia, desde que se
tenha uma fonte de energia externa, o que torna seu uso bastante diferenciado.
O NFC utiliza o conceito fsico de campo de induo magntica para fazer com que
dois dispositivos se comuniquem. Um dos principais objetivos desta tecnologia fazer
com que os benefcios da comunicao sem fio do RFID sejam estendidos s tarefas
do cotidiano do usurio, substituindo e buscando simplificar diversas interaes com o
meio fsico. Mesmo com o RFID sendo amplamente utilizado, principalmente em
tarefas como deteco ou rastreio de produtos, a introduo do NFC prope diversas
maneiras diferentes de utilizao por causa da distncia menor e pela possibilidade de
haver inteligncia e poder de processamento nos dois lados da comunicao.
Dispositivos NFC tambm podem substituir alguns tipos de smartcards que so
amplamente utilizados por sistemas de transporte, por exemplo. Alm disso, capaz
de prover segurana quanto transmisso e armazenamento de dados, conforme
especificao da tecnologia.
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20
O NFC tambm pode ser utilizado em conjunto com outros protocolos para selecionar
dispositivos e automatizar os processos de configurao. Por exemplo, os parmetros
para estabelecimento de conexo com uma rede wireless podem ser transmitidos
atravs da comunicao com outro dispositivo NFC, como uma tag NFC. A
configurao de uma rede wireless normalmente exige uma interao razovel do
usurio, como busca de rede adequada e configurao de usurio e senha, e o uso da
tecnologia NFC permite que essa interao seja simplificada para uma simples
aproximao de dispositivos. Outro fator importante que o tempo gasto para
estabelecimento de conexo menor que 0,1s, ou seja, extremamente baixo em
comparao com o protocolo de comunicao Bluetooth, que pode atingir at 6s
(ATOJI, 2010).
2.1. HISTRICO
O NFC pode ser compreendido como uma extenso da tecnologia RFID que tambm
capaz de interagir com interfaces baseadas em smartcards. Em resumo, o NFC herda
um pouco do conceito de cada uma destas tecnologias, que sero brevemente
apresentadas a seguir. Quanto ao RFID, pode-se entender que o cdigo de barras foi
seu precursor enquanto o carto magntico foi o precursor dos smartcards (COSKUN,
2012).
O cdigo de barras nada mais do que uma representao visual de dados relativos
ao objeto em que ele est associado. Esta informao interpretada por leitores de
cdigos de barras e transferida para computadores, que a processam ou enviam para
outros dispositivos e sistemas. Inicialmente os cdigos de barras possuam apenas
uma dimenso, e eram representados por listras verticais paralelas que variaram sua
largura e espaamento. Em seguida, evoluiu para cdigos de barras bidimensionais,
como o Quick Response Code (QR Code), e passou a ter a capacidade de armazenar
mais informaes.
O RFID por sua vez, uma tecnologia que usa comunicao atravs de ondas de rdio
para trocar dados entre um leitor e uma tag RFID. A transmisso de dados resultado
das ondas eletromagnticas, cuja distncia varia de acordo com a frequncia e o
campo magntico. Suas tags so pequenos circuitos que podem conter aplicaes ou
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dados. Nesta tecnologia existem tags passivas e ativas. As passivas tm um circuito
integrado e uma antena, mas no tem fonte prpria de energia e podem se comunicar
apenas atravs de um campo eletromagntico, em uma distncia que pode chegar at
alguns metros. As ativas tem sua prpria fonte de energia e podem atingir distncias
maiores. So consideradas mais confiveis pelo fato de poderem manter uma sesso
de comunicao com energia prpria. O uso da tecnologia RFID est mais relacionado
s aplicaes de controle de estoque, pedgios, transporte e at mesmo rastreio de
animais.
O carto magntico um carto que contm um espao para armazenamento de
informao em pequenas partculas magnticas ligadas a uma resina. Os dados so
lidos quando o carto deslizado pela interface de um dispositivo de leitura magntica.
A informao presente no carto gravada no momento de sua confeco e nunca
mais sobrescrita. Cartes bancrios so os maiores exemplos de uso desta
tecnologia.
J os smartcards contm um circuito integrado com memria embutida, e geralmente
possuem um micro controlador para segurana. Podem ser divididos em trs grupos:
de contato, contactless (sem contato) e hbrido. Um smartcard de contato se comunica
com um leitor de cartes atravs de contato fsico direto e o leitor que prov a energia
necessria para o funcionamento do carto. No caso dos smartcards contactless, a
comunicao ocorre quando o carto aproximado do dispositivo de leitura. Este leitor
emite um campo eletromagntico que serve como fonte de energia para o
funcionamento do carto. J um smartcard hbrido suporta os dois modos de
funcionamento anteriores, podendo variar o nvel de segurana requerido para algum
deles.
Com um breve conhecimento destas tecnologias possvel identificar diversas
caractersticas que foram aproveitadas no NFC. Dispositivos NFC tambm podem ter
fonte prpria de energia, assim como as tags RFID, e podem ter um chip dedicado para
segurana em sua arquitetura, como nos smartcards. Tanto na tecnologia RFID quanto
em smartcards contactless, existe o conceito de comunicao por proximidade,
presente em NFC. O NFC utiliza a mesma frequncia do RFID, que de 13.56MHz
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22
com uma taxa de transferncia de dados de 106, 212 ou 424 kbit/s, que limita seu uso
para transferncia de informaes pequenas. Existem diferentes modos de
funcionamento para comunicao entre dispositivos mveis, tags e leitores compatveis
com NFC. Entretanto, as aplicaes desenvolvidas para NFC tendem a ter propsitos
diferentes por causa da caracterstica da distncia, que curta e principalmente, por
causa do suporte comunicao peer-to-peer.
2.2. PADRONIZAO
A tecnologia NFC foi desenvolvida pela Philips em conjunto com a Sony, no final de
2002, com a finalidade de estabelecer um padro para a comunicao do tipo
contactless. O termo contactless utilizado para designar a comunicao que ocorre
pela proximidade de dois dispositivos sem que haja algum toque fsico.
O final de 2002 representa o incio da padronizao da tecnologia, pois foi nesta data
que a European Computer Manufacturers Association (ECMA) adotou a tecnologia
como um padro. Ao final do ano seguinte, em dezembro de 2003, foi a vez da
International Organization of Standardization (ISO) e da International Electrotechnical
Comission (IEC) adotarem a tecnologia como um padro. Alm destas, a European
Telecommunications Standards Institute (ETSI) tambm reconhece o NFC. Para
promover a tecnologia, as empresas Nokia, Philips e Sony fundaram o NFC Forum em
2004.
O NFC o resultado da juno de vrias outras tecnologias (COSKUN, 2012).
Smartcards, dispositivos mveis, leitores de carto, comunicao de curto alcance,
segurana de comunicao, transaes e sistemas de pagamento esto entre as
motivaes para o surgimento do NFC. De fato, a tecnologia NFC depende de muitas
destas tecnologias para existir e por este motivo que diversas organizaes
diferentes esto envolvidas direta ou indiretamente na padronizao e na evoluo do
NFC.
Estas organizaes so responsveis por estabelecerem os padres de suas
respectivas tecnologias e o resultado da juno de todas essas tecnologias serve para
definir uma viso comum para o uso do NFC, de maneira segura e funcional. Estes
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diversos padres devem ser interoperveis para que se estabelea um ecossistema
NFC com sucesso. Dentre estas organizaes, podemos destacar:
NFC Forum: a principal aliana utilizada para especificar os padres NFC.
Promove o uso da tecnologia NFC atravs da definio de especificaes que
garantem a interoperabilidade entre dispositivos e servios. Atravs deste frum
j foram especificados os modos de operao peer-to-peer e leitura/escrita. Para
o modo leitura/escrita, definiram as especificaes Record Type Definition (RTD)
e NFC Data Exchange Format (NDEF) enquanto para o modo peer-to-peer
definiram a especificao Logical Link Control Protocol (LLCP). Tambm
definiram o smbolo da tecnologia NFC, para que seja imediatamente
reconhecida pelas pessoas;
GlobalPlatform: uma associao sem fins lucrativos que identifica, desenvolve
e publica especificaes que facilitam o desenvolvimento de aplicaes
interoperveis e seguras e o gerenciamento de mltiplas aplicaes embutidas
em smartcards seguros;
GSM Association: uma associao de operadoras de celular e empresas
relativas ao ramo que oferecem suporte padronizao, desenvolvimento e
promoo da tecnologia Global System for Mobile Communications (GSM).
Representa os interesses destas empresas e tem o objetivo de direcionar o
crescimento da indstria de comunicao mvel;
ISO/IEC: ISO a maior organizao para definio de padres no mundo. Como
uma organizao no governamental, estabelece a ponte entre os interesses
pblicos e privados. Em conjunto com a IEC, que prepara as especificaes
relativas eletrnicos, fornecem as especificaes do NFC;
ECMA International: uma organizao sem fins lucrativos para padronizao
de sistemas de informaes e comunicaes. Publica relatrios tcnicos e
realiza estudos sobre dispositivos mveis e NFC;
ETSI e ETSI Smart Card Platform: uma organizao sem fins lucrativos que
produz padres para tecnologias de informaes e comunicaes, incluindo
telefonia mvel e fixa, rdio e internet. Gerencia a especificao do carto
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Subscriber Identity Module (SIM) e poderia permitir que cartes SIM
contivessem aplicaes NFC;
Java Community Process (JCP): responsvel pelo desenvolvimento da
tecnologia Java, que por sua vez, forte candidata para as aplicaes NFC;
Open Mobile Alliance (OMA): desenvolve padres abertos para a indstria de
telefonia mvel;
3rd Generation Partnership Project (3GPP): uma colaborao entre grupos de
telecomunicaes para criar uma nova gerao da especificao para
dispositivos mveis. Suas especificaes so baseadas nos avanos da
tecnologia GSM;
EMVCo: seu objetivo prover interoperabilidade entre smartcards e terminais de
leitura em nvel global, independentemente do fabricante, instituio financeira
ou emissor do carto.
Vrios padres j foram definidos para a comunicao entre dois dispositivos NFC,
dentre eles o Near Field Communication Interface and Protocol (NFCIP), que contm
as especificaes mais importantes da tecnologia. Estes padres definem, na camada
fsica da arquitetura NFC, os modos de comunicao do campo eletromagntico e
outras questes tcnicas associadas.
O NFCIP subdividido em dois padres: o NFCIP-1 e o NFCIP-2. Os dispositivos NFC
precisam atender essas especificaes para serem compatveis com o padro
internacional para interoperabilidade com smartcards, cartes de proximidade (ISO/IEC
14443), cartes de vizinhana (ISO/IEC 15693) e tambm para os cartes contacless
Sony FeliCa (JIS X 6319). Sendo assim, com esta combinao de diferentes
tecnologias baseadas em comunicao contactless e smartcards, o NFC compatvel
com as tecnologias mais utilizadas no mercado, oferecendo compatibilidade com
infraestruturas e sistemas j em funcionamento (KORTVEDT, 2009).
2.2.1. NFCIP-1
Em NFCIP-1 esto definidos os modos de comunicao ativo e passivo, o campo
eletromagntico, os sinais de comunicao da interface do campo eletromagntico e o
fluxo geral do protocolo. Alm disso, define um protocolo de transporte que inclui
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25
ativao do protocolo, troca de dados, deteco de erros e desativao do protocolo. O
NFCIP-1 est padronizado em ISO/IEC 18092, ECMA 340 e ETSI TS 102 190.
A pilha de protocolos presente nesta especificao baseada na ISO/IEC 14443 e a
diferena principal est nos protocolos de comando. Isto permite que os dispositivos
NFCIP-1 sejam capazes de se comunicar com algumas tags e smartcards, alm de
outros dispositivos em modo peer-to-peer.
Dentre as caractersticas da comunicao que esto especificadas neste padro,
podemos destacar os esquemas de modulao, a taxa de transferncia, a codificao
dos bits, a inicializao e a finalizao da comunicao, a representao dos bits, o
enquadramento dos dados, a deteco de erros, seleo de protocolos, seleo dos
parmetros e troca de dados.
As taxas de transferncia de dados tambm esto definidas neste padro. Durante
uma comunicao, a taxa de transferncia pode ser alterada pelos dispositivos
envolvidos, porm a classificao do modo de comunicao no pode ser alterada
durante uma comunicao, j que o ponto de partida para o incio da mesma.
2.2.2. NFCIP-2
Em NFCIP-2 est definido o mecanismo de seleo de modo de comunicao. Este
mecanismo foi projetado para no interromper alguma comunicao j existente na
frequncia de 13.56MHz para dispositivos que implementem o NFCIP-1, o Proximity
Coupling Device (PCD) e o Vicinity Coupling Device (VCD). O NFCIP-2 est
padronizado em ISO/IEC 21481, ECMA 352 e ETSI TS 102 312, enquanto o PCD est
padronizado em ISO/IEC 14443 e o VCD est padronizado em ISO/IEC 15693.
Dispositivos que seguem as especificaes de NFCIP-2 precisam implementar
algumas caractersticas de ISO/IEC 14443, ISO/IEC 15693 e tambm as funes de
iniciador e alvo definidas em ECMA 340. Isto faz com que este dispositivo seja
compatvel com aplicaes que utilizam tecnologia Sony FeliCa ou MIFARE.
Apesar de todos os padres com os quais o NFCIP-2 compatvel utilizarem a mesma
frequncia de comunicao, os modos de comunicao so diferentes. Portanto, esta
especificao utiliza o protocolo Carrier Sense Multiple Access (CSMA) para garantir
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26
que um campo eletromagntico no seja iniciado se o dispositivo detectar uma
comunicao em andamento.
A comunicao segue um princpio de escutar antes de falar. Se um dispositivo
pretende se comunicar, ele deve se certificar que no existe nenhum campo
eletromagntico ao seu redor, para que no haja interferncia em outra comunicao
que esteja em andamento. O dispositivo permanecer parado enquanto detectar outro
campo eletromagntico e aguardar o trmino da comunicao. Se outros dois
dispositivos responderem a solicitao de comunicao enviada, o dispositivo iniciador
da comunicao detectar que houve uma coliso e no continuar a comunicao at
que haja apenas uma resposta em um perodo de tempo determinado com preciso.
2.2.3. NFC-SEC
O protocolo NFC-SEC foi desenvolvido para fornecer segurana em comunicaes
peer-to-peer. Como o NFCIP-1 no prov segurana, o protocolo NFC-SEC serve para
complementar este aspecto. Este padro define uma pilha de protocolos que
possibilitam o uso de funes de criptografia, definidas pela aplicao, na camada de
enlace.
O NFC-SEC constitudo por dois protocolos: NFC-SEC e NFC-SEC-01. O NFC-SEC
define os servios de segurana como proteo contra espionagem e alterao de
dados e est padronizado em ECMA 385. O NFC-SEC-01 est padronizado em ECMA
386 e define os servios de criptografia utilizando algoritmos como Elliptic Curve Diffie-
Hellman (ECDH) e Advanced Encryption Standard (AES). Este protocolo define os
mecanismos de criptografia que definem o uso de protocolo ECDH para troca de
chaves e o algoritmo AES para criptografia de dados e integridade. O protocolo
tambm prev o uso de outros algoritmos de criptografia no futuro atravs de um
campo identificador.
2.2.4. ISO/IEC 14443
Este padro internacional foi desenvolvido para suportar comunicao por
radiofrequncia (RF) na frequncia 13.56MHz. Essa comunicao baseada em
acoplamento eletromagntico entre um carto de proximidade e um leitor, que utiliza
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um micro controlador e uma antena que opera na frequncia especificada. Desta
forma, este padro permite que a troca de informaes ocorra sem que haja contato
entre os dispositivos. Neste padro, as transaes acontecem entre um carto e um
leitor, que so representados como Proximity Integrated Circuit Card (PICC) e PCD,
respectivamente.
Esta especificao composta pelas quatro partes seguintes:
Parte 1 Caractersticas Fsicas de Smartcards Contactless: define as
caractersticas fsicas dos smartcards, alm de requerimentos e testes que
precisam ser executados durante a fabricao dos cartes;
Parte 2 Interface de Energia e Sinal RF: determina como o carto recebe
energia do campo eletromagntico, define a interface de RF e os tipos de
sinalizao A e B. Estes tipos classificam os cartes em dois grupos distintos:
tipo A e tipo B;
Parte 3 Inicializao e Anti-Coliso: define os protocolos de inicializao e
tratamento anti-coliso pra os tipos A e B;
Parte 4 Protocolo de Transmisso: define os protocolos de alto nvel para
transmisso de dados para os tipos A e B. Estes protocolos so opcionais e os
cartes podem ou no oferecer suporte a esta parte da especificao.
Tecnologias diferentes surgiram para atender as especificaes dos smartcards, mas
apenas algumas so compatveis com a especificao do padro ISO/IEC 14443.
Algumas das principais so MIFARE e FeliCa.
MIFARE um tipo de smartcard contactless, que foi criado e continua sendo
desenvolvido pela NXP Semiconductors, que uma empresa ligada a Philips. MIFARE
obedece especificao ISO/IEC 14443 Tipo A. Contm uma famlia de cartes de
diferentes tipos e propsitos, como o Ultralight, Standard, DESFire, Classic, Plus e
SmartMX. Cartes baseados em MIFARE esto sendo utilizados principalmente em
solues para transporte, bilheterias, controle de acesso, pagamento virtual, pedgios
e programas de fidelidade.
FeliCa tambm um carto de proximidade que trabalha na frequncia 13.56MHz e
possui alta velocidade para operaes de leitura e escrita. desenvolvido pela Sony e
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usado principalmente como cartes de dinheiro eletrnico. A Sony tentou lanar este
carto como ISO/IEC 14443 Tipo C, mas no obteve aprovao. Portanto, no se
tornou um padro ISO/IEC e apenas obedece ao padro japons X 6319, definido pela
entidade Japanese Industrial Standard (JIS), que especifica cartes de proximidade de
alta velocidade (COSKUN, 2012).
2.3. COMPARAO COM OUTRAS TECNOLOGIAS
Devido variedade de tecnologias baseadas em RF para estabelecer comunicao e
trocar informaes, foram criadas aplicaes para diversas funcionalidades, como
rastreio de animais e objetos, pagamento, identificao segura de pessoas, entre
outras. Entretanto, apesar de todas estas aplicaes utilizarem tecnologias que
dependam de ondas de rdio para transferncia de dados, a maneira como estas
ondas so utilizadas depende dos requisitos da aplicao. Isto significa que ainda que
existam vrias tecnologias baseadas em RF para troca de dados, cada uma tem sua
particularidade e por conta disso acabam sendo mais teis para um determinado tipo
de aplicao.
O RFID tem como elemento principal a tag RFID, que conhecida por ser simples, de
baixo custo e descartvel. Esta tag contm um circuito integrado com dados e uma
antena para enviar estes dados a um leitor. Assim que a tag entra no raio de ao de
um leitor, os dados armazenados so enviados para este leitor. No existe um
mecanismo de segurana ou autenticao nesta tecnologia, portanto qualquer leitor
compatvel capaz de obter o contedo presente na tag RFID.
Os smartcards do tipo contactless, por sua vez, tambm interagem com algum
dispositivo externo utilizando tecnologia RF. Porm, os smartcards tem um micro
controlador para segurana e uma memria interna, que so utilizados para gerenciar,
armazenar e fornecer acesso aos dados no carto. Alm disso, so capazes de realizar
tarefas computacionais mais complexas, como criptografia. A distncia para que o leitor
seja capaz de estabelecer uma comunicao com o carto de aproximadamente 10
cm, mas pode variar de acordo com o tipo de smartcard utilizado. Por causa disso,
estes smartcards costumam ser utilizados em aplicaes que exigem um alto nvel de
segurana, como documentos e solues de pagamento. O uso de smartcards
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contactless em aplicaes implica em alta integridade e confidencialidade com relao
informao armazenada e transferida.
J o NFC tem como caractersticas mais importantes o pareamento automtico e a
segurana implcita devido pequena distncia com a qual se consegue comunicar
com outro dispositivo, que no precisa ser necessariamente um leitor. O NFC possui
baixas taxas de transferncia de dados na comunicao e atua sob distncias
pequenas. A comparao na imagem a seguir deixa mais clara o posicionamento da
tecnologia NFC perante outras tecnologias wireless (COSKUN, 2012):
Figura 3 - Comparao de distncia e taxa de transferncia das tecnologias wireless
Entretanto, o NFC possui um modo de comunicao peer-to-peer, onde dois
dispositivos ativos podem se comunicar. J nas tecnologias RFID e smartcards
contactless, a comunicao sempre ocorre atravs de um dispositivo passivo e um
leitor. Em outras palavras isto significa que no NFC, dois dispositivos com poderes
computacionais elevados podem estabelecer uma comunicao. Alm disso, leitores
NFC tambm so compatveis com tags RFID e smartcards contactless.
O recurso de pareamento automtico do NFC muito til para utilizao em aplicaes
para dispositivos mveis. Estas aplicaes podem ser executadas automaticamente,
assim que uma tag lida. Por exemplo, o browser de um celular pode ser
automaticamente executado assim que uma tag contendo um URL lida. Todo esse
processamento pode ocorrer sem a interao do usurio com o dispositivo e isto
possvel porque no NFC o pareamento automtico a partir do momento em que dois
dispositivos NFC so aproximados entre si. Com a tecnologia Bluetooth, por exemplo,
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este tipo de interao seria mais complexo, pois implicaria em busca de dispositivos,
pedido de pareamento e autorizao.
Enquanto o NFC estabelece apenas redes ponto-a-ponto, o Bluetooth capaz de
estabelecer redes ponto-a-multiponto, possui o maior alcance e maior taxa de
transferncia. Por isto, o NFC no pode ser considerado um substituto do Bluetooth,
pois ambos tm finalidades distintas. Ao utilizar Bluetooth, geralmente necessrio
estabelecer um pareamento entre os dispositivos envolvidos, o que no ocorre no NFC,
pois a curta distncia j significa que houve a inteno de realizar a comunicao. Alm
disso, o Bluetooth no capaz de oferecer um modo de operao passivo assim como
o NFC, e tambm no a melhor escolha para aplicaes que exigem um elevado
nvel de segurana.
2.4. TIPOS DE DISPOSITIVOS
As partes envolvidas na comunicao NFC so chamadas de dispositivos NFC, e so
divididas em trs grupos distintos, descritos a seguir:
Dispositivos mveis NFC: so celulares ou smartphones que possuem a
tecnologia NFC integrada e podem ser considerados os principais dispositivos
do NFC. Atualmente estes dispositivos so responsveis por promover a
tecnologia e despertar interesse em fabricantes e usurios, pois celulares so
dispositivos com maior facilidade de utilizao e alcance;
Leitores NFC: um leitor NFC um dispositivo capaz de estabelecer
comunicao e realizar transferncia de dados com outro dispositivo NFC.
Geralmente est conectado a um computador e faz parte de um sistema,
atuando no papel de entrada e sada de dados. Exemplos comuns do uso destes
dispositivos so terminais de venda, onde o leitor utilizado para estabelecer a
ligao entre um sistema de pagamentos e um dispositivo mvel NFC para a
realizao de pagamentos;
Tags NFC: a tag NFC um dispositivo semelhante a uma tag RFID, onde no
h fonte de energia prpria, mas existe a capacidade de armazenamento
atravs de um pequeno circuito ativado por meio de campos eletromagnticos.
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31
2.4.1. CLASSIFICAO DOS DISPOSITIVOS
Cada sesso de comunicao NFC composta por duas partes. Estas partes podem
ser classificadas sob duas perspectivas: uma delas baseada na capacidade de um
dispositivo NFC ter sua prpria fonte de energia e gerar seu prprio campo
eletromagntico e a outra baseada em um ponto de visto algortmico, ou seja, de
acordo com o papel que a parte exerce no contexto da comunicao.
De acordo com a classificao sob a perspectiva algortmica, a parte que realiza a
primeira etapa de comunicao, ou seja, a parte que inicia a comunicao chamada
de iniciadora. Esta parte tem a responsabilidade de gerenciar a comunicao e a troca
de dados. Em contrapartida, a parte que responde s requisies do iniciador
chamada de alvo. A configurao desta comunicao NFC semelhante arquitetura
cliente-servidor, onde a comunicao tambm iniciada com uma requisio do cliente
que respondida pelo servidor (COSKUN, 2012). Em um cenrio onde um dispositivo
participa ativamente da sesso de comunicao, realizando requisies sobre nmeros
de cartes de crdito, bilhetes, entre outros, ou enviando informaes com base em
clculos efetuados, este dispositivo considerado iniciador, enquanto o outro
dispositivo que recebe as requisies, processa as informaes e envia respostas
considerado o alvo.
De acordo com a classificao sob a perspectiva de fonte de energia, uma parte
considerada ativa se seu componente NFC tem sua prpria fonte de energia e gera o
seu prprio campo eletromagntico, podendo assim iniciar e gerenciar a comunicao.
Enquanto isso, a parte que no tem nenhuma fonte de energia e depende do campo
eletromagntico gerado pelo dispositivo ativo chamada de passiva e possui apenas a
capacidade de responder as requisies recebidas.
O relacionamento entre as classificaes pode ser visualizado na tabela a seguir:
Papel do Dispositivo Dispositivo Ativo Dispositivo Passivo
Iniciador Possvel No possvel
Alvo Possvel Possvel
Tabela 1: classificao de um dispositivo NFC
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Desta forma, possvel observar que o dispositivo iniciador sempre ser um dispositivo
ativo, pois ele precisa ter sua prpria fonte de energia para gerar o campo
eletromagntico necessrio para o incio da comunicao NFC. Por sua vez, o
dispositivo alvo pode ser tanto ativo quanto passivo na comunicao. O alvo pode ser
ativo, quando utilizar sua prpria fonte de energia para responder s requisies ou
pode ser passivo, quando depender do campo eletromagntico gerado pelo iniciador
para obter a energia necessria para a comunicao.
Uma tag NFC, por exemplo, como foi concebida para ser um dispositivo de baixo custo
e baixa capacidade de armazenamento, no contm nenhuma fonte de energia e
depende de uma fonte de energia externa para exercer sua funo. Portanto, uma tag
ser sempre um dispositivo alvo e passivo na comunicao, j que no capaz de
gerar seu prprio campo eletromagntico. Em outras palavras, ela foi concebida para
ser manipulada por um dispositivo ativo. Quando um dispositivo ativo aproximado de
uma tag, imediatamente a energia proveniente do seu campo eletromagntico
consumida pela tag NFC, que inicializada. Duas tags no podem se comunicar entre
si, pois no h energia para realizar essa inicializao.
Os leitores NFC so dispositivos que sempre participaro como dispositivos ativos na
comunicao, e so capazes de realizar transferncia de dados de forma bidirecional
com outro dispositivo NFC. J um dispositivo mvel NFC, tem a capacidade de
participar na comunicao NFC em qualquer configurao possvel apresentada na
tabela anterior. Ele pode ser um dispositivo iniciador e ativo ao ler o contedo de uma
tag NFC, por exemplo. Pode ser considerado um dispositivo alvo e ativo ao responder
uma requisio de outro dispositivo mvel NFC que seja iniciador da comunicao e,
alm disso, pode ser considerado alvo e passivo, no caso de emular o funcionamento
de um smartcard. Estas funcionalidades sero vistas com mais detalhes na abordagem
dos modos de operao.
Quando um dispositivo tem fonte de energia prpria, naturalmente ele ser utilizado
para iniciar e gerenciar a comunicao NFC, enquanto um dispositivo que no tem s
poder responder s requisies de um dispositivo ativo. Estes pontos de vista devem
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ser considerados complementares e so muito importantes para o entendimento da
dinmica da tecnologia NFC e da comunicao entre os dispositivos.
2.5. ARQUITETURA
Um dispositivo mvel que contm tecnologia NFC composto por circuitos integrados,
Security Elements (SEs) e uma interface NFC. Esta interface NFC possui um
componente chamado de NFC Contactless Front-end (NFC CLF) que representa a
porta de entrada para comunicao. Alm disso, a interface possui uma antena NFC e
um chip denominado NFC Controller, que serve para gerenciar uma sesso de
comunicao. Em um dispositivo mvel sempre haver pelo menos um SE, que estar
ligado diretamente ao NFC Controller e poder ser utilizado para manter a segurana
em sesses de comunicao. Mais de um SE pode estar ligado ao mesmo NFC
Controller para oferecer ainda mais segurana comunicao.
Para o NFC Controller se comunicar com o SE, necessrio que uma interface comum
entre eles seja utilizada. Atualmente, as interfaces suportadas para estabelecer esta
ligao so Single Wire Protocol (SWP) e NFC Wired Interface (NFC-WI). Alm do NFC
Controller, o SE tambm pode ser acessado internamente pelo Host Controller (HC) ou
por outro dispositivo NFC presente no campo eletromagntico. Atravs dessas
interfaces o SE capaz de fornecer um ambiente seguro para dados e aplicativos, que
possibilitam o uso e armazenamento de informaes confidenciais.
O HC a parte principal de qualquer dispositivo mvel. Atravs da Host Controller
Interface (HCI) possvel estabelecer uma interface de comunicao entre o NFC
Controller e o HC. Adicionalmente, atravs do ISO/IEC 7816 estabelecida uma
interface entre os SEs e o HC. Assim, o HC tem a capacidade de configurar o modo de
operao do NFC Controller usando a interface HCI, processar os dados que so
enviados e recebidos e estabelecer uma conexo entre o NFC Controller e o SE. Alm
disso, o HC mantm todas as outras funes do dispositivo mvel. Uma ilustrao
desta arquitetura demonstrada na figura a seguir (COSKUN, 2012):
-
34
Figura 4 - Arquitetura de um dispositivo mvel com NFC
2.5.1. SECURITY ELEMENT
A tecnologia NFC considerada segura pela caracterstica da curta distncia para
realizar a comunicao, mas s isso no o suficiente para que haja segurana
(BREITFU, 2006). A distncia prov uma pequena segurana quanto ao meio fsico,
mas quanto ao meio lgico necessrio que haja um elemento de segurana na
arquitetura do hardware, denominado SE.
O SE serve para garantir aos usurios e provedores de servio que a comunicao
NFC acontecer sob um ambiente seguro e protegido para diversos modelos de
negcio que precisem de tais recursos. Alm disso, prov recursos para autenticao
segura. O SE uma combinao de hardware, software, interfaces e protocolos
embutidos em um dispositivo mvel que, juntos, disponibilizam um meio seguro de
armazenar e trocar informaes (COSKUN, 2012).
Um SE necessita de um sistema operacional para funcionar, como MULTOS, JavaCard
OS, entre outros. Este sistema operacional deve suportar a execuo segura de
-
35
aplicaes, o carregamento seguro de aplicaes e o armazenamento seguro de dados
destas aplicaes.
Aplicaes NFC armazenadas e executadas na memria do HC de um dispositivo
mvel no esto protegidas contra manipulao dos dados salvos na memria, seja
intencional ou no. Aplicaes armazenadas desta maneira provavelmente tem seu
uso voltado para tarefas que no necessitam de segurana, como leitura de psteres,
por exemplo. J em solues de pagamento, a segurana imprescindvel, pois estas
aplicaes costumam trocar ou armazenar informaes confidenciais. Sendo assim,
para garantir a segurana, aplicaes crticas devem ser armazenadas e executadas
na memria do SE de um dispositivo mvel NFC. Uma variedade de componentes
pode ser utilizada como SEs, como Universal Integrated Circuit Cards (UICCs), cartes
de memria ou outro tipo de hardware integrado. A figura a seguir mostra a diferena
entre uma arquitetura NFC segura e no segura (COSKUN, 2012):
Figura 5 - Diferena entre a arquitetura NFC de dispositivos mveis seguros e no seguros
Pode-se notar que no h segurana se no houver um canal de comunicao direto
entre o NFC Controller e o SE, pois neste caso a troca de informaes deve ocorrer
atravs do HC do dispositivo mvel. Sendo assim, a informao trafega por elementos
externos ao ambiente NFC e est vulnervel interceptao. A figura a seguir
exemplifica as arquiteturas que podem ser criadas com a funcionalidade necessria
para prover um ambiente seguro (COSKUN, 2012):
-
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Figura 6 - Dispositivos com arquiteturas NFC seguras
A primeira arquitetura apresentada possui um componente de hardware embutido
como SE. Esta alternativa consiste em um pequeno chip soldado diretamente na placa
do dispositivo mvel e que no pode ser removido sem perda de funcionalidade. O
nvel de segurana oferecido nesta soluo equivalente ao nvel de segurana de um
smartcard. Este chip precisa ser personalizado toda vez que um usurio novo utilize o
dispositivo mvel e por enquanto no h padro estabelecido para comunicao entre
o dispositivo mvel e o SE para esta configurao.
A segunda arquitetura possui um carto de memria seguro como SE, denominado
Secure Memory Card (SMC). Este carto um pouco diferente de um carto de
memria convencional: composto de memria, um smartcard embutido e um
controlador para este smartcard. Em resumo, este carto uma mistura de carto de
memria e um smartcard. Possui a segurana equivalente a um smartcard e
compatvel com vrios padres e interfaces j definidos para smartcards. Este carto
possui uma grande capacidade de armazenamento e, por ser removvel, pode ser
reaproveitado se o usurio decidir trocar de dispositivo mvel sem que seja necessria
uma personalizao;
A terceira arquitetura apresenta um componente UICC como SE. UICC um tipo de
smartcard em que implementada a tecnologia SIM, e por isso popularmente
conhecido como SIM. Esta tecnologia compatvel com todos os padres de
smartcards, capaz de armazenar diversas aplicaes de diferentes origens e garante
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integridade e segurana para os dados destas aplicaes. Assim, estes cartes podem
armazenar aplicaes relacionadas telefonia ao mesmo tempo em que armazenam
aplicaes de pagamentos, por exemplo. Atualmente, este o cenrio considerado
ideal para a utilizao do SE em dispositivos mveis, pois so pessoais, seguros,
portveis e podem ser facilmente gerenciados atravs da tecnologia Over The Air
(OTA), por onde as operadoras de celular so capazes de manipular as aplicaes e os
dados das aplicaes presentes no SIM atravs dos prprios meios de comunicao.
2.5.2. INTERFACE NFC
A interface NFC composta por um front-end contactless chamado NFC CLF, uma
antena NFC e um NFC Controller. O NFC Controller torna possvel a comunicao NFC
em um dispositivo mvel. Funciona como um modulador e demodulador entre o sinal
analgico do campo eletromagntico e a antena NFC, que por sua vez, conectada ao
NFC Controller atravs de alguns componentes passivos, como capacitores, resistores
e indutores.
O NFC CLF o front-end analgico do NFC Controller. Possui uma interface lgica
com um protocolo definido acima da camada de enlace, que por onde as mensagens
so trocadas entre o SE e o NFC CLF.
Em toda arquitetura NFC que seja segura, h uma interface entre o SE e o NFC
Controller, alm de uma interface entre o HC e o NFC Controller. Assim, os dados que
so transmitidos atravs da interface contactless podem ser encaminhados diretamente
pelo NFC Controller at o SE, e vice-versa. Desta forma, o HC no envolvido na
comunicao.
2.5.3. INTERFACE ENTRE SE E NFC CONTROLLER
Existem vrias solues para estabelecer uma interface entre o SE e o NFC Controller,
porm as mais importantes so a NFC-WI e a SWP (COSKUN, 2012).
O NFC-WI uma interface digital de ligao padronizada por ECM 373, ISO/IEC 28361
e ETSI TS 102 541. Neste padro, o SE definido como um transceiver e o NFC
Controller como um front-end. O SE est conectado ao NFC Controller atravs de dois
fios. Estes fios so denominados Signal-In (SIGIN) e Signal-Out (SIGOUT),
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respectivamente. Cada fio estabelece uma interface digital e carrega dois sinais
binrios que so definidos como HIGH e LOW. Os sinais transmitidos entre o NFC
Controller e o SE so modulados e digitalmente recebidos ou enviados pelo campo
eletromagntico. Neste padro, o transceiver a entidade que envia mensagens pelo
SIGIN e recebe pelo SIGOUT, enquanto o front-end a entidade que envia pelo
SIGOUT e recebe pelo SIGIN. O NFC-WI totalmente compatvel com todos os modos
de operao e todas as taxas de transferncia de dados definidas ISO/IEC 18092 e
ISO/IEC 14443.
J o SWP define uma conexo entre o SE e o NFC Controller com apenas um fio,
diferentemente do NFC-WI, e est padronizado em ETSI TS 102 613. O SWP um
protocolo full duplex e possui uma taxa de transferncia de 212 kbit/s at 1.6 Mbit/s
para distncias de at 10 cm. A interface SWP um protocolo ponto-a-ponto orientado
a bit que possui um princpio de funcionamento similar ao princpio de mestre e escravo
da computao. Neste caso o NFC Controller o mestre e o SE o escravo. O SWP foi
concebido com o propsito de ser utilizado por cartes UICC para dispositivos mveis,
pois apenas um contato est disponvel para ligao. Porm, h uma exceo onde a
energia do carto UICC fornecida pela interface NFC, ao invs do prprio dispositivo
mvel. Neste caso, mais contatos so utilizados pela interface NFC. Esta opo
possibilita que o dispositivo seja utilizado de maneira passiva quando a bateria est
descarregada.
Os dados transmitidos neste protocolo so representados por estados binrios de
voltagem e corrente no fio. A transmisso de dados entre a interface NFC e o SE
ocorre pela modulao do sinal da voltagem, e na direo oposta os dados so
transmitidos pela modulao do sinal da corrente. No topo da camada fsica, o
protocolo High-Level Data Link control (HDLC) utilizado para controlar a transmisso
de dados entre a interface NFC e o SE. Este protocolo padronizado em ISO/IEC
13239 e prov deteco e correo de erros, sincronizao de sinal e controle de fluxo.
O SWP carrega pacotes pequenos para a camada de aplicao e permite o roteamento
de mensagens para diferentes componentes dentro do dispositivo mvel.
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2.5.4. HOST CONTROLLER E HCI
HCI uma interface lgica que permite a comunicao entre a interface NFC e um
processador e mltiplos SEs. O HCI utilizado em vrios dispositivos eletrnicos, como
dispositivos mveis, perifricos, entre outros, e est padronizado em ETSI TS 102 622.
Define uma interface entre entidades lgicas chamadas hosts que operam um ou mais
servios. Uma rede de dois ou mais hosts chamada de host network, e um dos hosts
desta rede tambm responsvel por gerenci-la. Este host chamado de host
controller.
Esta interface possui trs componentes: um conjunto de gates por onde so trocados
comandos, respostas e eventos, um mecanismo de mensagens Host Controller
Protocol (HCP) e um mecanismo de roteamento HCP que capaz de fracionar
mensagens quando necessrio.
2.6. MODOS DE OPERAO
Existem trs modos de operao especificados pelo NFC Forum e cada um deles foi
concebido com um propsito diferente. Nestes modos de operao, os dispositivos so
utilizados de maneiras diferentes e resultam em cenrios distintos. Cada um destes
modos possui suas prprias caractersticas, arquiteturas, protocolos e benefcios
associados. No entanto, no nvel fsico todos se baseiam nas mesmas especificaes,
e isto o que permite que todos os modos sejam associados tecnologia NFC.
A arquitetura padro dos protocolos utilizados nestes modos composta por uma
camada de protocolos analgicos e uma camada logo acima, associada a protocolos
digitais. Em outras palavras, na camada analgica encontra-se a especificao para a
parte fsica da tecnologia enquanto na camada digital encontra-se a especificao para
a parte lgica da tecnologia.
O protocolo analgico est relacionado com as caractersticas de RF dos dispositivos
NFC e, entre outras caractersticas, determina a distncia de comunicao dos
dispositivos. J o digital est relacionado ao ISO/IEC 18092 e ao ISO/IEC 14443 e
contm diretrizes para a comunicao, como atividades responsveis pelo
estabelecimento de uma conexo, ciclos de pooling, deteco de colises, entre outros.
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2.6.1. LEITURA/ESCRITA
Este modo de comunicao define o cenrio onde um dispositivo mvel NFC inicia a
comunicao com uma tag NFC com a finalidade de ler ou escrever dados nesta tag.
Internamente, subdividido em modo de leitura e modo de escrita.
No modo de leitura, o iniciador comunica-se com a tag NFC a fim de obter os dados
armazenados na tag. Nesta tag est armazenada a informao requisitada pelo
iniciador e o programa responsvel por retornar estes dados para o iniciador. J no
modo de escrita, o iniciador grava informaes na tag NFC. No caso de a tag NFC j
possuir dados armazenados, estes sero sobrescritos durante o processo de gravao.
Um dispositivo mvel ou um leitor NFC deve ser capaz de ler todos os tipos de tags
suportadas pelo NFC Forum para realizar operaes de leitura e escrita.
Quando o dispositivo mvel l uma tag NFC, diferentes aes podem ocorrer de acordo
com o contedo da tag. Uma tag NFC pode armazenar, por exemplo, um endereo de
um site. Neste caso, ao ler a tag, o dispositivo mvel pode abrir o navegador
automaticamente para acessar o site. Tambm podem existir tags com uma instruo
de execuo de aplicao armazenada, que ao ser lida faz com que uma aplicao
seja executada no dispositivo mvel.
As caractersticas de dispositivos mveis como poder de processamento, reproduo de udio e vdeo e acesso internet, quando utilizadas com este modo de operao NFC proporcionam muitas possibilidades de aplicaes interessantes tanto para usurios quanto para desenvolvedores. Um bom exemplo disso uma aplicao onde possvel comprar bilhetes de cinema ao aproximar o dispositivo mvel de um cartaz. Aplicaes com este modo de operao so numerosas e podem ser muito inovadoras. (COSKUN, 2012)
Neste modo de operao, as interfaces da camada de RF so compatveis com as
especificaes ISO/IEC 14443 Tipo A, ISO/IEC 14443 Tipo B e Sony FeliCa. O SE do
dispositivo mvel no necessrio na comunicao, j que a comunicao consiste
basicamente na manipulao dos dados da tag NFC. A tag NFC um dispositivo
passivo nesta comunicao e sua manipulao envolve alguns protocolos especficos,
que so representados na figura a seguir:
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Figura 7 - Pilha de protocolos do modo leitura/escrita
As camadas mais inferiores, comuns a todos os modos de operao, definem os
protocolos analgicos e digitais da tecnologia NFC. Acima delas, possvel observar
duas vertentes de utilizao. Uma delas com aplicaes baseadas em mensagens
NDEF e regulamentadas pelo NFC Forum, enquanto a outra pode ser completamente
proprietria, utilizando somente as especificaes mais bsicas da tecnologia NFC.
As operaes de tags representam os comandos e instrues utilizados pelos
dispositivos NFC para manipular as tags definidas pelo NFC Forum. As operaes de
leitura e escrita so realizadas atravs da utilizao da especificao NDEF.
Aplicaes NDEF so softwares cuja funcionalidade baseada na utilizao da
especificao NDEF. Geralmente esto associados a tarefas de leitura de informaes,
como psteres, estabelecimento de conexo Wi-Fi, entre outras.
Aplicaes que no so baseadas em NDEF encaixam-se tambm neste modo de
operao, porm, so aplicaes especficas de um determinado desenvolvedor. Estas
aplicaes podem servir para leitura de bilhetes, por exemplo, onde geralmente h
tecnologia proprietria envolvida.
2.6.1.1. TAGS SUPORTADAS
O NFC Forum definiu quatro tipos de tags para utilizao neste modo, numerando-as
de 1 a 4. Cada tipo de tag tem um formato e uma capacidade diferente, e so
baseados nas especificaes suportadas pela tecnologia NFC, ISO/IEC 14443 Tipo A,
ISO/IEC 14443 Tipo B e Sony FeliCa. Segundo (COSKUN, 2012), as caractersticas
mais comuns destes tipos de tags so:
Aplicaes NDEF
Operaes com tags
Aplicaes sem NDEF
Protocolo Digital
Analgico
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Tipo 1: estas tags so baseadas na especificao ISO/IEC 14443 Tipo A.
Podem ser lidas e gravadas, porm, sua gravao pode ser inibida atravs de
configurao, caso seja necessrio. Possui 1 kb de espao para
armazenamento de dados, que o suficiente para armazenar um endereo de
um site ou qualquer outra pequena quantidade de informaes. A taxa de
transferncia desta tag de 106 kbit/s;
Tipo 2: estas tags tambm so baseadas na especificao ISO/IEC 14443 Tipo
A. Assim como na tag Tipo 1, tambm podem ser lidas e gravadas, e possuem a
configurao para desabilitar a gravao. O espao de armazenamento de at
2 kb e a taxa de transferncia de 106 kbit/s;
Tipo 3: so tags baseadas no padro Sony FeliCa. Atualmente tem um espao
de armazenamento de 2 kb e a taxa de transferncia de 212 kbit/s. Porm, a
memria pode ser expansvel at 1 mb. Este tipo de tag recomendado para
aplicaes mais complexas e possui um custo elevado se comparado s outras
tags;
Tipo 4: so tags compatveis com os padres ISO/IEC 14443 Tipo A e ISO/IEC
14443 Tipo B. Estas tags so pr-configuradas durante sua fabricao e podem
ser gravveis ou no. Alm disso, o tipo da tag tambm definido em uma etapa
de fabricao. O espao para armazenamento de at 32 kb e a velocidade de
comunicao varia entre 106 e 424 kbit/s.
2.6.1.2. NDEF
NDEF um formato especificado pelo NFC Forum para as mensagens trocadas entre
dois dispositivos durante uma comunicao NFC. Esse formato consiste em uma
mensagem leve em formato binrio, concebida para encapsular um ou mais payloads
em uma nica mensagem. Um payload, tambm chamado de carga til, definido pela
aplicao e contm informaes relevantes para o processamento da mesma.
Uma mensagem NDEF pode conter um ou mais registros NDEF, cada um carregando
um payload de um determinado tipo e com tamanho de at 232-1 octetos. Octetos so
bytes onde cada um dos 8 bits modifica seu significado dentro de um determinado
contexto. Estes registros podem ser encadeados para que um tamanho maior de
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payload seja suportado (NDEF, 2006). Em uma mensgem NDEF, o primeiro registro
sempre ser marcado com uma flag Message Begin (MB) e o ltimo ser marcado com
uma flag Message End (ME), como na representao de uma mensagem NDEF a
seguir:
Figura 8 - Representao de uma mensagem NDEF
Um registro NDEF carrega trs parmetros para descrever seu payload:
Tamanho do Payload: este parmetro indica o nmero de octetos no payload.
Se o tamanho pode ser representado nos 8 primeiros octetos de um registro, a
deteco dos limites de cada registro podem ser realizada de maneira mais
eficiente;
Tipo do Payload: um identificador para representar o tipo do payload.
Mensagens NDEF suportam URIs, alguns tipos de mdia ou outro formato
especfico do NFC. Com a utilizao desta informao possvel direcionar o
payload para a aplicao mais apropriada;
Identificador do Payload: um parmetro opcional que pode ser utilizado para
atribuir ao payload um identificador no formato URI. O uso de um identificador
permite que um payload faa referncia a outros payloads, desde que suportem
tecnologias necessrias para estabelecer esta ligao atravs de URI;
O NFC Forum define vrios tipos de registros NDEF com diferentes propsitos atravs
da especificao RTD. Os principais tipos definidos em RTDs so:
URI RTD: define um registro que representa um URI e que pode ser
armazenado em uma tag ou compartilhado entre dispositivos mveis, por
exemplo;
Smart Poster RTD: define um tipo capaz de armazenar URLs, SMSs e nmeros
de telefone em uma tag e tambm seu compartilhamento entre os dispositivos.
Foi especificado especialmente para utilizao em objetos como psteres e
cartazes, para armazenar dados relativos propaganda e aes de marketing.
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O payload de uma mensagem desse tipo consiste em outra mensagem NDEF
com o seguinte formato: um registro NDEF para o ttulo, um registro para
armazenar um URI, um registro de ao que define como a mensagem deve ser
tratada, um registro para armazenar um cone, um registro para informar o
tamanho dos dados referenciados pelo URI e um registro para informar o tipo
destes dados;
Signature RTD: um registro desse tipo contm uma assinatura digital
relacionada a um ou mais registros dentro da mensagem NDEF. Esta assinatura
pode ser utilizada para verificar a integridade e autenticidade de toda a
mensagem NDEF. A assinatura digital de uma mensagem NDEF um mtodo
confivel para fornecer informaes sobre a origem das mesmas (COSKUN,
2012).
Text RTD: este tipo de registro contm texto puro. Geralmente utilizado em um
registro dentro de uma mensagem com vrios outros registros, para fornecer
descries, por exemplo. Quando aparece em uma mensagem de um nico
registro no possvel determinar um comportamento padro para esta
mensagem dentro da aplicao.
Um registro NDEF tem tamanho varivel e pode ser analisado mais detalhadamente no
modelo a seguir, conforme definido em sua especificao (NDEF, 2006).
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Figura 9 - Representao de um registro NDEF
Neste modelo, cada linha representada por pelo menos um byte e os traos verticais
so utilizados para demarcao dos bits, conforme indicado acima do modelo com a
utilizao da numerao dos bits de 7 a 0. Os campos apresentados tem a seguinte
funcionalidade:
MB: uma flag de um bit que indica o comeo de uma mensagem NDEF;
ME: uma flag de um bit que indica o fim de uma mensagem NDEF;
Chunk Flag (CF): uma flag de um bit que indica se este registro o primeiro de
um payload segmentado ou no;
Short Record (SR): uma flag de um bit, que se for ativada indica que o campo
PAYLOAD_LENGTH pode ser representado por um nico octeto. Isto serve para
que os registros se tornem mais compactos e permite que pequenos payloads
sejam utilizados com tamanho entre 0 e 255 bytes. Uma mensagem NDEF pode
conter registros normais e pequenos, e qualquer interpretador deve suportar
ambos os formatos;
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ID Length (IL): uma flag de um bit, que se for ativada indica que o campo
ID_LENGTH est presente no cabealho e pode ser representado por um nico
octeto. Caso contrrio, o campo ID_LENGTH e o ID so omitidos do registro;
Type Name Format (TNF): o valor deste campo de 3 bits indica a estrutura
utilizada para a representao do campo TYPE. No h valor padro para este
campo e valores no especificados esto reservados para tipos que sero
criados no futuro. Qualquer interpretador que receber um valor no presente na
especificao deve trat-lo como desconhecido;
TYPE_LENGTH: este campo representado por um inteiro de 8 bits e define o
tamanho do campo TYPE em bytes. Para certos valores de TNF, este campo
ser sempre 0;
ID_LENGTH: este campo representado por um inteiro de 8 bits que especifica
o tamanho do campo ID em bytes. Se o valor for 0, o campo ID ser omitido do
registro;
PAYLOAD_LENGTH: este campo representado por um inteiro que especifica o
tamanho do campo PAYLOAD em bytes. Se a flag SR estiver ativada, este
campo ter 8 bits, caso contrrio ter 32 bits. Se o valor for 0, o campo
PAYLOAD ser omitido do registro;
TYPE: um identificar que descreve o tipo do payload. Este tipo deve seguir a
estrutura definida pelo campo TNF e muito importante para a semntica da
mensagem;
ID: um identificador na forma de uma referncia URI. Este identificador deve
ser nico e essa propriedade deve ser garantida pelo responsvel por sua
gerao. O identificador pode ser relativo ou absoluto. Se for relativo, a
aplicao deve especificar uma raiz para a referncia URI. Com exceo do
primeiro registro, todos os outros registros de um payload segmentado no
devem ter o campo ID;
PAYLOAD: este campo carrega os dados utilizados pela aplicao do usurio. O
dado carregado neste campo indiferente para a especificao NDEF, e,
portanto, qualquer tipo de dado permitido;
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Atualmente a especificao NDEF prov os seguintes valores para utilizao no campo
TNF:
Registro Vazio (0x00): indica que no haver valores para TYPE, ID ou
PAYLOAD associados com este registro NDEF. Este tipo de registro til para
cartes e tags recm-formatados, pois toda tag precisa ter pelo menos um
registro NDEF;
Well-Known Record (0x01): indica que o campo TYPE utiliza o formato RTD.
Este tipo de registro utilizado para armazenar qualquer registro definido na
especificao RTD, como texto, URIs, entre outros;
MIME Media Record (0x02): indica que o campo TYPE contm um valor que
segue a formatao media-type BNF definida por RFC 2046;
Absolute URI Record (0x03): indica que o campo TYPE contm um valor que
segue a formatao absolute-URI BNF definida por RFC 3986;
External Record (0x04): indica que o campo TYPE contm um valor que segue a
especificao definida em RTD para nomes de tipos externos;
Unknown Record (0x05): indica que o tipo do PAYLOAD desconhecido.
semelhante ao uso de "application/octet-stream" em tipos MIME;
Unchanged Record (0x06): indica que o PAYLOAD faz parte de um registro
intermedirio ou final de um registro segmentado;
O NDEF oferece a possibilidade de uma aplicao enviar muitos dados de diferentes
tipos em uma nica mensagem. Uma aplicao pode, por exemplo, criar uma nica
mensagem contendo registros com endereos de sites, nmeros de telefone, textos
descritivos, entre outros. Nestes casos, o primeiro registro o que ser utilizado para
definir o significado da mensagem.
O interpretador de mensagens NDEF desmonta as mensagens e decide o que fazer
com cada tipo de payload detectado. ele que decide se a mensagem vai ser enviada
diretamente para outra aplicao do usurio ou processada internamente pela
aplicao com suporte NFC. Cada mensagem NDEF deve ser recebida ou enviada
em sua totalidade.
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Tambm importante notar que apesar de entidades MIME serem suportadas, no h
pressuposies de que um payload de um registro NDEF do tipo MIME, pois o NDEF
no pressupe nada referente aos tipos de payload carregados em uma mensagem.
Em outras palavras, um interpretador NDEF no precisa inspecionar o tipo do registro
NDEF tampouco inspecionar o contedo dentro do registro para processar a
mensagem NDEF.
2.6.2. PEER-TO-PEER
No modo peer-to-peer, dois dispositivos podem estabelecer uma conexo entre si para
troca de dados de forma bidirecional. Este modo de operao s pode ser utilizado
entre dispositivos mveis e leitores NFC e serve para trocar qualquer tipo de dado,
como contatos, fotos e mensagens de texto.
Foram definidas duas especificaes para este modo de operao, o NFCIP-1 e o
LLCP. O LLCP foi construdo em uma camada acima do NFCIP-1 na pilha de
protocolos e depende dele para funcionar. Enquanto no NFCIP-1, o iniciador e o alvo
so definidos antes da comunicao comear, no LLCP podem ser definidos pela
aplicao, que est uma camada acima na pilha de protocolos. Este recurso concede
maior flexibilidade no s para o desenvolvimento, mas tambm para a interao do
usurio com os dispositivos.
Neste modo, ambos os dispositivos possuem fonte de energia prpria e so
considerados ativos. A comunicao utiliza um canal bidirecional half duplex, pois
quando um dispositivo est transmitindo informao, o outro precisa esperar a
transmisso terminar para que possa, em seguida, transmitir dados tambm. A
interface de comunicao por RF est padronizada em ISO/IEC 18092 para este modo
de operao e a taxa de transferncia mxima de 424bkps.
O modo de operao peer-to-peer apresenta a seguinte pilha de protocolos:
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Figura 10 - Pilha de protocolos do modo peer-to-peer
Os protocolos analgicos e digitais nas camadas mais baixas, assim como no modo de
operao leitura/escrita, esto especificados em NFCIP-1. Na camada acima existe o
protocolo LLCP, que viabiliza a transferncia de unidades de informao para as
camadas superiores presentes nos dois dispositivos da comunicao. As ligaes de
protocolos provm bindings para os protocolos do NFC Forum e permitem uso de
protocolos registrados. Os protocolos do NFC Forum so aqueles utilizados para
estabelecer um vnculo com o LLCP, como Internet Protocol (IP), por exemplo. De
outro lado, existe o Simple NDEF Exchange Protocol (SNEP) que permite a troca de
mensagens NDEF entre os dispositivos, mas tambm possvel utilizar outros
protocolos sobre a camada de enlace fornecida pelo LLCP. Acima da pilha esto as
aplicaes, que podem funcionar com base no protocolo SNEP, protocolos do NFC
Forum ou outros protocolos.
2.6.2.1. LOGICAL LINK CONTROL PROTOCOL
O LLCP define uma camada de enlace para oferecer suporte comunicao peer-to-
peer entre dois dispositivos NFC e essencial para qualquer aplicao NFC que
envolve comunicao bidirecional.
O LLCP uma base slida, segundo (LLCP, 2011), para quaisquer aplicaes NFC
que funcionem no modo peer-to-peer. O LLCP baseado em funcionalidades bsicas
especificadas pelo protocolo NFCIP-1. No protocolo NFCIP-1 existe a capacidade
segmentao e montagem de dados de servio, assim como controle do fluxo de
Aplicaes
Protocolos do NFC Forum
Ligaes de protocolos
NDEF Exchange Protocol e outros protocolos
Logical Link Control Protocol (LLCP)
Protocolo Digital
Analgico
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dados, comum em protocolos half duplex. Alm disso, o protocolo NFCIP-1 estabelece
um fluxo de dados ordenado e permite o gerenciamento de erros. Em outras palavras,
fornece uma camada de enlace que pode ser considerada confivel e livre de erros.
No LLCP esto definidos servios para transporte sem conexo ou no orientado
conexo, transporte orientado conexo, ativao, superviso e desativao de
enlace, comunicao balanceada assncrona e protocolo para multiplexao.
O transporte sem conexo ou no orientado conexo prov um servio de
transmisso de dados sem reconhecimento. Este modo de transporte pode ser utilizado
se os protocolos de camadas superiores implementarem seus prprios mecanismos de
controle de fluxo. Desta forma, estas camadas no dependem do controle de fluxo
fornecido pela camada de enlace.
O transporte orientado conexo prov um servio de transmisso de dados de
maneira sequencial e com garantia de entrega de unidades de dados de servio. A
transmisso dos dados gerenciada atravs de um protocolo do tipo sliding window.
Os servios de ativao, superviso e desativao do enlace definem como dois
dispositivos NFC que estejam dentro de um campo eletromagntico reconhecem a
compatibilidade do protocolo LLCP, estabelecem uma ligao, supervisionam a
conexo com o dispositivo remoto e desativam a ligao, quando solicitado.
Dispositivos NFC possuem MACs que podem operar em modo de respostas normal,
onde existe apenas um iniciador, que possui a habilidade de enviar dados para o alvo
ou podem solicitar dados de uma tag. No LLCP, o servio de comunicao balanceada
assncrona habilita o Asynchronous Balanced Mode (ABM) em ambos dispositivos
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