MASARYKOVA UNIVERZITA Fakulta informatiky BAKALÁRSKA PRÁCA. Podpora technológie NFC v OS WP8

Transcription

1 MASARYKOVA UNIVERZITA Fakulta informatiky BAKALÁRSKA PRÁCA Podpora technológie NFC v OS WP8 Brno 2012 Filip Strýčko

2 Prehlásenie Prehlasujem, že táto bakalárska práca je mojím pôvodným autorským dielom, ktoré som vypracoval samostatne. Všetky zdroje, pramene a literatúru, ktoré som pri vypracovaní používal alebo z nich čerpal, v práci riadne citujem s uvedením úplného odkazu na príslušný zdroj. Filip Strýčko Vedúci práce: Ing. Mgr. Zdeněk Říha, Ph.D.

3 Poďakovanie Rád by som poďakoval vedúcemu svojej práce, Ing. Mgr. Zděnkovi Říhovi, Ph.D, za podnetné návrhy, pripomienky a cenné rady.

4 Zhrnutie Práca sa zaoberá skúmaním podpory technológie Near Field Communication na platforme Windows Phone 8. Na úvod nás oboznamuje možnosťou využitia bezkontaktných technológii. Ďalej rozoberá technológiu NFC a NFC Data Exchange Format. So samotným skúmaním podpory nás oboznamuje v nasledujúcej časti, kde taktiež popisuje postupy pre prácu s touto technológiou na platforme WP8. V praktickej časti približuje implementáciu aplikácie v jazyku C# pre Windows Phone 8, umožňujúcu prácu s NDEF formátom. Na záver zhrnie aké možnosti nám Windows Phone v spolupráci s NFC ponúka a ako môžu byť tieto možnosti využité. Kľúčové slová NFC, NDEF, Windows Phone 8, bezkontaktné technológie, mobilný telefón

5 Obsah Úvod Využitie bezkontaktných technológií Projekty Budúcnosť NFC Predchodcovia Barcode RFID Smard Card NFC ako nová technológia Režimy komunikácie Reader/Writer režim Peer- to- peer režim Card emulation režim Zariadenia Mobilné telefóny podporujúce NFC NFC čítačky NFC tagy NDEF Bezpečnosť NFC Hrozby pre NFC tag Hrozby na NFC čítačke Hrozby pre bezpečnostný prvok NFC a mobilné platformy NFC a iné mobilné platformy Windows Phone NFC a Windows Phone Proximity API NDEF Library for Proximity API Smart Poster LaunchApp Komunikácia s pasívnym zariadením Komunikácia s aktívnym zariadením Emulácia pasívnych zariadení Aplikácia pre prácu s NDEF formátom Záver Použitá literatúra Prílohy

6 Úvod V dnešnej dobe sa informačné technológie stávajú čoraz viac neodmysliteľnou súčasťou života ľudí. Či už vedome, alebo nevedome, každodenne ich používame a uľahčujeme si s ich pomocou život. Počítače sa vyskytujú v rôznych podobách. Prvé zaberali celé miestnosti, no postupom vývoja sa darilo vytvárať čoraz menšie a výkonnejšie prístroje. S možnosťou vyvinúť počítač takej veľkosti a konfigurácie, aby ich bolo možné nosiť stále so sebou, vznikla celkom nová oblasť informačných technológií zvaná mobilné technológie[1]. Otvorila úplne nové možnosti využívania počítačov a prepojila ich s mnoho inými technológiami. V dnešnej dobe sú počítače malej veľkosti široko rozšírené vo forme mobilných telefónov. Nejedná sa už však len o mobilný telefón, veľmi často v sebe spája aj funkcie iných zariadení, napríklad fotoaparátu, multimediálneho prehrávača alebo navigačného systému. Poskytujú vysoký výpočtový výkon a ich pamäť sa počíta na gigabajty. Tieto vlastnosti im dávajú veľmi široké využitie. Integráciou technológie NFC do mobilných telefónov sa tieto možnosti ešte viac rozširujú. Prvotnou myšlienkou NFC bolo integrovanie osobných objektov do elektronických zariadení a tak eliminovať potrebu nosenia čoraz väčšieho množstva autorizačných a autentizačných objektov fyzicky so sebou[2, s.86]. Táto technológia ale prináša ďaleko širšie možnosti využitia. Po umiestnení NFC zariadenia na fyzický objekt o ňom dokážeme jednoduchým dotykom získať dodatočné informácie potrebné k vykonaniu ľubovoľnej akcie a týmto prepojiť fyzický svet s elektronickým. Cieľom mojej bakalárskej práce bolo preskúmať podporu technológie NFC v operačnom systéme Windows Phone 8 a na mobilnej aplikácii pre túto platformu demonštrovať jeho možnosti. Práca pozostáva z piatich kapitol. V prvej kapitole rozoberá možnosti využitia NFC ako bezkontaktnej technológie, jej potenciál pre nahradenie iných technológii a budúce využitie v každodennom živote. Druhá kapitola detailne analyzuje NFC technológiu, na akých princípoch je postavená a aké ponúka možnosti. Zameriava sa na komunikačné režimy, ktoré NFC definuje a typy zariadení, ktoré túto technológiu využívajú. Spomína aj bezpečnosť, ktorá sa považuje za dôležitý prvok NFC. Na úvod tretej kapitoly sa v krátkosti zameriava na operačný systém Windows Phone 8, no v zbytku kapitoly už analyzuje, akú podporu NFC ponúka. Zameriava sa na aplikačné rozhranie, dostupné nástroje a postupy pre prácu s NFC na tejto platforme. Štvrtá kapitola sa venuje praktickej časti, popisuje schopnosti vytvorenej aplikácie pre prácu s NDEF formátom. V záverečnej kapitole zhrňuje nadobudnuté informácie určené cieľom práce a ponúka návrhy na zlepšenia. 2

7 1. Využitie bezkontaktných technológií Technológia NFC slúži k bezdrôtovej komunikácii na veľmi krátke vzdialenosti, zvyčajne menej ako 4 centimetre[9]. Komunikácia prebieha vždy len medzi dvoma NFC zariadeniami súčasne, na frekvencii 13,56 MHz s rýchlosťou 106 až 424 Kb/s. Technológia je postavená na RFID a zároveň kompatibilná so Smart cards. Dodržiava protokoly ISO/IEC a ISO/IEC Technológiu vyvinuli spoločnosti Philips a Sony v roku 2002[3]. Neskôr v roku 2004 so spoločnosťou Nokia založili neziskovú organizáciu NFC Forum za účelom podpory interoperability zariadení, štandardizácie, implementácie a šírenia tejto technológie[4]. V súčasnosti do organizácie NFC Forum patrí viac ako 170 svetových spoločností, medzi ktoré patrí napríklad aj Intel, Samsung, Google, MasterCard, Visa alebo NXP. Hlavnou motiváciou pre vznik NFC bola integrácia osobných objektov do elektronického zariadenia. Mobilný telefón sa považuje za najlepšie zariadenie pre použitie NFC z dôvodu veľkého rozšírenia[2, s.11]. Hlavná výhoda tejto technológie spočíva vo vysokej miere zabezpečenia, keďže zariadenie komunikuje na krátke vzdialenosti a v implicitnom párovaní, ktoré umožní zahájenie komunikácie jednoduchým priblížením dvoch NFC zariadení. Existujú tri režimy, ktorými zariadenia dokážu komunikovať, pričom každý režim je vhodný pre iné formy použitia. Reader/Writer mód umožňuje komunikáciu medzi aktívnym a pasívnym zariadením, kde aktívne dokáže zapisovať alebo čítať z pasívneho. Peer- to- peer mód sa používa pri komunikácii medzi dvoma aktívnymi zariadeniami pre vzájomnú výmenu dát. Card emulation mód zas umožňuje na aktívnom zariadení simulovať pasívne zariadenie. To sa používa napríklad pri simulovaní čipovej karty počas platby. Zariadenia, ktoré umožňujú komunikáciu pomocou NFC, delíme podľa zdroju energie na aktívne a pasívne, kde za aktívne sa považujú zariadenia, ktoré majú vlastný zdroj energie, za pasívne zas tie, ktoré ho nemajú. Zariadenia delíme podľa použitia na NFC tagy, NFC čítačky a mobilné telefóny podporujúce NFC. NFC tag je vlastne pasívny Radio Frequency Identification tag komunikujúci na veľmi krátke vzdialenosti a jedine v Reader/Writer režime. NFC čítačka a mobilný telefón sú aktívne zariadenia, ktoré dokážu teoreticky komunikovať vo všetkých troch režimoch. 1.1 Projekty Bolo realizovaných už mnoho projektov rôznych veľkostí, ktoré sa snažili o realizáciu rozličných riešení za pomoci NFC technológie. Tieto projekty vznikli predovšetkým zo spolupráce akademickej a komerčnej sféry. Za jedny z najväčších a najznámejších projektov rozširovania NFC sa považujú projekty NFC City v mestách Oulu a Nice[2, s.595]. Tieto projekty mali za účel implementáciu NFC technológie do každodenného života, hlavne v školstve, kultúre, doprave, obchode alebo službách. Fínske mesto Oulu bolo ako prvé použité na testovanie použitia NFC technológie vo veľkom merítku. V rokoch 2006 až 2008 mali obyvatelia tohto mesta možnosť využívať rôzne verejné alebo komerčné služby v spojení s NFC. V použitých riešeniach bol využívaný hlavne Reader/Writer mód. V prípade NFC City vo francúzskom meste Nice je pozoruhodné, že sa do projektu zapojili všetci vtedajší mobilný operátori pôsobiaci vo 3

8 Francúzsku. Projekt prebiehal v rokoch 2010 až 2011 v spolupráci s University of Nice a v použitých riešeniach sa už využívali všetky tri operačné módy. 1.2 Budúcnosť Near Field Communication sa rýchlo stáva štandardnou výbavou vo väčšine nových telefónoch a mobilné platby sú jedným z hlavných ťahúňov tejto technológie. NFC však zďaleka nie je len o mobilných platbách. Táto technológia umožňuje interakciu elektronického zariadenia s fyzickým objektom, na ktorom je umiestnené pasívne NFC zariadenie obsahujúce informácie o tomto objekte. Možnosťou interakcie tohto zariadenia so zariadením s vysokým výpočtovým výkonom a pripojením k internetu prináša veľa kreatívnych možností využitia. Najväčšou motiváciou NFC je nahradiť niektoré osobné objekty z nášho každodenného života, ako napríklad platobné karty, kľúče od domu alebo auta, lístky na hromadnú dopravu alebo kultúrne podujatia, ba dokonca pas alebo vodičský preukaz. Okrem ich zlúčenia do jedného zariadenia, mobilného telefónu, nám tiež ponúkne ich jednoduchšie a bezpečnejšie používanie. Dotyk ako spôsob interreagovania so zariadeniami je človeku veľmi blízky a prirodzený. Dáta dokážu byť bezpečne uložené v oddelenej a zabezpečenej pamäti, čo ponúka omnoho vyššiu úroveň bezpečnosti ako bežné vrecko alebo peňaženka. Integráciou NFC do mobilných telefónov sa šance na úspech tejto technológie značne zvyšujú, z dôvodu ich masívneho rozšírenia. Obrázok 1: Predpoveď nárastu vlastníctva mobilných telefónov s podporou NFC u obyvateľstva. IHS isuppli, Máj Zdroj: and- wireless- communications/news/pages/us- wireless- carriers- partner- with- big- credit- card- companies- boosting- cell- phone- nfc- market.aspx 4

9 2. NFC 2.1 Predchodcovia Za bezdrôtovú komunikáciu, medzi ktorú NFC patrí, sa považuje prenos dát bez použitia káblov. Používa sa ako riešenie v podmienkach, kde nie je použitie prenosu dát cez kábel možné alebo je nepraktické. [2, s.37] Na každú vzdialenosť prenosu sú prispôsobené iné technológie. Každá z týchto technológii má svoje výhody a nevýhody. Jednou z hlavných vlastností NFC je komunikovať na krátke vzdialenosti, pričom technológii, ktoré sa na tento účel používali, alebo stále používajú, je hneď niekoľko: Barcode Barcode, alebo jednoducho čiarový kód, je optická reprezentácia dát čitateľná strojom. Čiarové kódy sú lacné na výrobu, ale dokážu obsiahnuť len malé množstvo dát, kapacita sa pohybuje v rozmedzí desiatok bitov až desiatok bajtov v závislosti od formátu a veľkosti[5]. Ich typické využitie je k identifikácii tovaru, či už v obchodoch, skladoch alebo na pošte. Čiarový kód obsahuje identifikátor tovaru, ktorý dokáže byť strojovo rýchlo čítateľný. Najznámejšie reprezentácie čiarových kódov sú UPC (Universal Product Code), EAN- 13 (European Article Number) alebo QR Code (Quick Response Code) RFID Radio Frequency Identification slúži na bezdrôtovú komunikáciu medzi RFID čítačkou a RFID tagom na vzdialenosť niekoľkých centimetrov až metrov pomocou rádiových vĺn[6]. RFID tagy sa delia na aktívne a pasívne, kde pasívne nemajú vlastný zdroj elektrickej energie a zariadenie ju získava z elektromagnetických vĺn, ktoré pri komunikácii vysiela čítačka. Aktívny tag ma vlastný zdroj energie, vďaka ktorému môže vysielať silnejší signál alebo disponovať väčšou pamäťou. Čítačka môže z tagu čítať alebo naň zapisovať. Medzi hlavné nevýhody tejto technológie oproti čiarovému kódu patrí vysoká cena tagu. Na druhej strane sú ale ťažšie znehodnotiteľné, ku komunikácii s nimi nie je potrebný vizuálny kontakt a sú schopné uchovať omnoho vyššie množstvo dát. Ich kapacita sa pohybuje v rozmedzí desiatok bitov až stoviek kilobitov. Väčšinou obsahujú, rovnako ako čiarové kódy, len identifikátor objektu Smard Card Smart Card, nazývaná tiež čipová karta, je zariadenie s integrovaným obvodom obsahujúcim pamäťovú jednotkou a zvyčajne tiež mikroprocesor[7]. Zvyčajne majú kapacitu desiatok až stoviek Kb. Podľa spôsobu komunikácie môžeme rozlišovať čipové karty na kontaktné, bezkontaktné a hybridné. V podstate sa jedná o malý prenosný počítač, obsahujúci špeciálny operačný systém prispôsobený pre čipové karty. Toto zariadenie dokáže s čítačkou bezpečne komunikovať, preto sa najčastejšie používa vo forme platobných kariet alebo SIM 1 kariet v mobilných telefónoch. 1 Subscriber Identity Module je čipová karta používaná v mobilných telefónoch. Uchováva predovšetkým informácie o mobilnom operátorovi. 5

10 Na rozdiel od Barcode alebo RFID technológií môže čipová karta okrem jednoduchého identifikátoru obsahovať aj určitú logiku. 2.2 NFC ako nová technológia NFC prichádza ako technológia, ktorá na rozdiel od svojich predchodcov, umožňuje rádiovú komunikáciu na výlučne krátke vzdialenosti. Je to nadstavba RFID technológie, ktorá je zároveň kompatibilná so Smart cards. Dá sa teda povedať, že určitým spôsobom spája výhody svojich predchodcov a snaží sa zbaviť ich nedostatkov. Medzi najväčšie výhody sa považuje bezpečnosť tejto technológie vyplývajúca z komunikácie na krátke vzdialenosti, alebo schopnosť automatickej komunikácie zariadení po ich vzájomnom priblížení Režimy komunikácie Existujú tri režimy komunikácie a tri hlavné typy zariadení, ktoré medzi sebou môžu vzájomne komunikovať [2, s.50]. Súčasne však spolu môžu komunikovať vždy len dve zariadenia. Každý typ zariadení má iné charakteristiky, to sa odráža aj na spôsobe, akým dokáže komunikovať s ostatnými zariadeniami. Rovnako každý režim komunikácie má rôzne prípady použitia, pre ktoré je vhodný Reader/Writer režim Tento režim sa používa pri komunikácii aktívneho a pasívneho NFC zariadenia [2, s.237]. Mobilný telefón alebo čítačka, ako aktívne zariadenie, sa považuje za iniciátor spojenia, kým pasívny NFC tag alebo aktívne zariadenie, ktoré na sebe tag emuluje, sa považuje za cieľ. Iniciátor dokáže pri tomto režime komunikovať v dvoch módoch, čítacom a zapisovacom. V čítacom móde iniciátor prečíta dáta, ktoré tag obsahuje. Na druhej strane v zapisovacom móde iniciátor zapíše dáta na tag, čím prepíše predchádzajúce dáta na tagu, ak tam nejaké boli. Najvyššia možná rýchlosť prenosu dát je 106 kbps. Komunikácia prebieha generovaním elektromagnetického poľa na strane iniciátora po priblížení dvoch zariadení. Cieľ napájaný týmto elektromagnetickým poľom následne odpovedá na požiadavok. Na telefóne je možné vykonať rôzne operácie, v závislosti na odpovedi tagu. Medzi najčastejšie použitia reader/writer režimu patrí poskytnutie dodatočných informácií o objekte, na ktorý je tag aplikovaný. Možnosti využitia v praxi: Tag umiestnime na plagát a po interakcii s ním nám budú ponúknuté bližšie informácie o udalosti, prípadne nám bude poskytnutá možnosť o zakúpenie lístkov na túto udalosť. Tag umiestnený na produkt nám po interakcii ponúkne návod na použitie alebo možnosť ohodnotiť produkt v online katalógu. Existujú dva spôsoby ako môže tag predať údaje telefónu [2, s.243]. Ak sa jedná o malý objem dát, ktorý je statický a nemení sa v priebehu času, je možné dáta uložiť priamo na tag. Ak sú dáta väčšie, alebo ich je potreba nejakým spôsobom aktualizovať, lepší spôsob je uložiť na tag adresu serveru, z ktorého sa dáta načítajú. Dáta tak môžu byť kedykoľvek jednoducho aktualizované bez potreby zmeny dát v každom potrebnom tagu. Hlavnou nevýhodou tohto riešenia je potrebný prístup zariadenia, ktoré z tagu číta, k internetu. 6

11 Výhodou komunikácie na krátke vzdialenosti je aj možnosť spojiť tag s konkrétnym miestom. To je možné využiť napríklad v systéme pre kontrolu dochádzky a podobne Peer-to-peer režim Peer- to- peer režim slúži na komunikáciu dvoch aktívnych zariadení [2, s.252]. Každá strana teda využíva svoj vlastný zdroj energie. Strana, ktorá začne komunikovať ako prvá, sa považuje za iniciátora. Komunikácia je obojsmerná a prebieha v half- duplex 2 režime. To znamená, že ak jedna strana vysiela, druhá musí načúvať a opačne. Najvyššia možná rýchlosť prenosu dát je 424 kbps. Tento režim je vhodný pre výmenu dát medzi dvoma zariadeniami alebo k nastaveniu spojenia medzi zariadeniami cez inú technológiu. Ako príklad výmeny dát sa najčastejšie používa prípad vzájomnej výmeny vizitiek medzi dvoma mobilnými telefónmi. Ako príklad nastavenia spojenia si predstavme prenos väčšieho objemu dát, ku ktorému nie je NFC vhodné. Pomocou NFC sa ustanoví Bluetooth alebo WiFi 3 spojenie, cez ktoré už bude prebiehať prenos dát [10]. Nastavenie Bluetooth alebo WiFi spojenia cez NFC je pritom mnohonásobne rýchlejšie a omnoho pohodlnejšie Card emulation režim Tento režim umožňuje emulovať pasívne zariadenie, čipovú kartu alebo NFC tag, na aktívnom NFC zariadení [2, s.258]. V tomto prípade zariadenie v card emulation režime nevytvára vlastné magnetické pole, a tak sa pri komunikácii s iným zariadením považuje za cieľ. Hlavným motívom tohto režimu je čo najviac znížiť potrebu vlastniť fyzické objekty ako platobné karty, prístupové karty, cestovné lístky a podobne [2, s.11]. Túto potrebu vieme eliminovať emuláciou týchto objektov na mobilnom telefóne. NFC telefón je na túto úlohu vhodný najmä preto, lebo ho ľudia majú takmer neustále pri sebe a jeho odcudzenie alebo stratu si veľmi rýchlo uvedomia. Existujú dve formy emulácie čipových kariet, ktoré sa odlišujú zariadením, na ktorom k emulácii dochádza [11]. Prvá je softvérová, pri ktorej dochádza k emulácii na aplikačnom procesore zariadenia. Je závislá od podpory operačného systému a dáta sú uložené a spracuvávané na bežných komponentoch zariadenia. Bezpečnejšou alternatívou je hardvérová emulácia, ku ktorej dochádza na oddelenom mikrokontrolére, zabezpečenom prvku, ktorý podlieha prísnym bezpečnostným normám. Citlivé dáta su spracuvávané a ukladané na tomto zariadení. Ten tak pomocou NFC kontroléra pôsobí ako regulérna bezkontaktná čipová karta. Pri mobilných platbách je operačný systém telefónu z komunikácie zabezpečeného prvku s platobným terminálom (pomocou NFC kontroléru) vynechaný. Niektoré zariadenia umožňujú používanie takejto komunikácie aj keď je operačný systém vypnutý [12]. Citlivé údaju sú teda v prípade emulácie pomocou zabezpečeného prvku chránené rovnakým spôsobom ako na čipovj karte Zariadenia Zariadenia, ktoré vedia pomocou NFC komunikovať, delíme podľa zdroju energie na aktívne a pasívne [2, s.43]. Za aktívne sa považujú zariadenia, ktoré majú vlastný zdroj 2 Predstavuje jednosmernú komunikáciu pri ktorej môže v jeden moment vysielať len jedno zariadenie. 3 Wireless Fidelity, technológia umožňujúca bezdrátovú komunikáciu v počítačovej sieti. 7

12 elektrickej energie: NFC čítačky a mobilné telefóny, ktoré podporujú NFC. Pasívne zariadenia využívajú elektromagnetické pole vysielané aktívnym zariadením ako zdroj energie pri komunikácii. Medzi pasívne zariadenia patria NFC tagy. Komunikácia prebieha na rádiových vlnách na frekvencii 13,56 MHz medzi dvoma aktívnymi alebo aktívnym a pasívnym zariadením [2, s.31]. Pokým pri komunikácii dvoch aktívnych zariadení využíva každé zariadenie vlastný zdroj energie, pasívne zariadenie pri komunikácii využíva elektromagnetické pole, vysielané aktívnym zariadením, ktoré indukuje energiu postačujúcu na odpoveď tagu Mobilné telefóny podporujúce NFC Tieto zariadenia sa považujú za najdôležitejšiu časť NFC z dôvodu veľkého rozšírenia[2, s.11]. Ich stále narastajúci výpočtový výkon či prístup k internetu ponúka možnosti pre ich nové inovatívne využitia. V súčasnej dobe vlastní mobilný telefón takmer každý, preto sa ich obohatením o NFC vynárajú veľké možnosti v smere jednoduchosti, rozšírenosti a použiteľnosti tejto nastupujúcej technológie. Mobilné telefóny ponúkajú stále viac možností ako len hlasové služby a posielanie textových správ. Ľudia ich používajú pre správu svojej ovej komunikácie, kalendáru alebo súkromných fotiek a videí. Najmä z tohto dôvodu sa považuje ochrana obsahu mobilných telefónov za veľmi dôležitú [13]. Využívaním NFC technológie v mobilných telefónoch sa ich bezpečnosť stane ešte dôležitejšou. Každý telefón je registrovaný u mobilného operátora, ktorý sprostredkováva pripojenie do mobilnej siete GSM poskytujúcej prevažne hlasové, textové, multimediálne a dátové služby [2, s.107]. Spojenie medzi mobilným operátorom a mobilným telefónom predstavuje SIM karta, ktorá je vložená do telefónu. Okrem GSM 4 pripojenia súčasné mobilné telefóny disponujú aj mnohými ďalšími technológiami, ktoré mu umožňujú komunikovať s ostatnými zariadeniami. Medzi najrozšírenejšie patrí Bluetooth 5 alebo WiFi. NFC mobilné telefóny sa považujú za aktívne NFC zariadenia a dokážu komunikovať vo všetkých troch režimoch komunikácie. V súčasnej dobe sa najlacnejšie modely NFC telefónov dajú zohnať na internete v prepočte za 3000 českých korún NFC čítačky NFC čítačky sú aktívne zariadenia, ktoré dokážu komunikovať vo všetkých troch režimoch komunikácie. Často sa používajú ako statické čitačky napríklad mestskej dopravy alebo pre výmenu dát s mobilnými telefónmi. Najlacnejšie NFC čítačky sa na internete dajú zohnať v prepočte za 1300 českých korún NFC tagy Za NFC tag sa považuje pasívny RFID tag, ktorý komunikuje len na krátke vzdialenosti[14]. NFC Forum stanovilo štandardy pre typy tagov, operácie a formáty výmeny dát medzi NFC zariadeniami. Rôzne typy tagov majú iné kapacity alebo prenosové rýchlosti, sú postavené na štandardoch ISO/IEC typu A, ISO/IEC typu B alebo Sony FeliCa. 4 Global System for Mobile Communication, súbor štandardov pre komunikáciu mobilných telefónov 5 Je to štandard bezdrôtovej technológie pre prenos dát na krátke vzdialenosti 8

13 Medzi popredných výrobcov tagov patrí firma NXP Semiconductors, ktorá bola založená spoločnosťou Philips a vyrába zariadenia typu Mifare, a spoločnosť Sony ktorá vyrába zariadenia typu FeliCa. Tagy sú na trhu ľahko dostupné a ich cena je nízka, pohybuje sa v desiatkach korún za kus. Vyrábajú sa v rôznych prevedeniach, ako nálepka, vo formáte vizitky, prívesku na kľúče a podobne. Existujú 4 typy NFC tagov[2, s.208]: Typ 1: Postavený na štandarde ISO/IEC 14443A, je možné ho používať pre čítanie alebo zápis, prípadne ho uzamknúť proti zápisu. Veľkosť pamäte sa môže pohybovať medzi 96 B a 1 KB s prenosovou rýchlosťou 106 Kb/s. Patria sem napríklad karty typu Topaz, cena tagu sa pohybuje okolo 20 českých korún. Typ 2: Postavený na štandarde ISO/IEC 14443A, je možné ho používať pre čítanie alebo zápis, prípadne ho uzamknúť proti zápisu. Veľkosť pamäte sa môže pohybovať medzi 48 B a 2 KB s prenosovou rýchlosťou 106 Kb/s. Patria doň napríklad karty typu NXP Mifare Ultralight v cene okolo 20 českých korún za kus. Typ 3: Postavený na JIS (Japanese Industrial Standard) X Vlastnosť prepisovateľnosti alebo ochrany proti zápisu sa nastavuje už pri výrobe. Veľkosť pamäte môže dosiahnuť až 1 MB s prenosovou rýchlosťou 212 Kb/s. Patria doň karty typu Sony FeliCa. Cena za kus je zhruba 40 českých korún. Typ 4: Je kompatibilný so štandardom ISO/IEC A aj B, prepisovateľnosť alebo uzamknutie voči zápisu sa nastavuje pri výrobe. Veľkosť pamäte môže byť až 64 KB, prenosová rýchlosť je 106 až 424 Kb/s. Najznámejšie sú karty typu DESFire v cene pohybujúcej sa okolo 60 českých korún za kus. Uvedené ceny tagov sú približné maloobchodné ceny NDEF NFC Data Exchange Format je dátový formát definovaný organizáciou NFC Forum [15]. Bol navrhnutý z dôvodu unifikácie formátu komunikácie medzi rôznymi NFC zariadeniami. Používa sa pri komunikácii medzi aktívnym a pasívnym zariadením, alebo vďaka SNEP (Simple NDEF Exchange Protocol) aj medzi alebo dvoma aktívnymi zariadeniami. Jedna NDEF správa sa skladá z jedného alebo viacerých NDEF záznamov, pričom prvý záznam má v hlavičke označenie MB (Message Begin) hodnotou 1 a posledný ME (Message End) hodnotou 1. Obrázok 2: NDEF správa. Nokia, Zdroj: FC_Data_Exchange_Format_(NDEF)_messages 9

14 Záznam sa skladá z hlavičky a nákladu. Hlavička sa skladá z identifikátoru, údaju o dĺžke celého záznamu a typu. V type je uvedených šesť údajov, z ktorých je najpodstatnejšia trojbitová hodnota Type Name Format (TNF), ktorá označuje štruktúru hodnoty TYPE. Môže obsahovať hodnoty [16]: o Empty - 0x00 o NFC Forum Well- known Type (RTD) 0x01 o Media- type (MIME) 0x02 o Absolute- URI 6 0x03 o NFC Forum External Type 0x04 o Unknown 0x05 o Unchanged 0x06 o Reserved 0x07 Obrázok 3: NDEF záznam. Nokia, Zdroj: nding_nfc_data_exchange_format_(ndef)_messages Každý záznam ďalej obsahuje údaje o svojom type (TYPE), dĺžke typu (TYPE LENGTH), dĺžke nákladu (PAYLOAD LENGTH), voliteľný identifikátor (ID) a samotný náklad (PAYLOAD). TYPE označuje bližší typ prenášaných dát vzhľadom na hodnotu TNF. Môže sa jednať napríklad o MIME typy alebo niektorý z NFC Forum Well- known Type. PAYLOAD LENGTH označuje veľkosť nákladu v bajtoch. ID je ľubovoľný identifikátor určený aplikáciám na identifikáciu dát v NDEF záznamoch. NFC Fórum definuje 4 typy RTD (Record Type Definition) záznamov pre NFC Forum Well- known Type: Text RTD: predstavuje ľubovoľný textový záznam kódovaný v UTF- 8 alebo UTF- 16. Môže byť použitý ako dodatočný popis k objektu, na ktorom je tag umiestnený, k uloženej URL a podobne. Môže obsahovať údaj o svojom kódovaní a jazyku, pri 6 Uniform Resource Identifier, textový reťazec stanovenej štruktúry odkazujúci na určitý zdroj 10

15 viacerých textových záznamoch v správe si zariadenie môže vybrať najvhodnejší [17]. URI RTD: popisuje spôsob uloženia URI na tagu alebo ako preniesť URI medzi dvoma NFC zariadeniami. Záznam URI je kódovaný v UTF- 8 a skrátený o najbežnejšie používané URI hlavičky (napríklad tel:, mailto: a ftp://, file:// atď.), za účelom udržania záznamu v čo najmenšej forme [18]. Smart Poster RTD: definuje záznam, ktorého náklad je tvorený zo správy tvorenej z nasledujúcich záznamov: o Musí obsahovať práve jeden URI RTD záznam o Môže obsahovať údaj o doporučenej akcii s URI o Môže obsahovať veľkosť objektu, ak URI odkazuje na externý objekt o Môže obsahovať MIME 7 záznam ikony o Môže obsahovať údaj o MIME type objektu, ak URI odkazuje na externý objekt o Môže obsahovať ľubovoľný počet Text RTD záznamov slúžiacich ako nadpisy v rôznych jazykoch. o Môže obsahovať aj iné typy záznamov, vyššie uvedené sú však doporučené [19]. Signature RTD: popisuje formát použitý pri podpisovaní jedného alebo viacerých NDEF záznamov. Podpis zabezpečuje integritu a autenticitu NDEF záznamu obsahuje verziu špecifikácie, samotný podpis a certifikát [20] Bezpečnosť NFC Hľadiac na to, že NFC sa pravdepodobne v najbližších rokoch stane každodenne využívanou technológiou, je potrebné sa vo zvýšenej miere zaoberať jej bezpečnosťou. Najmä ak zohľadníme fakt jej integrácie do mobilných telefónov, ktoré ľudia považujú za jedny z najosobnejších zariadení, v ktorých majú uložené svoje osobné alebo firemné údaje. Ako jeden z ďalších dôvodov môžeme uvážiť predpoklad, že sa technológia NFC bude používať prevažne k platbám alebo autentizácii, k čomu je mohutne podporovaná mnohými nadnárodnými organizáciami. Pri odcudzení telefónu s NFC, ktorý používame k platbám, odomykaní domu alebo k identifikácii môžu teda vzniknúť omnoho vyššie škody. Už v tejto dobe sú telefóny vystavené okrem hrozby klasického odcudzenia, aj hrozbám zneužitia cez bezdrôtové technológie, Bluetooth alebo WiFi. Podpora technológie NFC so sebou prináša mnohé ďalšie riziká. Existuje široká škála zraniteľnosti NFC, a to podľa typu používaného zariadenia Hrozby pre NFC tag Komunikácia v tomto režime prebieha medzi aktívnym a pasívnym zariadením. Ak ako pasívne zariadenie uvážime tag, môže dôjsť k trom rôznym zneužitiam tohto zariadenia [2, s.485]: Klonovanie alebo predstieranie tagu je to najčastejšie zneužitie zo všeobecného pohľadu RFID pasívnych tagov. Klonovanie a predstieranie tagu má rovnaký princíp ako relay attack, avšak je možné ho použiť opakovane bez 7 Multipurpose Internet Mail Extensions je štandard pre popis obsahu rôzneho typu 11

16 dodatočného využitia obete. Preto je v tomto prípade zneužitie v značnej miere jednoduchšie. K prevedeniu útoku je potrebná čítačka alebo mobilný telefón, ktorý dáta z tagu prečíta a následne zapíše na iný tag. Tým nám vznikne presná kópia tagu. Prevedenie tohto útoku sa považuje za lacné z pohľadu potrebného vybavenia, vedomostí a výpočtového výkonu. Zmena obsahu tagu Útok zmenou obsahu tagu môže byť prevedený viacerými spôsobmi [2, s.486]: o Spoofing attack Je to spôsob útoku pri ktorom sú užívateľovi poskytnuté podvrhnuté údaje tak, aby mal dojem že sa jedná o pravé údaje. Zvyčajne sa jedná o podvrhnutú elektronickú adresu, telefónne číslo či identifikačný údaj objektu alebo osoby súvisiacej s tagom. o Zmanipulovanie obsahu dát V závislosti na podstate tagu je možné pozmeniť údaje v prospech útočníka, napríklad zmena identifikátoru objektu v supermarkete nám umožní zaplatiť za produkt menej ako je jeho skutočná cena. o DoS útok Môže byť použitý pre zničenie vierohodnosti medzi užívateľom a poskytovateľom služby. Ak je na tag umiestnená znetvorená NDEF správa, po ktorej prečítaní sa NFC telefón dostane do chybového stavu, užívateľ stratí v poskytovateľa služby dôveru. Aby sa vyhol chybnému stavu v telefóne, prestane s tagom interreagovať. K tomuto útoku je potrebná čítačka alebo mobilný telefón ktorý pozmení dáta na tagu. Obsah dát na tagu však môže byť zakódovaný. Väčšiu úroveň bezpečnosti ponúka uzamknutie tagu voči zapisovaniu, ktoré je jednosmerné. Po zamknutí tagu teda už neexistuje spôsob pre jeho opätovné odomknutie. Nahradenie alebo prekrytie tagu Jedná sa o fyzické prekrytie, alebo nahradenie originálneho tagu podvrhnutým [2, s.487]. Prekrytím originálneho tagu môže dôjsť k znefunkčneniu toho pôvodného. Ide o jednoduchý a nenáročný útok zo všetkých pohľadov Hrozby na NFC čítačke Tieto typy útokov nebývajú technicky ani finančne náročné, závisí to ale od rôznych okolností ako umiestnenie alebo typ čítačky. K útokom najčastejšie dochádza na miestach, kde nie je čítačka pod fyzickým dohľadom[2, s.488]. Možnosti zneužitia čítačiek sa delia na dve kategórie: Odcudzenie čítačky V prípade odcudzenia čítačky nedôjde len k materiálnej škode, útočníci sa môžu zamerať na získanie kryptografických kľúčov, ktoré táto čítačka môže obsahovať a používať na komunikáciu s backendovým systémom alebo NFC zariadeniami. Navyše je možné získať pomocou odcudzenej čítačky prístup do backendového systému, ktorého dáta môžu byť následne zneužité alebo poškodené. Predstieranie čítačky V prípade neautentifikovanej komunikácie môže útočník podvrhnúť inému zariadeniu čítačku, nad ktorou má kontrol, a tým získať dôležité údaje o komunikujúcom zariadení, prípadne jeho údaje pozmeniť. 12

17 Hrozby pre bezpečnostný prvok Na mobilnom telefóne sú citlivé dáta uložené na bezpečnostnom prvku, čo je vlastne samostatný zabezpečený mikrokontrolér obsahujúci vlastný procesor, pamäť atď [7]. V podtate ide o smart card čip, poskytujúci bezpečné prostredie pre smart card aplikácie využívané pri platbách, riadení prístupu a podobne. Súčasné smart card čipy obsahujú taktiež kryptografický koprocesor implemetujúci rôzne bezpečnostné algoritmy a poskytujú vysokú uroveň zabezpečenia. V mobilnom telefóne sa môže vyskytovať vo forme integrovaného čipu na matičnej doske, špeciálnej SIM karty alebo SD 8 karty. Metódy útoku na zabezpečený prvok sa delia na: Invazívne Tento typ útoku predstavuje fyzický zásah do čipu pri ktorom je čip zničený alebo trvalo poškodený s viditeľnými následkami [21]. Pomocou preparácie alebo úpravy čipu, či reverzného inžinierstva sa snažíme získať prístup k údajom uloženým na čipe. K útoku je potrebné špecializované vybavenie ako elektrónový mikroskop a mikrosondy. Tento typ útokov sa považuje za veľmi drahý a časom jeho cena rastie, z dôvodu miniaturizácie čipov, zvyšujúcim sa nárokom na bezpečnosť a zvyšujúcej sa ceny zariadení potrebných na prevedenie útoku. Neinvazívne Za neinvazívne útoky sa považujú tie, ktoré nemenia vzhľad ani funkčnosť čipu. Detailným pozorovaním správania karty, napríklad časovou analýzou, chybovou analýzou alebo zbytkovou magnetizáciou dát môžeme získať informácie, ktoré budú viesť k získaniu údajov uložených na čipe. K prevedeniu útokov potrebujeme v prípade niektorých spôsobov detailné znalosti procesoru čipovej karty, vybavenie k prevedeniu útokov ale vo väčšine prípadov nie je drahé ani ťažké získať. Jedna z výhod tohto typu útokov je ich náročná detekcia. 8 Secure Digital je typ pamäťovej karty pre prenosné zariadenia. 13

18 3. NFC a mobilné platformy Mobilné telefóny sa od seba líšia mnohými parametrami, či už je to veľkosť obrazovky, vstupné zariadenia, možnosti pripojení alebo použitá mobilná platforma, ktorá nás v tejto časti bude zaujímať najviac. K mobilnej platforme je bežne dostupné SDK (Software Development Kit), ktoré ponúka nástroje pre vývoj aplikácii pre danú platformu. Jednou z častí SDK pre platformu podporujúcu vývoj NFC aplikácii je aplikačné rozhranie pre prácu s NFC. Aplkácie využívajúce NFC na mobilných telefónoch sa delia do dvoch kategórii [2, s.287]. Prvým typom sú aplikácie využívajúce služby bezpečnostného prvku, ktoré pracujú s citlivými údajmi a ku komunikácii s ostatnými zariadeniami využívajú Card emulation režim. Druhým typom su aplikácie pracujúce s najrôznejšimi typmi dát, ktoré sa nepovažujú za citlivé. Také aplikácie využívajú ku komunikácii cez NFC Peer- to- peer a Reader/Writer režim. 3.1 NFC a iné mobilné platformy Podporu NFC poskytuje z pomedzi najrozšírenejších mobilných platforiem Android od verzie 2.3 [22], Windows Phone od verzie 8 a BlackBerry od verzie 7 [23]. Operačný systém ios od spoločnosti Apple podporu NFC neobsahuje. 3.2 Windows Phone 8 Windows Phone 8 je druhá verzia mobilného operačného systému od spoločnosti Microsoft, ktorá sa používa výlučne na mobilných telefónoch. Na rozdiel od prvej verzie s názvom Windows Phone 7, verzia 8 obsahuje jadro Windows NT, čím obsahuje súborový systém NTFS 9, sieťové prvky, bezpečnostné prvky, grafický engine DirectX, framework pre prácu s ovládačmi a HAL (Hardware Abstraction Layer) totožné s Windows 8 [24]. To poskytuje možnosti pre jednoduchý prenos aplikácií medzi týmito dvoma platformami. Vo WP8 bola pridaná podpora nových hardvérových komponentov, patrí medzi ne hlavne podpora viac jadrových procesorov a obrazoviek s vysokým rozlíšením. Súčasne sú podporované rozlíšenia 480x800 (ešte z WP7), 720x1280 a 768x1280 [25]. Pre vývoj aplikácii na platformu Windows Phone 8 je potrebný Windows 8 a Visual Studio od verzie 2012 [26]. 3.3 NFC a Windows Phone 8 Podpora NFC na tejto platforme je zo značnej časti obmedzená a týka sa všetkých režimov komunikácie a zariadení [27]. Medzi najväčšie nedostatky patrí to, že Windows Phone 8 zariadenia nedokážu: Komunikovať s tagmi, ktoré nie sú naformátované pre NDEF správy. Formátovať tagy pre NDEF správy. Uzamknúť tagy voči zápisu. Tag môže obsahovať jedine NDEF správu. OS pri prijatí NDEF správy reaguje len na prvý záznam, nehľadiac na to, či mu rozumie. Ostatné záznamy ignoruje. 9 New Technology File System je súborový systém od spoločnosti Microsoft využívaný v operačných systémoch rady Windows NT. 14

19 Z pohľadu užívateľského zážitku sú možnosti NFC vo WP8 takisto značne obmedzené: Pri prečítaní Smart Poster záznamu OS nezobrazí nadpis, MIME obsah ani nerešpektuje doporučenú akciu. Nie je možné zmeniť nastavenie telefónu prečítaním správy, je možné jedine spustiť systémovú aplikáciu, kde už musí užívateľ nastavenie zmeniť manuálne. Vypnutie zvonenia alebo prihlásenie k bezdrôtovej sieti prečítaním záznamu je teda nemožné, čo možno zvyšuje úroveň bezpečnosti, ale určite nie praktickosti Proximity API Pre prácu s NFC je vo Windows Phone SDK určené Proximity API [28]. Toto rozhranie predstavuje súbor tried, ktoré slúžia na komunikáciu dvoch zariadení pomocou tejto technológie. Obsahuje nasledujúce triedy: PeerFinder Umožňuje nájsť inštanciu rovnakej aplikácie bežiacej na inom zariadení, počas komunikácie dvoch zariadení. ProximityDevice Predstavuje NFC zariadenie, ktoré dokáže posielať alebo prijímať NDEF správy z iných zariadení. PeerInformation Obsahuje informácie, ktoré identifikujú iné aktívne NFC zariadenie. ProximityMessage Predstavuje prijatú NDEF správu. ConnectionRequestedEventArgs Obsahuje vlastnosti, ktoré sú predané aplikácii po prijatí žiadosti o spojenie. TriggeredConnectionStateChangedEventArgs Obsahuje vlastnosti prijaté po priblížení zariadenia s inštanciou rovnakej aplikácie. Pre zložitejšiu prácu s NDEF správami a záznamami slúži NDEF knižnica pre Proximity API, ktorá je zdarma a open source. Umožňuje detailnú prácu s jednotlivými záznamami a správami. Pri odosielaní NDEF správ nastavujeme protokol, akým majú byť správy zaslané. Rovnako je to aj pri prijímaní správ, kde sa prihlasujeme k prijímaniu správ s konkrétnym protokolom. Tento protokol určuje typ NDEF správ. Proximity API používa nasledujúce protokoly: Windows Protokol pre správy obsahujúce binárne dáta, TNF má hodnotu 0x03 a typ je nastavený na povinnú hodnotu podtypu, ktorú uvedieme za názvom protokolu oddeleným bodkou. Pri prihlásení k prijímaniu správ musíme taktiež nastaviť podtyp správ. Pre zápis správy na tag, musíme navyše uviesť hneď za názvom protokolu formulu :WriteTag. Formát názvu protokolu bude teda Windows.<podtyp> pre odoslanie alebo prihlásenie k prijímaniu správy a Windows:WriteTag.<podtyp> pre zapísanie správy na tag. Podtyp musí mať formu alfanumerického textového reťazca, ktorý môže obsahovať znaky podporované v URI definícii, o maximálnej dĺžke 250 znakov. WindowsUri Protokol pre prijímanie alebo zasielanie správ so záznamami s TNF 0x01 a typom RTD URI. Pre zápis na tag sa musí použiť formula :WriteTag. 15

20 WindowsMime Protokol slúžiaci na prijímanie alebo odosielanie obsahu rôzneho formátu podľa protokolu MIME. TNF má hodnotu 0x02 (MIME) a typ má hodnotu názvu typu prenášaného obsahu, napríklad text/plain v prípade textu alebo image/jpeg v prípade obrázku vo formáte JPEG. Pre zápis na tag sa musí použiť formula :WriteTag. LaunchApp Používa sa pre zápis správy na tag vo formáte LaunchApp, ktorý definoval Microsoft. Tento formát správ žiadna iná platforma nepodporuje. Vytvorí správu so záznamom TNF 0x03 a typom Windows.com/LaunchApp. Používa sa s formulou :WriteTag. WriteableTag Používa sa pre prihlásenie k prijímaniu správ. Ak sa do blízkosti zariadenia dostane tag, na ktorý je možné zapisovať, zariadenie príjme správu o veľkosti pamäťovej kapacity tagu. NDEF Používa sa pre posielanie alebo prijímanie správ obsahujúcich jeden alebo viac záznamov ľubovoľného typu. V prípade nastavenia NDEF protokolu pre prihlásenia k prijímaniu správ sú prijímané všetky NDEF správy. Pre zápis na tag sa musí použiť formula :WriteTag. NDEF:ext Používa sa pre prihlásenie k prijímaniu správ obsahujúcich záznamy s TNF 0x04. Správy obsahujú dáta špecifické pre konkrétnu aplikáciu. Pre zasielanie takýchto správ sa používa NDEF protokol. NDEF:MIME Slúži pre prihlásenie k prijímajú správ obsahujúcich záznamy s TNF 0x02. Pre odosielanie správ sa používa NDEF protokol. NDEF:URI Slúži pre prihlásenie k prijímaniu správ obsahujúcich záznamy s TNF 0x03. Pre odosielanie správ sa používa NDEF protokol. NDEF:wkt Slúži pre prihlásenie k prijímaniu správ obsahujúcich záznamy s TNF 0x01. Pre odosielanie správ sa používa NDEF protokol. NDEF:Unknown Slúži pre prihlásenie k prijímaniu správ obsahujúcich záznamy s TNF 0x05. Pre odosielanie správ sa používa NDEF protokol. 16

21 3.3.2 NDEF Library for Proximity API Táto open source knižnica umožňuje jednoduchú a podrobnú prácu s NDEF správami a záznamami [29]. Obsahuje triedu NdefMessage ktorá predstavuje správu ako kolekciu záznamov. Je možné do nej vkladať neobmedzené množstvo záznamov, typu NdefRecord alebo jej potomkov. Potomkovia triedy NdefRecord predstavujú šablóny pre vznik záznamov rôzneho použitia. Pomocou tejto knižnice môžeme jednoducho vytvoriť akúkoľvek NDEF správu alebo záznam Smart Poster Smart Poster je NDEF záznam s TNF 0x01 a typom RTD SmartPoster. Podpora týchto záznamov je vo WP8 značne obmedzená. Pri prečítaní takéhoto záznamu zapnutý telefón zobrazí len upozornenie o prijatí URL adresy. Nie sú podporované nadpisy, doprovodný MIME záznam ani doporučená akcia. Z pohľadu užívateľa vyzerá prečítaný Smart Poster záznam na Windows Phone ako obyčajný RDT URI záznam LaunchApp NFC Fórum neudáva jednotný formát NDEF záznamu pre spustenie aplikácie, preto sa tento formát na každej platforme líši. Microsoft definoval vlastný formát, ktorý umožňuje nastaviť aplikácii parametre a pre neobmedzené množstvo platforiem uviesť identifikátor aplikácie pre danú platformu [30]. Ide o záznam s TNF 0x03 a typom Windows.com/LaunchApp kde URI je vo formáte <parametre>/t<platforma1>/t<idaplikacie1>/t<platforma2>/t<idaplikacie2>. Tento formát nepoužíva žiadna iná mobilná platforma Komunikácia s pasívnym zariadením Windows Phone 8 (WP8) umožňuje komunikáciu so všetkými štyrmi typmi NFC tagov, pre komunikáciu však musia byť formátované pre NDEF správy [27]. Toto obmedzenie zväčšuje fakt, že WP8 nevie tagy pre NDEF správy sám formátovať. Tagy teda musia byť naformátované výrobcom/predajcom, alebo ich môžeme naformátovať zariadeniami, ktoré to umožňujú, napríklad telefónmi na platforme Android alebo Symbian. Pomocou metód PublishMessage, PublishBinaryMessage a SubscribeForMessage triedy ProximityDevice môžeme odosielať alebo prijímať NDEF správy [28]. Pre zápis správy na statický tag sa používa PublishBinaryMessage s požadovaným protokolom s formulou :WriteTag, ktorý sa udáva ako prvý parameter metódy. Pomocou SubscribeForMessage sa môžeme prihlásiť k odberu správ, ktoré obsahujú záznamy podľa nastaveného protokolu. Ak sa do blízkosti WP zariadenia s nastaveným odoberaním záznamov protokolu WriteableTag dostane pasívne zariadenie, na ktoré je možné zapisovať, aktívne zariadenie prijíme správu typu Int32 obsahujúcu maximálnu pamäťovú kapacitu tagu v bajtoch. Pri prijatí správy, ktorá ma na prvom mieste NDEF záznam s TNF 0x02, 0x03 alebo s TNF 0x01 a typom RTD SmartPoster, RTD Text a RTD URI, ktorému WP rozumie, zobrazí dialógové okno, v ktorom ohlási prijatý záznam. V okne umožní správu ignorovať, alebo vykonať určitú akciu podľa typu záznamu. V dialógovom okne typicky zobrazuje len strohé informácie o zázname. 17

22 V prípade prijatia súboru alebo URI, s ktorou vie niektorá z nainštalovaných aplikácii pracovať, sa zariadenie spýta, či má aplikáciu spustiť. Ak je rozoznaných viac aplikácii, ponúkne z nich na výber. V prípade nenájdenia aplikácie ponúkne OS možnosť nájsť takúto aplikáciu v Store. Windows Phone 8 bez doinštalovania dodatočných aplikácii neumožňuje zapisovanie na pasívne zariadenia Komunikácia s aktívnym zariadením Komunikácia s aktívnym zariadením sa vďaka SNEP od komunikácie s pasívnym takmer nelíši [31]. Prebieha pomocou výmeny NDEF záznamov, komunikácia je teda z veľkej časti unifikovaná a dokáže prebiehať aj medzi zariadniami s rozlišným operačným systémom. Ku zasielaniu správ sa používajú rovnaké metódy triedy ProximityDevice ako v prípade komunikácie s pasívnym zariadením, teda PublishMessage, PublishBinaryMessage na zasielanie správ a SubscribeForMessage na prijímanie správ. K názvom protokolov sa už ale nepridáva formula :WriteTag. Windows Phone 8 dokáže s využitím NFC ustanoviť spojenie pomocou Bluetooth alebo WiFi [32]. V prípade Bluetooth, ho musia obe zariadenia podporovať a mať aktívne, v prípade WiFi je to rovnaké, musia byť navyše pripojené do rovnakej siete. Pomocou NFC sa prenesú dáta o ustanovení spojenia, nadviaže sa spojenie pomocou Bluetooth alebo WiFi a dalšia komunikácia je už smerovaná cez nich. Zariadenia už nadalej nemusia byť vo vzdialenosti potrebnej pre fungovanie NFC. Takáto komunikácia je vhodná pre rýchlejši prenos dát väčšieho objemu, alebo k pohodlnému vytvoreniu spojenia medzi dvoma zariadeniami. Tento spôsob komunikácie je podporovaný len medzi zariadeniami s Windows Phone 8 alebo Windows 8. Zavolaním metódy Start triedy PeerFinder začne aplikácia čakať na priblíženie zariadenia s nainštalovanou aplikáciou s rovnakým AppID, prípadne s AppID rovnakej aplikácíe pre inú platformu (Windows 8), uloženým v AlternateIdentities [28]. Po priblížení prebehne pokus o ustanovenie spojenia cez Bluetooth alebo WiFi. Vždy počas zmeny stavu tejto operácie je volaná udalosť TriggeredConnectionStateChanged. Pri prerušení spojenia z akéhokoľvek dôvodu môže byť spojenie znovu obnovené. Možnosť obnovenia spojenia nie je možná pri komunikácii Windows 8 a Windows Phone 8 aplikácie, v takomto prípade musí byť vytvorené nové spojenie. Komunikácia je normálne nešifrované, po ustanovení spojenia sa ale v TriggeredConnectionStateChangedEventArgs.Socket.Information.SessionKey nachádza hodnota, ktorú je možné použiť ako symetrický kľúč pri šifrovaní komunikácie. Windows Phone 8 bez doinštalovania dodatočných aplikácii dokáže zasielanie kontaktov, URL adries, odkazov na aplikácie, obrázky alebo dokumenty. Ide v podstate o NDEF správy, okrem obrázkov a dokumentov, ktoré sa prenášajú cez Bluetooth alebo WiFi a NFC sa používa len pre ustanovenie spojenia Emulácia pasívnych zariadení Softvérová emulácia pasívnych zariadení nie je Proximity API podporovaná. Používať zariadenie s WP8 pre emuláciu bezkontaktných čipových kariet je možné jedine v spolupráci so zabezpečeným prvkom [33]. Ten je podporovaný len vo forme zabezpečenej SIM karty. Pre prácu so zabezpečeným prvkom je vo Windows Phone 8 určené Secure Element API, pomocou ktorého je možné zisťovať prítomnosť zabezpečeného prvku, registrovať 18

23 smart card aplikácie na zabezpečenom prvku, vytvoriť komunikačný kanál a komunikovať pomocou APDU príkazov. Pre nasadenie aplikácii využívajúcich služby zabezpečeného prvku je potrebné udelenie špeciálneho oprávnenia pre konkrétny developerský účet od spoločnosti Microsoft. 19

24 4. Aplikácia pre prácu s NDEF formátom V rámci praktickej časti bolo mojou úlohou implementovať aplikáciu umožňujúcu prácu s NDEF formátom pre operačný systém Windows Phone 8. Aplikácia pre demonštráciu mojich zistení umožňuje vytvárať správy: so záznamami s TNF 0x03 so záznamami s TNF 0x02 a obsahom typu text/plain LaunchApp Pre spustenie aplikácii pre zmenu nastavení RTD U RTD Sp s viacerými nadpismi a doporučenou akciou RTD T Obsahujúce dva záznamy RTD U Tieto správy vie následne posielať na iné aktívne zariadenie, alebo ich zapisovať na tagy. Aplikácia dokáže pre overenie analyzovať prijaté NDEF správy a ich záznamy. Pri vývoji aplikácie som pre prácu s NFC použil Proximity API a NDEF knižnicu pre Proximity API. Pre vytvorenie NDEF záznamu stačí vytvorenie inštancie triedy NdefRecord alebo jedného z jej potomkov. Vo vlastnosti Payload máme prístup k surovým dátam nákladu. Po pridaní ľubovoľného obsahu tomuto záznamu ho vložíme do správy, ktorú reprezentuje trieda NdefMessage ako kolekciu objektov typu NdefRecord. Vznikne nám hotová správa, ktorú môžeme odoslať alebo zapísať na tag. Učiníme tak metódou PublishBinaryMessage triedy ProximityDevice. Ukážka z aplikácie v ktorej vytvorím Smart poster správu a zapíšem ju na tag: //inicializácia NFC ProximityDevice device = ProximityDevice.GetDefault(); //Vytvorenie NDEF správy NdefMessage message = new NdefMessage(); //Vytvorenie Smart poster záznamu NdefSpRecord sprec = new NdefSpRecord(); sprec.uri = content.text; sprec.addtitle(new NdefTextRecord() { Text = "Title", LanguageCode = "EN" }); sprec.addtitle(new NdefTextRecord() { Text = "Nadpis", LanguageCode = "SK" }); sprec.nfcaction = NdefSpActRecord.NfcActionType.SaveForLater; //vloženie záznamu do správy message.add(sprec); //zapísanie správy na tag writeid = device.publishbinarymessage("ndef:writetag", message.tobytearray().asbuffer(), transmitted); 20

25 Pre prijímanie NDEF správ sa prihlasujem k prijímaniu: SubscriptonID = device.subscribeformessage("ndef", messagerecieved); //po prijatí správy je zavolaná metóda messagerecieved private void messagerecieved(proximitydevice sender, ProximityMessage message) { var rawmessage = message.data.toarray(); var NDEFMessage = NdefMessage.FromByteArray(rawMessage); //cez cyklus môžem prechádzať jednotlivé záznamy triedy foreach (NdefRecord rcd in NDEFMessage) { //dostavame jednotlive zaznamy spravy } } 21

26 Záver Cieľom tejto práce bolo preskúmať podporu technológie NFC v operačnom systéme Windows Phone 8 od spoločnosti Microsoft a naprogramovať aplikáciu, ktorá by demonštrovala zistené poznatky ohľadom podpory formátu NDEF na tejto platforme. Pri písaní práce som čerpal prevažne z cudzojazyčnej odbornej literatúry a noriem. Technológia NFC sa v posledných rokoch stáva stále rozšírenejšou, preto ju snaží podporovať stále väčšie množstvo mobilných operačných systémov. Patrí medzi ne aj Windows Phone, ktorý poskytol podporu vo verzii 8, avšak v značne obmedzenej miere. Medzi hlavný piliér, o ktorý sa opiera podpora NFC vo WP8, patrí štandardizovaný formát NDEF, definovaný organizáciou NFC Forum. Tento formát definje prenos dát rôzneho typu pre širokú škálu použitia. Vďaka nemu je možná komunikácia medzi zariadeniami od iných výrobcov a s iným operačným systémom. Windows Phone 8 umožňuje vytvorené NDEF správy zapisovať na pasívne zariadenia, alebo pomocou SNEP zasielať na aktívne zariadenia. Pomocou open source NDEF knižnice pre Proximit API je možné jednoducho vytvárať NDEF správy s neobmedzeným množstvom záznamov ľubovoľného typu a s ľubovoľným obsahom. Jednou z hlaných nevýhod je možnosť komunikovať jedine s tagmi formátovanými pre NDEF správy a nemožnosť tagy pre NDEF správy formátovať. Vo WP8 môže byť technológia NFC použitá taktiež na pohodlné a jednoduché ustanovenie Bluetooth alebo WiFi spojenia medzi dvoma zariadeniami pre rýchlejší prenos väčšieho objemu dát. Táto možnosť je ale obmedzená len na komunikáciu WP8 a Windows 8 zariadení, komunikácia so zariadeniami s iným operačným systémom týmto spôsobom nie je podporovaná. Emulácia pasívnych zariadení na telefónoch s WP8 je možná jedine s dodatočným komponentom, zabezpečeným prvkom. Ten je nutné používať vo forme špeciálnej SIM karty. Softvérová emulácia pasívnych zariadení nie je OS Windows Phone podporovaná. Vytvorenou aplikáciou z praktickej časti som demonštroval zasielanie NDEF správ so záznamom rôzneho typu, správ s viacerými záznamami a prijímanie správ s rôznym typom a počtom záznamov. Na skúmanie podpory a testovanie som používal rôzne typy zariadení. Pri komunikácii aktívneho zariadenia s pasívnym som používal zariadenia Nokia Lumia 920 s WP verzie a NFC tagy Mifare Ultralight a Mifare Classic 1K. Pri komunikácii dvoch pasívnych zariadení som používal rovnaké zariadenie Nokia Lumia, spolu s Galaxy Nexus i9250 s operačným systémom Android verzie 4.0. Dokázal som skúmať zasielanie NDEF správ v oboch smeroch, avšak pre otestovanie ustanovenia spojenia BT alebo WiFi pomocou NFC som nemal potrebné zariadenie. Rovnako som nemohol overiť ani hardvérovú emuláciu čipovej karty, pretože sa mi SIM kartu so zabezpečeným prvkom nepodarilo získať. Technológia NFC ponúka oveľa viac možností a spôsobov využitia ako tie, ktore v súčasnej verzii Windows Phone podporuje. Z mojho pohľadu by väčšia podpora tejto technológie tejto platforme určite prospela a pomohla k získaniu väčšieho podielu na trhu. Medzi hlavné body podpory, na ktoré by som sa v budúcnosti zameral, patrí širšia podpora práce s tagmi. Predovšetkým umožnenie komunikácie s tagmy, ktoré nie sú formátované pre NDEF správy, ich uzamykanie voči zápisu a možnosť tagy pre NDEF správy 22