Cómo funciona la comunicación de campo cercano

¿Cuántas cosas llevas contigo en promedio? Si es como yo, tiene una billetera (o equivalente) que trata heroicamente de contener y organizar tarjetas de crédito, tarjetas de recompensa de lealtad del cliente y tal vez incluso un cupón o dos. Luego está mi llavero, que tiene llaves que no puedo identificar y que probablemente nunca necesitaré. Para complicar aún más las cosas, soy un fanático de los dispositivos. En un día promedio, probablemente tenga un teléfono inteligente y un reproductor de MP3 conmigo. Está llegando al punto en que estoy considerando seguir el sentido de la moda de Batman al crear un cinturón de herramientas.

O simplemente podría considerar reemplazar mi teléfono inteligente por uno que contenga un chip de comunicación de campo cercano (NFC). En su nivel más básico, la comunicación de campo cercano es un estándar para la transmisión de radio de muy corto alcance . ¿De qué tan corto estamos hablando? Un par de transmisores NFC pueden comunicarse a un máximo de unos pocos centímetros. Algunos chips están diseñados para que la única forma de enviar y recibir información sea si has tocado el dispositivo que llevas con el que te vas a comunicar.

Entonces, un chip NFC puede enviar comunicaciones a corta distancia. ¿Cual es el problema? Tenemos chips que nos permiten comunicarnos a lo largo de un edificio o incluso más allá. ¿Por qué alguien querría usar un chip con un rango de transmisión tan limitado?

Ya hay teléfonos inteligentes en el mercado con chips NFC que le permitirán comprar artículos con solo acercar su teléfono a un receptor en una caja registradora. Ahí va la necesidad de llevar tarjetas de crédito. Y eso es solo la punta del iceberg: con el teléfono inteligente y las aplicaciones adecuadas, podría abandonar mis planes de convertirme en el Caballero de la Noche.

1. El poder de NFC
2. Construyendo hasta NFC
3. La vida de una transacción
4. Especificaciones NFC
5. Problemas con NFC
6. Nota del autor

Si bien la tecnología NFC puede hacer muchas cosas, la tarea en la que piensa la mayoría de la gente tiende a ser realizar pagos con un teléfono inteligente . Es un escenario claro y fácil de entender. Has terminado de comprar y te acercas a pagar tus compras. Saca su teléfono inteligente, lo sostiene frente a un receptor en el registro, ingresa un PIN rápido para identificarse y la compra se carga a su tarjeta de crédito electrónica.

Ya existen aplicaciones que hacen atractivo este método de pago. En 2011, Google anunció Google Wallet y Google Offers, un par de productos que aprovechan la tecnología NFC. La función básica de Google Wallet es de lo que acabamos de hablar: reemplazar su tarjeta de crédito física. Pero también puede almacenar otra información como tarjetas de fidelización de clientes y ofertas especiales.

Aquí hay un ejemplo. Hay una cafetería en particular a la que voy con frecuencia. Para fomentar la lealtad de los clientes, la tienda tiene una política de que por cada 10 tazas de café que compro, obtengo una taza gratis. Pero eso significa que tengo que llevar una tarjeta conmigo para que el barista pueda perforarla cada vez que compro café. Si la cafetería comienza a aceptar Google Wallet, y si tengo un teléfono con capacidad NFC y la aplicación Google Wallet, mi tecnología puede hacer un seguimiento de todo por mí. Solo tengo que usar mi teléfono para hacer la compra y registrará cuántas tazas he comprado desde mi última taza gratis. Cuando llegue el momento de una taza gratis, el teléfono enviará esa información a la tienda y no se me cobrará.

Pero alimentar mi adicción a la cafeína no es lo único que NFC puede hacer. En CES 2012, Yale Lock demostró otro uso de NFC. La empresa había construido cerraduras electrónicas especiales que utilizan NFC para bloquear o desbloquear puertas. Sostener su teléfono en una almohadilla en la puerta envía una señal desde el teléfono a la cerradura. La cerradura se suelta y puedes entrar. Genial, ¡ahora hemos eliminado la necesidad de llevar tarjetas de crédito, tarjetas de fidelización y llaves de casa!

Otro uso potencial es en marketing. Es posible incorporar una etiqueta NFC dentro de un póster, por ejemplo. Entonces, si ve un anuncio de algo que le interesa, puede acercar su teléfono inteligente con un chip NFC y recibir más información. La principal desventaja de este tipo de marketing es que tendrás que estar muy cerca del cartel para recibir la señal.

Otros usos potenciales podrían incluir el uso de NFC para comunicar registros de salud o sincronizar datos entre dispositivos. En el futuro, un perfil en su teléfono inteligente podría permitirle pasar la seguridad del aeropuerto sin problemas mientras navega por las estaciones NFC. Solo las limitaciones de la tecnología en sí determinarán lo que podemos o no podemos hacer con ella.

En 2004, tres grandes empresas, Nokia, Sony y Philips, se unieron con el objetivo de establecer un estándar para la tecnología de comunicación de campo cercano. Si bien estas empresas trabajaron para estandarizar NFC, la tecnología que lo hace posible data de mucho antes. Y todo comienza con la relación entre el magnetismo y la electricidad .

Cuando los electrones fluyen a través de un conductor, crean un campo magnético. Y cuando los campos magnéticos cambian, pueden hacer que los electrones fluyan a través de un conductor. Esta relación, conocida como acoplamiento inductivo , permite algunas aplicaciones interesantes en electrónica. Uno de los más versátiles es un transformador; para que quede claro, es un dispositivo que convierte la electricidad de un voltaje a otro, no un robot que es más de lo que parece.

Es fácil ver los efectos del acoplamiento inductivo con un experimento simple. Tome dos trozos de alambre de cobre y enróllelos; el enrollado ayuda a amplificar los campos magnéticos que generaremos. Conecte una longitud de alambre de cobre a una batería . Ahora tiene un circuito muy simple a medida que los electrones fluyen desde un extremo de la batería a través del cable y hacia el otro extremo de la batería. Conecte la segunda bobina de cable a un voltímetro , un dispositivo que mide el voltaje que viaja a través de un circuito. Acerque las dos bobinas y debería ver moverse la aguja del voltímetro.

Lo que sucede es que el campo magnético de la bobina unida a la batería induce el flujo de electricidad a través de la segunda bobina de cable. Separe las bobinas y la aguja se detendrá en cero. La fuerza del acoplamiento inductivo depende de varios factores, uno de ellos es la distancia entre los dos conductores.

Las etiquetas de identificación por radiofrecuencia ( RFID ) son una aplicación del acoplamiento inductivo. Esta tecnología es una predecesora de NFC. Con una etiqueta RFID, un lector electrónico genera un campo magnético. Acercar una etiqueta RFID a este campo induce electricidad dentro de la etiqueta RFID. El lector detecta el nuevo campo magnético de la etiqueta RFID y lo registra. Muchos sistemas de transporte y sistemas de seguridad utilizan este tipo de tecnología: la etiqueta RFID está en una tarjeta o llavero que debe colocar cerca de un lector para activar. Este método se llama RFID pasivo . La tecnología RFID más nueva agrega la capacidad de tener una etiqueta RFID alimentada, a la que llamamos RFID activa. Las etiquetas RFID activas se pueden usar para mejorar el alcance de una etiqueta y almacenar más información, entre otras aplicaciones [fuente: Zebra Technologies ].

La comunicación de campo cercano se basa en esta tecnología. Permite la comunicación bidireccional entre dispositivos a muy corta distancia. Utiliza acoplamiento inductivo de la misma manera que lo hacen las etiquetas RFID.

¿Qué sucede exactamente cuando junta dos dispositivos habilitados para NFC? Es más fácil de entender con un ejemplo concreto, así que supongamos que está caminando por la calle cuando ve un cartel de una próxima actuación de Man o Astro-man. Como te gusta el surf rock, quieres comprobarlo. También ve un texto en el póster que dice que tiene una etiqueta NFC.

Rápidamente saca su teléfono inteligente y activa una aplicación de lectura NFC. La activación de la aplicación envía una señal al chip NFC dentro de su teléfono. La electricidad fluye a través de los circuitos del chip, generando un campo magnético débil. Esto significa que su teléfono inteligente es un dispositivo NFC activo : está usando energía para generar un campo magnético. Sostienes tu teléfono en el lugar apropiado del cartel.

En este punto, el débil campo magnético generado por su teléfono induce un campo magnético en la etiqueta NFC dentro del póster. El campo magnético induce electricidad en la etiqueta NFC, que no tiene su propia fuente de alimentación, es una etiqueta NFC pasiva. Esto crea un campo de radio. El campo de radio generado por la etiqueta interactúa con el campo generado por su teléfono. El chip NFC de su teléfono detecta y decodifica el campo de radio. La información resulta ser un enlace a un video de la banda tocando en vivo. La aplicación te da la opción de visitar el enlace directamente si lo deseas.

Algunas transacciones NFC involucrarán dos dispositivos alimentados. Es posible que desee intercambiar información de contacto de su teléfono con el teléfono de otra persona. En un intercambio, ambos dispositivos actúan como componentes activos y pasivos: cuando está activo, un dispositivo envía información y cuando está pasivo, acepta información. Solo toma un momento para que los dos teléfonos se envíen información entre sí. Antes de que te des cuenta, tu información de contacto está en el teléfono de la otra persona y viceversa.

Un dispositivo NFC activo solo puede comunicarse con un dispositivo de destino a la vez; no puede transmitir un mensaje a varios dispositivos a través de NFC. El dispositivo activo enviará información al objetivo y solo aceptará una respuesta de ese objetivo. Otros dispositivos NFC ignorarán la comunicación.

Es importante recordar que NFC solo cubre la tecnología de transmisión real. No determina el contenido de esas transmisiones. Los diversos hardware y aplicaciones que incorporan chips NFC dictarán qué información cambia de manos digitales. Si bien la tecnología de transmisión está estandarizada, el contenido que puede moverse a través de ella no lo está.

Debido a que NFC es un estándar, tiene especificaciones particulares. La frecuencia de transmisión de datos a través de NFC es de 13,56 megahercios. Como todas las señales de radio , estas viajan en ondas, con picos y valles. La distancia desde el pico de una onda hasta la siguiente es una longitud de onda . A 13,56 megahercios, eso significa que la señal se mueve 13,56 millones de longitudes de onda en el lapso de un segundo.

El foro NFC, una organización que establece y promueve el estándar NFC, diseñó NFC para enviar datos en tres velocidades de transmisión diferentes. Actualmente, un dispositivo NFC puede enviar datos a una velocidad de 106, 212 o 424 kilobits por segundo. Estas velocidades están bien para breves ráfagas de información, pero no son adecuadas para tareas pesadas como mirar videos o jugar juegos.

Hay tres modos de funcionamiento para NFC. El modo de lectura/escritura permite que un dispositivo NFC lea una etiqueta como la que encontraría en un póster. El modo peer-to-peer hace posible que dos dispositivos habilitados para NFC intercambien información. Esto le permite hacer cosas como acercar su teléfono al teléfono de otra persona para intercambiar información de contacto. Por último, está el modo de emulación de tarjeta . Esto es lo que permite a NFC emular, o imitar, una tarjeta inteligente como la que se usa en el transporte público o en los sistemas de emisión de boletos.

Es importante recordar que NFC es un estándar en desarrollo. Evolucionará a medida que pase el tiempo. Si bien el estándar se remonta a 2004, todavía es una tecnología joven. La adopción de NFC ha sido lenta en los Estados Unidos: solo unos pocos fabricantes de teléfonos inteligentes y organizaciones minoristas lo admiten. En otras partes del mundo, especialmente en Japón, es mucho más popular.

Un riesgo que corremos con NFC es que perderá popularidad antes de que vea una adopción generalizada. Es posible que alguna otra tecnología competidora se incorpore y ocupe el nicho que de otro modo llenaría NFC. Pero ese es solo uno de los peligros que podríamos enfrentar con esta tecnología.

Siempre que haya frecuencias de radio involucradas, existe un riesgo potencial para la seguridad. ¿Sería posible que una persona sin escrúpulos espiara las comunicaciones entre dispositivos NFC? La respuesta es un sí rotundo. Con la antena, el hardware y el software adecuados, es posible husmear en las transacciones.

Aunque las transmisiones NFC deben tener lugar en rangos muy cortos (10 centímetros es la distancia máxima, y ​​muchas aplicaciones requieren rangos aún más cortos), es posible captar transmisiones desde mucho más lejos. Definir exactamente qué tan lejos puede estar un espía no es fácil. Se basa en varios factores, incluido si la información se envía en modo activo o pasivo, el tipo de antena y receptor que usa el intruso y cuánta potencia vierte el componente activo en la transmisión. Es posible que alguien que intente escuchar un componente activo pueda obtener una señal a una distancia de hasta 10 metros [fuente: Haselsteiner y Breitfuß ].

Es más difícil detectar transmisiones de componentes pasivos. Aun así, un espía podría detectar señales a un metro de distancia con el equipo adecuado. Para evitar que alguien obtenga datos valiosos, incluida su información financiera, los fabricantes de hardware y software utilizan el cifrado para mantener la información valiosa alejada de miradas indiscretas. Con el cifrado , ambos componentes necesitan un tipo específico de clave para descifrar la información y convertirla en algo útil. Un extraño sin acceso a la clave solo vería un galimatías.

Otra forma en que los dispositivos NFC podrían evitar que los espías roben información es si ambos dispositivos involucran información simultáneamente. Así es como funciona: Ambos dispositivos comienzan a transmitir una serie aleatoria de bits, que son 0 o 1. Un espía podría saber si ambos dispositivos transmitieron un 0 o un 1 al mismo tiempo. Pero, ¿y si un dispositivo transmite un 1 y el otro un 0? Los dos dispositivos saben cuál es cuál, pero un espía no podría decirlo. En ese momento, los dos dispositivos podrían comunicarse simultáneamente y enmascarar las comunicaciones para que el intruso no pueda distinguir lo que se está transmitiendo; no hay forma de saber quién está enviando qué bit.

Otro problema potencial con NFC es que alguien podría intentar interrumpir las comunicaciones mediante la transmisión de señales de radio en el espectro NFC durante las transacciones. Si bien esto no es lo mismo que escuchar a escondidas, podría ser una fuente de molestia.

Antes de que tengamos que preocuparnos por este tipo de problemas, tendremos que adoptar la tecnología NFC de manera más amplia. Queda por ver si NFC despegará. Si es así, es posible que pueda deshacerse de la mayor parte de su equipo y confiar principalmente en su teléfono inteligente . La industria de los cinturones de herramientas podría encaminarse hacia algunos años difíciles muy pronto.

He estado interesado en la tecnología NFC desde que escuché por primera vez sobre su uso en Japón. En ese momento, incluso la idea de un teléfono inteligente era exótica. Ahora parece que los teléfonos inteligentes son el nuevo estándar, y me sorprende que aún no nos hayamos movido hacia un sistema de transacciones basado en NFC. Parte del problema puede ser que diferentes instituciones financieras quieran establecer sus propios estándares de pago y las organizaciones minoristas deben elegir cuáles apoyar. Podrían pasar algunos años más antes de que veamos esta tecnología implementada en las tiendas de nuestro vecindario.

Artículos relacionados

Más enlaces geniales

Fuentes