Definition Was ist Near Field Communication (NFC)?

Per Near Field Communication (NFC) lassen sich Daten über kurze Entfernungen von nur wenigen Zentimetern kontaktlos übertragen. Typische Einsatzbereiche sind bargeldloses Bezahlen, digitales Ticketing oder die Zugangsauthentifizierung. NFC ist bei Girocards oder Kreditkarten zum Standard geworden und in fast allen gängigen Smartphones und vielen Smartwatches integriert.

Die Abkürzung NFC steht für Near Field Communication und lässt sich mit Nahfeldkommunikation ins Deutsche übersetzen. Es handelt sich um eine drahtlose Kommunikationstechnik zum Austausch von kleineren Datenmengen über sehr kurze Entfernungen von nur wenigen Zentimetern. Die maximale Datenübertragungsrate ist auf wenige hundert Kilobit pro Sekunde beschränkt.

NFC ist in mehreren Standards spezifiziert und basiert auf der RFID-Technik (Radio Frequency Identification). Erste NFC-Standards erschienen im Jahr 2002 und sind aus einer Zusammenarbeit von Sony und der Philips-Tochter NXP Semiconductors entstanden. Zahlreiche weitere Firmen haben sich im NFC-Forum organisiert, das die Entwicklung und Standardisierung der kontaktlosen Kommunikationstechnik weiter vorantreibt. Eine typische und mittlerweile weit verbreitete Anwendung der Nahfeldkommunikation ist das bargeldlose Bezahlen. Ein Großteil aktueller Kredit- und Bankkarten sowie moderner Smartphones und Smartwatches beherrscht die Nahfeldkommunikation und ist mit der dafür benötigten Technik ausgestattet.

Prinzipielle Funktionsweise und typische Eigenschaften der NFC-Technik

NFC arbeitet auf dem lizenzfreien Frequenzband von 13,56 Megahertz. Die Technik verwendet die elektromagnetische Induktionskopplung und Spulen beziehungsweise Schleifenantennen zur drahtlosen Kopplung der Kommunikationspartner. Maximal sind per NFC Datenübertragungsraten bis 424 kBit/s möglich. Die maximale Reichweite beträgt etwa zehn Zentimeter. In der Praxis liegt die typische Reichweite bei ein bis vier Zentimetern. Geräte, die per Nahfeldkommunikation Daten austauschen, müssen sich daher in unmittelbarer Nähe befinden. Darin unterscheidet sich NFC von Techniken wie Bluetooth oder RFID, die Reichweiten von mehreren Metern erzielen.

Ein NFC-System besteht aus einem so genannten Initiator und einem Target. Der Initiator erzeugt ein elektromagnetisches Feld und startet die Kommunikation. Dieses Feld kann gleichzeitig Energie bereitstellen, sodass ein Target keine eigene Stromversorgung benötigt. Grundsätzlich lässt sich zwischen dem aktiven und dem passiven Modus unterscheiden. Ein Gerät im passiven Modus kann ohne eigene Energiequelle kommunizieren. Es bezieht seine Energie drahtlos über das elektromagnetische Feld eines Geräts im aktiven Zustand. Zwei passive Geräte können nicht miteinander kommunizieren, da die notwendige Energiequelle fehlt. Typische Geräte im passiven Modus sind Kreditkarten oder Smartcards. Typische aktive Geräte sind die Lesegeräte bargeldloser Bezahlterminals. Neben der aktiv-passiv-Kommunikation ist auch die aktiv-aktiv-Kommunikation zwischen zwei Geräten im aktiven Modus möglich (Peer-to-Peer-Modus). Folgende drei Betriebsarten werden unterschieden:

• Lese-/Schreibmodus (Reader/Writer Mode): Das Gerät liest Daten von einem NFC-Tag oder schreibt Daten darauf.

• Kartenemulationsmodus (Card Emulation Mode): Ein Smartphone, eine Smartwatch oder ein anderes Gerät verhält sich wie eine kontaktlose Chipkarte.

• Peer-to-Peer-Modus (Peer-to-Peer Mode): Zwei aktive NFC-Geräte tauschen Daten aus.

Smartphones und die NFC-Technik

Seit circa 2008 sind Smartphones erhältlich, die NFC unterstützen und mit der entsprechenden Technik ausgestattet sind. Grundsätzlich können Smartphones mit dem Reader/Writer Mode, dem Card Emulation Mode und dem Peer-to-Peer Mode alle drei NFC-Betriebsarten nutzen. Die Smartphones lassen sich daher als NFC-Debit- oder -Kreditkarten, als Lese- und Schreibgeräte für NFC-Chips oder für den aktiven Datenaustausch per NFC verwenden. Inzwischen ist die NFC-Technik Standard bei allen modernen Smartphones und wird häufig für Anwendungen wie bargeldloses Bezahlen (zum Beispiel per Google Pay oder Apple Pay), Ausweisfunktionen oder für das Öffnen von Autos verwendet. Da sich die Smartphonehersteller durch Vorgaben öffentlicher Institutionen wie der EU auch für konkurrierende Zahlungsdienste öffnen mussten, lassen sich mittlerweile auch Zahlungskarten vieler Bankinstitute und Zahlungsdienstleister auf die Geräte laden.

Sicherheitsaspekte der NFC-Technik

Ein wesentliches Sicherheitsmerkmal der NFC-Technik ist die geringe Reichweite. Sie erschwert ein unbefugtes oder unbemerktes Auslesen von Daten. Ein Smartphone im Card Emulation Mode oder eine Zahlungskarte muss unmittelbar an das Lesegerät gehalten werden. Ein unbefugtes und unbemerktes Auslesen der Informationen aus größerer Entfernung ist technisch kaum möglich. Die geringe Arbeitsentfernung bietet aber natürlich keinen vollständigen Schutz gegen Angriffe und Missbrauch.

Grundsätzlich ist es beispielsweise denkbar, dass ein abhandengekommenes Smartphone, eine Zahlungskarte oder ein Ausweis mit Near Field Communication unbefugt zum Bezahlen oder zur Authentifizierung genutzt werden. Um dies zu verhindern, sind die NFC-Funktionen durch zusätzliche Sicherheitsmerkmale wie eine PIN oder durch biometrische Merkmale wie einen Fingerabdruck oder Gesichtserkennung abgesichert. Zahlungen ab einem gewissen Betrag mit einer NFC-Kreditkarte sind beispielsweise grundsätzlich per PIN zu bestätigen. Die Nutzung von auf Smartphones abgelegten Zahlungskarten per NFC ist in der Regel über biometrische Merkmale geschützt. Ein weiteres Sicherheitsmerkmal der NFC-Technik ist, dass die auf den NFC-Karten gespeicherten sicherheitsrelevanten Daten und die kontaktlosen Datenübertragungen kryptographisch abgesichert sind.

Typische Anwendungsbereiche der NFC-Technik

Near Field Communication wird in zahlreichen Bereichen für den kontaktlosen Austausch von Informationen zwischen zwei nahe aneinander gehaltenen Geräten oder Gegenständen verwendet. Neben Kreditkarten, Girokarten oder Smartcards ist auch der in Deutschland ausgegebene Personalausweis NFC-kompatibel. Die NFC-Technik macht beispielsweise das Einstecken der Kreditkarte in ein Lesegerät beim bargeldlosen Zahlen überflüssig. Es genügt das Heranhalten an das Lesegerät. Die Daten des Personalausweises lassen sich mit dem Smartphone auslesen und beispielsweise für die Authentifizierung gegenüber digitalen Angeboten verwenden. Typische Anwendungen der NFC-Technik sind:

• kontaktloses Bezahlen mit Girokarte, Smartphone oder Smartwatch

• Zutrittskontrolle mit Zugangskarten oder bei elektronischen Türschlössern

• Entsperren von Autotüren

• NFC-Tags, die beim Annähern eine Aktion auslösen

• Schnelles Koppeln von zum Beispiel Bluetooth- oder WLAN-Geräten

• elektronische Fahrkarten oder Veranstaltungstickets

• elektronische Ausweisfunktionen

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