NFC-Nutzung im Alltag - schräger Wunsch oder nützliche Entwicklung?

NFC - ausgeschrieben Form Near Field Communication - ist ein drahtloser Standard, der langsam aber sicher zu einer wichtigen Funktion an Smartphones avanciert. Doch warum ist das so? Wir wollen hier Grundlagen und Nutzungsszenarien skizzieren.

Drahtlos bezahlen, durch Berührung Kopfhörer oder Lautsprecher mit dem Smartphone koppeln, Audiosignale abspielen, Kontaktdaten übertragen, digitale Visitenkarten tauschen, die Haus- respektive Hoteltür mit dem Telefon entsperren – all das ist mit vielen Smartphones keine Zukunftsmusik mehr, sondern tatsächlich möglich.

Hinter all diesen Anwendungsszenarien steckt eine Technik, die das Alltagsleben in der Zukunft noch mehr revolutionieren könnte: NFC, ausgeschrieben Near Field Communication. Was der kleine Funkchip kann, der dafür verbaut werden muss, wollen wir in diesem Artikel genauer untersuchen.

Bei NFC handelt es sich um eine kontaktlose Übertragungsmöglichkeit für Daten in verschiedensten Einsatzfeldern. Dabei ist das Verbreitungspotential des sich langsam etablierenden Standards enorm: Der Chip kann den Schlüsselbund, die Geldbörse oder Visitenkarten ersetzen sowie viel Zeit sparen.

So stellte Apple beispielsweise vor ein paar Monaten das iPhone 6 und iPhone 6 Plus vor – und integriert ist eben ein kleiner NFC-Chip, der die drahtlose Bezahlung per proprietärem Standard ermöglicht (allerdings sonst nichts).

Die Technik, die dahinter steckt, ist die gleiche, die auch in Nokia-, Samsung-, HTC-, Blackberry-, Huawei- und anderen Smartphones verbaut ist. Warum jetzt ausgerechnet der Launch des iPhones angesprochen wird? Mit diesen neuen Smartphones stell sich Apple langsam aber sicher auf eine neue Ära ein – und einen potenziellen Markt von vielen Millionen Kunden. Und durch die Integration in die iPhone 6-Modelle kann nun ein deutlich größerer Teil der "Technik-Normalos" etwas mit dem drahtlosen Übertragungsstandard anfangen.

Die technischen Grundlagen

Wo kommt NFC eigentlich her? Erste Konzepte entstanden im Jahr 2002 im Rahmen einer Kooperation zwischen Sony und NXP Semiconductors. Beide Firmen suchten nach einer Möglichkeit, Daten im sicheren Rahmen auf kurze Distanzen draht- und kontaktlos übertragen zu können. Die Lösung der Probleme fand man schließlich in den sogenannten RFID-Chips. Diese kleinen Bausteine gibt es bereits seit einigen Jahrzehnten, sie sind beispielsweise bei der Diebstahlsicherung von Kleidung in Läden im Einsatz.

Bei Near Field Communication wurde auf die gleiche Übertragungsart gesetzt wie bei RFID, jedoch wurde eine genaue Funkfrequenz gewählt und dann auf eben jener aufgebaut. Alle Anwendungen für den NFC-Standard arbeiten auf dem 13,56 MHz-Band, das Signal wird durch Antennen über eine Distanz von maximal zehn Zentimetern übertragen.

Dabei gibt es zwei verschiedene Arten von Chips: Aktive und passive Einheiten. Bis in das Jahr 2009 wurden alle bisher möglichen Einsatzszenarien beschlossen und standardisiert, seitdem ist NFC im Prinzip voll einsatzfähig.

So sieht ein großer NFC-Chip aus.So sieht ein großer NFC-Chip aus.

Die in Smartphones verbauten Einheiten sind aktive NFC-Chips: Sie bieten dauerhaft eine kleine Spannung an, die der passive Chip empfangen kann. Aktive Chips können nicht nur empfangen, sondern auch Daten senden - das ist aber logischerweise nur möglich, wenn bei beiden Geräten NFC aktiv ist.

So kann beispielsweise ein Samsung Galaxy S5 mit einem Nokia Lumia 1520 zusammengehalten werden, um Daten zu übertragen. Diese können variieren, je nachdem wofür man sich entscheidet: Die Visitenkarte, Kalendereinträge oder ein Kontakt kann wie vieles andere direkt übertragen werden. Alternativ ist auch eine anschließende automatische Koppelung per Bluetooth oder WiFi Direct möglich.

Passive Chips sind viel simpler gestrickt: Sie bestehen aus einem kleinen Chip und einer Spule, die gleichzeitig als Antenne agiert. Auf dem Chip werden die abrufbaren Daten gespeichert.

Die Spule ist zum einen dafür zuständig, genügend Strom per Induktion aufzunehmen. Dadurch benötigt der Chip selbst keine aktive Stromzufuhr, beispielsweise in Form eines Akkus. Außerdem kann die Spule als Antenne genutzt werden, um Daten zu übertragen. Durch das unkomplizierte Layout sind die Kosten für die passiven Einheiten relativ gering, eine Massenware ist aber dennoch noch nicht daraus geworden – daher sind die Preise noch relativ hoch. RFID-Chips sind in vielen Fällen günstiger.

Wer große Datenmengen via NFC übertragen will, wird enttäuscht werden: Die kleinen, passiven NFC-Tags fassen nur wenige Byte an Daten, üblich sind Größen zwischen 150 und 1024 Byte, also maximal ein Kilobyte. Darauf passen nur wenige Kontaktinfos, eine URL oder der Befehl, eine App zu starten. Eine komplette Visitenkarte sollte nur auf größeren Tags geschrieben werden, auf 150 Byte passt meist nur der Name und wahlweise eine Telefonnummer oder die Mailadresse.

Auch die Geschwindigkeit ist keinesfalls rekordverdächtig. Laut Standard sind maximal 424 KBit/s möglich, das entspricht langsamen 53 KByte/s - immerhin ein Mehrfaches des alten ISDN-Surfgeschwindigkeiten. Bei der Größe der aktuell verkauften NFC-Tags reicht diese Geschwindigkeit jedoch vollkommen aus. Ein Kilobyte ist in unter optimalsten Bedingungen nach 20 Millisekunden übertragen. Da das Pairing etwas länger dauert, ist eine komplette Übertragung etwas langsamer. Nach spätestens einer Sekunde solllte der Prozess jedoch abgeschlossen sein - also praktisch "sofort".

Durch diese große Diversität bietet sich ein sehr weites Anwendungsspektrum für NFC-Tags an. Einige dieser Nutzungsszenarien haben wir uns genauer angeschaut und stellen diese nun vor.

iOS-Nutzer können an dieser Stelle alle Seiten – bis auf das Fazit und die Bezahlungsseite – übersprigen: Der verbaute NFC-Chip kommt nur mit Apple Pay zurecht, jede andere Nutzungsmöglichkeit ist ausgeschlossen. Der proprietäre Lösungsansatz Apples schließt wieder einmal iPhone-Besitzer von der Nutzung allgemeingültiger Standards aus – ein einfaches Pairing mit Lautsprechern oder anderen Geräten ist schlichtweg nicht möglich, obwohl eigentlich die passende Hardware verbaut wurde. Apple will es halt nicht.

Vor- und Nachteile von NFC

Auf einer Podiumsdiskussion von Philips im Rahmen der IFA 2014 wurde NFC bereits für tot erklärt. Die Gründe dafür sind auf den ersten Blick durchaus logisch: Die geringe Übertragungsdistanz sowie die langsame Transfergeschwindigkeit.

Doch möchte man wirklich seine sensiblen Bezahldaten oder privaten Infos über mehrere Meter durch die Gegend schicken? Es gab sogar Stimmen aus der Industrie, die NFC als Bezahllösung sahen, die im Kaufhaus über Dutzende Meter hinweg fungieren sollte. Alternativlösungen wie Apples iBeacon - oder generell Zahlungen über Bluetooth respektive WLAN - haben diesen Schwachpunkt bereits, denn jede bekannte Verschlüsselung könnte mit genügend krimineller Energie geknackt werden.

Deswegen ist es an sich sinniger, auf Hardware-Basis eine technische Begrenzung zu setzen. Die geringe Stärke des Signals ist also nach dem Grundsatz "so viel wie nötig und so wenig wie möglich" ausgelegt.

Um dies zu relativieren: Mit sehr starken Antennen lässt sich theoretisch eine NFC-Datenübermittlung noch in Distanzen von 25 Metern auslesen; hierzu müssen aber beide Geräte aktiv sein. Eine Semi-aktive Übertragung lässt sich nur aus drei Metern überwachen. Als würde das reine Auslesen nicht reichen, ist auch ein Man-in-the-middle-Angriff möglich. der Angreifer kann einzelne Bits manipulieren, um die Nachricht zu verfälschen - mit genügend Aufwand könnte man bei einer Überweisung die Verschlüsselung knacken und eine neue IBAN in den übertragenen Code einfügen. Dies ist jedoch technisch sehr schwierig - die Übertragung geht so schnell vonstatten, dass das Cracken einfach zu lange dauert.

NFC-Chips sind im Gegensatz zu Vergleichslösungen relativ teuer. RFID-Chips bekommt man dagegen in industriellen Mengen für wenig Geld, NFC-Chips können da nicht mithalten. Auch Gerätehersteller wägen den Einbau eines NFC-Moduls genau ab: Immerhin nimmt der Chip wichtigen Platz weg, wiegt ein paar Gramm, benötigt Strom, kostet in der Produktion schätzungsweise einen Euro mehr und wird noch relativ eher selten genutzt. Warum sollte sich der Hersteller also nicht einfach mit Bluetooth und WLAN zufrieden geben?

Um die Verbindung zu Bluetooth-Netzwerken aufzubauen, ist oft eine Wartezeit von einigen Sekunden vonnöten. Wer sich schon mal mit seinem Autoradio, Navigationssystem oder Lautsprecher verbunden hat, wird das wissen. NFC benötigt jedoch nur den Bruchteil einer Sekunde. So geht beispielsweise der Einkauf flott und problemlos von der Hand und wird im Vergleich zur Bar- oder Kartenzahlung noch weiter beschleunigt. Außerdem werden keine aktiven Bauteile benötigt; es reicht ein passiver Chip ohne eigene Stromversorgung, um Informationen zu übertragen.

Grundsätzlich gilt: Keine Datenübertragung ist sicher, weder die PIN-Eingabe der Kreditkarte noch der Magnetstreifen. Aber NFC bietet eine deutlich sicherere Kommunikationsmöglichkeit, die für das 21. Jahrhundert gewappnet ist - dank Schnelligkeit, Einfachheit und (relativer) Sicherheit.

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2 Kommentare
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    Dein Kommentar
  • KalleWirsch
    Schöner Überblick. Allerdings ist das ganze Thema NFC aus meiner Erfahrung mehr was für Technik-Nerds.

    Letztes Jahr habe ich mit Einstellungen für das Smartphone via Smartags experimentiert. Ich bin ich am Ende zu der Erkenntnis gekommen, dass dies Alles nur Zusatzarbeit macht. Situationsgebundene Einstellungen am Smartphone (Arbeit, Zuhause, beim Laufen, Im Auto) kann man viel einfacher daran binden, dass ein bestimmtes Bluetooth Gerät in der Nähe ist, dann erspart man sich das Smartphone aus der Tasche zu holen und an einen Smarttag dran halten.

    Einstellungen am Smartphone, wie das pairen mit der Musikanlage ist so einfach, wenn man dazu NFC verwendet ist das als benutzt man ein Smartphone als Hammer. Wenn man nur einen Hammer (äh Smartphone) hat, dann sieht halt jedes Problem wie ein Nagel aus.
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  • rroman
    Frage - wenn man größere Antennen und Verstärker nutzt - kann man die NFC SIgnale aus größerer Entfernung abfangen? Wenn ja ist Einsatz als Schlüsselbund etwas fraglich.
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