運用NFC近距離無線通訊建構智慧產品整合
- DIGITIMES企劃
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NFC技術已廣泛用於生活之中，透過無線、且不須接觸的近接感測數據無線傳輸的資料交換機制，不但可享高安全性的數據交換渠道，同時透過NFC技術的整合，另可發展更具人性化操作的智慧家庭設備整合優勢...
NFC(Near Field Communication)近場無線通訊技術，其實已廣泛用於生活之中，如現在特別熱門的電子支付，很多電子支付工具的數據傳輸底層技術，就是採行NFC技術方案，而目前相當普片的門禁卡、電子票卡、電子票證應用，也是看在NFC不用接觸、不用刷卡、可透過卡片與讀卡機近接就能在極短時間內完成卡片驗證與數據交換，不僅技術難度在各種應用方案相對成熟，與NFC Tag具低成本優勢，使用量只增不減。
NFC可提供用戶高安全、簡便的驗證功能
NFC近場無線通訊技術的便利性，在整合不同應用上更能凸顯其應用價值，尤其是NFC的Tag上可在無外加電源下透過晶片與線圈、近接感應讀卡機取得的電磁轉換成電能驅動晶片與讀卡機天線進行驗證資料交換，NFC以13.56MHz頻率之下進行數據傳輸，資訊傳輸的速率雖然僅有106kb/s，但實際上已可在極短的時間內完成數據傳輸、且只在卡片與讀卡機近距離靠近時即完成數據交換傳輸，過程快速、隱密也不需擔心外部側錄問題，可提供用戶幾乎免學習、無感的應用體驗，這也是為什麼使用流量極大的大眾交通工具、門禁系統喜愛應用RFID的主因。
而在智慧家庭應用場域中，其實已有低功耗藍牙、ZigBee或Wi-Fi等多種無線通訊技術，但實際上這些技術主要用於實踐智能設備端點與資料閘道器、智能設備互通的無線數據傳輸技術，用途上主要是以設備溝通、大量數據傳輸為主，這些技術的主要價值在實現智慧家庭應用基礎的系統數據交換與傳輸。但實際上智慧家庭設備除了功能性的需求實踐外，其實另一個更大的問題是如何將不同的家庭設備應用情景、用更簡單直覺的方式達成，充分體現家庭智慧化服務設計的深度。
智慧家庭使用無線技術部署成本低
運用無線通訊技術、再整合智慧家庭應用，即能創造關鍵的用戶體驗改善目的。例如，智慧建築本身若為老舊建築，一般重新佈設網路、或是翻修舊建築大多曠日廢時、徒增成本，若在建物內部署ZigBee無線感測網路，即可搭配各種智能家電進行無線啟閉功能與互動操控應用。以建物的全區恆溫控制系統檢視，應用情境為感測戶外溫度自動調整對應室內溫度、或是以用戶指定的溫度設定活動區、起居室或是不同用途空間的區域溫度，不僅創造更舒適的活動空間，同時也能達到區域溫控即時啟閉區域空調，達到節能效益。
而不同區域的控溫電器可以藉由無線網路進行連線部署，透過設備彼此互聯搭配智能系統設定，可免除用戶逐一開關或是不小心讓溫控設備做無用的運行或可能因此產生安全問題，以進一步增加居住安全性與能源管理效益，更有助提高便利性，而這種設計目標可以透過低功耗的ZigBee進行各系統設備的連結技術，建構基於ZigBee的Home Automation運行環境，反而是各個設備如何設定接入智能居家的控溫系統，繁複的網路設定與區域設定肯定會讓不黯資訊設備的家庭用戶頭疼。
智慧家庭應用部署複雜 設定宜簡化以改善用戶體驗
在智能家庭的溫控設備連線應用上，可以使用設備預先標記的NFC標籤，利用更簡單的近接感應傳輸、搭配傳輸資料以金鑰加密機制，讓每個智能家電設備在接入智慧家庭系統或閘道器時，可在免設定前提下完成高安全性的自動設備佈署目標，甚至透過自動化設定自動產生高強度的連接系統密碼，讓設備與智慧家庭閘道器間的通訊安全標準更高，更可避免智慧家電在大量智能化、IoT應用加持下，反而成為家庭智慧設備的資安缺口，避免智慧家庭應用成為家庭個資外洩或是設備使用安全問題隱憂。
至於家庭設備智能化、自動化後，隨之而來的設備管理就成為大問題，現有智能家庭的應用情境設計，大多採用智慧手機或是平板電腦搭配圖形化介面GUI進行各式的設備連接或資訊呈現，家庭自動化設備大多使用更趨直覺的圖形化介面讓用戶檢視家中設備，同時智能手持設備也能即時透過閘道器進行家庭設備運行狀態現況監控，由於智慧手機或平板若能透過RFID近接感測形式完成接入智慧家庭閘道器的連接設備驗證，也能進一步應用進階加密或是強密碼建構智慧行動裝置與智慧家庭閘道器的傳輸通訊機制，增加智慧家庭系統的資安保障。
智慧家庭網路自動化功能強 網絡安全性備受重視
隨著智慧家庭設備遠端遙控的進階應用越來越便利，也彰顯了智慧家庭設備的網路安全要求重要性，以ZigBee家庭智能設備網路的安全性來說，家庭自動化環境可應用如ZigBee PRO網狀網絡協議的堆疊進行系統串接，ZigBee PRO本身的網狀網路堆疊即可保障將近數百個智能IoT裝置高安全性的連接環境，而ZigBee網路為採AES(Advanced Encryption Standard)演算法針對傳輸資料進行加密，增添資料傳輸的安全性，同時搭配網路安全金鑰處理，而在網絡中所產生的金鑰為由裝置與裝置彼此協調隨機產生，不僅可保障資料的安全性，同時也可避免傳輸過程遭惡意攔截、解讀，透過分析或是暴力破解方式取得網路控制權。
設備在第一次接入網路時，可以透過如二維條碼、QRCode獲取啟用金鑰，用戶再透過App或是設定機制進行產品設定，也有舊的設計採讓用戶自行以產品序號或是密鑰手動輸入系統進行設定，但這種設計機制在實際用戶體驗並不佳，因為一長串密鑰容易造成輸入錯誤導致用戶挫折感，大幅影響產品使用的便利性。
而記載連接金鑰的文件或是QRCode若不慎搞丟，也會造成產品後端用戶客服無端的成本消耗，因此新穎的作法可以直接在家庭智慧設備的機殼特定位置貼附建有連接啟用金鑰的RFID Tag，透過內建RFID讀取器的智慧手機或行動裝置近接過程，在數毫秒內即能由系統自動完成繁複的啟用金鑰輸入程序，也大大提升智慧家庭設備進行高度網路安全系統設定佈署的便利性。
而NFC傳輸具高安全性的關鍵在於，記錄重要資訊的Tag中本身為無電源裝置，其運行傳輸的供電來源為藉由NFC Tag上的感應天線接收來自NFC讀卡機射頻轉換而來的微弱電力驅動，透過這個瞬間微弱的電量驅動晶片與讀卡機進行資料交換處理，加上傳輸距離短、數據傳輸的功率低、無線範圍小，大幅提高資料交換驗證過程的安全性，不僅可防護關鍵的金鑰資訊，也可防止設備或是駭客使用其他形式截錄金鑰資訊，提升系統穩固性。進階NFC Tag標籤，甚至還可針對標籤進行可程式化設定，讓NFC標籤也能擁有更高強度的安全設定功能，在家庭智能設備的安全應用潛力相當大。
