使用NFC輕松實(shí)現(xiàn)安全藍(lán)牙配對(duì)

現(xiàn)在，Android 和 iOS 13 移動(dòng)設(shè)備都完全支持近場(chǎng)通信 （NFC）讀寫功能，從而開辟了許多新的低功耗藍(lán)牙 （BLE） 用例。

最有用和最方便的用途之一是利用 NFC 通過帶外 （OOB） 配對(duì)以最高級(jí)別的安全性和易用性來增強(qiáng)藍(lán)牙配對(duì)。借助 NFC，只需輕按一下即可私下交換安全憑證和設(shè)備功能——無需用戶輸入。在最近的ST 開發(fā)者大會(huì)上，ST 的 Keith Walters 概述了 NFC 技術(shù)和功能，并描述了 ST 提供的NFC 標(biāo)簽和閱讀器范圍。

正如我們?cè)谛极@得標(biāo)簽認(rèn)證時(shí)詳細(xì)解釋的那樣，NFC 是一種短距離 RFID 無線技術(shù)，工作頻率為 13.56 MHz，基于高頻 RFID 標(biāo)準(zhǔn) ISO 14443 A 和 B、ISO 15693 和 FeliCa是索尼定義的標(biāo)準(zhǔn)，主要在日本使用。NFC 通常使用有源讀取器和無源存儲(chǔ)標(biāo)簽進(jìn)行操作：NFC 標(biāo)簽本質(zhì)上是一個(gè)無線 EPROM，它從 NFC 讀取器產(chǎn)生的能量場(chǎng)中獲取運(yùn)行功率，從而觸發(fā)標(biāo)簽和讀取器進(jìn)行通信。NFC 專為在非常短的范圍內(nèi)使用而設(shè)計(jì)，典型讀取范圍最大為 6 英寸。它通過將閱讀器（例如智能手機(jī)或信用卡閱讀器）靠近標(biāo)簽或輕敲標(biāo)簽來操作。

NFC 的采用正在迅速增長(zhǎng)，將電子產(chǎn)品帶入新產(chǎn)品的設(shè)備中。在 2018 年，NFC 是每三部智能手機(jī)中就有兩部的標(biāo)準(zhǔn)功能。此外，NFC 是基于智能手機(jī)的支付系統(tǒng)以及非接觸式芯片增強(qiáng)信用卡的基礎(chǔ)。

用于藍(lán)牙配對(duì)的 NFC

有幾種方法可以配對(duì)兩個(gè) BLE 設(shè)備，包括輸入 PIN 或執(zhí)行數(shù)字比較，但這需要用戶界面——鍵盤和/或顯示器——這會(huì)增加成本、復(fù)雜性、尺寸和功耗。對(duì)于許多 NFC 應(yīng)用，例如一對(duì)藍(lán)牙無線耳塞，根本沒有空間放置鍵盤或顯示器。

NFC OOB 提供了另一種配對(duì) BLE 設(shè)備的方法，因?yàn)樗恍枰?UI，而且實(shí)際上具有額外的安全功能。QR 碼和 NFC 是 OOB 配對(duì)機(jī)制的兩個(gè)示例。但是，NFC 在設(shè)備配對(duì)方面優(yōu)于 QR 碼，因?yàn)?NFC 不需要視線即可操作。此外，QR 碼是靜態(tài)的（只讀），如果墨水圖案損壞或被污垢或污染物覆蓋，則可能無法讀取。

支持 NFC 的 BLE 配對(duì)的主要優(yōu)點(diǎn)是速度和簡(jiǎn)單性。無需掃描無線電或?qū)⒛脑O(shè)備設(shè)置為“發(fā)現(xiàn)模式”或輸入 PIN 并確認(rèn)。這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊和配對(duì)操作。

NFC 成本更低，因?yàn)樗似渌鋵?duì)方法所需的 UI，有助于實(shí)現(xiàn)更小、更便宜的解決方案。最后，NFC 也是節(jié)能的。電池供電的 NFC 設(shè)備可以保持在深度睡眠模式，直到設(shè)備通過閱讀器的輕敲喚醒。

用于藍(lán)牙配對(duì)的 ST NFC 標(biāo)簽和讀卡器

ST 提供全系列的 NFC 標(biāo)簽來實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙配對(duì)。我們最靈活的解決方案是 ST 的 Dynamic I 2 C 標(biāo)簽：ST25DV和M24SR。這些動(dòng)態(tài)標(biāo)簽基于雙端口 EEPROM，其中一個(gè)端口是 I 2 C 總線，另一個(gè)端口是 NFC。由于 ST 動(dòng)態(tài)標(biāo)簽的內(nèi)容可以由主機(jī)動(dòng)態(tài)更新，它提供了許多與有源 NFC 收發(fā)器相同的功能，包括：

每次配對(duì)后更新安全密鑰和身份驗(yàn)證憑據(jù)。

根據(jù)應(yīng)用程序和可用功率有選擇地宣傳功能。

使用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)引腳將主機(jī)從深度睡眠或斷電模式中喚醒，無需物理按鈕。

通過利用 ST25DV 中的片上 RAM 緩沖區(qū)，將數(shù)據(jù)（例如固件更新）從手機(jī)傳輸?shù)剿{(lán)牙設(shè)備。

獨(dú)立 NFC 標(biāo)簽是 ST 成本最低的選擇。ST25TA和ST25TV只能存儲(chǔ)藍(lán)牙 MAC ID 和設(shè)備角色等靜態(tài)配對(duì)信息，無法動(dòng)態(tài)驗(yàn)證數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)安全配對(duì)。這些標(biāo)簽可用于安全性不重要的低成本應(yīng)用中，例如環(huán)境傳感器，并且可以“事后”添加到現(xiàn)有設(shè)備中，而無需連接到無線電。

ST 還提供多種 NFC 閱讀器。ST25R讀卡器系列涵蓋從入門級(jí)一直到終極 NFC 前端的范圍。ST25R95是低成本的領(lǐng)導(dǎo)者，通常用于大批量工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用。

ST25R3911B是市場(chǎng)上第一款引入自動(dòng)天線調(diào)諧概念的閱讀器。當(dāng)天線被電容負(fù)載（例如NFC 智能手機(jī)）或感應(yīng)負(fù)載（例如 NFC 標(biāo)簽或卡）時(shí)，閱讀器可以自動(dòng)感應(yīng)其負(fù)載并重新調(diào)整天線電路。這允許天線在所有情況下都保持最佳輸出功率。

ST25R3916在其前身的成功基礎(chǔ)上增加了二維自動(dòng)天線調(diào)諧，可以調(diào)整并聯(lián)和串聯(lián)電容。它還包括一個(gè)集成的噪聲抑制接收器，可以補(bǔ)償來自附近開關(guān)電源或 LCD 背光驅(qū)動(dòng)器的干擾。最后，它引入了主動(dòng)波形整形來優(yōu)化次優(yōu)環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸。這使得 ST25R3916 成為訪問控制和非接觸式支付應(yīng)用的理想選擇。

審核編輯：郭婷