Near Field Communication (NFC) refers to a communication technology that enables an effortless connection and data transfers between two devices by putting them in a close proximity. Besides contactless payment and ticketing applications, which were the original key drivers of this technology, a large number of novel use cases can benefit from this rapidly developing technology, as has been illustrated in various NFC-enabled application proposals and pilot trials. Typical NFC-enabled systems combine NFC tags, NFC-enabled mobile phones, and online servers. This thesis explores the trust relationships, security requirements, and security protocol design in these complex systems. We study how to apply the security features of different types of NFC tags to secure NFC applications. We first examine potential weaknesses and problems in some novel use cases where NFC can be employed. Thereafter, we analyze the requirements and propose our system design to secure each use case. In addition, we developed proof-of-concept implementations for two of our proposed protocols: an NFCenabled security-guard monitoring system and an NFC-enabled restaurant menu. For the former use case, we also formally verified our proposed security protocol. Our analysis shows that among the discussed tags, the NFC tags based on secure memory cards have the least capability and flexibility. Their built-in three-pass mutual authentication can be used to prove the freshness of the event when the tag is tapped. The programmable contactless smart cards are more flexible because they can be programmed to implement new security protocols. In addition, they are able to keep track of a sequence number and can be used in systems that do not require application-specific software on the mobile phone. The sequence number enforces the order of events, thus providing a certain level of replay prevention. The most powerful type of tag is the emulated card since it provides a clock, greater computational capacity, and possibly its own Internet connection, naturally at higher cost of deployment. / Near Field Communication (NFC) hänvisar till en kommunikationsteknik som möjliggör en enkel anslutning och dataöverföring mellan två enheter genom att sätta dem i en närhet. Förutom kontaktlös betalning och biljetthantering ansökningar, vilket var den ursprungliga viktiga drivkrafter för denna teknik, kan ett stort antal nya användningsfall dra nytta av denna snabbt växande teknik, som har visats i olika NFC-aktiverade program förslag och pilotförsök. Typiska NFC-applikationer kombinerar NFC-taggar, NFC-kompatibla mobiltelefoner och online-servrar. Denna avhandling utforskar förtroenderelationer, säkerhetskrav och säkerhetsprotokoll utformning i dessa komplexa system. Vi studerar hur man kan tillämpa de säkerhetsfunktioner för olika typer av NFC-taggar för att säkra NFC-applikationer. Vi undersöker först potentiella svagheter och problem i vissa nya användningsfall där NFC kan användas. Därefter analyserar vi de krav och föreslå vårt system design för att säkra varje användningsfall. Dessutom utvecklade vi proof-of-concept implementationer för två av våra föreslagna protokoll: en NFC-aktiverad säkerhet-guard övervakningssystem och en NFC-aktiverad restaurang meny. Dessutom, för fd bruk fallet, kontrollerade vi formellt vår föreslagna säkerhetsprotokoll. Vår analys visar att bland de diskuterade taggar, NFC taggar som baseras på säkra minneskort har minst kapacitet och dlexibilitet. Deras inbyggda trepass ömsesidig autentisering kan användas för att bevisa färskhet av händelsen när taggen tappas. De programmerbara beröringsfria smarta kort är mer flexibla eftersom de kan programmeras för att genomföra nya säkerhetsprotokoll. Dessutom kan de hålla reda på ett löpnummer och kan användas i system som inte kräver ansökan-specik mjukvara på mobiltelefonen. Sekvensnumret framtvingar ordning av händelser, vilket ger en viss nivå av replay förebyggande. Den mest kraftfulla typen av taggen är den emulerade kortet eftersom det ger en klocka, större beräkningskapacitet, och möjligen sin egen Internet-anslutning, naturligtvis till högre kostnad för utplacering.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-124368 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Pham, Thi Van Anh |
| Publisher | KTH, Radio Systems Laboratory (RS Lab) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Trita-ICT-EX ; 2013:125 |
Page generated in 0.0031 seconds