编者按
在日常生活中，
银行卡
小额支付、公交地铁
一卡通
等，逐渐取代了原先的纸币交易，这些方便的技术究竟是怎么运行的呢？
小编以为，有必要让大家了解一下了。关于人工智能，
文末有锦鲤
~~~
其实，这些都是建立在近场通讯（
NFC
）基础上的新型应用。享受便利的同时，必然伴随着潜在的风险，于是相应的犯罪手法也应运而生。本文所探讨的，就是其中某些场景可能会遭遇的攻击手法。
在了解攻击之前，有必要先了解一些必要的基础知识。比如：无线射频识别（RFID）、NFC的基础概念及架构、中间人攻击的方式，并结合实例进行讨论。
一、RFID（无线射频识别系统）
近场通讯（NFC）是由非接触式射频识别（RFID）演变而来，RFID是一种无线通讯技术，利用Tag（标签）与Reader（读取器）两个元件，透过无线电信号识别特定目标并感应读取、写入相关资料，而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
如图1所示，利用通过调成无线电频率的电磁场，把资料从发送端的装置经过无线电信号，传送至接收端的装置或标签，以达到资料传输的目的。
▲
图1 RFID传输示意图
二、NFC简介
近场通讯（NFC）是一种新型的近距离无线通讯技术。它将现有的非接触式识别技术与互联互通技术相结合并加以发展，由Nokia、Sony与Philips（后来的NXP Semiconductors）共同研发。
NFC可用于各种信息交换，如电话号码、图像、MP3文件，电子验证等等。这种交换可在两个具有NFC功能的电子设备（如手机）之间进行，或者在具有NFC功能的手机和与其兼容并位于近距离内的RFID晶片卡或读取器之间完成。NFC可被用作如电子收费、通行证、考勤卡、存取控制等服务。
三、NFC传输模式
NFC以操作模式可分为主动式与被动式，以下加以说明：
‧主动式：接收端的标签本身有供应电力或嵌入电池，能提供标签中的晶片主动发出电波信号给读取端（Reader），但如果停止供电则停止运作，优点是能够读取的距离范围比较长，适合建立门禁管理等有持续供电的环境下使用。
‧被动式：标签本身不会主动发出信号，而是由读取端发出信号，标签被动接受到足够强度的电波信号后，才会传送储存在记忆体中的信息给读取端，虽然不受限于电力的问题，但读取距离较短，现今的NFC应用较多属于被动式。
若以传输模式来区分，则可分为以下三种：
‧卡片模式（Card Emulation Mode，CE）：须结合安全元件之NFC晶片。
‧读写模式（Read/Write Mode，R/W）：作为非接触读卡机使用，可以读取他人提供的NFC标签来获得信息，或写入空白的标签提供他人读取。
‧点对点无线连接模式（Peer to Peer Mode，P2P）：其模式类似于红外线传输，但相较于红外线有著传输距离短、传输建立速度及资料传送速度较快、耗电量低等优势，目前主要应用于手机名片交换、资料同步、网址分享等用途。
四、NFC、蓝牙与低功率蓝牙比较
以方便性而言，仅须轻轻接触一下的NFC毋庸置疑胜出，且在短距离通讯特性表现优秀。由于NFC采用点对点的方式连接，且耗电量低，因此保密性与安全性相对高，这也是NFC被用于信用卡及移动支付的原因之一。
由表1可知，NFC相比蓝牙（Bluetooth）的优势在几个方面：
表1 NFC与蓝牙的比较
设置程序较短：两台NFC设备相互连接的设备识别过程中少于0.1秒，使用NFC来替代人工设置会大幅加快创建连接的速度。
‧抗干扰能力较佳：NFC的最大传输速度为424kbit/s，远小于Bluetooth V2.1（2.1Mbit/s）。虽然NFC在传送速率与距离比不上蓝牙，但相对地可以减少不必要的干扰，这让NFC特别适用于设备密集时，不会造成传输困境。
‧能量需求低：相对于蓝牙，NFC与现有的被动RFID（13.56MHz ISO/IEC 18000-3）设施相互兼容。NFC的能量需求更低，与蓝牙V4.0低功率协定类似。不过，当NFC在无供电的环境（例如非接触式信用卡、智能海报、NFC标签等）工作时，NFC的能量消耗会要大于低能蓝牙V4.0。
五、NDEF格式分析
NDEF（NFC Data Exchange Format）是一种轻量级的二进制信息封装格式，用于在两个NFC设备或NFC设备与标签之间交换信息。简单来说，NDEF描述了通过NFC交换数据结构的格式和规则。
NDEF记录的格式如图2所示，分为表头（Header）和数据体（Payload）两大部分，其中包含实际的应用程序的特定数据，由NFC论坛以记录类型定义（Record Type Definitions，RTD）形式发布的实际应用特定数据类型来格式化。
▲图2 NDEF格式
表头中最重要的是其第一段位元组，该位元组有6个标志信息，分别如下：
MB（Message Begin）：表示NDEF信息的开始。
ME（Message End）：表示NDEF信息的结束。
CF（Chunk Flag）：表示该Record是第1或其他段的Record。
SR（Short Record）：表示PAYLOAD_LENGTH列是否为单个位元组，如果该标志被设置，则图3中的4个Payload Length列仅需一个，这表明数据体内的资料长度将限制在255位元组以内（图4）。
▲图3
NDEF记录格式
▲图4
SR=1时的NDEF记录格式
IL（ID_LENGTH）：用来表示表头中是否包含ID Length和ID这两个列。
TNF（Type Name Format）：表示数据体的类型。
Type Length：表示Record Header中Type列的长度。
ID Length：ID列的长度。
此外，Type列表明数据体的类型，NFC Forum定义了诸如URI、MIME等类型的Type，其目的是方便不同的应用来处理不同Type的数据，例如URI类型的数据就交给浏览器来处理。
ID需要配合URI类型的数据体一起使用，它使得一个NFC Record能够透过ID来指向另外一个NFC Record。数据体里面则是存放NDEF应用程序的主要内容。该列中携带的资料是不透明的，必须透过表头判读。
六、NFC识别演进与研究方法说明
以下说明NFC识别的发展演进和研究方法，并举例进行说明。
1.NFC识别演进
早期的研究是分析NFC的格式，及其使用的NDEF格式内含的表头等做结构分析，了解其基础架构及可能的传输应用；而后也由研究NDEF的列组成，试图研究对数据体里面的资料是否可被人工修改，也让人们开始注意到NFC应用于犯罪的可能性。
在传输的过程中，为了解决NFC原有资料容量的先天传输限制，有研究者提出算法，通过NFC标签在两个NFC设备之间的多个周期内传输数据，以处理NFC标签的内存限制；而在NFC应用于犯罪侦查的领域，相关的研究报告以伪造读卡器取代目标原先要读取的付款读卡机，以探讨在付款传输的过程中，是否可能产生遭到中间人攻击的风险。
2.研究方法
本文尝试以现有的开放原始码的应用程式NFC Proxy，验证利用中间人攻击盗刷他人信用卡的可能性及其步骤。NFC Proxy是一款开放原始码的Android应用程序，可让使用者在RFID信用卡和阅读器之间代理交易。
使用NFC Proxy的中间人攻击流程如图5所示，攻击者首先准备两支具有NFC功能的手机，分别作为代理端（Proxy Mode）及接收端（Relay Mode）手机，其中代理端必须是支持CyanogenMod 9 (cm9)版本的手机，本篇使用的Android智能手机的操作系统版本为Android 4.0.2，手机品牌为Samsung Galaxy S3及S6，两者经由连上同一个的Wi-Fi互相沟通。
▲图5 中间人攻击步骤
七、范例说明
近期诈骗案件手法层出不穷，民间陆续出现受害案例，不少人声称其所持有的信用卡被不明人士滥用盗刷，调查人员多方比对受害者特征及其交易行为，发现盗刷案件较集中在特定几家3C商品店家。经过多次至现场比对和取证，发现这几家店面的路线设计特殊，结帐柜台仅一列可通行，在取证过程中，又掌握到店家派员靠近排队付款民众的可疑轨迹，随即当场搜索并扣押其携带的手机等犯罪工具，终于破获该诈骗集团。
以下为取证人员经过调查后，得到其取得信用卡资料的过程：
STEP 1：付款时，嫌犯的POS盗刷读卡机向代理端手机发送读卡指令。
STEP 2：嫌犯事先将持有的接收端及代理端手机连上相同Wi-Fi，并在NFC Proxy设定相同的端口，代理端通过Wi-Fi将读卡指令传至接收端。
STEP 3：接收端收到读卡指令后，开始将接收端手机靠近顾客可能摆放信用卡的位置，抓取信用卡的卡片资料。
STEP 4：如图6所示，信用卡回传资料（卡号等）给接收端。
