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いちばんやさしい NFC入門

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NFC
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この記事を読めば、専門用語ゼロの初心者でも「NFC がどう動き、A・B・F のどれを選べばよいか」が丸ごとわかります。

1. NFCとは？

  • NFC（Near Field Communication）は、13.56 MHz の電磁誘導を使う“超近距離”無線。
  • 距離は 4 cm 程度に制限され、読取機（リーダ）側の磁界でタグやカードに給電するため 電池が要らない (Analog Devices)。
  • スマホのタッチ決済、交通IC、社員証、ペアリング用タグなどで毎日使われています。

RFIDとの違い
RFID は 10 cm～数十 m まで届く方式が複数あるのに対し、NFC は HF 帯 13.56 MHz 一択・通信距離も数 cm に限定。短距離ゆえ盗聴リスクが小さく、決済向きです (IoT Journey)。

2. しくみを3行で

  1. リーダのコイルが 13.56 MHz で磁界を発生。
  2. コイルを内蔵したカード／スマホがその磁界を受け取って電力を得る。
  3. 振幅をわずかに変える（変調）ことで 0/1 のビット情報を送る。

3. 用語まるわかりミニ辞典

用語 やさしい説明
周波数 1秒間に波が振動する回数。NFC は 13.56 MHz（=約1,356万回/秒）で統一。
変調（ASK） 波の高さ（振幅）を変えてデジタルデータを乗せる方法。
100 %ASK＝波を完全に“ON/OFF”／10 %ASK＝波を 9 割→10 割の間でちょっとだけ揺らす (Wikipedia)。
変調率 振幅変化の割合。100 %は大きくハッキリ、10 %は控えめでノイズ耐性◎。
符号化 ビット列を電波のパターンに置き換えるルール。例：Modified Miller、NRZ‑L、Manchester。
ビットレート 1 秒に送れるビット数。NFC は 106 / 212 / 424 / 848 kbps が上限。
パッシブ/アクティブ パッシブ＝タグ側は給電してもらう、アクティブ＝両者が自前で電波を出す。
カードエミュレーション スマホが“カードのふり”をしてレジのリーダとやり取りするモード。

4. 3つの物理方式 ― A・B・F をやさしく比較

項目 NFC‑A
(Type A)		 NFC‑B
(Type B)		 NFC‑F
(Type F / FeliCa)
規格 ISO/IEC 14443‑A ISO/IEC 14443‑B ISO/IEC 18092 / JIS X 6319‑4
変調 100 % ASK＋Modified Miller 10 % ASK＋NRZ‑L 10 % ASK＋Manchester
既定速度 106 kbps（拡張 848 kbps まで） 同左 212 kbps（424 kbps も可）
主な採用例 MIFARE Classic / DESFire、海外交通カード 電子パスポート、クレカ（EMV） Suica・PASMO・Edy・WAON、Mobile FeliCa
強み チップ単価が安く、世界中のリーダが対応 国際標準の高セキュリティで公的証明書向き 0.1 秒以下の応答で改札タッチが速い
弱み UID だけでは暗号化されておらず要カスタム対策 認証が複雑、端末実装コストが高め 日本中心で、海外リーダでは未対応も

技術裏話（ざっくり）

  • 100 %ASK vs 10 %ASK
    100 %ASK は波を完全に切って「0」を表すため分かりやすいが、遠距離では電力が途切れやすい。10 %ASK は“ちょっとだけ揺らす”ので電力を切らさず通信だけ変化させられ、雑音にも強い (Analog Devices)。
  • Manchester符号化（Type F）は「0/1 の真ん中で必ず反転」するので時計合わせが簡単。これがタッチ決済を高速化する秘密 (Sony)。

5. スマホとリーダの3つの動作モード

モード 何ができる？ 例
リーダ／ライター スマホが店頭ポップのNFCタグを読む・書く URL 自動起動、在庫管理
カードエミュレーション スマホが交通IC／クレカとして振る舞う Apple Pay、モバイルSuica
ピア・ツー・ピア 2台のスマホ間でデータ交換 写真共有、Bluetooth ペア設定

（すべて NFC Forum が標準化 (NXP Semiconductors)）

6. セキュリティの基礎

  1. 公開UID と暗号鍵は別物
    UID は名札、鍵は南京錠。UID だけで認証せず、DES/AES などで相互認証を行う。
  2. Secure Element / HCE
    スマホでは IC チップ(SE)または OS 上の HCE がカードの秘密鍵を保持。
  3. Type B は BAC / EAC を用い、旅券の個人情報を暗号化 (Analog Devices)。
  4. FeliCa は毎回鍵を再生成し、リプレイ攻撃をブロック (Sony)。

7. プロトコル選定 かんたんフローチャート

大量配布・コスト最重視？ ──▶ NFC‑A
         │
         ├─ 国際身分証／EMV決済？ ──▶ NFC‑B
         │
         └─ 0.2秒以下の通過速度必須？ ──▶ NFC‑F

8. よくある質問

Q A
スマホは3方式ぜんぶ読める？ 2017年以降の iPhone / 多くの Android は A・B・F 全対応（Global FeliCa） (AtaDistance)。
NFCタグは電池切れする？ パッシブタグはリーダから給電されるので電池不要。
財布の中まで読まれる？ 距離が 4 cm 以下なので、物理的にかざさない限り読み取りは困難。

9. まとめ

  • NFC-A … 世界で最も普及。コスト重視のアクセス制御や海外交通に。
  • NFC-B … パスポート／銀行カード向けの高セキュリティ仕様。
  • NFC-F … “タッチ＆ゴー”体験が命の交通・電子マネーで威力を発揮。

ポイントは「距離とスピードとセキュリティ」――この3軸で要件を整理すれば、最適な方式が必ず見つかります。

参考リンク

  • ISO/IEC 14443 仕様・変調比較 (Wikipedia)
  • Sony FeliCa 技術概要 (Sony)
  • TI Type 3 Tag 技術資料 (TI E2E)
  • Analog Devices NFC Overview（A/B/F 変調まとめ） (Analog Devices)
  • NXP「NFC 三つのモード」ブログ (NXP Semiconductors)
  • Orange IoT Journey「NFC と RFID の違い」 (IoT Journey)

これさえ読めば、NFC の全体像と A/B/F それぞれの特徴、そして実践的な選定ポイントまで一気にマスターできます。

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