CN114006638A - 一种基于nfc的单向数据传输方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于NFC的单向数据传输方法,包括发送端通过NFC主机扫描连接初始化为SNEP从设备的接收端;发送端循环发送对称协议数据单元作为心跳包定时握手以维持与接收端的连接;发送端将从上位机接收到的数据包封包为NDEF消息传输至接收端。还公开了一种基于NFC的单向数据传输系统,包括发送端和接收端,所述发送端和所述接收端均包括USB通讯模块、MCU、NFC收发器和NFC收发天线,所述USB通讯模块用于与上位机连接,所述MCU用于进行NFC设备的扫描和连接,所述NFC收发器用于接收MCU的通讯并经由NFC天线实现所述发送端与所述接收端之间的交互。本发明能够很好地满足网络相互隔离的计算机或智能设备间传输少量数据的需求。
Description
技术领域
本发明涉及近场通信的技术领域,尤其是一种基于NFC的单向数据传输方法和系统。
背景技术
近场通信(Near-field communication,以下简称NFC)是由非接触式射频识别(RFID)技术演变而来的一套通讯协议,让两个电子装置(其一往往是智能手机等移动装置)在短距离内进行通讯。
数据交换协议(Data Exchange Protocol,以下简称DEP)是定义于ISO 14443、ISO18092等规范中的NFC数据交换规范,其中ISO 14443使用的为ISO-DEP,ISO18092使用的为NFC-DEP。
逻辑链路控制协议(Logic Link Control Protocol,以下简称LLCP)是负责NFC设备间通讯时的物理地址寻址、链路管理、数据传输的通讯协议。
NFC数据交换格式(NFC Data Exchange Format,以下简称NDEF)是一个轻量级二进制消息格式,可以用于将一个或多个任意类型和大小的有效载荷装载到单个消息结构中,从而实现NFC设备之间的数据通信。
简易NDEF数据交换协议(Simple NDEF Exchange Protocol,以下简称SNEP)基于LLCP,使得NFC设备之间可以交换NDEF消息,目前大部分搭载NFC功能的安卓设备均兼容NDEF和SNEP规范。
在电子数据取证时,工作人员往往要通过外网计算机进行数据取证,并通过某种单向传输装置,在避免内外网互联的情况下将取证结果传输给网安网下的计算机。
由于NFC通讯具有距离短,半双工的特点,在电子数据取证、内网传输小数据量信息的场景下,使用定制的NFC单向传输模块进行数据传输,相比WIFI、蓝牙的长距离无线互传,USB数据传输,具有不易被监听,易于切断,不兼容第三方外设等优点,能在内外网计算机相互隔离的情况下较为安全的传输数据,具有一定的使用价值。
在传统NDEF标签的发送流程,由于NFC标签本身为无源RFID芯片,且存储空间有限,使用仅限于单次少量数据交互,因此只能以从机唤醒,每发送一次数据包都需要进行一次NFC连接,且进行连接需要数秒时间,远大于传输数据本身的耗时。
发明内容
为了解决现有技术中使用受限于单次少量数据交互、只能以从机唤醒,每发送一次数据包都需要进行一次NFC连接,且进行连接需要数秒时间,远大于传输数据本身的耗时的技术问题,本发明提出了一种基于NFC的单向数据传输方法和系统,以解决上述技术问题。
根据本发明的一个方面,提出了一种基于NFC的单向数据传输方法,包括:
S1:发送端通过NFC主机扫描连接初始化为SNEP从设备的接收端;
S2:发送端循环发送对称协议数据单元作为心跳包定时握手以维持与接收端的连接;
S3:发送端将从上位机接收到的数据包封包为NDEF消息传输至接收端。
在一些具体的实施例中,步骤S1具体为:
发送端以NFC主机的方式启动,搜索DEP设备,接收端初始化为符合SNEP规范的DEP设备;
响应于发送端扫描到接收端,发送端发送发送端的NFC ID和逻辑链路控制协议版本数据至接收端,接收端发送接收端的NFC ID和逻辑链路控制协议版本数据至发送端;
响应于发送端和接收端的逻辑链路控制协议版本兼容,建立发送端和接收端的连接。
在一些具体的实施例中,发送端发送连接数据协议单元、简易NDEF数据交换协议服务名称、目标服务访问点和资源服务访问点给接收端,接收端回复相同的目标服务访问点、资源服务访问点和完成连接数据协议单元从而完成连接。
在一些具体的实施例中,响应于发送端接收到上位机的数据包,将数据封装为NDEF消息,通过put请求将消息发送给接收端,接收端反馈接受准备数据协议单元完成消息的接收。通过以NDEF主机而非标签进行数据发送,在接收装置中进行设备识别,实现比传统NFC标签设备更快的传输速度
在一些具体的实施例中,步骤S1之前还包括,当发送端接收到上位机数据时,执行S1-S3步骤,且发送端循环接收上位机的数据。
在一些具体的实施例中,接收端接收到NDEF消息后解包发送至接收端的上位机。
根据本发明的第二方面,提出了一种基于NFC的单向数据传输系统,该系统包括:
发送端和接收端,发送端和接收端均包括USB通讯模块、MCU、NFC收发器和NFC收发天线,USB通讯模块用于与上位机连接,MCU用于进行NFC设备的扫描和连接,NFC收发器用于接收MCU的通讯并经由NFC天线实现发送端与接收端之间的交互;
其中,发送端通过NFC主机扫描连接初始化为SNEP从设备的接收端;发送端循环发送对称协议数据单元作为心跳包定时握手以维持与接收端的连接;响应于发送端接收到上位机的数据,将数据封包为NDEF消息传输至接收端。
在一些具体的实施例中,发送端和接收端之间的连接具体为:
发送端以NFC主机的方式启动,搜索DEP设备,接收端初始化为符合SNEP规范的DEP设备;
响应于发送端扫描到接收端,发送端发送发送端的NFC ID和逻辑链路控制协议版本数据至接收端,接收端发送接收端的NFC ID和逻辑链路控制协议版本数据至发送端;
响应于发送端和接收端的逻辑链路控制协议版本兼容,建立发送端和接收端的连接。
在一些具体的实施例中,发送端发送连接数据协议单元、简易NDEF数据交换协议服务名称、目标服务访问点和资源服务访问点给接收端,接收端回复相同的目标服务访问点、资源服务访问点和完成连接数据协议单元从而完成连接。
根据权利要求7的基于NFC的单向数据传输系统,响应于发送端接收到上位机的数据包,将数据封装为NDEF消息,通过put请求将消息发送给接收端,接收端反馈接受准备数据协议单元完成消息的接收。通过以NDEF主机而非标签进行数据发送,在接收装置中进行设备识别,实现比传统NFC标签设备更快的传输速度
在一些具体的实施例中,响应于发送端接收到上位机的数据包,将数据封装为NDEF消息,通过put请求将消息发送给接收端,接收端反馈接受准备数据协议单元完成消息的接收。
在一些具体的实施例中,响应于发送端和接收端的NFC天线离开感应范围,心跳包应答中断,发送端和接收端中断连接。
本发明提出了一种基于NFC的单向数据传输方法和系统,接收装置初始化为SNEP从设备,以NFC标签的形式等待连接,当发送方连接设备后,通过循环接收并回复对称协议数据单元SYMM PDU作为心跳包定时握手以维持连接,当通过NFC接收到NDEF数据包时,解包并发送给上位机。如果发送端为普通智能设备,由于传统智能设备在读取完NDEF消息后便会停止此次数据交互,因此获取数据完成后则依规范主动断开连接,这样可以尽快进行下一次连接传输后续消息,避免等待超时带来的时间浪费。当接收端收到发送端的NFC ID符合预设的发送端ID时,由于发送端为前面所述的发送装置,不同于传统设备会继续通过SYMM PDU维持连接直到下一条NDEF消息到来,因此不需要主动断开连接。
附图说明
包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点,因为通过引用以下详细描述,它们变得被更好地理解。通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本申请的一个实施例的基于NFC的单向数据传输方法的流程图;
图2是本申请的一个具体的实施例的发送端的逻辑流程图;
图3是本申请的一个具体的实施例的接收端的逻辑流程图;
图4是本申请的一个实施例的基于NFC的单向数据传输系统的框架图;
图5a-b是本申请的一个具体的实施例的发送端和接收端的硬件框架图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
根据本申请的一个实施例的基于NFC的单向数据传输方法,图1示出了根据本申请的实施例的基于NFC的单向数据传输方法的流程图。如图1所示,该方法包括:
S101:发送端通过NFC主机扫描连接初始化为SNEP从设备的接收端。
在具体的实施例中,发送端以NFC主机的方式启动,搜索DEP设备,接收端初始化为符合SNEP规范的DEP设备;响应于发送端扫描到接收端,发送端发送发送端的NFC ID和逻辑链路控制协议版本数据至接收端,接收端发送接收端的NFC ID和逻辑链路控制协议版本数据至发送端;响应于发送端和接收端的逻辑链路控制协议版本兼容,建立发送端和接收端的连接。发送端发送连接数据协议单元、简易NDEF数据交换协议服务名称、目标服务访问点和资源服务访问点给接收端,接收端回复相同的目标服务访问点、资源服务访问点和完成连接数据协议单元从而完成连接。
S102:发送端循环发送对称协议数据单元作为心跳包定时握手以维持与接收端的连接。该步骤可以防止其中一方因为长时间无数据通过而进入休眠状态。
S103:发送端将从上位机接收到的数据包封包为NDEF消息传输至接收端。接收端接收到NDEF消息后解包发送至接收端的上位机。
继续参考图2,图2示出了根据本发明的一个具体的实施例的发送端的逻辑流程图,如图2所示,包括以下步骤:
S201:循环接收上位机数据。
S202:扫描NFC设备。
S203:判断是否有NFC设备。若扫描到NFC设备,则进入步骤S204,否则返回步骤S202继续扫描NFC设备。
S204:判断是否为SNEP设备。若是SNEP设备,则进入步骤S205,否则返回步骤S202继续扫描NFC设备。
S205:判断是否有待传输数据。若存在待传输数据,则进入步骤S206,否则进入步骤S207。
S206:封包,发送数据。
S207:发送协议数据单元。
S208:判断传输是否成功。若传输成功,则返回步骤S205继续判断是否有待传输数据,否则进入步骤S209。
S209:断开连接。
发送端启动后,发送装置以NFC主机扫描并连接初始化为SNEP从设备的智能手机或接收端,然后通过循环发送对称协议数据单元(Symmetry Protocol data unit,以下简称SYMM PDU,定义于LLCP规范)作为心跳包定时握手以维持连接,防止其中一方因为长时间无数据通过而进入休眠状态。当接收到上位机的数据时,则将数据封包为NDEF消息发送出去,由于进行了NDEF封包,因此可以直接传输给具有NFC功能的安卓设备等移动终端,如警务通。在传统NDEF标签的发送流程,由于NFC标签本身为无源RFID芯片,且存储空间有限,使用仅限于单次少量数据交互,因此只能以从机唤醒,每发送一次数据包都需要进行一次NFC连接,且进行连接需要数秒时间,远大于传输数据本身的耗时,而本发明由于发送方为有源设备,且可能进行持续数据传输,因此初始化为NFC主机,只要主机不主动切断连接或二者天线脱离感应范围,就可以维持连接无需每个数据包发送前都进行一次NFC连接,因此可以大幅缩短发送单个数据包所需的时间间隔。
继续参考图3,图3示出了根据本发明的一个具体的实施例的接收端的逻辑流程图,如图3所示,包括以下步骤:
S301:初始化为NFC设备,等待NFC连接。
S302:判断是否有NFC设备连接。若存在NFC设备连接则进入步骤S303。
S303:判断是否有待传输数据。若存在待传输数据,则进入步骤S306接收数据,否则进入步骤S304发送协议数据单元。
S304:发送协议数据单元。
S305:判断传输是否成功。若协议数据单元发送传输成功,则返回步骤S303判断是否有待传输数据,否则返回步骤S302判断是否有NFC设备连接。
S306:接收数据。
S307:判断传输是否成功。若数据传输成功,则进入步骤S308,否则返回步骤S302。
S308:解包,发送至上位机。
S309:判断是否支持循环通讯。若支持循环通讯,则返回步骤S303继续判是否有待传输数据,否则断开连接。
接收端启动后,接收装置初始化为SNEP从设备,以NFC标签的形式等待连接,当发送方连接设备后,通过循环接收并回复SYMM PDU作为心跳包定时握手以维持连接,当通过NFC接收到NDEF数据包时,解包并发送给上位机。如果发送端为普通智能设备,由于传统智能设备在读取完NDEF消息后便会停止此次数据交互,因此获取数据完成后则依规范主动断开连接,这样可以尽快进行下一次连接传输后续消息,避免等待超时带来的时间浪费。当接收端收到发送端的NFCID符合预设的发送端ID时,由于发送端为前面所述的发送装置,不同于传统设备会继续通过SYMM PDU维持连接直到下一条NDEF消息到来,因此不需要主动断开连接。同时,当发送端和接收端的天线离开对方的感应范围后,即物理断开连接后,由于无法进行数据交互,SYMM PDU心跳应答中断,因此发送端和接收端会识别并中断连接。
以上方法通过使用NDEF格式进行数据封包从而实现安卓设备,如手持式的电子数据取证终端与与其网络及物理隔离的计算机之间的数据单向通讯;同时通过以NDEF主机而非标签进行数据发送,在接收装置中进行设备识别,实现比传统NFC标签设备更快的传输速度。NFC连接方便,天线相互靠近即可连接传输,不需要像蓝牙或者WIFI进行配对;NFC通讯距离短,不像蓝牙、WIFI容易被监听,且一旦分离天线通讯立刻中断,较为安全;传输速率最高可达1.5Mbps,与蓝牙BLE的速度相近,且兼容大部分具有NFC的智能设备。
继续参考图4,图4示出了根据本发明的实施例的基于NFC的单向数据传输系统的框架图。该系统具体包括上位机A 401、发送端402、接收端403和上位机B 404,上位机A 401可以为外网计算机,上位机B 404可以为内网计算机。在该数据传输系统中,发送端402和接收端403的交互过程如下:
发送端402上电,以NFC主机的方式启动,开始搜索DEP设备;接收端403上电,初始化为符合SNEP规范的DEP设备,等待连接;
发送端402扫描到接收端403后,将发送端402的NFCID及LLCP协议版本等数据发送给接收端403,然后接收端403接收并发送接收端403的NFCID和协议版本给发送端402;
发送端402和接收端403确认协议版本是否兼容,兼容则开始进行连接,否则继续搜索或等待;
发送端402发送CONNECT PDU以及SNEP服务名称(urn:nfc:sn:snep)、DSAP(Destination Service Access Point)、SSAP(Scource Service Access Point)给接收端403,接收端403回复相同的DSAP、SSAP、和CC PDU(Connect Complete PDU)从而完成连接;
发送端402发送SYMM PDU给接收端403作为心跳包维持连接,接收端403收到后回复SYMM PUD;
当发送端402收到来自上位机A 401的数据包时;先将数据封装为NDEF消息,然后通过Put(0x02,定义于SNEP规范)请求将消息发送给接收端403,接收端403收到后回复RRPDU(Receive Ready PDU)完成消息接收,然后将消息解包后发送给上位机B 404。
在一些具体的实施例中,当发送方为普通安卓设备时,接收端403主动断开连接等待下一次连接和数据传输;当收发双方均为安卓设备时,在消息传输完成后继续发送SYMMPDU等待下一条消息,当发送端402和接收端403物理分离后,双方各自重置连接状态,重新准备连接。与传统发送装置不同的是,本申请的发送端402在收到待发送数据后才执行流程,当收到SYMM PDU时,通过I PDU(Information PDU)将NDEF消息发送给接收端403,然后接收端403便会主动断开连接等待下一次连接和数据传输。
在具体的实施例中,图5a-b示出了根据本申请的一个具体的实施例的发送端和接收端的硬件框架图,如图5a和5b所示,发送端的USB通讯模块502a负责与上位机501a连接,接收上位机501a数据并传送给MCU 503a(微控制器);MCU 503a负责进行NFC设备的扫描和连接,接收到上位机数据后将其按格式封包并通过NFC发送出去,NFC收发器504a负责接收MCU的通讯指并经由NFC天线505a与接收端交互;接收端的USB通讯模块501b负责与上位机502b连接,接收MCU 503b(微控制器)的数据并传送给上位机501b;MCU 503b负责进行NFC设备的扫描和连接,接收到NFC的数据后将其解包并发送给上位机501b;NFC收发器504b负责接收MCU的通讯指并经由NFC天线505b与发送端交互。
本发明方案主要用于网络隔离的计算机之间的数据互通,例如在电子数据取证时,相关人员通过互联网取证终端(如手持式警务通、笔记本电脑等设备)进行取证后,需要将取证结果,如身份证信息、肖像照片、数据比对结果等数据传送至网安计算机进行保存或提交时,可使用本发明装置:将接收端连接网安计算机,发送端连接互联网取证终端(也可使用终端自带的NFC模块);将双方的NFC天线相互贴近感应进行连接;完成连接后取证终端将需要传输的数据经由发送端发送出去。接收端收到后会将数据发送至网安计算机;传输完成如果需要断开连接,只需将双方的天线分离,连接自然中断。由于本发明方案采用短距离天线,单向传输,物理隔离,因此不会导致网安计算机的数据通过传输信道泄露至互联网终端进而引起泄密。
Claims (12)
1.一种基于NFC的单向数据传输方法,其特征在于,包括:
S1:发送端通过NFC主机扫描连接初始化为SNEP从设备的接收端;
S2:所述发送端循环发送对称协议数据单元作为心跳包定时握手以维持与所述接收端的连接;
S3:所述发送端将从上位机接收到的数据包封包为NDEF消息传输至接收端。
2.根据权利要求1所述的基于NFC的单向数据传输方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:
所述发送端以NFC主机的方式启动,搜索DEP设备,所述接收端初始化为符合SNEP规范的DEP设备;
响应于所述发送端扫描到所述接收端,所述发送端发送所述发送端的NFCID和逻辑链路控制协议版本数据至所述接收端,所述接收端发送所述接收端的NFCID和逻辑链路控制协议版本数据至所述发送端;
响应于所述发送端和所述接收端的所述逻辑链路控制协议版本兼容,建立所述发送端和所述接收端的连接。
3.根据权利要求2所述的基于NFC的单向数据传输方法,其特征在于,所述发送端发送连接数据协议单元、简易NDEF数据交换协议服务名称、目标服务访问点和资源服务访问点给所述接收端,所述接收端回复相同的目标服务访问点、资源服务访问点和完成连接数据协议单元从而完成连接。
4.根据权利要求1所述的基于NFC的单向数据传输方法,其特征在于,响应于所述发送端接收到上位机的数据包,将数据封装为NDEF消息,通过put请求将消息发送给所述接收端,所述接收端反馈接受准备数据协议单元完成消息的接收。
5.根据权利要求1所述的基于NFC的单向数据传输方法,其特征在于,所述步骤S1之前还包括,当所述发送端接收到上位机数据时,执行S1-S3步骤,且所述发送端循环接收上位机的数据。
6.根据权利要求1所述的基于NFC的单向数据传输方法,其特征在于,所述接收端接收到所述NDEF消息后解包发送至所述接收端的上位机。
7.一种基于NFC的单向数据传输系统,其特征在于,所述系统包括:
发送端和接收端,所述发送端和所述接收端均包括USB通讯模块、MCU、NFC收发器和NFC收发天线,所述USB通讯模块用于与上位机连接,所述MCU用于进行NFC设备的扫描和连接,所述NFC收发器用于接收MCU的通讯并经由NFC天线实现所述发送端与所述接收端之间的交互;
其中,所述发送端通过NFC主机扫描连接初始化为SNEP从设备的接收端;所述发送端循环发送对称协议数据单元作为心跳包定时握手以维持与所述接收端的连接;响应于所述发送端接收到上位机的数据,将数据封包为NDEF消息传输至接收端。
8.根据权利要求7所述的基于NFC的单向数据传输系统,其特征在于,所述发送端和所述接收端之间的连接具体为:
所述发送端以NFC主机的方式启动,搜索DEP设备,所述接收端初始化为符合SNEP规范的DEP设备;
响应于所述发送端扫描到所述接收端,所述发送端发送所述发送端的NFCID和逻辑链路控制协议版本数据至所述接收端,所述接收端发送所述接收端的NFCID和逻辑链路控制协议版本数据至所述发送端;
响应于所述发送端和所述接收端的所述逻辑链路控制协议版本兼容,建立所述发送端和所述接收端的连接。
9.根据权利要求8所述的基于NFC的单向数据传输系统,其特征在于,所述发送端发送连接数据协议单元、简易NDEF数据交换协议服务名称、目标服务访问点和资源服务访问点给所述接收端,所述接收端回复相同的目标服务访问点、资源服务访问点和完成连接数据协议单元从而完成连接。
10.根据权利要求7所述的基于NFC的单向数据传输系统,其特征在于,响应于所述发送端接收到上位机的数据包,将数据封装为NDEF消息,通过put请求将消息发送给所述接收端,所述接收端反馈接受准备数据协议单元完成消息的接收。
11.根据权利要求10所述的基于NFC的单向数据传输系统,其特征在于,响应于所述发送端接收到上位机的数据包,将数据封装为NDEF消息,通过put请求将消息发送给所述接收端,所述接收端反馈接受准备数据协议单元完成消息的接收。
12.根据权利要求7所述的基于NFC的单向数据传输系统,其特征在于,响应于所述发送端和所述接收端的NFC天线离开感应范围,所述心跳包应答中断,所述发送端和所述接收端中断连接。
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