利用NFC實(shí)現(xiàn)消費(fèi)設(shè)備間連接和增值應(yīng)用

 NFC是由飛利浦和索尼聯(lián)合開發(fā)的一種無線連接技術(shù)，使電子設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)便捷的短距離通信。NFC為各種類型的消費(fèi)類設(shè)備提供極為便利的連接方式，可快速、簡便地進(jìn)行通信。在日趨復(fù)雜的連接世界中，已成為控制數(shù)據(jù)的最佳解決方案。其直觀的操作方式尤其便于消費(fèi)者使用，而多項(xiàng)安全功能更使之成為支付和票證交易等應(yīng)用的理想選擇。  

　　近距離無線通信  

　　支持NFC的設(shè)備可以在主動或被動模式下交換數(shù)據(jù)。在被動模式下，啟動NFC通信的設(shè)備，也稱為NFC發(fā)起設(shè)備(主設(shè)備)，在整個通信過程中提供射頻場(RF-field)，如圖2所示。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺設(shè)備。另一臺設(shè)備稱為NFC目標(biāo)設(shè)備(從設(shè)備)，不必產(chǎn)生射頻場，而使用負(fù)載調(diào)制(load modulation)技術(shù)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。此通信機(jī)制與基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接觸式智能卡兼容，因此，NFC發(fā)起設(shè)備在被動模式下，可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智能卡或NFC目標(biāo)設(shè)備，并與之建立聯(lián)系。  

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圖1：NFC主動通信模式。 


　　在主動模式下，每臺設(shè)備要向另一臺設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，都必須產(chǎn)生自己的射頻場。如圖1所示，發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場，以便進(jìn)行通信。這是對等網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)模式，可以獲得非常快速的連接設(shè)置。  

　　如圖2所示，移動設(shè)備主要以被動模式操作，可以大幅降低功耗，并延長電池壽命。在一個應(yīng)用會話過程中，NFC設(shè)備可以在發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備之間切換自己的角色。利用這項(xiàng)功能，電池電量較低的設(shè)備可以要求以被動模式充當(dāng)目標(biāo)設(shè)備，而不是發(fā)起設(shè)備。  

　　1. 標(biāo)準(zhǔn)化  

　　NFC是符合ECMA 340與ETSI TS 102 190 V1.1.1以及ISO/IEC 18092標(biāo)準(zhǔn)的一種開放式平臺技術(shù)。這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定NFC設(shè)備的調(diào)制方案、編碼、傳輸速度與RF接口的幀格式，以及主動與被動NFC模式初始化過程中，數(shù)據(jù)沖突控制所需的初始化方案和條件。此外，這些標(biāo)準(zhǔn)還定義了傳輸協(xié)議，其中包括協(xié)議啟動和數(shù)據(jù)交換方法等。  

　　NFC空中接口符合以下標(biāo)準(zhǔn)：  

　　ISO/IEC 18092 NFCIP-1 / ECMA-340 / ETSI TS 102 190 V1.1.1 (2003-03)  

　　ISO/IEC 21481 NFCIP-2 / ECMA-352 / ETSI TS 102 312 V1.1.1 (2004-02)  

　　NFC測試方法符合以下標(biāo)準(zhǔn)：  

　　ISO/IEC 22536 NFCIP-1 RF 接口測試方法 / ECMA-356 / ETSI TS 102 345 V1.1.1 (2004-08)  

　　ISO/IEC 23917 有關(guān)NFC 的協(xié)議測試方法 / ECMA-362  

　　ISO/IEC 21481和ECMA 352中定義的NFC IP-2指定了一種靈活的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，用來檢測和選擇三種操作模式之一——NFC數(shù)據(jù)傳輸速度、鄰近耦合設(shè)備(PCD)和接近耦合設(shè)備(VCD)。選擇既定模式以后，按照所選的模式進(jìn)行后續(xù)動作。網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還具體規(guī)定了RF接口和協(xié)議測試方法。  

　　這意味著符合NFCIP-2規(guī)范的產(chǎn)品將可以用作ISO 14443 A和B以及Felica(Proximity)和ISO 15693(Vicinity)的讀寫器。  

　　2. NFC與藍(lán)牙和紅外技術(shù)的比較  

　　作為一種面向消費(fèi)者的交易機(jī)制，NFC比紅外更快、更可靠而且要簡單得多。另一方面，藍(lán)牙則是一種彌補(bǔ)NFC通訊距離不足的缺點(diǎn)，適用于較長距離數(shù)據(jù)通信。NFC面向近距離交易交互，適用于交換財務(wù)信息或敏感的個人信息等重要數(shù)據(jù)。NFC和藍(lán)牙相互為補(bǔ)充，共同存在。事實(shí)上，快捷輕型的NFC協(xié)議可以用于引導(dǎo)兩臺設(shè)備之間的藍(lán)牙配對過程，并在這方面促進(jìn)藍(lán)牙的使用。  

　　NFC技術(shù)的應(yīng)用  

　　NFC設(shè)備可以用作非接觸式智能卡、智能卡的讀寫器終端以及設(shè)備對設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。其應(yīng)用廣泛，NFC應(yīng)用可以分為四個基本類型：  

　　接觸、完成。諸如門禁管制或交通/活動檢票之類的應(yīng)用，用戶只需將儲存有票證或門禁代碼的設(shè)備靠近閱讀器即可。還可用于簡單的數(shù)據(jù)擷取應(yīng)用，例如從海報上的智能標(biāo)簽讀取網(wǎng)址。  

　　接觸、確認(rèn)。移動付費(fèi)之類的應(yīng)用，用戶必須輸入密碼確認(rèn)交易，或者僅接受交易。  

　　接觸、連接。將兩臺支持NFC的設(shè)備鏈接，即可進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，例如下載音樂、交換圖像或同步處理通信錄等。  

　　接觸、探索。NFC設(shè)備可能提供不止一種功能，消費(fèi)者可以探索了解設(shè)備的功能，找出NFC設(shè)備潛在的功能與服務(wù)。  

　　1. NFC用于智能媒體  

　　對于配備NFC的電話，利用其讀寫器功能，用戶只需接觸智能媒體即可獲取豐富的信息或下載相關(guān)內(nèi)容。此智能媒體帶有一個成本很低的RFID(嵌入或附加在海報中)標(biāo)簽，可以通過移動電話讀取，借此發(fā)現(xiàn)當(dāng)前環(huán)境下豐富多樣的服務(wù)項(xiàng)目。并且手機(jī)可以啟動移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)請求，并立即按比例增加運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)流量。運(yùn)營商可以投資這個“即時滿足”工具，通過鈴聲下載、移動游戲和其他收費(fèi)的增值服務(wù)來增加收入。   

     2. NFC用于付款和購票等  

　　最早在移動電話上使用非接觸式智能卡，只是將卡粘到電話中。也并未通過非接觸式卡提供任何增值服務(wù)，而且也不利用移動電話的功能或移動電話網(wǎng)絡(luò)。之后經(jīng)過改進(jìn)，雖將非接觸式智能卡集成到電話中，但仍然是基于傳統(tǒng)智能卡部署的封閉系統(tǒng)。我們現(xiàn)在正見證向NFC電話發(fā)展的趨勢，這種電話充分利用移動電話功能和移動電話網(wǎng)絡(luò)，還提供卡讀寫器和設(shè)備對設(shè)備連接功能。  

　　使用非接觸式智能卡的支付方式在美國和亞太地區(qū)發(fā)展勢頭良好。Visa、MasterCard和美國運(yùn)通等信用卡的內(nèi)置支付程序可以安全地存儲在設(shè)備上的安全I(xiàn)C內(nèi)。這樣，NFC電話就可以充分利用現(xiàn)有的支付基礎(chǔ)架構(gòu)，并能夠支持移動電話公司的新服務(wù)項(xiàng)目。  

　　3. NFC用于電子票證  

　　電子票證是以電子方式存儲的訪問權(quán)限，消費(fèi)者可以購買此權(quán)限以獲得娛樂場所的入場權(quán)。整個電子票證購買過程只需幾秒鐘，對消費(fèi)者而言非常簡單便捷。在收集并確認(rèn)了消費(fèi)者的支付信息后，電子票證將自動傳輸?shù)较M(fèi)者的移動電話或安全芯片中。  

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圖2：NFC被動通信模式 


　　用戶將移動電話靠近自動售票終端，即開始交易。用戶與服務(wù)設(shè)備充分交互，然后通過在移動電話上確認(rèn)交易，完成購買過程。到娛樂場所時，用戶只需將自己的移動電話靠近安裝在入口轉(zhuǎn)柵上的閱讀器即可，閱讀器在檢查了票證的有效性后允許進(jìn)入。  

　　4.NFC用于連接和作為無線啟動設(shè)備  

　　消費(fèi)者希望無線連接簡單便捷，但對消費(fèi)者承諾的便利性和移動性卻仍未兌現(xiàn)。雖然使用方便已成為消費(fèi)者優(yōu)先選擇的主要動因，但安全性能也是一種必要的因素。  

　　讓我們看看任何無線關(guān)聯(lián)模型的兩個基本要求：  

　　a. 安全的鏈接  

　　加密無線鏈接需要一個公鑰，而且在帶內(nèi)通道必須是不可見的。鏈接密鑰通過手動PIN(比如在藍(lán)牙中)或Diffie-Hellman自動交換(比如在無線USB中)“實(shí)時”生成。建立鏈接密鑰后，便可啟用對稱加密(基于3DES和AES等)。  

　　b. 設(shè)備身份驗(yàn)證  

　　即確保鏈接密鑰以預(yù)期的驗(yàn)證設(shè)備而不是偽裝的被動/主動中間人生成。此設(shè)置的常規(guī)方法要求連接一根線纜，以便關(guān)聯(lián)和交換鏈接密鑰和/或要求用戶在兩臺設(shè)備上輸入PIN碼。將此方法與使用NFC來關(guān)聯(lián)和設(shè)置相比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：無需瀏覽查閱菜單或配置屏幕；只需將兩臺設(shè)備彼此靠攏即可觸發(fā)相關(guān)軟件和用戶界面；建立此環(huán)境以后將自動交換相關(guān)數(shù)據(jù)。  

　　用戶只需確認(rèn)交易，而且只需查看相關(guān)的信息。此過程將減少設(shè)備關(guān)聯(lián)所需的步驟，并最大限度地減少用戶交互操作。用戶無需增加任何開銷即可改善安全功能。而且可以加快連接過程，同時又保留了像完成/錯誤確認(rèn)和錯誤修正等功能。用NFC可以使藍(lán)牙、無線USB和W-LAN等的配對與設(shè)備關(guān)聯(lián)變得非常簡單、快捷和直觀，而且同時可以彌合移動和消費(fèi)類電子產(chǎn)品之間的缺口。  

　　將NFC集成到移動電話平臺  

　　1．移動電話集成NFC的好處  

　　擁有NFC的移動電話將會刺激消費(fèi)者產(chǎn)生消費(fèi)，為無線運(yùn)營商、零售商和手機(jī)廠商帶來商機(jī)。配備NFC的電話通過讓消費(fèi)者體驗(yàn)直觀的連接方式，進(jìn)而改變信息和服務(wù)的分配、付費(fèi)和訪問方式。NFC電話能夠進(jìn)行安全的移動支付和交易，還可以在移動過程中，方便地進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信以及輕松獲取信息。  

　　越來越多的消費(fèi)者都在用移動電話下載付費(fèi)內(nèi)容，例如為其電話下載鈴聲(當(dāng)前，移動運(yùn)營商10％到15％的收入都來自于下載鈴聲或基于Java的小游戲)。NFC提供的下一代標(biāo)準(zhǔn)化連接，將使消費(fèi)者可以訪問海報、雜志和報刊亭等項(xiàng)目中的數(shù)字內(nèi)容(鈴聲、歌曲、游戲、Web鏈接、地址和優(yōu)惠券等)，還支持配備NFC的手機(jī)之間的點(diǎn)對點(diǎn)傳輸。  

　　現(xiàn)今的大多數(shù)手機(jī)都配備了藍(lán)牙(以后還有WiFi)相關(guān)功能，所以NFC可以充當(dāng)啟動設(shè)備，使電話之間的數(shù)據(jù)交換傳輸更加便捷。NFC還支持多臺手機(jī)間進(jìn)行多人游戲。當(dāng)今市場上的設(shè)備界面一點(diǎn)都不直觀，從而很難利用這項(xiàng)技術(shù)(例如，通過滾動菜單來選擇特定的藍(lán)牙設(shè)備)。NFC允許用戶與環(huán)境交互，無需瀏覽復(fù)雜的菜單或執(zhí)行復(fù)雜的設(shè)置程序。  

　　2．確保安全性的架構(gòu)形式  

　　將NFC集成到移動電話平臺考慮過各種架構(gòu)。下面是已有或正在實(shí)施的幾個架構(gòu)示例：NFC器件可以集成到電話功能蓋中，這與諾基亞為其3220機(jī)型開發(fā)的解決方案一致；NFC器件可以集成到電話主印刷電路板上，例如NFC器件可以集成到Wireless Dynamics公司最近發(fā)布的Secure Digital(SD)卡中。  

　　為了支持像支付這樣的安全應(yīng)用，NFC可以和一個安全芯片配合(前面介紹的智能卡仿真模式)。在這方面，該領(lǐng)域的幾大廠商也都在考慮下面不同的選項(xiàng)：  

　　NFC+SIM(用戶標(biāo)識模塊)安全模式：用一條或幾條線路將SIM卡連接到符合NFC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式芯片。在這種情況下，SIM將托管移動商務(wù)應(yīng)用程序和安全密鑰。天線直接連接到NFC芯片。飛利浦目前制造的NFC和智能卡IC都支持雙線數(shù)字接口。NFC芯片和安全芯片之間的這個接口(S2C)與現(xiàn)有的非接觸式標(biāo)準(zhǔn)完全兼容，并已提交給ECMA進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。  

　　繞過SIM保障NFC的安全：在這種情況下，將特定的智能卡器件安裝到電話功能蓋、電話主PCB或者甚至是SD卡中。支付/票證應(yīng)用程序和相關(guān)的安全密鑰則要存儲在智能卡IC中。將NFC和智能卡IC組合在單一封裝或芯片中，其單位成本最具吸引力，也可作為候選方案。  

　　還可能最終考慮將NFC與SIM卡和專用智能卡IC結(jié)合在一起，由后面二者提供安全性能。實(shí)際上，最終選擇哪種NFC和安全實(shí)施方案將受許多因素的影響。安全應(yīng)用的所有權(quán)、不同參與者(移動運(yùn)營商、金融服務(wù)提供商和手機(jī)廠商等)之間形成的業(yè)務(wù)伙伴關(guān)系，以及這些安全應(yīng)用實(shí)際的個性化過程都將在定義最佳實(shí)施方案時起重要的作用。