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基于智能卡的NFC技能的研讨

发布时间:2018-11-21 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    基于智能卡的NFC技能的研讨作者:未知   【摘要】文章介绍了NFC的应用场景及发展趋势,对照了基于智能卡的NFC的三种实现方法,并对基于智能卡的NFC业务发展提出一些建议。
    【关键词】NFC 智能卡 移动支付
  
  1 引言
  
  近场通讯(NFC,Near Field Communication)技能是近年来被广泛应用的一项新技能,这项技能被广范应用于电子支付、身份识别和信息传递等的各种应用领域,从而促进电信、银行、交通等领域的进一步融合,给人们的生活带来便捷。
  NFC的应用分为行业应用和个人应用,如图1所示,行业应用如信用卡、电子票证、门禁卡、电子钱包等,个人应用满足人们日常的需求,可应用于衣食住行、事务娱乐等各个方面。
  
  目前在我国,广泛使用的NFC业务不少,但都各自为阵,每个应用需单独建立一套系统,如单位门禁卡、公交卡、ETC(Electronic Toll Collection不停车收费)等。每一套单独的应用都要建立一套系统,每使用一个NFC应用,用户都需要带一张卡或一个装置,如此一来,给用户的使用带来很多的不便。
  而移动通讯终端具有整合NFC应用的优势,无线网络能为这些应用提供随时随地的传递信息,同时移动通讯系统的平安机制也能被NFC业务所用,尤其是移动通讯终端中使用的智能卡,为NFC业务在手机终端中实现提供了很多实用的机制。
  
  2 智能卡与NFC业务
  
  移动通讯终端,也便是我们常说的手机,具有得天独厚的优势来成为NFC业务用户侧的载体,主要体如今以下三个方面:最初,很多人都拥有手机,将NFC业务用户侧模块植入手机,不会增加额外携带的装置;其次,手机是无线通讯的终端,NFC也是一种无线通讯,将NFC的装置放入手机,能够共用一些装置和器件,如天线和射频局部;第三,手机中的用户识别模块,是功能强大的智能卡,在移动通讯中提供了认证鉴权、计费等功能;此外,智能卡中的一些新技能,如GP(Global Platform)能管理应用,为应用提供安装、下载、删除等功能,而这些功能,都能满足NFC的某些需求。因此本文讨论的NFC方式,是内置在移动通讯终端中的,基于智能卡的实现方式。
  智能卡的主要功能是用户的认证鉴权,在2G的GSM网络中使用的叫做SIM(Subscriber Identity Module,用户识别模块)卡[1],在3G的UMTS中使用的叫做USIM(Universal Subscriber Identity Module,通用用户识别模块)卡[2]。SIM卡和USIM卡是网络认证鉴权的重要实体,由于私密数据的存储以及平安过程的计算都在智能卡中完成,因此有非常高的平安性,可以为诸如NFC应用提供高等级的平安机制。
  在电信领域中所使用的智能卡有8个触点,但在日常使用当中一般只适用其中的6个触点,剩下来两个触点一般保留,NFC业务能够利用这两个保留的触点与天线连接。
  作为智能卡的一项重要技能,GP(Global Platform)[3]为智能卡支持多应用提供了一种有效的解决方案。GP标准化组织由VISA International公司为中心于1999年11月成立,其指标是降低由交叉行业和多应用智能卡增长所带来的屏障,而智能卡发行商将依旧能够自由选择卡、终端和后台系统。该组织是随着智能卡的兴起而成立的,很多行业,如银行、公共交通、移动通讯等,都使用智能卡来进行电子消费或认证身份,这样可能导致用户需要携带很多张卡。而GP为了便携和降低成本,可提供在一张卡上集成多个应用的解决方法。
  引入GP后,与智能卡相关的角色有:
  ◆应用提供商:拥有应用并对应用的行为负责的机构;
  ◆卡片发行商:拥有卡片并最后对卡片的行为负责的机构;
  ◆卡使用者;
  ◆卡外实体:跟卡进行通讯以完成会话通讯的终端;
  ◆认证抑制权威:即卡发行商和应用开发商外的第三方,能够提供平安域来进行身份认证和下载应用;
  ◆应用:作为软件组成局部,其作用便是在卡上实现某些特定的功能。
  GP提供的基本服务包括:
  ◆动态管理卡空间:通过不同的平安域来承载不同平安需求的应用下载、安装、删除;
  ◆卡和应用的生命周期管理:通过注册表来管理卡和应用的生命周期状态;
  ◆卡下令的分发:下令通过卡管理来分发,这样等于投入了一层过滤,提高了平安性;
  ◆卡片密钥管理:对密钥分组分ID管理。不同平安域也管理着该平安域的一个密钥集,来提供不同级别的平安管理。
  GP的引入为智能卡上实现多应用的管理和调度提供了一种有效的手段,而通过在一个手机上实现多个NFC业务是我们追求的指标,我们希望使用一台手机就能实现刷卡、门禁、公交等,而不是像过去那样需要携带多张卡或者多个设备。能够说GP为智能卡提供多个NFC业务提供了一个有效的桥梁和纽带。但遗憾的是,目前GP应用于智能卡的多应用管理在我国并不多见,许多厂商都使用了自主开发的管理多应用的机制。
  
  3 基于智能卡NFC实现方式及对照
  
  在NFC的实现方案中,用户侧的设备支持三种模式:卡模拟模式、阅读器模式和点对点通讯模式。卡模拟模式即用户侧设备能够作为卡,用读卡器读写卡内数据,如ETC中汽车侧的设备和我们日常所用的公交卡;阅读器模式是用户侧的设备能够作为读卡器,来读写另外一张卡;点对点通讯模式即用户之间能够利用NFC的装置完成类似于蓝牙点对点连接,来传送文件或者玩联机游戏。
  基于智能卡的NFC实现方式一般都是利用现有的智能卡,加上射频模块来实现,目前基于智能卡的NFC实现方式主要有以下三种:
  (1)eNFC技能
  eNFC技能由ETSI进行标准化[4],事务频点在13.56MHz,通信距离设计为4厘米。eNFC技能示意图如图2所示,能够实现卡模拟模式、阅读器模式和点对点通讯模式,但需要手机中投入天线和抑制芯片的支持,目前支持的手机款型不多。
  (2)SIMPass
  双界面SIM卡技能由某SIM卡供应商主推,事务频点在13.56MHz。SIMPass在功能上只支持非接触式IC卡应用。如图3所示,无需改造手机,将天线与SIMPass直接联接,即可为SIMpass提供射频信号。这种方案具有天线组件成本低廉,用户不需要更换手机的优势,有利于SIMpass的应用推广;缺点是使用了SIM卡中保留的两个触点,导致IC-USB等新技能无法使用,而且连接的排线容易折损。
  (3)RF-SIM
  RF-SIM是一种集成度很高的方式,如图4所示,将射频和天线都封装在了SIM卡的内部,目前RF-SIM支持的频点在2.45GHz。通过不同读卡器模块和设备,事务距离可抑制在4厘米、5米和50米等范围。能够实现卡模拟模式、阅读器模式和点对点通讯模式。RF-SIM对手机没有任何要求。但RF-SIM的频点与目前市面上大多数读卡机不一致,要大规模推广需要更换大量的读卡机,同时RF-SIM卡的成本较普通智能卡要高出很多。
  以上三种方式各有利弊,但都是基于智能卡的方法,究竟哪个会成为行业标准一统天下,还是会三分天下,目前还没有定论,国内运营商和交通、银行等行业目前都加入了大量的人力物力进行基于智能卡NFC业务的标准化以及测试事务。
  
  
  
  4 结束语
  
  基于智能卡的NFC实现方式多样,且能通过GP等技能支持在一台终端上装载多个应用,具有很高的实用性。然而,NFC的业务特点又决定了要跨越多个行业,比如手机掌握在移动运营商手中,而行业应用和客户在银行、交通管理部门手中,行业之间的协调是发展NFC业务的最大障碍。
  基于智能卡的NFC实现方式各有优劣,在我国尚未变成国家标准,指定哪种实现方式为我国的国家标准尚无定论,各种方式各建一套系统,互相又不兼容,对于业务的开展显然是毫无益处的。
  综上所述,智能卡能为NFC提供很好的实现方式,但建立标准的统一和跨越行业壁垒是发展NFC家当首要应该解决的问题。
  
  参考文献
  [1]GSM 11.11. Specification of the Subscriber Identity Module - Mobile Equipment (SIM - ME) Interface[S].
  [2]3GPP TS 31.102. Characteristics of the Universal Subscriber Identity Module (USIM) Application[S].
  [3]GlobalPlatform. Card Specification[EB/OL]. http://www.globalplatform.org/.
  [4]ETSI TS 102 613. Smart Cards;UICC - Contactless Front-end (CLF) Interface; Part 1: Physical and Data Link Layer Characteristics[S].★
  
  【作者简介】
  杜启宏:工学硕士,现任职于江西省公路管理局交通通讯总站,主要从事公路通讯的研讨与工程实施事务。
  郭达:工学博士,毕业于北京邮电大学,中国联通在站博士后,研讨方向为移动通讯终端与智能卡。

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