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基于RFID的移动小额支付可信交易系统研发

发布时间:2018-11-25 01:06:01 文章来源:未来智讯    
    基于RFID的移动小额支付可信交易系统研发作者:未知   摘要:本文阐述了以RFID为基础的移动小额支付实现原理及系统组成,通过对系统存在不可信问题原因进行分析,找出解决不可信交易能够采取的有利手段,从而达到可信交易的目的,系统研讨成果成功应用于工程实际项目并取得很好效果。本文网络版地址:http://www.eepw.com.cn/ article/245927.htm
  关键词:RFID;移动小额支付;可信交易
  DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.4.005
  引言
  移动支付的平安及可信问题是消费者使用业务的最大疑虑。特别是针对移动小额支付而言,由于交易额小,支付交易频繁,所以要求较高的处理效率,如存储尽量少的信息、处理速度尽量快和通讯量尽可能少等,因此偶尔即使出现交易差错也容易被忽略或遗漏。另一方面,由于移动小额支付应用局面众多、环境恶劣、应用规范、不同厂家的技能水平参差不齐等等,经常曝露出一系列问题:误扣款、丢记录、不平账、数据不平安等。本文提出了一种可信交易的方案。
   1 基于RFID的移动小额支付系统组成及原理
  本系统的移动小额支付交易系统由RFID移动设备、收费机、后台软件组成。RFID移动设备通过射频感应唤醒与收费机器进行数据交换,智能卡通过射频感应从收费机处获取能量和交换数据;收费机,连接智能卡与应用系统的桥梁,承担信息的识别、传送、处理任务。后台应用软件,负责信息的整理与加工,产生便于人工识别的报表等信息。
   2 系统不可信交易原因分析
  笔者通过网络,拜访用户,以及对不同厂家的收费终端进行测试,总结出现不可信交易的可能原因,从RFID卡、机具、交易流程、系统,每一个环节的故障都可能带来交易可信度的问题。
  (1)关于从卡内扣钱,那就先从卡和设备的数据交换看,能够归结为两步。第1步:刷卡→设备(读到卡内余额);第2步:写卡←设备(计算新余额,从卡片扣款)。
  RFID卡的能量来源是由读卡设备向卡发送的固定频率电磁波与卡内LC串联谐振产生的电荷,当卡正在消费机感应临界区进行读写操作时,忽然离开感应区而没电了,那肯定会造成读写卡异常。
  其中RFID卡经过磁场感应区的典型的运动轨迹有垂直运动和水平运动2种,如图1所示。因为磁场分布的物理特性,RFID卡动态经过磁场区域,可能导致能读卡,但写卡失败,从而出现误写卡,甚至写坏卡的情况。
  (2)机具,射频电路的设计不好,也可能容易导致读写卡异常。
  硬件的PCB(印制电路板)“体质”是相当重要的,因为很多厂家的产品读卡本能可靠性差,而且这种产品的比例还很大,基本占了市场上80%的份额。主要表如今读卡本能,存在读卡死区,有距离,没有可靠完整读写区域。
  (3)从系统的角度看,存在设计漏洞或者缺陷。
  整个系统的数据完整性,对系统正常运作是相当重要的。不少的系统存在记录丢失的可能,或者通信过程存在平安隐患,比如没有加密机制,通信介质异常缺少冗余机制,数据人为损坏,缺少补采或者记录恢复机制,后台处理没有按流水而时间异常导致统计数据错误等等。
   3 实现可信交易应该采取的手段
  综合应用针对RFID、硬件、嵌入式软件及后台软件的总体方案,设计系统的硬件、软件和后台管理平台,确保整个小额支付收费系统闭环的流程可靠性、数据平安性,从而实现可信交易的有效结果(如图2)。
  1)RFID卡关键数据双备份技能
  从RFID卡事务状态机制,分析出现异常的可能原因,选取卡数据组织结构的双备份机制,配合嵌入式软件来达到写卡异常时的处理机制,如下所描述。
  (2)可能引起错误写卡的原因分析
  RFID卡经过读卡设备基站芯片的磁场感应区时,对RFID卡进行充电,当电压达到2V左右,基站芯片与RFID卡之间进行数据交换通信,从而实现小额支付的交易过程。
  卡进入感应区,执行卡请求,防碰撞,卡认证,读块,写块等过程。其中,卡请求及碰撞,大约需要4ms;卡认证,大约需要2ms;读块,大约需要2.5ms;写块,大约需要6ms。影响卡上数据变化的惟有写卡过程,而该过程需要分两步执行,第1步:向M1卡发送待写的块号信息;第2步:向M1卡发送待写的l6字节块数据。当卡执行完第1步后,正在执行第2步的霎时,已经离开感应区,这时,基站芯片就无从知道是否成功将16字节写成功。
  为此,我们选取双备份的方式设计RFID卡上数据存储格式,当系统写卡出现异常时,利用备用区的数据对写卡异常的区块进行恢复,从而实现数据平安。
  (3)卡关键数据的双备份格式
  常见的M1卡分为16个扇区,每个扇区由4块(块0、块1、块2、块3)组成,我们也将16个扇区的64个块按绝对地址编号为0~63,存储结构如图3所示。
  涉及小额支付的关键数据,一般使用其中一个扇区,其数据组织格式的备份方式如表1所描述。
  其中,钱包主数据块DataA如在刷卡交易过程受到异常干扰,出现写错,则能够利用钱包备份数据块DataB来进行恢复。而写卡动作标志F用来监控钱包主数据块DataA的读写过程。
  2)读写机具的射频电路抗干扰技能
  射频电路选取专用集成电路,配合EMC感应线圈设计,增加滤波处理,削减高次谐波的干扰,防止感应存在死区(无法读卡的区域),削减交易过程出现异常的概率(图4)。
  (1)射频电路芯片电路设计
  天线线圈的电感:
  L:天线线圈的长度
  N:天线线圈的圈数,一般为4圈
  D:天线线圈的直径或者导体的宽度   p:由天线的技能而定的N的指数因子,如表2所描述。
  天线的品质因数Qcoil:
  一般天线的品质因数
  3030的增加量,对RFID卡的操作距离无明显帮助。品质因数必须Qcoil 4 工程应用及结论
  本系统通过数据双备份技能,实现交易数据的可靠性;通过嵌入式交易抑制流程技能,解决交易过程误写卡问题,保证交易过程的准确性;通过通信加密机制,解决采集交易记录的正确性;同时选取流水号分析技能,进一步防止错误交易流程的产生,实现交易流程的稳定性。
  本系统成功应用于中国电信一卡通系统,运行稳定可靠,交易可信。系统联合NFC (Near Field Communication)及pboc2.0(《中国金融集成电路(IC)卡规范》(JR/T 0025-2005)(业内简称pboc2.0)),应用前景将更辽阔。
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