基于NFC的交通卡應(yīng)用解決方案

譚麗麗

【摘要】NFC（Near Field Communication）是一種近距離的私密通信方式，適用于交換財(cái)務(wù)信息或敏感的個(gè)人信息等重要數(shù)據(jù)。在NFC-SWP（Single Wire Protocol）方案中，SE（安全芯片）內(nèi)置在SIM卡中，更適用于運(yùn)營(yíng)商控制NFC應(yīng)用。本文對(duì)基于NFC的交通卡應(yīng)用方案進(jìn)行了詳細(xì)的闡述并提供了完整的應(yīng)用效果分析。

【關(guān)鍵詞】NFCNFC-SWP交通卡應(yīng)用

一、前言

隨著移動(dòng)手機(jī)終端的普及以及技術(shù)的發(fā)展，手機(jī)現(xiàn)場(chǎng)支付得到了廣泛關(guān)注與研究?；谝苿?dòng)手機(jī)終端的主流現(xiàn)場(chǎng)支付包括SIMPass、RF-SIM和NFC（Near Field Communication）[1]。

SIMPass是一種基于雙界面SIM卡的移動(dòng)支付方案，將射頻功能部分集成于雙界面SIM卡中，射頻部分天線直接與SIM卡高速管腳相連，工作頻率為13.56MHz，無(wú)需更換手機(jī)，只需增加SIMPass卡片，符合移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在SIM卡加載安全及移動(dòng)支付應(yīng)用的要求。天線采用SIM卡拖尾方式，對(duì)手機(jī)外觀要求較高（手機(jī)尺寸），占用了SIM卡C4、C8高速管腳，只能實(shí)現(xiàn)被動(dòng)模式，不實(shí)現(xiàn)主動(dòng)模式和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式通信[2]。

RF-SIM方案采用將射頻單元（包括射頻模塊、天線）直接集成到有源SIM卡上的方式，工作頻率為2.4GHz，在標(biāo)準(zhǔn)SIM卡內(nèi)嵌RF模塊和天線。內(nèi)部構(gòu)成主要包括CPU-中央處理器、EEPROM-電可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器、SRAM-靜態(tài)存儲(chǔ)器、ROM-只讀存儲(chǔ)器、RF-無(wú)線射頻集成電路、ANTENNA-天線，是符合智能卡標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算安全體系。

NFC（Near Field Communication，近場(chǎng)通信）又稱近距離無(wú)線通信，是一種短距離的高頻無(wú)線通信技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，在10厘米（3.9英吋）距離內(nèi)交換數(shù)據(jù)[3]。在13.56MHz頻率運(yùn)行于20厘米距離內(nèi)。其傳輸速度有106 Kbit/秒、212 Kbit/秒或者424 Kbit/秒三種[4]。NFC手機(jī)終端可以模擬成為一張普通的非接觸卡，主要用于支付、票務(wù)等場(chǎng)景。應(yīng)用裝載在NFC安全模塊中。截至目前，超過(guò)70萬(wàn)部POS機(jī)已經(jīng)支持非接觸支付，根據(jù)中國(guó)人民銀行要求，2015年1月1日之金融機(jī)構(gòu)將停發(fā)磁條卡，NFC中安全芯片完全兼容國(guó)內(nèi)發(fā)行的銀行IC卡。Visa、MasterCard等國(guó)際金融組織擬將NFC作為手機(jī)支付的主要模式；美國(guó)和歐洲主要的銀行均將NFC技術(shù)作為其開(kāi)展手機(jī)支付的發(fā)展路線。

二、NFC-SWP（Single Wire Protocol）卡方案

與其他無(wú)線連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動(dòng)的通信，適用于交換財(cái)務(wù)信息或敏感的個(gè)人信息等重要數(shù)據(jù)。NXP半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)了MIFARE NFC標(biāo)簽類型，MIFARE標(biāo)簽被廣泛用于運(yùn)輸工具應(yīng)用的內(nèi)存卡。 ISO 14443定義了從無(wú)線層到命令協(xié)議的協(xié)議棧。Sony公司開(kāi)發(fā)了Felica專利NFC標(biāo)簽技術(shù)，被廣泛用于專買支付和亞洲的運(yùn)輸工具應(yīng)用。FeliCa標(biāo)簽也被集成在移動(dòng)FeliCa系統(tǒng)的手機(jī)模型中。中國(guó)超過(guò)200個(gè)城市的公交卡系統(tǒng)（公交，地鐵，出租等）兼容M1，NFC方案可以無(wú)縫的兼容M1技術(shù)、手機(jī)查詢余額、交易記錄、空中充值。

GSMA、ETSI將支持NFC技術(shù)做為國(guó)際電信業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和推薦技術(shù)，全球46家主流電信運(yùn)營(yíng)商支持NFC。實(shí)現(xiàn)NFC現(xiàn)場(chǎng)支付，尤其是有較高安全需求的銀行卡、公交卡等支付類應(yīng)用，SE（安全芯片）必不可少，是存儲(chǔ)應(yīng)用和密鑰的載體。SE的位置是區(qū)分不同NFC方案的核心，業(yè)界共有三種方案，包括：（1）NFC全終端方案，SE內(nèi)置在手機(jī)硬件中；（2）NFC-SWP（Single Wire Protocol）方案，SE內(nèi)置在SIM卡中。由于運(yùn)營(yíng)商控制SIM卡有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這是目前運(yùn)營(yíng)商主推的方案；（3）NFC-SD卡方案，SE內(nèi)置在SD卡中，Visa、銀聯(lián)有過(guò)嘗試[5]。

NFC-SWP方案已經(jīng)成為ETSI的標(biāo)準(zhǔn)，在原NFC標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上將支付應(yīng)用與射頻模塊分離，在移動(dòng)終端中增加射頻模塊及天線，SIM卡需支持SWP協(xié)議，應(yīng)用可加載在SIM卡中。方案如圖1所示。NFC處理器和安全模塊SE分離，安全模塊為SWP-SIM卡。安全類應(yīng)用（如銀行等卡模擬類應(yīng)用）加載在SWP-SIM上，非安全類應(yīng)用及其他應(yīng)用安裝在手機(jī)客戶端上。安全模塊為符合GP標(biāo)準(zhǔn)的Java卡?；鶐幚砥骱蚇FC處理器之間接口為SPI/Uart/I2C之一，NFC處理器和SIM卡間接口為SWP，SIM卡需要更換為SWP-SIM 卡，基帶處理器訪問(wèn)安全應(yīng)用通過(guò)ISO7816接口，需更換手機(jī)和SIM卡。

支持NFC業(yè)務(wù)的SWP-SIM卡是一種新型SIM卡。系統(tǒng)原有：ISO7816 接觸式接口和訪問(wèn)控制機(jī)制（由手機(jī)側(cè)Access Control Enforcer與SIM卡中的規(guī)則文件構(gòu)成，目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶端應(yīng)用訪問(wèn)SIM卡的權(quán)限進(jìn)行控制和管理，以防止SIM Access API的非法使用給SIM卡帶來(lái)的危害）。將SIM卡空間劃分成若干安全域，每個(gè)安全域間有防火墻進(jìn)行區(qū)隔；每個(gè)安全域是邏輯上獨(dú)立的區(qū)域，完全兼容金融及其它行業(yè)通用的GlobalPlatform 2.1 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可以出租給行業(yè)合作伙伴使用[6]。SWP-SIM承載金融以及其他行業(yè)應(yīng)用，通過(guò)TSM（Trust Servie Manager——可信服務(wù)管理）承擔(dān)可信服務(wù)管理功能，具有高安全性，支持多應(yīng)用的可移植可動(dòng)態(tài)加載等特點(diǎn)。

三、基于NFC的交通卡應(yīng)用解決方案

交通卡應(yīng)用屬于電子現(xiàn)金類應(yīng)用，是指建立在借記/貸記應(yīng)用基礎(chǔ)上的具備脫機(jī)小額支付功能的產(chǎn)品，是一種功能齊全的全新金融產(chǎn)品。可以不記名、不掛失、不計(jì)息、不允許取現(xiàn)（退卡除外）、額度自行定義[7]。

3.1基于NFC的交通卡應(yīng)用解決方案

SWP-SIM安全芯片載體承載交通卡安全域（SE），用于存放卡業(yè)務(wù)核心數(shù)據(jù)，交通卡業(yè)務(wù)平臺(tái)提供業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，通過(guò)接入TSM平臺(tái)，發(fā)布應(yīng)用。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示。SIM訪問(wèn)API：NFC手機(jī)提供的供手機(jī)客戶端訪問(wèn)SIM卡應(yīng)的API。訪問(wèn)控制機(jī)制：由手機(jī)側(cè)Access Control Enforcer與SIM卡中的規(guī)則文件構(gòu)成，目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶端應(yīng)用訪問(wèn)SIM卡的權(quán)限進(jìn)行控制和管理，以防止SIM Access API的非法使用給SIM卡帶來(lái)的危害。

NFC羊城通內(nèi)部系統(tǒng)包括NFC應(yīng)用管理平臺(tái)、應(yīng)用業(yè)務(wù)管理平臺(tái)、支付管理平臺(tái)、空中充值平臺(tái)、管理系統(tǒng)和客戶端插件。支付管理平臺(tái)負(fù)責(zé)與外部支付網(wǎng)關(guān)對(duì)接，為業(yè)務(wù)提供多種支付能力，包括支付網(wǎng)關(guān)對(duì)接、交易記賬、交易清分、日終批處理、結(jié)算對(duì)賬。空中充值平臺(tái)，負(fù)責(zé)在NFC手機(jī)上實(shí)現(xiàn)羊城通應(yīng)用，包括羊城通發(fā)卡、羊城通個(gè)人化、羊城通空中充值、羊城通業(yè)務(wù)查詢、指令網(wǎng)關(guān)（數(shù)據(jù)通道、短信通道）、羊城通充值插件。手機(jī)錢包客戶端插件作為移動(dòng)集團(tuán)手機(jī)錢包功能的一部分，功能包括賬戶管理、羊城通卡號(hào)、手機(jī)號(hào)、用戶姓名、用戶證件、羊城通卡余額、注銷；充值管理包括話費(fèi)充值、手機(jī)錢包充值、支付寶充值、銀行卡充值、歷史充值明細(xì)查詢。

3.2NFC-SWP交通卡測(cè)試

測(cè)試溫度25攝氏度，濕度50%RH。測(cè)試系統(tǒng)為ICC通用檢測(cè)平臺(tái)V1.0，金融IC卡借記/貸記檢測(cè)腳本V3.00，非接觸支付卡測(cè)試腳本V3.00，非接觸小額支付擴(kuò)展應(yīng)用支付卡測(cè)試腳本V3.00，CUPMobile銀行卡應(yīng)用測(cè)試系統(tǒng)V3.1.測(cè)試設(shè)備為雙界面卡IC讀卡器。依據(jù)JR/T0025.5-2013中國(guó)金融集成電路（IC）卡規(guī)范第5部分：借記/貸記應(yīng)用卡片規(guī)范、JR/T0025.12-2013中國(guó)金融集成電路（IC）卡規(guī)范第12部分：非接觸式IC卡支付規(guī)范、JR/T0025.14-2013中國(guó)金融集成電路（IC）卡規(guī)范第14部分：非接觸式IC卡小額支付擴(kuò)展應(yīng)用等標(biāo)準(zhǔn)，銀行卡檢測(cè)中心對(duì)NFC-SWP SIM交通卡進(jìn)行了檢測(cè)。通訊界面為接觸式、掩膜狀態(tài)為軟掩膜，測(cè)試內(nèi)容包括：UPCARD應(yīng)用測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)借貸記應(yīng)用測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)qPBOC功能測(cè)試、分段扣費(fèi)功能測(cè)試、脫機(jī)預(yù)授權(quán)及預(yù)授權(quán)完成功能測(cè)試、押金抵扣功能測(cè)試、交易時(shí)間測(cè)試等測(cè)試項(xiàng)目均符合規(guī)范要求。

3.3NFC-SWP交通卡應(yīng)用測(cè)試

使用Samsung GT-I8268 NFC手機(jī)及通過(guò)測(cè)試的NFC-SWP SIM交通卡驗(yàn)證，基于NFC-SWP SIM卡的交通卡能夠正常下載、安裝、打開(kāi)、開(kāi)卡、賬戶查詢、充值、銷戶、更新、刪除應(yīng)用，滿足生產(chǎn)發(fā)布要求?？ㄅc讀卡器之間各接口響應(yīng)時(shí)間是即時(shí)（≤0.1秒）的，卡應(yīng)用與管理平臺(tái)側(cè)的事務(wù)處理查詢平均4秒，最長(zhǎng)8秒，應(yīng)用查詢平均4秒，最長(zhǎng)6秒。技術(shù)指標(biāo)滿足NFC-SWP SIM卡用于普遍的非接觸智能卡應(yīng)用，具體包括城市一卡通、企業(yè)一卡通、IC卡、校園一卡通、會(huì)員一卡通、手機(jī)錢包/手機(jī)支付、中國(guó)二代身份證、香港八達(dá)通卡、日本公交卡，見(jiàn)表1。

四、小結(jié)

NFC兼容所有的基于13.56 MHz通訊頻率的非接觸技術(shù)，法國(guó)Orange、SFR、Bouvgues，美國(guó)AT&T、T-Mobile均選擇SWP方案，日本NTT Docomo和韓國(guó)SKT以SWP為目標(biāo)方案， NTT Docomo正在逐步由Felica轉(zhuǎn)向，銀聯(lián)確定選擇SWP方案作為目標(biāo)方案。NFC手機(jī)終端可以模擬成為一張普通的非接觸卡，用于支付、票務(wù)、門禁、考勤等場(chǎng)景；可以讀取非接觸標(biāo)簽中的內(nèi)容，兩個(gè)NFC設(shè)備可以近距離內(nèi)互相直接傳遞數(shù)據(jù)，例如圖片、音樂(lè)、鈴音、日程表、通訊錄、游戲等，未來(lái)將有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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