胡治宇 利莉 景德鎮(zhèn)學(xué)院

NFC技術(shù)在手機(jī)支付平臺(tái)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

胡治宇 利莉 景德鎮(zhèn)學(xué)院

NFC是一種短距離高頻的無(wú)線電通信技術(shù)，崛起于最近幾年并被廣泛運(yùn)用于各大領(lǐng)域。此技術(shù)主要融合了非接觸式射頻技術(shù)和互聯(lián)互通技術(shù)，發(fā)展成為了能在無(wú)線環(huán)境下通過(guò)使用移動(dòng)終端從而實(shí)行近場(chǎng)支付的一種新型系統(tǒng)，目前NFC手機(jī)支付這種全新的支付方式已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。本文首先簡(jiǎn)要介紹了NFC技術(shù)的概念及其工作模式，然后分析了NFC技術(shù)的手機(jī)支付平臺(tái)方案設(shè)計(jì)，最后深入研究了手機(jī)支付平臺(tái)設(shè)計(jì)中NFC技術(shù)的運(yùn)用。

NFC技術(shù) 手機(jī)支付平臺(tái) 設(shè)計(jì)

所謂的NFC技術(shù)本質(zhì)上就是近距離通信。近些年來(lái)，NFC技術(shù)與智能手機(jī)的完美融合，有效簡(jiǎn)化了交易程序，給移動(dòng)支付帶來(lái)了極大的便利，使得具有NFC功能的移動(dòng)終端被廣泛普及。NFC技術(shù)具有距離近、能耗低以及啟動(dòng)時(shí)間短等特點(diǎn)。隨著NFC移動(dòng)支付的不斷進(jìn)步、發(fā)展，NFC移動(dòng)支付手機(jī)有可能會(huì)取代銀行卡，成為用戶個(gè)人的電子錢(qián)包。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及和NFC技術(shù)的發(fā)展，近場(chǎng)移動(dòng)支付開(kāi)始成為最主要的支付方式，因此本文深入研究了NFC技術(shù)在手機(jī)支付平臺(tái)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1 NFC技術(shù)的概念

所謂的NFC技術(shù)，實(shí)質(zhì)是就是近場(chǎng)通信，是由非接觸式射頻識(shí)別和互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來(lái)的，在單一芯片上結(jié)合感應(yīng)式讀卡器、感應(yīng)式卡片、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能，能在短距離內(nèi)與兼容設(shè)備進(jìn)行識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。目前這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于，如：機(jī)場(chǎng)用手機(jī)驗(yàn)證登機(jī)、大樓的門(mén)禁鑰匙、交通一卡通、信用卡、水電支付等日常生活的方方面面，可見(jiàn)其是未來(lái)移動(dòng)支付的發(fā)展趨勢(shì)。手機(jī)近場(chǎng)支付是通過(guò)移動(dòng)手機(jī)方便、便捷、安全地完成交易的一種新型支付方式。

2 NFC技術(shù)的主要工作模式

一般情況下，NFC的工作主要是發(fā)生在啟動(dòng)設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備之間，任意一個(gè)NFC設(shè)備都可以充當(dāng)啟動(dòng)設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備兩個(gè)中的一個(gè)。NFC技術(shù)有三個(gè)工作模式，其一是卡模擬模式，其二是讀卡器模式，其三是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模式。

2.1 卡模擬模式

卡模擬模式主要是在非接觸式移動(dòng)支付上應(yīng)用，比如交通、商場(chǎng)、電子票務(wù)。用戶可將智能手機(jī)貼近讀卡終端，然后輸入支付密碼，就可完成支付交易。在卡模擬模式中NFC設(shè)備工作的原理是電磁感應(yīng)耦合，完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。這便使得在不改變現(xiàn)有設(shè)備的情況下就能夠使用NFC手機(jī)完成非接觸的交易支付，其實(shí)就相當(dāng)于一張采用RFID技術(shù)的IC卡，因此，卡模擬模式主要的應(yīng)用領(lǐng)域也與傳統(tǒng)的IC卡應(yīng)用領(lǐng)域一致，例如零售刷卡支付、門(mén)票、交通卡等。這種模式還有一優(yōu)點(diǎn)，就是卡片通過(guò)非接觸讀卡器的RF域來(lái)提供供電，也就是說(shuō)手機(jī)沒(méi)電也可以進(jìn)行支付。

2.2 讀卡器模式

讀卡器模式中NFC主動(dòng)啟動(dòng)無(wú)線通信，讀取或修改NFC標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息。與卡模擬模式區(qū)別在于其支付應(yīng)用中充當(dāng)發(fā)起終端，且必須有電才能工作。其主要應(yīng)用包括從NFC海報(bào)信息中讀取信息以獲取相關(guān)內(nèi)容，海報(bào)中嵌入NFC標(biāo)簽，在上面寫(xiě)入有關(guān)海報(bào)的信息，通過(guò)設(shè)備讀取NFC標(biāo)簽中的信息，從而方便進(jìn)行下一步操作。

2.3 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模式

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式就是網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)平等節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線數(shù)據(jù)交換，也就是說(shuō)兩臺(tái)具有NFC功能的設(shè)備鏈接，在不需要服務(wù)器介入的情況下，以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行彼此間數(shù)據(jù)的直接傳輸，比如：下載音樂(lè)、傳輸圖片、同步設(shè)備地址庫(kù)等。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式數(shù)據(jù)傳輸距離短、傳輸創(chuàng)建速度較快、傳輸速度也快、功耗低等特點(diǎn)，通過(guò)NFC，多個(gè)設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)和PDA之間都可以交換資料或服務(wù)。典型應(yīng)用有藍(lán)牙連接、交換手機(jī)名片。

3 NFC技術(shù)的手機(jī)支付平臺(tái)方案設(shè)計(jì)

3.1 具體方案簡(jiǎn)述

立足于原有的NFC手機(jī)終端研究，可以探索出一種前所未有的手機(jī)支付方法。在已形成的WIM卡之上實(shí)現(xiàn)SIM卡智能工具包的使用，有效實(shí)現(xiàn)NFC手機(jī)支付體系和無(wú)線公開(kāi)密鑰安全體系的完美融合。憑借這種前所未有的應(yīng)用模式，廣大用戶們?cè)谑褂檬謾C(jī)進(jìn)行支付的時(shí)候，不但可以通過(guò)SIM卡智能工具包進(jìn)行自身所需的下載及瀏覽，還可以對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行加密與升級(jí)，進(jìn)而獲取更加優(yōu)質(zhì)的金融服務(wù)。除此之外，還可以利用NFC技術(shù)下的電子錢(qián)包功能實(shí)現(xiàn)低額支付。在運(yùn)營(yíng)商、銀聯(lián)以及第三方認(rèn)證平臺(tái)所構(gòu)建的移動(dòng)支付渠道中，第三方認(rèn)證平臺(tái)其核心工作是確保交易的安全性，而運(yùn)營(yíng)商則主要是通過(guò)運(yùn)用軟件的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建理想的支付平臺(tái)并且進(jìn)行大力宣傳，使其可以快速普及。銀聯(lián)是憑借平臺(tái)的主要特征和銀行完成對(duì)接，支付平臺(tái)能夠快速實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)申請(qǐng)并管理好賬戶信息。

圖1 系統(tǒng)功能模塊劃分圖

3.2 系統(tǒng)信息安全管理設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)的信息安全管理方面，有很多地方都需要科學(xué)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。一方面，無(wú)線公開(kāi)密鑰系統(tǒng)（WPKI）的設(shè)計(jì)方面，在全新的移動(dòng)支付處理方案當(dāng)中，靈活運(yùn)用無(wú)限公開(kāi)密鑰來(lái)處理安全問(wèn)題。和公鑰基礎(chǔ)設(shè)施一樣，無(wú)線公開(kāi)密鑰也是在公鑰技術(shù)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的一種綜合安全平臺(tái)。在設(shè)計(jì)無(wú)線公開(kāi)密鑰系統(tǒng)方案的過(guò)程之中，主要設(shè)計(jì)了兩個(gè)截然不同的部分，其一是移動(dòng)終端初始化，其二是電子商務(wù)認(rèn)證中心。對(duì)于CA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)所運(yùn)用的是二級(jí)CA的結(jié)構(gòu)，運(yùn)用離線的方法，僅簽發(fā)二級(jí)CA證書(shū)。

對(duì)于NFC手機(jī)終端的初始化設(shè)計(jì)，移動(dòng)終端的無(wú)線公開(kāi)密鑰初始化，是實(shí)現(xiàn)無(wú)線公開(kāi)密鑰的關(guān)鍵部分。在無(wú)線公開(kāi)密鑰系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)上，該方案的無(wú)線公開(kāi)密鑰系統(tǒng)主要有九種不同的作用，分別是對(duì)證書(shū)的管理、申請(qǐng)、簽發(fā)、存檔、廢除、恢復(fù)、更新、發(fā)放，還有CRL的管理。

比方說(shuō)，為了能夠讓支付的安全程度得到有效的保障，可以選擇使用數(shù)字簽名技術(shù)以及RSA加密算法。前者能夠加強(qiáng)信息傳輸?shù)谋Ｃ苄浴?shù)據(jù)交換的完整性、發(fā)送信息的不可否認(rèn)性、交易者身份的確定性等。

后者為一種非對(duì)稱加解密算法，也是被研究得最廣泛的公鑰算法，從提出到現(xiàn)在已經(jīng)有20年的歲月了，經(jīng)歷了許多實(shí)際的打磨和檢驗(yàn)，逐漸被人民群眾所接受，被普遍認(rèn)為是現(xiàn)階段最為理想的公鑰方案之一。同時(shí)RSA算法也普遍用在數(shù)字簽名的整個(gè)過(guò)程中，將RSA算法及數(shù)字簽名技術(shù)完美地融合在一起，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

3.3 關(guān)鍵數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)計(jì)以及業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

對(duì)許多直觀重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)存儲(chǔ)，主要目的是為了保障整個(gè)支付系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。比方說(shuō)，專(zhuān)用的解密私鑰、數(shù)字簽名密鑰以及終端用戶的身份核對(duì)信息等等。

而業(yè)務(wù)流程的設(shè)計(jì)，主要是為了對(duì)存在于系統(tǒng)中的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程進(jìn)行詳細(xì)的描述，歸納總結(jié)后可以分為以下幾點(diǎn)，分別為注銷(xiāo)業(yè)務(wù)、補(bǔ)辦業(yè)務(wù)、周期清算、支付、充值賬戶以及申請(qǐng)業(yè)務(wù)等等。

4 手機(jī)支付平臺(tái)設(shè)計(jì)中NFC技術(shù)的運(yùn)用

在NFC技術(shù)出現(xiàn)之前，社會(huì)上普遍使用的都是遠(yuǎn)程移動(dòng)支付，縱觀這兩種技術(shù)會(huì)發(fā)現(xiàn)許多明顯的差異，實(shí)施支付業(yè)務(wù)所運(yùn)用的網(wǎng)絡(luò)支持設(shè)備以及終端設(shè)備的作用皆截然不同，這兩種支付方式的原理以及過(guò)程也存在顯著的差異。

4.1 支付的過(guò)程與安全監(jiān)管

在遠(yuǎn)距離的移動(dòng)支付過(guò)程當(dāng)中，廣大消費(fèi)者們運(yùn)用遠(yuǎn)程的方式實(shí)施移動(dòng)支付時(shí)，支付的請(qǐng)求以及個(gè)人信息的核對(duì)會(huì)通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速傳輸。在整個(gè)支付的過(guò)程之中，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的地位一直都是處在銀行系統(tǒng)的前面。在NFC移動(dòng)支付的過(guò)程之中，NFC技術(shù)運(yùn)用了雙向的連接以及識(shí)別，NFC手機(jī)既可以當(dāng)做讀卡器來(lái)使用，也可以當(dāng)做被讀設(shè)備來(lái)使用。

此外，NFC基礎(chǔ)下的安全監(jiān)管模式，與運(yùn)營(yíng)商、銀行主體怎樣獲取發(fā)卡資質(zhì)的問(wèn)題息息相關(guān)。這不單單需要運(yùn)營(yíng)商和銀行這二者之間展開(kāi)通力合作，還需要制定相應(yīng)的政策，給予一定的扶持及保障。

4.2 商業(yè)模式

近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的飛速提升，幾個(gè)具有代表性的運(yùn)營(yíng)商均接連拿到了對(duì)應(yīng)的支付許可證，我國(guó)的NFC支付時(shí)代也從此拉開(kāi)序幕。不過(guò)要想在短時(shí)間之內(nèi)讓這種支付方式覆蓋全國(guó)，離不開(kāi)各方利益主體的協(xié)調(diào)配合及標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，還需要盡快地找到成熟科學(xué)的商業(yè)模式。

在商業(yè)模式當(dāng)中，首先要做的便是理清各角色的分工。首先是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商，其擁有著多應(yīng)用IC卡芯片的管理權(quán)以及所有權(quán)，并且控制著主控密鑰，此外還具備應(yīng)用加載、管理以及刪除的權(quán)責(zé)，就相應(yīng)當(dāng)于一幢大樓的房主。接著是業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商，其在獲得了前者（移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商）的批準(zhǔn)授權(quán)之后，主要是負(fù)責(zé)商戶的溝通與引入，芯片運(yùn)用的管理以及分配，將準(zhǔn)確的客戶關(guān)系管理數(shù)據(jù)提供給移動(dòng)運(yùn)營(yíng)上和廣大被引入的商戶，類(lèi)似于大樓的物業(yè)管理。再者是銀聯(lián)，是網(wǎng)絡(luò)錢(qián)包交易的結(jié)算方，其核心工作是資金的結(jié)算以及POS的合理布置，就像是大樓四周環(huán)境的建設(shè)者。值得一提的是，銀聯(lián)只是負(fù)責(zé)銀行卡以及部分電子錢(qián)包的清算，向公交、石化等一些特殊領(lǐng)域，其并不會(huì)參與其中。最后是銀行，主要是負(fù)責(zé)發(fā)行電子錢(qián)包還有一些別的應(yīng)用，類(lèi)似于大樓的租客。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商作為大樓的所有者和管理者，所要做的工作僅僅是收取“租客們”的租金，至于“租客們”在房屋內(nèi)所做的具體交易，他們則不便于多問(wèn)。

至于在收益模式方面，占用空間的使用費(fèi)用的收取，既可以按次收取，也可以包月或者是一年收取一次。根據(jù)發(fā)卡的具體數(shù)量以及應(yīng)用所占用的空間大小，向各大商戶們收取租金。而應(yīng)用空間當(dāng)中交易傭金的收取，則應(yīng)當(dāng)根據(jù)原有的實(shí)體卡交易體系分配方式進(jìn)行合理分配，這個(gè)部門(mén)的利潤(rùn)是行業(yè)應(yīng)用內(nèi)容所產(chǎn)生的，和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商、移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商這倆者并沒(méi)有任何關(guān)系。就比方說(shuō)，在一個(gè)大型商場(chǎng)之中，一個(gè)店面僅需按年繳納租金即可，至于每日每月的銷(xiāo)售量多少則和商場(chǎng)無(wú)關(guān)。而功能費(fèi)就是最后用戶運(yùn)用此業(yè)務(wù)所需要支付的費(fèi)用，通常是一個(gè)月收取一次，為了擴(kuò)大使用的人群基數(shù)，某些基本應(yīng)用不收取費(fèi)用。而流量費(fèi)用和通信費(fèi)用則是依照已設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收取。

綜上所述，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的情況下，NFC手機(jī)支付必將成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)和未來(lái)移動(dòng)支付的主流方式。我國(guó)的各大企業(yè)已經(jīng)在逐漸意識(shí)到了其中潛在的商機(jī)，均在努力地通過(guò)合作以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)有力的發(fā)展。NFC手機(jī)支付的發(fā)展速度迅猛，隨著市場(chǎng)的日趨成熟，此方面的應(yīng)用定會(huì)逐漸覆蓋城市的各個(gè)角落。在不遠(yuǎn)的未來(lái)，NFC技術(shù)定會(huì)成為人們生活中不可或缺的一部分，特別是在手機(jī)支付領(lǐng)域值得期待。

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課題項(xiàng)目

江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目《基于NFC技術(shù)的手機(jī)近場(chǎng)支付平臺(tái)的研究》項(xiàng)目編號(hào)：151283。

胡治宇（1983年3月），性別：男，漢族，安徽省黃山市人，學(xué)歷：碩士，職稱講師，單位：景德鎮(zhèn)學(xué)院，研究方向：軟件工程，影視多媒體。