張達(dá)強(qiáng)　董浩楠

摘 要：隨著現(xiàn)代科技水平的不斷發(fā)展，移動(dòng)支付應(yīng)用的范圍越來越廣泛，而NFC技術(shù)作為一種新興的移動(dòng)支付手段，逐漸進(jìn)入大眾的視野。本文介紹了NFC技術(shù)的發(fā)展歷程、工作原理、技術(shù)特點(diǎn)以及在移動(dòng)支付領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)支付 NFC技術(shù) 無線通信技術(shù) NFC應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）01-0-02

引言

NFC技術(shù)是由RFID（射頻識(shí)別）及互聯(lián)互通技術(shù)整合演變而來的一種近距離無線通信技術(shù)，NFC移動(dòng)支付是通過在支付終端內(nèi)置NFC芯片，植入用戶信息，將儲(chǔ)值卡或銀行卡功能集成到該終端，以此作為儲(chǔ)值卡載體，通過感應(yīng)識(shí)別完成支付。

一、NFC技術(shù)簡介

NFC是“Near Field Communication”的縮寫，中文含義為近場通信，是一種近距離無線通信技術(shù)，能在電子設(shè)備間進(jìn)行非接觸式數(shù)據(jù)傳輸，對免接觸式射頻識(shí)別RFID進(jìn)行不斷研究、試驗(yàn)檢測后形成現(xiàn)在的NFC技術(shù)。NFC技術(shù)最關(guān)鍵的部分是NFC芯片，芯片不僅具有建立通信渠道的功能，還可以用來計(jì)算，現(xiàn)在已經(jīng)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密。

二、NFC技術(shù)工作原理

1.主動(dòng)模式

在NFC技術(shù)的主動(dòng)模式下，NFC發(fā)起者和NFC目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場，才能進(jìn)行通信。它是對等網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)模式，能獲得非常快速的連接設(shè)置。同時(shí)，在主動(dòng)模式下，通訊雙方收發(fā)器加電后，任何一方使用“發(fā)送前偵聽”協(xié)議來發(fā)起。

2.被動(dòng)模式

被動(dòng)模式下，NFC發(fā)起設(shè)備提供通信過程中的射頻場（RF-field）。它可以選擇任意一種傳輸速度，將所用數(shù)據(jù)發(fā)送到NFC目標(biāo)設(shè)備，目標(biāo)設(shè)備使用常用的電子標(biāo)簽向閱讀器傳播數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。當(dāng)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時(shí)，電子標(biāo)簽振蕩回路的參數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)流的節(jié)拍進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使電子標(biāo)簽阻抗的大小或者相位隨之改變，實(shí)現(xiàn)調(diào)制。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(dòng)模式下，可以使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，與之建立聯(lián)系。

在被動(dòng)模式下，被動(dòng)設(shè)備通過從發(fā)起者傳輸?shù)拇艌霁@得工作所需的能量，然后通過調(diào)制磁場將數(shù)據(jù)傳送給NFC發(fā)起者，移動(dòng)設(shè)備主要以被動(dòng)模式進(jìn)行操作，大幅度延長了電池壽命，降低了功耗。在具體應(yīng)用過程中，NFC設(shè)備可以在發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備之間轉(zhuǎn)換角色，從而電池電量相對低的設(shè)備可以充當(dāng)目標(biāo)設(shè)備。

三、NFC技術(shù)特點(diǎn)

NFC技術(shù)是由RFID技術(shù)發(fā)展而來，工作頻率主要是13.56MHz，通訊距離在十厘米以內(nèi)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，擁有ISO/IEC IS 18092國際標(biāo)準(zhǔn)、ECMA-340標(biāo)準(zhǔn)與ETSI TS 102 190標(biāo)準(zhǔn)。

1. NFC技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)

1.1近距離感應(yīng)。NFC設(shè)備間的近距離靠近可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間信息點(diǎn)對點(diǎn)快速傳輸。2）安全通信。NFC可以通過對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加/解密的方式保證通信安全，避免信息被監(jiān)控、竄改。數(shù)據(jù)安全方面通過算法進(jìn)行加密，讀卡器與卡之間也可以互相進(jìn)行認(rèn)證，確保NFC通信安全。3）快速的處理速度。從NFC移動(dòng)設(shè)備偵測、身份確認(rèn)到數(shù)據(jù)存取不到0.1秒。4）服務(wù)的配對訪問。通過NFC技術(shù)可以在單一的移動(dòng)上提供多種應(yīng)用服務(wù)，這些應(yīng)用服務(wù)分別對應(yīng)到移動(dòng)設(shè)備，而需要通過相應(yīng)的密鑰才能啟用相應(yīng)的服務(wù)，通過這樣的方式可以實(shí)現(xiàn)單一移動(dòng)設(shè)備多個(gè)服務(wù)的安全使用。5）主被動(dòng)通信模式切換。同一臺(tái)設(shè)備可以在NFC發(fā)起者和接收者間進(jìn)行切換。

2. NFC與藍(lán)牙，紅外的工作特性對比

NFC通信技術(shù)與其他同為非接觸傳輸方式的近距離無線通信技術(shù)相比，具有天然的安全性，以及連接建立的快速性，其中，NFC與紅外、藍(lán)牙，具有不同的技術(shù)特征且被用在各種不同的領(lǐng)域。NFC技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)類型，可以在0.1m的距離內(nèi)使用，傳輸速度有106、212、424kbps三種，建立時(shí)間小于0.1s，利用硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)它的安全性，采用主動(dòng)-主動(dòng)，主動(dòng)-被動(dòng)通信模式，成本較低；藍(lán)牙應(yīng)用單點(diǎn)對多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)類型，在10m的距離內(nèi)使用，傳輸速度是2.1Mbps，建立時(shí)間為6s，利用軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全性，采用2.1Mbps通信模式，成本適中；紅外應(yīng)用點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)類型，在1m的距離內(nèi)使用，傳輸速度是1.0Mbps，建立時(shí)間為0.5s，采用主動(dòng)-主動(dòng)通信模式，成本較低。與藍(lán)牙相比，NFC面向近距離交易，更適用于支付過程中交換財(cái)務(wù)信息與個(gè)人信息等重要數(shù)據(jù)，使得支付安全更加有保障，而與紅外相比，NFC操作簡單，具備更快、更可靠的特點(diǎn)，不用向紅外那樣必須嚴(yán)格的對齊才能傳輸數(shù)據(jù)。

3.NFC技術(shù)的優(yōu)勢

目前，NFC技術(shù)在移動(dòng)支付領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)相比于掃碼支付和銀行卡支付，具有很大的優(yōu)勢。NFC技術(shù)采用近場通信，離線交易，卡信息和密碼存儲(chǔ)于安全模塊，獨(dú)立于操作系統(tǒng)，流程最少，安全性較高。銀行卡支付采用POS機(jī)刷卡進(jìn)行交易，無網(wǎng)絡(luò)付款，卡信息完全暴露，流程較多，安全性并不高。掃碼支付包括微信、支付寶、QQ等，在線交易數(shù)據(jù)可能被截獲，卡信息和密碼存儲(chǔ)于APP中，操作流程最多，安全性較低。

四、NFC技術(shù)在移動(dòng)支付領(lǐng)域的應(yīng)用

移動(dòng)支付是用戶使用其移動(dòng)客戶終端對所消費(fèi)商品或服務(wù)進(jìn)行賬務(wù)支付的一種服務(wù)方式。它將終端設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)用提供商、金融機(jī)構(gòu)融合，為使用者提供貨幣支付、繳費(fèi)等金融業(yè)務(wù)。該技術(shù)通過近距離的信息交互，運(yùn)營商將使用信息整合到終端平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一集成管理，形成完整的體系，使得用戶支付與身份認(rèn)證更加方便。

1.NFC移動(dòng)支付系統(tǒng)

NFC移動(dòng)支付為用戶及商戶提供一種更加簡單、便捷、安全的交易方式，可以綁定銀行卡就可以實(shí)時(shí)消費(fèi)，從而代替現(xiàn)金消費(fèi)或者刷卡消費(fèi)。消費(fèi)者在購買商品或服務(wù)時(shí)，即時(shí)采用NFC技術(shù)通過手機(jī)或者可穿戴設(shè)備完成支付，支付的處理在現(xiàn)場進(jìn)行，并且在線下進(jìn)行，不需要使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，使用NFC射頻通道實(shí)現(xiàn)與POS收款機(jī)或自動(dòng)售貨機(jī)等設(shè)備的本地通訊。NFC移動(dòng)支付的支付環(huán)境安全可靠，以移動(dòng)運(yùn)營商為主體，主要依靠的是SIM身份識(shí)別技術(shù)和SSL協(xié)議，將得到的信息進(jìn)行安全確認(rèn)，使得移動(dòng)支付系統(tǒng)和銀行進(jìn)行連接，銀行負(fù)責(zé)完成轉(zhuǎn)賬、扣費(fèi)等一系列支付服務(wù)。移動(dòng)支付平臺(tái)的管理是由運(yùn)營商、營運(yùn)商及銀行來共同操作完成的，其核心是支付系統(tǒng)，而系統(tǒng)前臺(tái)就是POS機(jī)和用戶了，當(dāng)有交易進(jìn)行時(shí)，支付系統(tǒng)便會(huì)獲取信息，得到用戶的信息后方可完成這筆交易。

NFC移動(dòng)支付系統(tǒng)組成示意圖如下圖所示，其中NFC讀卡器工作在主動(dòng)模式，NFC功能手機(jī)則工作于被動(dòng)模式。

2.NFC移動(dòng)支付應(yīng)用模式

2.1 NFC技術(shù)支持三種應(yīng)用模式：卡模式、點(diǎn)對點(diǎn)模式和讀卡器模式。在移動(dòng)支付領(lǐng)域主要應(yīng)用的是卡模式和讀卡器模式?？Ｊ剑阂苿?dòng)支付采用的是卡模式。在卡模式下，具有NFC功能的移動(dòng)設(shè)備等于一張非接觸卡。當(dāng)使用者將設(shè)備靠近嵌有NFC模塊的POS機(jī)時(shí)即完成交易。NFC設(shè)備采用非接觸讀卡器的RF域供電，即使沒電設(shè)備也可以正常工作。在卡模式中，NFC識(shí)讀器可以從具備TAG能力的NFC手機(jī)中采集所需數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)傳送到應(yīng)用處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

2.2 讀卡器模式：讀卡器模式可以作為非接觸式讀卡器使用，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。例如，在具備讀寫功能的NFC手機(jī)中，從TAG中采集數(shù)據(jù)，然后根據(jù)應(yīng)用要求進(jìn)行處理。

五、NFC技術(shù)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)如今，NFC技術(shù)作為一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)與應(yīng)用，逐漸成為物聯(lián)網(wǎng)IOT世界不可缺少的一部分，連接了智能恒溫箱、車庫門、動(dòng)設(shè)備等設(shè)備，最重要的是移動(dòng)支付功能，其對于消費(fèi)者有著極大的實(shí)用價(jià)值：將手機(jī)和錢包合二為一，無需刷卡、無需輸入密碼、無需找零錢，只需晃晃手機(jī)，就能完成刷卡支付，進(jìn)而用作一卡通、信用卡，支付卡等等。目前NFC應(yīng)用最廣泛的是手機(jī)地鐵票，在我國的多個(gè)地區(qū)試用該技術(shù)后，都得到了廣泛贊譽(yù)。除此之外，我們身邊的一些設(shè)備也應(yīng)用了NFC技術(shù)，例如，帶有NFC模塊的手機(jī)，利用NFC支付終端的NFC收款機(jī)、NFC自動(dòng)售貨機(jī)、NFC讀卡設(shè)備。由此不難推斷，在未來，NFC技術(shù)會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。

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作者簡介：張達(dá)強(qiáng)，大三學(xué)生，測控技術(shù)與儀器專業(yè)