基于智能卡的NFC技術(shù)

標簽：NFC SlMPass

NFC 的應用分為行業(yè)應用和個(gè)人應用。

行業(yè)應用如信用卡、電子票證、門(mén)禁卡、電子錢(qián)包等， 個(gè)人應用滿(mǎn)足人們日常的需求， 可應用于衣食住行、工作娛樂(lè )等各個(gè)方面。

目前在我國， 廣泛使用的NFC業(yè)務(wù)不少， 但都各自為陣，每個(gè)應用需單獨建立一套系統，如單位門(mén)禁卡、公交卡、ETC (Electronic Toll Collection不停車(chē)收費)等。每一套單獨的應用都要建立一套系統，每使用一個(gè)NFC應用，用戶(hù)都需要帶一張卡或一個(gè)裝置，如此一來(lái)，給用戶(hù)的使用帶來(lái)很多的不便。

而移動(dòng)通信終端具有整合NFC應用的優(yōu)勢，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )能為這些應用提供隨時(shí)隨地的傳遞信息，同時(shí)移動(dòng)通信系統的安全機制也能被NFC業(yè)務(wù)所用，尤其是移動(dòng)通信終端中使用的智能卡，為NFC業(yè)務(wù)在手機終端中實(shí)現提供了很多實(shí)用的機制。

2 智能卡與NFC業(yè)務(wù)

移動(dòng)通信終端，也就是我們常說(shuō)的手機，具有得天獨厚的優(yōu)勢來(lái)成為NFC業(yè)務(wù)用戶(hù)側的載體，主要體現在以下三個(gè)方面：首先，很多人都擁有手機，將NFC業(yè)務(wù)用戶(hù)側模塊植入手機，不會(huì )增加額外攜帶的裝置;其次，手機是無(wú)線(xiàn)通信的終端，NFC也是一種無(wú)線(xiàn)通信，將NFC的裝置放人手機，可以共用一些裝置和器件，如天線(xiàn)和射頻部分;第三，手機中的用戶(hù)識別模塊，是功能強大的智能卡，在移動(dòng)通信中提供了認證鑒權、計費等功能;此外，智能卡中的一些新技術(shù)，如GP(GlobalPfalf0rm)能管理應用，為應用提供安裝、下載、刪除等功能，而這些功能，都能滿(mǎn)足NFC的某些需求。因此本文討論的NFC方式，是內置在移動(dòng)通信終端中的，基于智能卡的實(shí)現方式。

智能卡的主要功能是用戶(hù)的認證鑒權，在2G的GSM網(wǎng)絡(luò )中使用的叫做SlM (Subsc riber Identity Module，用戶(hù)識別模塊)卡，在3G的UMTS中使用的叫做USIM (Universal Subscriber Identity Module，通用用戶(hù)識別模塊)卡。SIM卡和USIM卡是網(wǎng)絡(luò )認證鑒權的重要實(shí)體，由于私密數據的存儲以及安全過(guò)程的計算都在智能卡中完成，因此有相當高的安全性，能夠為諸如NFC應用提供高等級的安全機制。

在電信領(lǐng)域中所使用的智能卡有8個(gè)觸點(diǎn)，但在日常使用當中一般只適用其中的6個(gè)觸點(diǎn)，剩下來(lái)兩個(gè)觸點(diǎn)一般保留，NFC業(yè)務(wù)可以利用這兩個(gè)保留的觸點(diǎn)與天線(xiàn)連接。

作為智能卡的一項重要技術(shù)。GP(GIObaI Platfo rm ) 為智能卡支持多應用提供了一種有效的解決方案。GP標準化組織由VISA International公司為中心于1999年1 1月成立，其目標是降低由交叉行業(yè)和多應用智能卡增長(cháng)所帶來(lái)的屏障，而智能卡發(fā)行商將依IEl可以自由選擇卡、終端和后臺系統。該組織是隨著(zhù)智能卡的興起而成立的，很多行業(yè)，如銀行、公共交通、移動(dòng)通信等，都使用智能卡來(lái)進(jìn)行電子消費或認證身份，這樣可能導致用戶(hù)需要攜帶很多張卡。而GP為了便攜和降低成本，可提供在一張卡上集成多個(gè)應用的解決方法。

引入GP后，與智能卡相關(guān)的角色有：

◆應用提供商：擁有應用并對應用的行為負責的機構;

◆卡片發(fā)行商：擁有卡片并最終對卡片的行為負責的機構;

◆卡使用者;

◆卡外實(shí)體：跟卡進(jìn)行通信以完成會(huì )話(huà)通信的終端：

◆認證控制權威：即卡發(fā)行商和應用開(kāi)發(fā)商外的第三方，可以提供安全域來(lái)進(jìn)行身份認證和下載應用;

◆應用：作為軟件組成部分，其作用就是在卡上實(shí)現某些特定的功能。

GP提供的基本服務(wù)包括：

◆動(dòng)態(tài)管理卡空間：通過(guò)不同的安全域來(lái)承載不同安全需求的應用下載、安裝、刪除;

◆卡和應用的生命周期管理：通過(guò)注冊表來(lái)管理卡和應用的生命周期狀態(tài);

◆卡命令的分發(fā)：命令通過(guò)卡管理來(lái)分發(fā)，這樣等于加入了一層過(guò)濾。提供了安全保證;

◆卡片密鑰管理：對密鑰分組分ID管理。不同安全域也管理著(zhù)該安全域的一個(gè)密鑰集，來(lái)提供不同級別的安全管理。

GP的引人為智能卡上實(shí)現多應用的管理和調度提供了一種有效的手段，而通過(guò)在一個(gè)手機上實(shí)現多個(gè)NFC業(yè)務(wù)是我們追求的目標，我們希望使用一臺手機就能實(shí)現刷卡、門(mén)禁、公交等，而不是像過(guò)去那樣需要攜帶多張卡或者多個(gè)設備?？梢哉f(shuō)GP為智能卡提供多個(gè)NFC業(yè)務(wù)提供了一個(gè)有效的橋梁和紐帶。但遺憾的是， 目前GP應用于智能卡的多應用管理在我國并不多見(jiàn)，許多廠(chǎng)商都使用了自主開(kāi)發(fā)的管理多應用的機制。

3 基于智能卡NFC實(shí)現方式及比較 在NFC的實(shí)現方案中，用戶(hù)側的設備支持三種模式：卡模擬模式、閱讀器模式和點(diǎn)對點(diǎn)通信模式?？M模式即用戶(hù)側設備可以作為卡，用讀卡器讀寫(xiě)卡內數據，如ETC中汽車(chē)側的設備和我們日常所用的公交卡;閱讀器模式是用戶(hù)側的設備可以作為讀卡器，來(lái)讀寫(xiě)另外一張卡;點(diǎn)對點(diǎn)通信模式即用戶(hù)之間可以利用NFC的裝置完成類(lèi)似于藍牙點(diǎn)對點(diǎn)連接，來(lái)傳送文件或者玩聯(lián)機游戲。

基于智能卡的NFC實(shí)現方式一般都是利用現有的智能卡，加上射頻模塊來(lái)實(shí)現，目前基于智能卡的NFC實(shí)現方式主要有以下三種：

(1)eNFC技術(shù)

eNFC技術(shù)由ETSI進(jìn)行標準化，工作頻點(diǎn)在13.56MHz，通訊距離設計為4厘米?？梢詫?shí)現卡模擬模式、閱讀器模式和點(diǎn)對點(diǎn)通信模式，但需要手機中加入天線(xiàn)和控制芯片的支持，目前支持的手機款型不多。

(2)SlMPass

雙界面SIM卡技術(shù)由某SIM卡供應商主推，工作頻點(diǎn)在13 56MHz。SIMPass在功能上只支持非接觸式IC卡應用。無(wú)需改造手機，將天線(xiàn)與SIMPass直接聯(lián)接，即可為SIMpass提供射頻信號。這種方案具有天線(xiàn)組件成本低廉，用戶(hù)不需要更換手機的優(yōu)勢，有利于SIMpass的應用推廣;缺點(diǎn)是使用了SIM卡中保留的兩個(gè)、觸點(diǎn)，導致IC—USB等新技術(shù)無(wú)法使用，而且連接的排線(xiàn)容易折損。

(3)RF-SIM

RF-SIM是一種集成度很高的方式，將射頻和天線(xiàn)都封裝在了SIM卡的內部，目前RF—SIM支持的頻點(diǎn)在2 45GHz。通過(guò)不同讀卡器模塊和設備，工作距離可控制在4厘米、5米和50米等范圍?？梢詫?shí)現卡模擬模式、閱讀器模式和點(diǎn)對點(diǎn)通信模式。RF—SIM對手機沒(méi)有任何要求。但RF—SIM的頻點(diǎn)與目前市面上大多數讀卡機不一致，要大規模推廣需要更換大量的讀卡機，同時(shí)RF—SIM卡的成本較普通智能卡要高出很多。