基于智能?卡NFC實(shí)現(xiàn)方式及比較分析

1 NFC 的應(yīng)用分為行業(yè)應(yīng)用和個人應(yīng)用

行業(yè)應(yīng)用如信用卡、電子票證、門禁卡、電子錢包等， 個人應(yīng)用滿足人們?nèi)粘５男枨螅?可應(yīng)用于衣食住行、工作娛樂等各個方面。

目前在我國， 廣泛使用的NFC業(yè)務(wù)不少， 但都各自為陣，每個應(yīng)用需單獨(dú)建立一套系統(tǒng)，如單位門禁卡、公交卡、ETC （Electronic Toll Collection不停車收費(fèi)）等。每一套單獨(dú)的應(yīng)用都要建立一套系統(tǒng)，每使用一個NFC應(yīng)用，用戶都需要帶一張卡或一個裝置，如此一來，給用戶的使用帶來很多的不便。

而移動通信終端具有整合NFC應(yīng)用的優(yōu)勢，無線網(wǎng)絡(luò)能為這些應(yīng)用提供隨時隨地的傳遞信息，同時移動通信系統(tǒng)的安全機(jī)制也能被NFC業(yè)務(wù)所用，尤其是移動通信終端中使用的智能卡，為NFC業(yè)務(wù)在手機(jī)終端中實(shí)現(xiàn)提供了很多實(shí)用的機(jī)制。

2 智能卡與NFC業(yè)務(wù)

移動通信終端，也就是我們常說的手機(jī)，具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢來成為NFC業(yè)務(wù)用戶側(cè)的載體，主要體現(xiàn)在以下三個方面：首先，很多人都擁有手機(jī)，將NFC業(yè)務(wù)用戶側(cè)模塊植入手機(jī)，不會增加額外攜帶的裝置；其次，手機(jī)是無線通信的終端，NFC也是一種無線通信，將NFC的裝置放人手機(jī)，可以共用一些裝置和器件，如天線和射頻部分；第三，手機(jī)中的用戶識別模塊，是功能強(qiáng)大的智能卡，在移動通信中提供了認(rèn)證鑒權(quán)、計費(fèi)等功能；此外，智能卡中的一些新技術(shù)，如GP（GlobalPfalf0rm）能管理應(yīng)用，為應(yīng)用提供安裝、下載、刪除等功能，而這些功能，都能滿足NFC的某些需求。因此本文討論的NFC方式，是內(nèi)置在移動通信終端中的，基于智能卡的實(shí)現(xiàn)方式。

智能卡的主要功能是用戶的認(rèn)證鑒權(quán)，在2G的GSM網(wǎng)絡(luò)中使用的叫做SlM （Subsc riber Identity Module，用戶識別模塊）卡，在3G的UMTS中使用的叫做USIM （Universal Subscriber Identity Module，通用用戶識別模塊）卡。SIM卡和USIM卡是網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證鑒權(quán)的重要實(shí)體，由于私密數(shù)據(jù)的存儲以及安全過程的計算都在智能卡中完成，因此有相當(dāng)高的安全性，能夠?yàn)橹T如NFC應(yīng)用提供高等級的安全機(jī)制。

在電信領(lǐng)域中所使用的智能卡有8個觸點(diǎn)，但在日常使用當(dāng)中一般只適用其中的6個觸點(diǎn)，剩下來兩個觸點(diǎn)一般保留，NFC業(yè)務(wù)可以利用這兩個保留的觸點(diǎn)與天線連接。

作為智能卡的一項(xiàng)重要技術(shù)。GP（GIObaI Platfo rm ） 為智能卡支持多應(yīng)用提供了一種有效的解決方案。GP標(biāo)準(zhǔn)化組織由VISA International公司為中心于1999年1 1月成立，其目標(biāo)是降低由交叉行業(yè)和多應(yīng)用智能卡增長所帶來的屏障，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(tǒng)。該組織是隨著智能卡的興起而成立的，很多行業(yè)，如銀行、公共交通、移動通信等，都使用智能卡來進(jìn)行電子消費(fèi)或認(rèn)證身份，這樣可能導(dǎo)致用戶需要攜帶很多張卡。而GP為了便攜和降低成本，可提供在一張卡上集成多個應(yīng)用的解決方法。

引入GP后，與智能卡相關(guān)的角色有：

◆應(yīng)用提供商：擁有應(yīng)用并對應(yīng)用的行為負(fù)責(zé)的機(jī)構(gòu)；

◆卡片發(fā)行商：擁有卡片并最終對卡片的行為負(fù)責(zé)的機(jī)構(gòu)；

◆卡使用者；

◆卡外實(shí)體：跟卡進(jìn)行通信以完成會話通信的終端：

◆認(rèn)證控制權(quán)威：即卡發(fā)行商和應(yīng)用開發(fā)商外的第三方，可以提供安全域來進(jìn)行身份認(rèn)證和下載應(yīng)用；

◆應(yīng)用：作為軟件組成部分，其作用就是在卡上實(shí)現(xiàn)某些特定的功能。

GP提供的基本服務(wù)包括：

◆動態(tài)管理卡空間：通過不同的安全域來承載不同安全需求的應(yīng)用下載、安裝、刪除；

◆卡和應(yīng)用的生命周期管理：通過注冊表來管理卡和應(yīng)用的生命周期狀態(tài)；

◆卡命令的分發(fā)：命令通過卡管理來分發(fā)，這樣等于加入了一層過濾。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該安全域的一個密鑰集，來提供不同級別的安全管理。

GP的引人為智能卡上實(shí)現(xiàn)多應(yīng)用的管理和調(diào)度提供了一種有效的手段，而通過在一個手機(jī)上實(shí)現(xiàn)多個NFC業(yè)務(wù)是我們追求的目標(biāo)，我們希望使用一臺手機(jī)就能實(shí)現(xiàn)刷卡、門禁、公交等，而不是像過去那樣需要攜帶多張卡或者多個設(shè)備?？梢哉fGP為智能卡提供多個NFC業(yè)務(wù)提供了一個有效的橋梁和紐帶。但遺憾的是， 目前GP應(yīng)用于智能卡的多應(yīng)用管理在我國并不多見，許多廠商都使用了自主開發(fā)的管理多應(yīng)用的機(jī)制。

3 基于智能卡NFC實(shí)現(xiàn)方式及比較

在NFC的實(shí)現(xiàn)方案中，用戶側(cè)的設(shè)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模式即用戶側(cè)設(shè)備可以作為卡，用讀卡器讀寫卡內(nèi)數(shù)據(jù)，如ETC中汽車側(cè)的設(shè)備和我們?nèi)粘Ｋ玫墓豢ǎ婚喿x器模式是用戶側(cè)的設(shè)備可以作為讀卡器，來讀寫另外一張卡；點(diǎn)對點(diǎn)通信模式即用戶之間可以利用NFC的裝置完成類似于藍(lán)牙點(diǎn)對點(diǎn)連接，來傳送文件或者玩聯(lián)機(jī)游戲。

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

（1）eNFC技術(shù)

eNFC技術(shù)由ETSI進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，工作頻點(diǎn)在13．56MHz，通訊距離設(shè)計為4厘米?？梢詫?shí)現(xiàn)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(jī)中加入天線和控制芯片的支持，目前支持的手機(jī)款型不多。

（2）SlMPass

雙界面SIM卡技術(shù)由某SIM卡供應(yīng)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(yīng)用。無需改造手機(jī)，將天線與SIMPass直接聯(lián)接，即可為SIMpass提供射頻信號。這種方案具有天線組件成本低廉，用戶不需要更換手機(jī)的優(yōu)勢，有利于SIMpass的應(yīng)用推廣；缺點(diǎn)是使用了SIM卡中保留的兩個、觸點(diǎn)，導(dǎo)致IC—USB等新技術(shù)無法使用，而且連接的排線容易折損。

（3）RF-SIM

RF-SIM是一種集成度很高的方式，將射頻和天線都封裝在了SIM卡的內(nèi)部，目前RF—SIM支持的頻點(diǎn)在2 45GHz。通過不同讀卡器模塊和設(shè)備，工作距離可控制在4厘米、5米和50米等范圍?？梢詫?shí)現(xiàn)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(jī)沒有任何要求。但RF—SIM的頻點(diǎn)與目前市面上大多數(shù)讀卡機(jī)不一致，要大規(guī)模推廣需要更換大量的讀卡機(jī)，同時RF—SIM卡的成本較普通智能卡要高出很多。