基于智能​卡NFC实现方式及比较分析

电子发烧友网工程师 发表于 2017-12-10 02:33:40 收藏 已收藏
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基于智能​卡NFC实现方式及比较分析

电子发烧友网工程师 发表于 2017-12-10 02:33:40 收藏

1 NFC 的应用分为行业应用和个人应用

行业应用如信用卡、电子票证、门禁卡、电子钱包等, 个人应用满足人们日常的需求, 可应用于衣食住行、工作娱乐等各个方面。

目前在我国, 广泛使用的NFC业务不少, 但都各自为阵,每个应用需单独建立一套系统,如单位门禁卡、公交卡、ETC (Electronic Toll Collection不停车收费)等。每一套单独的应用都要建立一套系统,每使用一个NFC应用,用户都需要带一张卡或一个装置,如此一来,给用户的使用带来很多的不便。

而移动通信终端具有整合NFC应用的优势,无线网络能为这些应用提供随时随地的传递信息,同时移动通信系统的安全机制也能被NFC业务所用,尤其是移动通信终端中使用的智能卡,为NFC业务在手机终端中实现提供了很多实用的机制。

2 智能卡与NFC业务

移动通信终端,也就是我们常说的手机,具有得天独厚的优势来成为NFC业务用户侧的载体,主要体现在以下三个方面:首先,很多人都拥有手机,将NFC业务用户侧模块植入手机,不会增加额外携带的装置;其次,手机是无线通信的终端,NFC也是一种无线通信,将NFC的装置放人手机,可以共用一些装置和器件,如天线和射频部分;第三,手机中的用户识别模块,是功能强大的智能卡,在移动通信中提供了认证鉴权、计费等功能;此外,智能卡中的一些新技术,如GP(GlobalPfalf0rm)能管理应用,为应用提供安装、下载、删除等功能,而这些功能,都能满足NFC的某些需求。因此本文讨论的NFC方式,是内置在移动通信终端中的,基于智能卡的实现方式。

智能卡的主要功能是用户的认证鉴权,在2G的GSM网络中使用的叫做SlM (Subsc riber Identity Module,用户识别模块)卡,在3G的UMTS中使用的叫做USIM (Universal Subscriber Identity Module,通用用户识别模块)卡。SIM卡和USIM卡是网络认证鉴权的重要实体,由于私密数据的存储以及安全过程的计算都在智能卡中完成,因此有相当高的安全性,能够为诸如NFC应用提供高等级的安全机制。

在电信领域中所使用的智能卡有8个触点,但在日常使用当中一般只适用其中的6个触点,剩下来两个触点一般保留,NFC业务可以利用这两个保留的触点与天线连接。

作为智能卡的一项重要技术。GP(GIObaI Platfo rm ) 为智能卡支持多应用提供了一种有效的解决方案。GP标准化组织由VISA International公司为中心于1999年1 1月成立,其目标是降低由交叉行业和多应用智能卡增长所带来的屏障,而智能卡发行商将依IEl可以自由选择卡、终端和后台系统。该组织是随着智能卡的兴起而成立的,很多行业,如银行、公共交通、移动通信等,都使用智能卡来进行电子消费或认证身份,这样可能导致用户需要携带很多张卡。而GP为了便携和降低成本,可提供在一张卡上集成多个应用的解决方法。

引入GP后,与智能卡相关的角色有:

◆应用提供商:拥有应用并对应用的行为负责的机构;

◆卡片发行商:拥有卡片并最终对卡片的行为负责的机构;

◆卡使用者;

◆卡外实体:跟卡进行通信以完成会话通信的终端:

◆认证控制权威:即卡发行商和应用开发商外的第三方,可以提供安全域来进行身份认证和下载应用;

◆应用:作为软件组成部分,其作用就是在卡上实现某些特定的功能。

GP提供的基本服务包括:

◆动态管理卡空间:通过不同的安全域来承载不同安全需求的应用下载、安装、删除;

◆卡和应用的生命周期管理:通过注册表来管理卡和应用的生命周期状态;

◆卡命令的分发:命令通过卡管理来分发,这样等于加入了一层过滤。提供了安全保证;

◆卡片密钥管理:对密钥分组分ID管理。不同安全域也管理着该安全域的一个密钥集,来提供不同级别的安全管理。

GP的引人为智能卡上实现多应用的管理和调度提供了一种有效的手段,而通过在一个手机上实现多个NFC业务是我们追求的目标,我们希望使用一台手机就能实现刷卡、门禁、公交等,而不是像过去那样需要携带多张卡或者多个设备。可以说GP为智能卡提供多个NFC业务提供了一个有效的桥梁和纽带。但遗憾的是, 目前GP应用于智能卡的多应用管理在我国并不多见,许多厂商都使用了自主开发的管理多应用的机制。

3 基于智能卡NFC实现方式及比较

在NFC的实现方案中,用户侧的设备支持三种模式:卡模拟模式、阅读器模式和点对点通信模式。卡模拟模式即用户侧设备可以作为卡,用读卡器读写卡内数据,如ETC中汽车侧的设备和我们日常所用的公交卡;阅读器模式是用户侧的设备可以作为读卡器,来读写另外一张卡;点对点通信模式即用户之间可以利用NFC的装置完成类似于蓝牙点对点连接,来传送文件或者玩联机游戏。

基于智能卡的NFC实现方式一般都是利用现有的智能卡,加上射频模块来实现,目前基于智能卡的NFC实现方式主要有以下三种:

(1)eNFC技术

eNFC技术由ETSI进行标准化,工作频点在13.56MHz,通讯距离设计为4厘米。可以实现卡模拟模式、阅读器模式和点对点通信模式,但需要手机中加入天线和控制芯片的支持,目前支持的手机款型不多。

(2)SlMPass

双界面SIM卡技术由某SIM卡供应商主推,工作频点在13 56MHz。SIMPass在功能上只支持非接触式IC卡应用。无需改造手机,将天线与SIMPass直接联接,即可为SIMpass提供射频信号。这种方案具有天线组件成本低廉,用户不需要更换手机的优势,有利于SIMpass的应用推广;缺点是使用了SIM卡中保留的两个、触点,导致IC—USB等新技术无法使用,而且连接的排线容易折损。

(3)RF-SIM

RF-SIM是一种集成度很高的方式,将射频和天线都封装在了SIM卡的内部,目前RF—SIM支持的频点在2 45GHz。通过不同读卡器模块和设备,工作距离可控制在4厘米、5米和50米等范围。可以实现卡模拟模式、阅读器模式和点对点通信模式。RF—SIM对手机没有任何要求。但RF—SIM的频点与目前市面上大多数读卡机不一致,要大规模推广需要更换大量的读卡机,同时RF—SIM卡的成本较普通智能卡要高出很多。

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RF/无线
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