NFC技术的标准及有哪些规范要求?
NFC标准为了和非接触式智能卡兼容,规定了一种灵活的网关系统,具体分为三种工作模式:点对点通信模式、读写器模式和NFC卡模拟模式。
NFC(近场通信)技术并非单一标准,而是由多个国际标准组织和行业联盟共同制定的一系列规范组成,确保了设备的互操作性和功能的实现。以下是主要的 NFC 技术标准及规范要求概述:
核心标准体系:
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ISO/IEC 标准 (国际标准化组织/国际电工委员会): 这是 NFC 最底层、最基础的技术规范来源。关键标准包括:
- ISO/IEC 14443: 定义了非接触式智能卡的工作方式,是 NFC 技术最重要的基础之一。它规范了工作频率 (13.56 MHz)、调制方式、编码方案、防冲突机制和传输协议。Type A (如 MIFARE) 和 Type B 卡均基于此标准。
- 规范要求示例: 工作频率 13.56 MHz ± 7kHz, 数据传输速率 (106 kbps, 212 kbps, 424 kbps), 调制方式 (如 ASK 100% for Type A), 防冲突机制。
- ISO/IEC 18092 (NFCIP-1): 定义了NFC设备之间进行点对点通信的协议和模式。它规定了两种工作模式:
- 主动模式 (Active Mode): 通信双方都产生自己的射频场。
- 被动模式 (Passive Mode: 一方产生射频场,另一方利用该场进行调制通信(类似读卡器与标签的交互)。
- 规范要求示例: 初始化和防冲突流程、传输协议数据单元格式、链路管理。
- ISO/IEC 21481 (NFCIP-2): 规定了设备如何自动选择和切换通信模式(NFCIP-1/ISO 18092, ISO 14443 A/B, FeliCa ISO 18092)。这确保了 NFC 设备能兼容性地检测和与不同类型的卡片或设备通信。
- ISO/IEC 15693 (Vicinity Cards): 定义了作用距离更远(可达 1 米)的非接触式智能卡标准。NFC 设备可以读取兼容此标准的标签(如某些物流标签),但通常工作距离小于 10cm。
- JIS X 6319-4 (FeliCa): 由 Sony 开发,主要在日本的交通、电子钱包等领域广泛使用。NFC 设备需要兼容此标准才能读取 FeliCa 卡。
- ISO/IEC 14443: 定义了非接触式智能卡的工作方式,是 NFC 技术最重要的基础之一。它规范了工作频率 (13.56 MHz)、调制方式、编码方案、防冲突机制和传输协议。Type A (如 MIFARE) 和 Type B 卡均基于此标准。
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NFC Forum 规范: NFC Forum 是由行业巨头(Nokia, Philips, Sony 等发起,现有众多成员)成立的行业联盟,负责在 ISO/IEC 标准之上定义更高层次的、面向应用和用户体验的规范和标准化,确保不同厂商设备的互操作性。其规范体系包括:
- 活动设备规范 (Activity Specification): 定义了设备如何协商和执行特定的“活动”,如连接切换 (Handover) 到蓝牙或 Wi-Fi,或简单的点对点数据交换。
- 数据交换格式规范 (NDEF - NFC Data Exchange Format): 这是核心!定义了 NFC 设备或标签间交换数据的通用格式。它允许在标签上或设备间封装不同类型的数据(文本、网址、联系人、蓝牙配对信息等),使应用能够理解和处理这些数据。要求任何声称兼容 NFC Forum 的设备或标签都必须支持 NDEF。
- 记录类型定义规范 (RTD - Record Type Definition): 定义了 NDEF 记录中特定的标准数据类型,确保通用性。例如:
Text RTD: 纯文本。URI RTD: 统一资源标识符(网址)。Smart Poster RTD: 组合 URI、文本、可选图标等信息的海报。Signature RTD: 为 NDEF 消息提供数据来源验证。
- 标签操作规范 (Tag Operation): 定义了 NFC 设备如何读写兼容 NFC Forum 标签类型 (Tag Type 1,2,3,4,5)。这些类型基于不同的底层芯片技术(如 ISO 14443 A/B, FeliCa, ISO 15693),但都通过 NDEF 格式提供统一的接口。
- 规范要求示例: 设备能识别不同标签类型、按规范要求的命令集进行读写操作。
- 设备要求规范 (Device Requirements): 明确规定了不同类别 NFC 设备(如手机、读卡器、标签)必须支持的最低功能集,包括必须支持的标签类型、NDEF、RTD 以及通信模式 (读/写/点对点)。
- 其他规范: 如用于安全通道的规范 (SEC - Secure Element Communication)、用于连接切换的规范 (CH - Connection Handover) 等。
NFC Forum 标签类型要求:
| 标签类型 | 基于标准 | 特点 | 关键规范要求 |
|---|---|---|---|
| Type 1 | ISO 14443 A | 简单、成本低,可读可写或只读。96字节至2KB内存。 | Topaz 命令集,支持 NDEF。 |
| Type 2 | ISO 14443 A | 最常用,成本效益高,速度快。48字节至8KB内存。 | MIFARE Ultralight (小容量) / MIFARE DESFire (大容量) 命令集,支持 NDEF。 |
| Type 3 | JIS X 6319-4 (FeliCa) | 相对复杂,性能好。可变内存大小。 | FeliCa 命令集和协议,支持 NDEF。 |
| Type 4 | ISO 14443 A/B | 功能更全,支持安全加密和复杂应用。最大32KB内存。 | ISO 7816-4 APDU 命令,支持 NDEF。可包含 Java Card。 |
| Type 5 | ISO 15693 (Vicinity) | 读写距离较长,成本低。用户内存通常较小。 | Vicinity 命令集,支持 NDEF。 |
特定应用领域的额外要求:
- 非接触支付 (EMV Contactless):
- 需遵循 EMVCo 定义的规范 (基于 ISO/IEC 14443 A/B)。
- 需符合 PCI PTS (支付卡行业 PIN 交易安全) 要求,保障硬件安全。
- 通常需要嵌入式安全元件 (SE) 或基于主机的卡模拟 (HCE) 方案,并满足特定安全认证 (如 Common Criteria)。
- 公共交通:
- 通常遵循特定区域或系统的规范 (如 ISO 14443 Type B, FeliCa),兼容当地交通卡标准。
- 可能集成特定的应用协议或加密方案。
- 设备连接:
- 利用 NFC Forum 的 Connection Handover 规范,通过 NFC 轻松交换蓝牙或 Wi-Fi 的配对信息 (通常封装在 NDEF 记录中)。
总结关键规范要求:
- 物理层 & 基本通信: 必须符合 ISO/IEC 14443 (A/B), ISO/IEC 18092 或 FeliCa 标准定义的工作频率、调制、编码、防冲突机制。
- 通信模式: 支持 ISO/IEC 18092 定义的主动和被动模式以及基于 ISO 14443 的读卡器/标签模式。需支持 NFCIP-2 的自动检测切换。
- 数据格式: 必须支持 NFC Forum NDEF 数据交换格式。
- 标签操作: 必须支持目标市场常见的 NFC Forum 标签类型 (至少 Type 1-4) 的读写操作规范。
- 记录类型: 必须支持核心的 RTD (如 Text, URI, Smart Poster)。
- 设备互操作性: 必须满足 NFC Forum 设备要求规范中对应设备类别的最低功能要求。
- 特定应用安全: 如果涉及支付或敏感数据传输,需满足额外的安全标准和认证要求 (如 EMVCo, PCI PTS, SE/HCE安全认证)。
这些复杂的标准和规范共同确保了 NFC 技术能够在全球范围内实现兼容、安全和便捷的交互体验。制造符合 NFC Forum 认证标准的设备/标签是保证互操作性的关键。
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