NFC技術在手機支付平臺設計中的應用研究

胡治宇 利莉 景德鎮學院

NFC技術在手機支付平臺設計中的應用研究

胡治宇 利莉 景德鎮學院

NFC是一種短距離高頻的無線電通信技術，崛起于最近幾年并被廣泛運用于各大領域。此技術主要融合了非接觸式射頻技術和互聯互通技術，發展成為了能在無線環境下通過使用移動終端從而實行近場支付的一種新型系統，目前NFC手機支付這種全新的支付方式已經進入了商業應用領域。本文首先簡要介紹了NFC技術的概念及其工作模式，然后分析了NFC技術的手機支付平臺方案設計，最后深入研究了手機支付平臺設計中NFC技術的運用。

NFC技術 手機支付平臺 設計

所謂的NFC技術本質上就是近距離通信。近些年來，NFC技術與智能手機的完美融合，有效簡化了交易程序，給移動支付帶來了極大的便利，使得具有NFC功能的移動終端被廣泛普及。NFC技術具有距離近、能耗低以及啟動時間短等特點。隨著NFC移動支付的不斷進步、發展，NFC移動支付手機有可能會取代銀行卡，成為用戶個人的電子錢包。隨著網絡的普及和NFC技術的發展，近場移動支付開始成為最主要的支付方式，因此本文深入研究了NFC技術在手機支付平臺設計中的應用。

1 NFC技術的概念

所謂的NFC技術，實質是就是近場通信，是由非接觸式射頻識別和互聯互通技術整合演變而來的，在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片、點對點的功能，能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換。目前這項技術被廣泛應用于，如：機場用手機驗證登機、大樓的門禁鑰匙、交通一卡通、信用卡、水電支付等日常生活的方方面面，可見其是未來移動支付的發展趨勢。手機近場支付是通過移動手機方便、便捷、安全地完成交易的一種新型支付方式。

2 NFC技術的主要工作模式

一般情況下，NFC的工作主要是發生在啟動設備和目標設備之間，任意一個NFC設備都可以充當啟動設備和目標設備兩個中的一個。NFC技術有三個工作模式，其一是卡模擬模式，其二是讀卡器模式，其三是點對點通信模式。

2.1 卡模擬模式

卡模擬模式主要是在非接觸式移動支付上應用，比如交通、商場、電子票務。用戶可將智能手機貼近讀卡終端，然后輸入支付密碼，就可完成支付交易。在卡模擬模式中NFC設備工作的原理是電磁感應耦合，完成數據傳輸任務。這便使得在不改變現有設備的情況下就能夠使用NFC手機完成非接觸的交易支付，其實就相當于一張采用RFID技術的IC卡，因此，卡模擬模式主要的應用領域也與傳統的IC卡應用領域一致，例如零售刷卡支付、門票、交通卡等。這種模式還有一優點，就是卡片通過非接觸讀卡器的RF域來提供供電，也就是說手機沒電也可以進行支付。

2.2 讀卡器模式

讀卡器模式中NFC主動啟動無線通信，讀取或修改NFC標簽中的數據信息。與卡模擬模式區別在于其支付應用中充當發起終端，且必須有電才能工作。其主要應用包括從NFC海報信息中讀取信息以獲取相關內容，海報中嵌入NFC標簽，在上面寫入有關海報的信息，通過設備讀取NFC標簽中的信息，從而方便進行下一步操作。

2.3 點對點通信模式

點對點模式就是網絡中兩個平等節點間的無線數據交換，也就是說兩臺具有NFC功能的設備鏈接，在不需要服務器介入的情況下，以點對點的方式進行彼此間數據的直接傳輸，比如：下載音樂、傳輸圖片、同步設備地址庫等。點對點模式數據傳輸距離短、傳輸創建速度較快、傳輸速度也快、功耗低等特點，通過NFC，多個設備如數碼相機、計算機、手機和PDA之間都可以交換資料或服務。典型應用有藍牙連接、交換手機名片。

3 NFC技術的手機支付平臺方案設計

3.1 具體方案簡述

立足于原有的NFC手機終端研究，可以探索出一種前所未有的手機支付方法。在已形成的WIM卡之上實現SIM卡智能工具包的使用，有效實現NFC手機支付體系和無線公開密鑰安全體系的完美融合。憑借這種前所未有的應用模式，廣大用戶們在使用手機進行支付的時候，不但可以通過SIM卡智能工具包進行自身所需的下載及瀏覽，還可以對應用軟件進行加密與升級，進而獲取更加優質的金融服務。除此之外，還可以利用NFC技術下的電子錢包功能實現低額支付。在運營商、銀聯以及第三方認證平臺所構建的移動支付渠道中，第三方認證平臺其核心工作是確保交易的安全性，而運營商則主要是通過運用軟件的獨特優勢，構建理想的支付平臺并且進行大力宣傳，使其可以快速普及。銀聯是憑借平臺的主要特征和銀行完成對接，支付平臺能夠快速實現業務申請并管理好賬戶信息。

圖1 系統功能模塊劃分圖

3.2 系統信息安全管理設計

在系統的信息安全管理方面，有很多地方都需要科學的規劃設計。一方面，無線公開密鑰系統（WPKI）的設計方面，在全新的移動支付處理方案當中，靈活運用無限公開密鑰來處理安全問題。和公鑰基礎設施一樣，無線公開密鑰也是在公鑰技術基礎上建立起來的一種綜合安全平臺。在設計無線公開密鑰系統方案的過程之中，主要設計了兩個截然不同的部分，其一是移動終端初始化，其二是電子商務認證中心。對于CA系統的設計，該系統所運用的是二級CA的結構，運用離線的方法，僅簽發二級CA證書。

對于NFC手機終端的初始化設計，移動終端的無線公開密鑰初始化，是實現無線公開密鑰的關鍵部分。在無線公開密鑰系統的功能設計上，該方案的無線公開密鑰系統主要有九種不同的作用，分別是對證書的管理、申請、簽發、存檔、廢除、恢復、更新、發放，還有CRL的管理。

比方說，為了能夠讓支付的安全程度得到有效的保障，可以選擇使用數字簽名技術以及RSA加密算法。前者能夠加強信息傳輸的保密性、數據交換的完整性、發送信息的不可否認性、交易者身份的確定性等。

后者為一種非對稱加解密算法，也是被研究得最廣泛的公鑰算法，從提出到現在已經有20年的歲月了，經歷了許多實際的打磨和檢驗，逐漸被人民群眾所接受，被普遍認為是現階段最為理想的公鑰方案之一。同時RSA算法也普遍用在數字簽名的整個過程中，將RSA算法及數字簽名技術完美地融合在一起，為系統的安全運行保駕護航。

3.3 關鍵數據的存儲設計以及業務流程設計

對許多直觀重要的數據進行科學存儲，主要目的是為了保障整個支付系統的正常穩定運行。比方說，專用的解密私鑰、數字簽名密鑰以及終端用戶的身份核對信息等等。

而業務流程的設計，主要是為了對存在于系統中的關鍵業務流程進行詳細的描述，歸納總結后可以分為以下幾點，分別為注銷業務、補辦業務、周期清算、支付、充值賬戶以及申請業務等等。

4 手機支付平臺設計中NFC技術的運用

在NFC技術出現之前，社會上普遍使用的都是遠程移動支付，縱觀這兩種技術會發現許多明顯的差異，實施支付業務所運用的網絡支持設備以及終端設備的作用皆截然不同，這兩種支付方式的原理以及過程也存在顯著的差異。

4.1 支付的過程與安全監管

在遠距離的移動支付過程當中，廣大消費者們運用遠程的方式實施移動支付時，支付的請求以及個人信息的核對會通過移動網絡進行快速傳輸。在整個支付的過程之中，移動運營商的地位一直都是處在銀行系統的前面。在NFC移動支付的過程之中，NFC技術運用了雙向的連接以及識別，NFC手機既可以當做讀卡器來使用，也可以當做被讀設備來使用。

此外，NFC基礎下的安全監管模式，與運營商、銀行主體怎樣獲取發卡資質的問題息息相關。這不單單需要運營商和銀行這二者之間展開通力合作，還需要制定相應的政策，給予一定的扶持及保障。

4.2 商業模式

近些年來，隨著我國經濟發展水平的飛速提升，幾個具有代表性的運營商均接連拿到了對應的支付許可證，我國的NFC支付時代也從此拉開序幕。不過要想在短時間之內讓這種支付方式覆蓋全國，離不開各方利益主體的協調配合及標準統一，還需要盡快地找到成熟科學的商業模式。

在商業模式當中，首先要做的便是理清各角色的分工。首先是移動運營商，其擁有著多應用IC卡芯片的管理權以及所有權，并且控制著主控密鑰，此外還具備應用加載、管理以及刪除的權責，就相應當于一幢大樓的房主。接著是業務運營商，其在獲得了前者（移動運營商）的批準授權之后，主要是負責商戶的溝通與引入，芯片運用的管理以及分配，將準確的客戶關系管理數據提供給移動運營上和廣大被引入的商戶，類似于大樓的物業管理。再者是銀聯，是網絡錢包交易的結算方，其核心工作是資金的結算以及POS的合理布置，就像是大樓四周環境的建設者。值得一提的是，銀聯只是負責銀行卡以及部分電子錢包的清算，向公交、石化等一些特殊領域，其并不會參與其中。最后是銀行，主要是負責發行電子錢包還有一些別的應用，類似于大樓的租客。移動運營商和業務運營商作為大樓的所有者和管理者，所要做的工作僅僅是收取“租客們”的租金，至于“租客們”在房屋內所做的具體交易，他們則不便于多問。

至于在收益模式方面，占用空間的使用費用的收取，既可以按次收取，也可以包月或者是一年收取一次。根據發卡的具體數量以及應用所占用的空間大小，向各大商戶們收取租金。而應用空間當中交易傭金的收取，則應當根據原有的實體卡交易體系分配方式進行合理分配，這個部門的利潤是行業應用內容所產生的，和業務運營商、移動運營商這倆者并沒有任何關系。就比方說，在一個大型商場之中，一個店面僅需按年繳納租金即可，至于每日每月的銷售量多少則和商場無關。而功能費就是最后用戶運用此業務所需要支付的費用，通常是一個月收取一次，為了擴大使用的人群基數，某些基本應用不收取費用。而流量費用和通信費用則是依照已設定的標準進行收取。

綜上所述，在移動互聯網飛速發展的情況下，NFC手機支付必將成為未來發展的趨勢和未來移動支付的主流方式。我國的各大企業已經在逐漸意識到了其中潛在的商機，均在努力地通過合作以實現強有力的發展。NFC手機支付的發展速度迅猛，隨著市場的日趨成熟，此方面的應用定會逐漸覆蓋城市的各個角落。在不遠的未來，NFC技術定會成為人們生活中不可或缺的一部分，特別是在手機支付領域值得期待。

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課題項目

江西省教育廳科學技術研究項目《基于NFC技術的手機近場支付平臺的研究》項目編號：151283。

胡治宇（1983年3月），性別：男，漢族，安徽省黃山市人，學歷：碩士，職稱講師，單位：景德鎮學院，研究方向：軟件工程，影視多媒體。