NFC技术在移动支付领域的应用

张达强　董浩楠

摘 要：随着现代科技水平的不断发展，移动支付应用的范围越来越广泛，而NFC技术作为一种新兴的移动支付手段，逐渐进入大众的视野。本文介绍了NFC技术的发展历程、工作原理、技术特点以及在移动支付领域的应用。

关键词：移动支付 NFC技术 无线通信技术 NFC应用

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）01-0-02

引言

NFC技术是由RFID（射频识别）及互联互通技术整合演变而来的一种近距离无线通信技术，NFC移动支付是通过在支付终端内置NFC芯片，植入用户信息，将储值卡或银行卡功能集成到该终端，以此作为储值卡载体，通过感应识别完成支付。

一、NFC技术简介

NFC是“Near Field Communication”的缩写，中文含义为近场通信，是一种近距离无线通信技术，能在电子设备间进行非接触式数据传输，对免接触式射频识别RFID进行不断研究、试验检测后形成现在的NFC技术。NFC技术最关键的部分是NFC芯片，芯片不仅具有建立通信渠道的功能，还可以用来计算，现在已经可以对数据进行加密和解密。

二、NFC技术工作原理

1.主动模式

在NFC技术的主动模式下，NFC发起者和NFC目标设备都要产生自己的射频场，才能进行通信。它是对等网络通信的标准模式，能获得非常快速的连接设置。同时，在主动模式下，通讯双方收发器加电后，任何一方使用“发送前侦听”协议来发起。

2.被动模式

被动模式下，NFC发起设备提供通信过程中的射频场（RF-field）。它可以选择任意一种传输速度，将所用数据发送到NFC目标设备，目标设备使用常用的电子标签向阅读器传播数据的方法进行数据接收。当进行负载调制时，电子标签振荡回路的参数根据数据流的节拍进行相应调整，使电子标签阻抗的大小或者相位随之改变，实现调制。此通信机制与基于ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接触式智能卡兼容。因此，NFC发起设备在被动模式下，可以使用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或NFC目标设备，与之建立联系。

在被动模式下，被动设备通过从发起者传输的磁场获得工作所需的能量，然后通过调制磁场将数据传送给NFC发起者，移动设备主要以被动模式进行操作，大幅度延长了电池寿命，降低了功耗。在具体应用过程中，NFC设备可以在发起设备和目标设备之间转换角色，从而电池电量相对低的设备可以充当目标设备。

三、NFC技术特点

NFC技术是由RFID技术发展而来，工作频率主要是13.56MHz，通讯距离在十厘米以内，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，拥有ISO/IEC IS 18092国际标准、ECMA-340标准与ETSI TS 102 190标准。

1. NFC技术的创新点

1.1近距离感应。NFC设备间的近距离靠近可以实现设备间信息点对点快速传输。2）安全通信。NFC可以通过对数据信息进行加/解密的方式保证通信安全，避免信息被监控、窜改。数据安全方面通过算法进行加密，读卡器与卡之间也可以互相进行认证，确保NFC通信安全。3）快速的处理速度。从NFC移动设备侦测、身份确认到数据存取不到0.1秒。4）服务的配对访问。通过NFC技术可以在单一的移动上提供多种应用服务，这些应用服务分别对应到移动设备，而需要通过相应的密钥才能启用相应的服务，通过这样的方式可以实现单一移动设备多个服务的安全使用。5）主被动通信模式切换。同一台设备可以在NFC发起者和接收者间进行切换。

2. NFC与蓝牙，红外的工作特性对比

NFC通信技术与其他同为非接触传输方式的近距离无线通信技术相比，具有天然的安全性，以及连接建立的快速性，其中，NFC与红外、蓝牙，具有不同的技术特征且被用在各种不同的领域。NFC技术应用点对点网络类型，可以在0.1m的距离内使用，传输速度有106、212、424kbps三种，建立时间小于0.1s，利用硬件系统实现它的安全性，采用主动-主动，主动-被动通信模式，成本较低；蓝牙应用单点对多点网络类型，在10m的距离内使用，传输速度是2.1Mbps，建立时间为6s，利用软件系统实现安全性，采用2.1Mbps通信模式，成本适中；红外应用点对点网络类型，在1m的距离内使用，传输速度是1.0Mbps，建立时间为0.5s，采用主动-主动通信模式，成本较低。与蓝牙相比，NFC面向近距离交易，更适用于支付过程中交换财务信息与个人信息等重要数据，使得支付安全更加有保障，而与红外相比，NFC操作简单，具备更快、更可靠的特点，不用向红外那样必须严格的对齐才能传输数据。

3.NFC技术的优势

目前，NFC技术在移动支付领域得到了广泛应用，这种技术相比于扫码支付和银行卡支付，具有很大的优势。NFC技术采用近场通信，离线交易，卡信息和密码存储于安全模块，独立于操作系统，流程最少，安全性较高。银行卡支付采用POS机刷卡进行交易，无网络付款，卡信息完全暴露，流程较多，安全性并不高。扫码支付包括微信、支付宝、QQ等，在线交易数据可能被截获，卡信息和密码存储于APP中，操作流程最多，安全性较低。

四、NFC技术在移动支付领域的应用

移动支付是用户使用其移动客户终端对所消费商品或服务进行账务支付的一种服务方式。它将终端设备、互联网、应用提供商、金融机构融合，为使用者提供货币支付、缴费等金融业务。该技术通过近距离的信息交互，运营商将使用信息整合到终端平台上进行统一集成管理，形成完整的体系，使得用户支付与身份认证更加方便。

1.NFC移动支付系统

NFC移动支付为用户及商户提供一种更加简单、便捷、安全的交易方式，可以绑定银行卡就可以实时消费，从而代替现金消费或者刷卡消费。消费者在购买商品或服务时，即时采用NFC技术通过手机或者可穿戴设备完成支付，支付的处理在现场进行，并且在线下进行，不需要使用移动网络，使用NFC射频通道实现与POS收款机或自动售货机等设备的本地通讯。NFC移动支付的支付环境安全可靠，以移动运营商为主体，主要依靠的是SIM身份识别技术和SSL协议，将得到的信息进行安全确认，使得移动支付系统和银行进行连接，银行负责完成转账、扣费等一系列支付服务。移动支付平台的管理是由运营商、营运商及银行来共同操作完成的，其核心是支付系统，而系统前台就是POS机和用户了，当有交易进行时，支付系统便会获取信息，得到用户的信息后方可完成这笔交易。

NFC移动支付系统组成示意图如下图所示，其中NFC读卡器工作在主动模式，NFC功能手机则工作于被动模式。

2.NFC移动支付应用模式

2.1 NFC技术支持三种应用模式：卡模式、点对点模式和读卡器模式。在移动支付领域主要应用的是卡模式和读卡器模式。卡模式：移动支付采用的是卡模式。在卡模式下，具有NFC功能的移动设备等于一张非接触卡。当使用者将设备靠近嵌有NFC模块的POS机时即完成交易。NFC设备采用非接触读卡器的RF域供电，即使没电设备也可以正常工作。在卡模式中，NFC识读器可以从具备TAG能力的NFC手机中采集所需数据并将数据通过有线网络传送到应用处理系统进行处理。

2.2 读卡器模式：读卡器模式可以作为非接触式读卡器使用，进行数据读取。例如，在具备读写功能的NFC手机中，从TAG中采集数据，然后根据应用要求进行处理。

五、NFC技术的发展趋势

现如今，NFC技术作为一个独立的技术与应用，逐渐成为物联网IOT世界不可缺少的一部分，连接了智能恒温箱、车库门、动设备等设备，最重要的是移动支付功能，其对于消费者有着极大的实用价值：将手机和钱包合二为一，无需刷卡、无需输入密码、无需找零钱，只需晃晃手机，就能完成刷卡支付，进而用作一卡通、信用卡，支付卡等等。目前NFC应用最广泛的是手机地铁票，在我国的多个地区试用该技术后，都得到了广泛赞誉。除此之外，我们身边的一些设备也应用了NFC技术，例如，带有NFC模塊的手机，利用NFC支付终端的NFC收款机、NFC自动售货机、NFC读卡设备。由此不难推断，在未来，NFC技术会有更广阔的发展前景。

参考文献

[1]杨军.NFC技术的应用、标准进展及测试[期刊论文]. 现代电信科，2009，39（10）.

[2] 杨妍玲.基于NFC技术的手机移动支付安全应用研究[J]. 现代计算机（专业版），2015年20期.

[3]于文博.基于NFC技术在智能终端中的应用[J]. 中国新通信，2013年07期.

[4]韩露，桑亚楼.NFC技术及其应用[J]. 移动通信，2008年06期.

作者简介：张达强，大三学生，测控技术与仪器专业