基于NFC技术实现手机充值市民卡的关键技术研究与前景展望

许金雷

【摘 要】在手机客户端上开发市民卡充值模块，利用NFC进场通信技术，把NFC手机模拟成市民卡充值POS，实现机卡交互能力，达到NFC手机为南宁市民卡（IC卡）充值的目标。

【关键词】NFC支付技术；扫码支付；市民卡

【中图分类号】TN929.53 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）09-0045-02

1 概述

1.1 业务背景

市民卡是一种个人社会事务和享受公共服务的集成电路IC卡，具有信息存储、身份识别、电子凭证、信息查询和电子支付等功能，应用于政府国内公关管理和城市公用事业服务等方面，如在交通服务（公共汽/电车、出租车、公/水路客运、轨道交通等刷卡消费）、公共服务（医疗卫生、水、电、煤气、通信费，以及图书馆、公园、体育场馆、文化设施等领域缴费服务）、小额支付（商场及加油站、超市、便利店、餐饮、娱乐、汽车服务等领域刷卡消费）等应用实现一卡通用。目前，用户办理普通市民卡只能到指定的市民卡网点排队办理，账户余额不足时也只能到指定的市民卡网点排队充值，这种单一的下线充值模式已不能满足互联网时代人们的生活需求。

针对这一问题，可研究把NFC手机模拟成市民卡充值读卡器（POS机），利用电子账户为市民卡充值。需根据市民卡侧的密钥进行NFC终端手机和市民卡的兼容性适配开发。用户将市民卡贴在NFC手机的背部（读卡区），打开手机客户端，点击充值功能，完成普通市民卡的在线充值。

1.2 NFC技术简介

NFC（Near Field Communication）即近距离无线通信技术，是一种非接触式识别和互联技术，可以在移动设备、消费类电子产品、PC和智能控件工具间进行近距离无线通信。在手机中嵌入一块NFC芯片（相当于一个非接触智能卡的功能）可实现手机的移动支付。NFC技术主要基于13.56 MHz的频率运行，可兼容银联POS、公交POS的频率。

1.3 NFC技术实现手机充值市民卡的可行性

市民卡采用基于13.56 MHz近距离通信技术标准，其CPU卡可刷卡乘地铁、公交、出租车，商超、电影院购物消费等。NFC属于CPU卡范畴，在读卡器模式下，NFC手机作为读卡器主动发出自己的射频场去识别和读/写IC卡，可很好地解决市民卡的充值问题。

1.4 技术优势

？譹？訛手机已是人们日常生活中不可或缺的必需品，而NFC模块也是大多数手机的标配，把NFC手机模拟成市民卡充值读卡器（POS机），使用手机就能随时随地给自己的市民卡充值，极大地方便了出行。？譺？訛把手机变成市民卡充值机，对市民卡公司而言，既可有效解决线下充值网点较少，用户充值麻烦的问题，又可提升市民卡活跃率。？譻？訛通過调用NFC模式中的读卡器功能，在Android系统的NFC手机上开发客户端，配合SE的硬件安全认证和NFC手机POS平台通信，实现NFC手机对市民卡电子钱包账户的圈存充值交易、交易撤销等交易功能。具有安全性、开放性、可移植性、兼容性和可扩展性。？譼？訛后台可通过硬件及安全认证完成“POS终端”认证授信，保障交易安全。该种手机支付认证方式，把多个复杂的系统很好地结合起来，最终展示给用户的只是客户端的便捷应用，这就不同于一般单一产品。

2 系统概要设计

2.1 系统结构

系统实现逻辑结构，如图1所示。

以翼支付平台为例，以“POS终端”方式接入市民卡平台，通过调用NFC模式中的读卡器功能，翼支付客户端功能模块配合SE的硬件安全认证和NFC手机POS平台通信，实现NFC手机对市民卡电子钱包账户的查询、圈存充值交易、交易撤销等交易功能。

2.2 市民卡充值SDK技术规范

SDK为市民卡公司提供的客户端本地功能组件，SDK或APK提供外接接口用以接收数据并且操作NFC芯片，同时返回执行结果给调用方，SDK以lib-Project形式打包到客户端市民卡充值应用的APK中，SDK负责提供业务处理，并保证最大兼容性与最小变更性。SDK只适用于NFC手机上使用客户端实现市民卡充值业务。

为保证业务的最大兼容性，SDK的调用接口分为以下3个部分实现：验卡、卡圈存和圈存确认。验卡是圈存的第一步流程，是指SDK取的卡片特殊数据并且通过与服务器间交互验证卡片信息的过程，校验卡片是否正确及获取卡片余额的过程，验卡通过即可走圈存流程，验卡不通过直接告知用户卡片状态异常。卡圈存是在客户端扣款完成后调用SDK进行卡圈存（含写卡指令请求）请求、写卡处理及返回写卡结果等一系列流程的包装的入口。上传交易处理结果及卡片圈存后返回的数据，无需接入方调用无需入参，由SDK执行完圈存后自动执行。

2.2 后台交互技术实现

后台数据交互为客户端充值平台与市民卡平台通过VPN连接实现数据的安全交互，用于保障市民卡充值中交易过程中的安全性及完整性。数据来源于前端SDK上送至客户端充值平台，由客户端充值平台进行解析处理后使用RSA证书进行处理后上送至市民卡平台进行处理。

2.3 充值对账处理

客户端充值平台与市民卡平台建立每日对账机制，及时针对差异进行调整。由市民卡公司开设FTP服务器，提供FTP用户名/密码给客户端充值平台，客户端充值平台每日获取对账文件进行差异处理。

3 NFC技术的市场危机

2018年1月16日，上海地铁宣布，自1月20日起，上海地铁全网将试行扫码支付进站。这是继2017年10月上海磁悬浮线支持扫码之后，上海轨道交通移动支付的又一次进展。这意味着公共交通领域这个NFC支付最后的堡垒已经被攻破。

不仅如此，深圳地铁、北京地铁也在与微信联合开发扫码乘车，推进刷码进站方案。早在2017年11月16日，广州地铁集团与腾讯公司联合宣布，全国首个地铁乘车码在广州正式上线试运行，乘客可以通过微信小程序中的“广州地铁乘车码”，将二维码靠近地铁站的闪客峰云闸机，即可扫码入闸乘坐广州地铁。据腾讯称，目前乘车码已在广州、青岛、驻马店、佛山、合肥、济南、淄博、莱芜、呼和浩特、常德、汕尾等多地上线。马化腾曾在地铁与公交亲自演示刷码乘车。

相比二维码扫码，NFC技术更先进，安全性更有保障，还有苹果、三星等顶级手机厂商支持，为何越来越没有活路呢？硬件成本是制约NFC发展的因素吗？最简单的二维码支付只需要一个打印的二维码，但NFC既需要修改POS终端，也需要手机支持，这是否阻碍NFC推广？从2015年开始，国内新出的POS机都要求支持非接功能，2015年之前市场存量POS机对NFC的支持比例也很高，综合起来，目前POS机对NFC支持接近100%。

4 结语

随着NFC手机的日益普及，目前市面上支持NFC的手机已多达100多款，市场占有率已达60%，用NFC手机实现市民卡充值已渐成现实。单仍有40%的用户无法使用手机充值市民卡。

相比与NFC支付对手机的特殊要求，另一项支付工具扫码支付技术对手机的要求就没那么高，几乎所有的智能手机都可实现扫码支付。在如今微信、支付宝几乎覆盖所有人群的情况下，通过扫码直接乘坐公交、地铁已成为可能。但在一卡通领域，扫码支付目前遇到的最大问题是POS不支持扫码，这就需要通過更换硬件来解决，更换硬件则需要大量的成本，对于一卡通公司而言，需要权衡利益，需要产品迭代的时间，所以在公共交通领域，扫码支付取代普通IC卡还需要一段相当长的时间，行业共识是5年左右。在这5年里，NFC支付技术就是很好的替代品。

参 考 文 献

[1]Vedat Coskun，Kerem Ok.Busra OzdenizciProfessional NFC Application Development for Android[Z].John Wiley & Sons，Ltd，2013.

[2]艾瑞市场咨询有限公司.2012～2013年中国移动支付市场研究报告简版[Z].2013.

[3]赵飞龙，杨慰民.NFC（近场通信）技术的移动应用[EB/OL].http：∥tech.c114.net/164/a327358.Html，2011-

04-21.

[4]吴芝新.基于NFC移动支付的运营模式探究[J].齐齐哈尔师范高等专科学校学报，2011（6）：89-91.

[5]缪尔宁.基于NFC技术的移动近场支付模式分析[J].金融电子化，2012（8）：73-74.

[责任编辑：钟声贤]