基于智能​卡NFC实现方式及比较分析

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。