NFC在基于物联网的支付架构中的应用

### NFC在物联网支付架构中的应用 #### 1. NFC技术简介 在普适计算时代，近场通信（NFC）作为一种短距离无线通信协议应运而生，它是射频识别（RFID）技术的继承者。NFC于2003年被标准化为ISC/IEC标准，工作频率为13.56 MHz，非常适合用于非接触式支付。其基本原理基于法拉第电磁感应定律，通过创建磁场在两个设备之间传输电流。 目前，NFC主要涉及三种设备：智能手机、NFC阅读器和NFC标签。根据不同的工作和应用领域，NFC有三种不同的操作模式： - **读写器模式**：通信在被动NFC标签和主动NFC设备（如支持NFC的智能手机或NFC终端）之间进行。主要目的有两个：一是读取标签中预存储的数据，步骤包括用户通过主动设备向NFC标签发出读取请求，标签将预存储的数据传输到主动设备，主动设备处理数据；二是向NFC标签写入数据，用户先发出写入请求，标签确认操作成功。此模式的数据速率最高可达106 kbps，主要应用于智能海报、票务、访问互联网或媒体文件等。 - **点对点模式**：用于两个NFC主动设备之间的通信，利用了NFCIP - 1、LLCP和SNEP等通信技术。两个设备都需有自己的电源来产生磁场，数据交换后可执行多项任务，数据速率为424 kbps，可用于数据交换、点对点资金转移、设备配对等。 - **卡模拟模式**：可将支持NFC的手机用作非接触式智能卡的替代品，安全地存储不同的信用卡信息。工作步骤包括用户与NFC阅读器建立通信并向服务提供商发出服务请求，阅读器将手机数据传输给服务提供商；服务提供商在后端运行服务；最后处理数据并为用户提供服务。该模式主要应用于支付、票务、身份服务、智能环境等领域，具有去除物理对象和现金、提高安全性的优点。 此外，NFC数据交换格式（NDEF）规定了两个NFC设备之间交换数据的格式，每个消息包含多个记录，每个记录有头字段和有效负载字段。同时，由于NFC广泛用于支付相关应用，其安全性至关重要，使用硬件安全元件提供安全保障，常见的安全元件包括通用集成电路卡（UICC）、嵌入式安全元件（eSE）、MicroSD和可信执行环境（TEE）。 #### 2. 物联网概述 物联网（IoT）概念源于RFID技术的出现，最初旨在开发促进RFID使用的电子设备，后来随着对周边设备连接需求的增加，研究人员开始探索其他无线技术的应用，物联网的研究范围也不断扩大。其发展的主要目标是实现“万物互联”，让物品能与互联网通信并提供环境反馈，改善人类生活质量。 实现物联网概念需要整合多种使能技术，其中RFID仍是主要驱动技术，通过唯一标识符识别和映射不同对象。无线传感器网络（WSN）也是物联网中的关键技术，由多个传感器节点以分布式或集中式多跳方式连接，主要包含硬件、通信栈、中间件和安全数据聚合等元素。近年来，传感器技术与RFID芯片的集成趋势明显，这种系统在医疗领域非常有用。 物联网在日常生活中有许多实际应用，例如： |应用领域|具体应用| | ---- | ---- | |智能城市|根据环境条件调节亮度的智能路灯、乘客信息智能显示屏、自动驾驶车辆、智能交通灯、智能摄像头、智能支付系统| |健康|连接设备获取健康参数并更新医疗报告、医生监督治疗情况、患者按时服药、家庭成员确保护理| |教育|学生使用智能设备携带学习材料、实时更新成绩、师生协作学习、自助教育填补成人技能差距| |生产力|视频会议、会议中展示实时数据、电商中就近发货减少交付时间、3D打印原型制作| #### 3. NFC在物联网中的应用案例 NFC作为RFID技术的继承者，具有相同的功能但安全性和特性有所增强。物联网需要NFC的原因主要有四点：可连接无动力设备、用户可自主选择连接方式、消除设备连接的握手过程、大幅降低窃听风险。 目前，许多物联网应用仅使用支持NFC的手机即可实现，如家庭自动化、智能电表、医疗保健、家电控制、消费电子、基于云的应用等。在智能家居方面，NFC简化了设备调试过程，可加速蓝牙配对，帮助连接Wi - Fi网络，还可用于智能家居访问控制。 一些低成本的NFC模块也在不同应用中发挥着重要作用，例如NXP的NTAG I2C芯片可作为家电与用户NFC手机之间的桥梁，降低成本并提高安全性；德州仪器的NFC动态应答器RF430CL330H具有相同功能且有I2C和SPI两种通信协议。 在医疗保健领域，NFC可用于与植入人体的医疗设备通信、实时监测健康参数、为运动技能受损患者提供信息、医院预约和用药安排等。在票务服务方面，NFC