NFC是由飛利浦和Sony聯合開發的一種無線連接技術，使電子設備之間可以實現便捷的短距離通訊。NFC為各種類型的消費性設備提供極為便利的連接方式，可快速、簡便地進行通訊。在日趨複雜的連接世界中，已成為控制數據的最佳解決方案。其直覺式的作業方式尤其便於消費者使用，而多項安全功能更使其成為支付和票證交易等應用的理想選擇。
近距離無線通訊
支援NFC的設備可以在主動或被動模式下交換數據。在被動模式下，啟動NFC通訊的設備，也稱為NFC發起設備(主設備)，在整個通訊過程中提供射頻場(RF-field)，如圖2所示。它可以選擇106kbps、212kbps或424kbps其中一種傳輸速度，將數據發送到另一台設備。另一台設備稱為NFC目標設備(從設備)，不必產生射頻場，而使用負載調變(load modulation)技術，即可以相同的速度將數據傳回發起設備。此通訊機制與基於ISO14443A、MIFARE和FeliCa的非接觸式智慧卡相容，因此，NFC發起設備在被動模式下，可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智慧卡或NFC目標設備並設立聯繫。
在主動模式下，每台設備要向另一台設備發送數據時，都必須產生自己的射頻場。如圖1所示，發起設備和目標設備都要產生自己的射頻場，以便進行通訊。這是對等網路通訊的標準模式，可以獲得非常快速的連接設定。
如圖2所示，行動設備主要以被動模式作業，可大幅降低功耗，並延長電池壽命。在一個應用會話過程中，NFC設備可以在發起設備和目標設備之間切換自己的角色。利用這項功能，電池電量較低的設備可要求以被動模式充當目標設備，而非發起設備。
圖1：NFC主動通訊模式。
1. 標準化
NFC是符合ECMA 340與ETSI TS 102 190 V1.1.1以及ISO/IEC 18092標準的一種開放式平台技術。這些標準詳細規定NFC設備的調變方案、編碼、傳輸速度與RF介面的訊框格式，以及主動與被動NFC模式初始化過程中，數據衝突控制所需的初始化方案和條件。此外，這些標準還定義了傳輸協定，其中包括協議啟動和數據交換方法等。
NFC空中介面符合以下標準：
ISO/IEC 18092 NFCIP-1 / ECMA-340 / ETSI TS 102 190 V1.1.1 (2003-03)
ISO/IEC 21481 NFCIP-2 / ECMA-352 / ETSI TS 102 312 V1.1.1 (2004-02)
NFC測試方法符合以下標準：
ISO/IEC 22536 NFCIP-1 RF介面測試方法/ECMA-356 / ETSI TS 102 345 V1.1.1 (2004-08)
ISO/IEC 23917有關NFC的協議測試方法/ECMA-362
ISO/IEC 21481和ECMA 352中定義的NFC IP-2指定了一種靈活的網路閘道系統，用來檢測和選擇三種作業模式之一：NFC數據傳輸速度、鄰近耦合設備(PCD)和接近耦合設備(VCD)。選擇既定模式以後，依照所選的模式進行後續動作。網路閘道標準還定義了RF介面和協議測試方法。
這意味著符合NFCIP-2規格的產品將可以作為ISO 14443 A和B以及Felica(Proximity)和ISO 15693(Vicinity)的讀寫器。
2. NFC、藍芽與紅外線的比較
作為一種針對消費者的交易機制，NFC比紅外線更快速且操作簡便。另一方面，藍芽則是一種彌補NFC通訊距離不足的缺點，適用於較長距離數據通訊。NFC針對近距離交易交互，適用於交換財務資訊或敏感的個人資訊。NFC和藍芽可共存互補，NFC協議可用於引導兩台設備之間的藍芽配對過程，並促進藍芽的使用。
NFC技術的應用
NFC設備可以作為非接觸式智慧卡、智慧卡的讀寫器終端以及設備對設備的數據傳輸鏈路。其應用有四種基本類型。1. 接觸、完成：諸如門禁管制或交通/活動檢票之類的應用，用戶只需將儲存有票證或門禁程式碼的設備靠近閱讀器即可。還適用於簡單的數據擷取應用，例如從海報上的智慧標籤讀取網址。2. 接觸、確認：行動付費之類的應用，用戶必須輸入密碼確認交易，或者僅接受交易。3. 接觸、連接：將兩台支援NFC的設備鏈接，即可進行點對點網路數據傳輸，例如下載音樂、交換影像或同步處理通訊錄等。4. 接觸、探索：NFC設備可能提供不止一種功能，消費者可探索設備功能，找出NFC設備潛在的功能與服務。
1. NFC用於智慧媒體
對於配備NFC的電話，利用其讀寫器功能，用戶只需接觸智慧媒體即可獲取豐富的資訊或下載相關內容。此智慧媒體具有一個成本很低的RFID (嵌入或附加在海報中)標籤，可透過行動電話讀取，藉此發現目前環境下豐富多樣的服務計劃。手機可啟動行動網路服務請求，並立即依比例增加廠商的網路流量。
2. NFC用於付款和購票等
最早在行動電話上使用非接觸式智慧卡，只是將卡片放到電話中。也並未透過非接觸式卡提供任何增值服務。之後經過改進，雖將非接觸式智慧卡整合在電話中，但仍然是基於傳統智慧卡部署的封閉系統。而NFC電話則能利用行動電話功能和行動電話網路，並提供卡片讀寫器和設備對設備連接功能。
3. NFC用於電子票證
電子票證是以電子方式儲存的存取權限，消費者可以購買此權限以獲得娛樂場所的入場權。整個電子票證購買過程只需幾秒鐘。在收集並確認了消費者的支付資訊後，電子票證將自動傳輸到消費者的行動電話或安全晶片中。用戶將行動電話靠近自動售票終端，即開始交易。用戶與服務設備充分交互，然後透過在行動電話上確認交易，完成購買過程。到娛樂場所時，用戶只需將自己的行動電話靠近安裝在入口的閱讀器即可，閱讀器在檢查了票證的有效性後允許進入。
4.NFC用於連接和作為無線啟動設備
消費者希望無線連接簡單便捷，但對消費者承諾的便利性和行動性卻仍未兌現。雖然使用方便已成為消費者優先選擇的主因，但安全性能也是必要因素。
現在，讓我們看看任何無線關聯模型的兩個基本要求：
1. 安全鏈接
加密無線鏈接需要一個公鑰，而且在帶內通道必須是不可見的。鏈接密鑰透過手動PIN(如在藍芽中)或Diffie-Hellman自動交換(如在無線USB中)‘即時’產生。設立鏈接密鑰後，便可啟用對稱加密(基於3DES和AES等)。
圖2：NFC被動通訊模式。
2. 設備身份驗證
確保鏈接密鑰以預期的驗證設備而不是偽裝的被動/主動中間人產生。此設置方法要求連接一根纜線，以便關聯和交換鏈接密鑰和/或要求用戶在兩台設備上輸入PIN碼。與使用NFC來關聯和設置相比，這種方法無需瀏覽查閱選單或配置螢幕，只需將兩台設備彼此靠攏即可觸發相關軟體和用戶介面；而設立此環境後將自動交換相關數據。
用戶只需確認交易，而且只需查看相關的資訊。此過程將減少設備關聯所需的步驟，並大幅地減少用戶交互通作業。用戶無需增加任何開銷即可改善安全功能。而且可以加速連接過程，同時又保留了完成/錯誤確認和錯誤修正等功能。NFC可使藍芽、無線USB和W-LAN等的配對與設備關聯變得非常簡單、快捷和直觀，而且彌合了行動和消費性電子產品之間的缺口。
將NFC整合在行動電話平台
1．行動電話整合NFC的好處
擁有NFC的行動電話將會刺激消費者產生消費，為無線廠商、零售商和手機廠商帶來商機。配備NFC的電話透過讓消費者體驗直觀的連接方式，進而改變資訊和服務的分配、付費和存取方式。NFC電話能夠進行安全的行動支付和交易，還可以在行動過程中，方便地進行點對點通訊以及輕鬆獲取資訊。
越來越多的消費者都在用行動電話下載付費內容。目前行動廠商10%到15%的收入均來自於下載鈴聲或Java遊戲。NFC提供的下一代標準化連接，將使消費者可以存取海報、雜誌和書報攤等計劃中的數位內容(鈴聲、歌曲、遊戲、Web鏈接、地址和優惠券等)，還支援配備NFC的手機之間的點對點傳輸。
目前的大多數手機都配備了藍芽相關功能，因此NFC可以充當啟動設備，使電話間的數據交換傳輸更加便捷。NFC還支援多台手機間進行多人遊戲。目前市場上的設備介面一點都不直觀，因而很難利用這項技術(例如，透過滾動選單來選擇特定的藍芽設備)。NFC允許用戶與環境交互，無需瀏覽複雜的選單或執行複雜的設定程式。
2．確保安全性的架構形式
將NFC整合在行動電話平台考慮過各種架構。下面是已有或正實施的幾個架構示例：NFC元件可以整合在電話功能蓋中，這與諾基亞為其 3220機型開發的解決方案一致；NFC元件可以整合在電話主印刷電路板上，例如NFC元件可以整合在Wireless Dynamics公司最近發佈的Secure Digital (SD)卡中。
為了支援像支付這樣的安全應用，NFC可以和一個安全晶片配合(前面介紹的智慧卡模擬模式)。在這方面，該領域的幾大廠商也都在考慮下面不同的選項：
NFC+SIM(用戶標識模組)安全模式：用一條或幾條線路將SIM卡連接到符合NFC技術標準的非接觸式晶片。在這種情況下，SIM將托管行動商務應用程式和安全密鑰。天線直接連接到NFC晶片。飛利浦目前製造的NFC和智慧卡IC都支援雙線數位介面。NFC晶片和安全晶片之間的介面(S2C)與現有的非接觸式標準完全相容，並已提交給ECMA進行標準化。
繞過SIM保障NFC的安全：在這種情況下，將特定的智慧卡元件安裝到電話功能蓋、電話主PCB或者甚至是SD卡中。支付/票證應用程式和相關的安全密鑰則要儲存在智慧卡IC中。將NFC和智慧卡IC組合在單一封裝或晶片中，其單位成本極具吸引力，可作為候選方案。
最後，設計人員可考慮將NFC與SIM卡和專用智慧卡IC結合在一起，由後二者提供安全功能。事實上，最終選擇哪種NFC和安全實施方案將受許多因素的影響。安全應用的所有權、不同參與者(行動廠商、金融服務供應商和手機廠商等)之間形成的業務夥伴關係，以及這些安全應用實際的個性化過程對實際設計都具有關鍵作用。
作者：Patrick Henzen
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