NFC豆知識 - 手機討論

大家好
又是我這硬體控 星GG
小弟今天要幫大家小小解釋一NFC的硬體與需求, 並且解釋所謂的付費機制
希望大家用看A片的時間小小看一下這一篇文當長知識


1. NFC是什麼?
Near Field Communication 近場通訊
又稱為非接觸式(contactless)通訊
是一種用磁場為主的通訊方式, 與一般打電話或是藍芽的遠場(Far Field)不同

2. 為什麼我以前沒看過這東西?
其實你已經天天在用了(天龍國的話XD)
悠遊卡的機制目前也算是一種NFC類型(Type) (以前可以說是RFID)
所以你其實天天都在用, 只是你以前不知道他就是NFC

在日本你也會看到很多人拿著有個小企鵝圖案的西瓜卡(Suica)或可愛公車的PASMO
在香港澳門你會遇到八達通卡
這些也都是NFC的其中一種Type, 叫做FeliCa

悠遊卡的Type是Mifare, 硬體與軟體上都不同, 自然就跟日本香港不共用囉~

其他更細講的還有Type 1,2,3,4 或是A/B 這些代號
有興趣的朋友請自己Google一下
手機設計的時候會可以讀取大多數Type的卡片或Tag.
手機當付費卡的時候就有可能會有規定要指定Type唷!

3. 由哪些部分組成呢?

a. 晶片
a-1. 控制元件
a-2. 保密元件 (Secure Element; NXP有時在某些型號稱之為SmartMX)
b. 天線
b-1. 天線線路本體
b-2. 鐵磁性材料貼片(Ferrite Sheet)
b-3. 天線匹配電路(我不打算講這個, 因為跟板上的各位都沒關係)


3.a 晶片

其實悠遊卡裡面也是有晶片的,
http://img33.imageshack.us/img33/5889/79277298.jpg

但是今天我們不是要講悠遊卡結構, 所以讓我們跳過這個的解釋

手機的NFC晶片會分成 控制元件 跟 保密元件
顧名思義, 沒有控制元件你就啥也不用做了, NFC天線也就變成廢鐵

那保密元件呢?
為了讓手機可以做支付與其他有加密需求的動作
有一個特定人士管理保險箱"鑰匙"是必要的
其實常常NFC晶片收到的東西是不被授權可以使用的命令
這時有關授權跟解密的第一關就會先來跟SE要檔案來看

所以你可以這樣說, SE做得好, 金流交易沒煩惱,
SE做得鳥, 帳戶資金盜到老.

所以這東西是會有強烈規範的(當然交易後台機構也要非常健全)

保密元件的存放位置目前依照EMVCo(*1)建議的架構分成三種
I. 手機裡
II. SIM卡上
III. MicroSD卡上

目前中華電信與國外大廠都傾向把SE做在SIM卡上,
要是手機遺失等意外, 可以連同SIM卡一起停用, 並且也可以讓消費者輕鬆換手機

日前HTC與國泰金融有出一款以手機說可以用NFC付費功能, 用的是以SD卡當SE
所以這張SD卡要是毀壞或遺失, NFC交易功能自然就廢了
日本目前的狀況是SE大多在手機裡
所以手機請保管好

一般來說,手機有NFC功能, 應該就會有SE在裡面, 因為大致上的架構是不許缺少SE
原因當然是保障使用者安全, 但是相對應的應用也需要有軟體支援


4. b.天線

天線其實說穿了就是金屬線圈, 但是在國際各項規範中都有定義天線可以通訊
角度與距離, 甚至通訊強度,
所以你在某些網站裡教你用手隨便抓段長度繞, 其實是不太好的

天線的頻率主要是13.56MHz
主要以近距離磁場通訊, 通常會有兩個頂點(port)
怎麼設計就請去報名各大學電機電信研究所電波或微波組, 修一個學期的課就懂了

b.2 鐵磁性貼片 (Ferrite Sheet)
缺了這東西的天線, 通訊距離會"大減"
網上有些土砲自己把悠遊卡放進手機殼裡的, 缺了這東西的話, 通訊能力自然差些

原理是因為手機裡有鐵件(如Shielding Case, LCM...etc)
當有別的天線靠近NFC天線要做電磁感應時, 倘若背後沒有Ferrite Sheet
依照高中物理, 在金屬上會產生反向渦電流, 這時本來NFC天線的磁場會跟
反向渦電流磁場抵消, 造成本來該有的NFC天線磁場強度大減
放上這片以後可以降低這種影響
(有錯請大力鞭我!)

貼了Ferrite Sheet的NFC天線就像Tony Stark穿上鋼鐵衣一樣把妹更順利(?)


5. 付費機制
基本上手機悠遊卡 不算是新鮮事, 要當悠遊卡其實需要的是可以讓後台管理機制
認得你的一些資料, 而這些資料應該就是要放在SE裡
而信用卡交易就複雜多了

信用卡交易目前國際上分成很多種, 其中又以VISA家的Paywave與MasterCard家的
Paypass為大宗

這兩個是認證, 通過這個認證的人可以用這種機制付費
當然要通過認證要需要考試, 但是這是工程師的事, 你不要管(誤)

以最近公開嗆聲說要推手機信用卡業務的日本行動電信商扛壩子DOCOMO為例,
高規格請MasterCard亞洲大總管到家裡公開要推Paypass系統
以後有通過Paypass認證的手機, 都可以在更換SIM卡後, 使用到這個服務

台灣目前正在推的TSM平台,與Paypass這種不同, 目的是統一規範各種需要的事情
Paypass雖是規範, 但在這裡指的也是"需要",
TSM跟Paypass等認證會是合作關係,
TSM負責需要用NFC做付款的各種軟體的認證與管制, 也包含SE的維護
另外也協助各電信商與銀行之間做聯繫
如此一來, 信用卡與銀行公司才可以跟電信商整合更廣泛的NFC的功能
對每個使用者的個人化管理才會更方便, 不僅減少每個公司單獨維護的成本,
也能加速加深NFC付費應用

註1: EMVCo = Europay + MasterCard + Visa等大型金融機構合組的協會
其定義的可付費裝置規範被大多數國家與機構採用


參考文獻:

悠遊卡晶片挖掘法與迷你化
http://ppt.cc/0N3G

蘇偉慶,黃建隆; 行動支付安全元件(Secure Element)之存取控制
http://ppt.cc/Oz8C

NFC不只是「錢包」《 TECHUP科技雜誌 2011 年５月號 》
http://210.70.70.242/eegc/epaper/10005/10005P-1.html

繆嘉新; NFC(Near Field Communication)技術於電信應用服務
http://ppt.cc/snod

中華電信 TSM平台官方網站
http://tsm.emome.net/about.html

MMDays; 小玩NFC
http://mmdays.com/2012/12/18/play-with-nfc/


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好的~ 本宮乏了
KB你代表大家跪安吧~

(kb:.....暗! 沒事又婊我)

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