基于RFID與移動(dòng)終端的SMAP的實(shí)現(xiàn)

　　1.概述

　　IC卡(Integrated Circuit Card，集成電路卡)是將一個(gè)微電子芯片嵌入符合ISO 7816標(biāo)準(zhǔn)的卡基中，做成卡片形式。非接觸式IC卡又稱射頻卡。IC卡是繼磁卡之后出現(xiàn)的又一種新型信息工具。IC卡是指集成電路卡，一般用的公交車卡就是IC卡的一種，一般常見的IC卡采用射頻技術(shù)與IC卡的讀卡器進(jìn)行通訊。

　　Combi SIM(又稱Dual Interface雙界面)卡方案指通過更換手機(jī)內(nèi)部SIM，取代以Combi SIM卡，在保留原接觸界面的SIM卡功能基礎(chǔ)上增加非接觸IC卡應(yīng)用界面。Combi SIM卡方案在手機(jī)中增加了非接觸IC卡的功能，但沒有實(shí)現(xiàn)讀寫器和雙工通訊功能。

　　NFC是Near Field Communication縮寫，即近距離無線通訊技術(shù)。由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)的NFC是一種非接觸式識別和互聯(lián)技術(shù)，可以在移動(dòng)設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、PC和智能控件工具間進(jìn)行近距離無線通信。NFC提供了一種簡單、觸控式的解決方案，可以讓消費(fèi)者簡單直觀地交換信息、訪問內(nèi)容與服務(wù)。

　　上述兩種方案盡管技術(shù)上都可行，但對于一機(jī)(卡)多用來說，核心是如何理順移動(dòng)設(shè)備制造商、移動(dòng)服務(wù)運(yùn)營商和應(yīng)用服務(wù)運(yùn)營商之間的關(guān)系，在這股跨行業(yè)的新應(yīng)用整合中，需要一種平衡的、兼顧各方利用的漸進(jìn)式方案。本文提出的SMAP解決方案，可以適用于移動(dòng)支付、產(chǎn)品防偽、追蹤監(jiān)管、數(shù)字簽名、身份認(rèn)證和信息獲取等多類應(yīng)用，是移動(dòng)終端與RFID結(jié)合的一種平衡演進(jìn)之路。

　　2. SMAP平臺及其應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)

　　2.1. SMAP平臺的體系結(jié)構(gòu)

　　SMAP平臺構(gòu)建在現(xiàn)有的非接觸式IC卡應(yīng)用和移動(dòng)通信應(yīng)用的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步集成各種應(yīng)用環(huán)境和安全體系，形成更小型的、更安全的、價(jià)格更低廉的和更便捷的高頻RFID應(yīng)用環(huán)境，SMAP平臺的結(jié)構(gòu)框圖如下：

　　在SMAP平臺的體系結(jié)構(gòu)中，SMAP模塊(芯片)、安全體系和中間件產(chǎn)品構(gòu)成了其核心內(nèi)容，這里定義SMAP模塊(芯片)為具有安全體系的、可以進(jìn)行應(yīng)用導(dǎo)入的、對外通過中間件提供服務(wù)的高頻RFID應(yīng)用產(chǎn)品。

　　2.2. SMAP平臺的架構(gòu)

　　如前所述，SMAP平臺是針對移動(dòng)終端與RFID應(yīng)用結(jié)合的解決方案，其基本的架構(gòu)為移動(dòng)通信終端+SMAP模塊+RFID，如下圖所示：

　　SMAP模塊通過接口電路與移動(dòng)通信終端集成在一起，RFID也被集成在移動(dòng)終端上，其中RFID可以是單列的獨(dú)立部分，也可以與SMAP模塊集成在一起。單列的獨(dú)立RFID可以接受SMAP模塊的射頻操作，這樣做的目的是能很好地兼顧現(xiàn)狀。正如前面所述，以非接觸IC卡為技術(shù)核心的一卡通技術(shù)在我國得到了廣泛的應(yīng)用，典型和成熟的應(yīng)用行業(yè)如公交一卡通、校園一卡通等，刷卡消費(fèi)作為一種小額消費(fèi)在這些行業(yè)廣為接收，并且已經(jīng)形成了事實(shí)上的利益關(guān)系。另一方面，在我國的現(xiàn)行制度規(guī)定下，除了銀行及其相關(guān)單位之外，其他單位要發(fā)行帶金卡具有很大的制度上的障礙。

　　2.3. SMAP模塊的發(fā)展路線

　　在上述應(yīng)用的體系結(jié)構(gòu)中，其核心是SMAP模塊，目前狀態(tài)下，SMAP模塊是內(nèi)置安全特性和應(yīng)用流程的多芯片模塊，該模塊的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

　　其中，SMAP模塊由3塊芯片及若干分立元件組成，核心芯片為主控MCU，包含IO接口及電源管理控制接口;Reader為通用RFID讀寫器，支持訪問13.56MHz頻段下的ISO14443 type A，type B標(biāo)準(zhǔn)及ISO15693標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品;RFID為獨(dú)立的電子標(biāo)簽?zāi)K，其可以獨(dú)立封裝天線，通過射頻耦合與Reader通訊。

　　RFID分立的SMAP方案天線共享SMAP方案單芯片SMAP方案

　　第一種方案是采用獨(dú)立RFID的SMAP模塊方案，該方案優(yōu)點(diǎn)是獨(dú)立RFID可以低障礙地引入現(xiàn)有的非接觸應(yīng)用運(yùn)營商，發(fā)行和應(yīng)用模式幾乎保持不變，支持非接觸的掉電應(yīng)用模式，該方案適用于該類新應(yīng)用初期概念的試點(diǎn)期;第二種方案是RFID與SMAP模塊集成在一起，共用一副天線，方案二與方案一實(shí)現(xiàn)的功能相同，優(yōu)點(diǎn)是減小獨(dú)立RFID標(biāo)簽尺寸對手持移動(dòng)終端的外觀設(shè)計(jì)影響，但需要應(yīng)用運(yùn)營商與移動(dòng)運(yùn)營商、手機(jī)制造商之間的配合，該方案適合于一機(jī)多用的推廣期;第三種方案則真正將SMAP模塊集成為一顆單芯片，支持ISO18092標(biāo)準(zhǔn)，并將SMAP應(yīng)用與SIM進(jìn)行關(guān)聯(lián)，是在前兩種方案試運(yùn)行后根據(jù)市場的反饋而推出的真正大規(guī)模推廣的解決方案。

　　3.安全體系

　　在SMAP的應(yīng)用過程中，安全性是最基本也是最重要的要求。特別是移動(dòng)支付應(yīng)用，根據(jù)PBOC2.0的要求，在支付過程中，應(yīng)該根據(jù)不同的交易類型，實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)或脫機(jī)的交易認(rèn)證。

　　在SMAP不同的應(yīng)用中，IC卡(RFID)主要有兩種不同的產(chǎn)品：一般的邏輯加密卡或者CPU卡。一般來說，對于CPU卡，終端只是在用戶卡與后臺或PSAM卡之間傳遞認(rèn)證數(shù)據(jù)，無須獲得用戶卡的密鑰。密鑰存儲(chǔ)在后臺或PSAM卡中，在交易過程中通過分散算法計(jì)算出用戶卡的密鑰，并進(jìn)一步計(jì)算出相關(guān)的交易認(rèn)證數(shù)據(jù)輸出或?qū)斎脒M(jìn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)的安全體系與終端是不相關(guān)的。

　　SMAP應(yīng)用的安全體系支持三種模式：

　　第一種模式：后臺密鑰支持體系

　　此種方式下，所有的密鑰被放置在應(yīng)用服務(wù)提供商的后臺服務(wù)器上，由后臺服務(wù)器向前端應(yīng)用提供實(shí)時(shí)的密鑰服務(wù)，其基本的過程如下圖所示：

　　在每次交易時(shí)，終端向后臺申請分散后的卡片密鑰密文，傳送給SMAP模塊，由模塊解密后使用。一般來說，應(yīng)用服務(wù)提供商比較傾向于這種模式。應(yīng)用開始之前，用戶需要向應(yīng)用服務(wù)提供商提出應(yīng)用申請，由應(yīng)用服務(wù)提供商完成對用戶終端的初始化工作。

　　第二種模式：采用本地SIM卡作為SAM卡的安全體系

　　此種方式下，密鑰被放置在移動(dòng)終端的SIM卡中，SMAP模塊在需要時(shí)，向SIM卡申請密鑰服務(wù)。此種方式的基本結(jié)構(gòu)和過程如下圖所示：

　　此種方案的應(yīng)用初始化工作由移動(dòng)通信運(yùn)營商負(fù)責(zé)提供，其初始化的過程就是在SIM卡中增加應(yīng)用所需要的密鑰以及在SMAP模塊中導(dǎo)入應(yīng)用程序。

　　第三種模式：內(nèi)部模擬SAM卡的安全體系

　　此種方式下，密鑰被放置在SMAP模塊的內(nèi)部，SMAP模塊在需要時(shí)，由內(nèi)置的安全服務(wù)計(jì)算出訪問IC卡的密鑰。此種方式的基本結(jié)構(gòu)和過程如下圖所示：