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浅谈 NFC 近场通讯!

2021-02-23 08:15:23 来源: 阅读:-

作者 | Lem0nT3a(酷安)

浅谈 NFC 近场通讯

前言

第一次写这种比较硬核而不是主观性质的文章,还是有点紧张的。本文主要是介绍 NFC 技术的参数特性和应用,有个抛砖引玉的意思,大家可以在评论区补充。

正文

NFC 的风潮已然是吹遍了大江南北,这年头的旗舰手机基本上都有搭载 NFC,而少部分没有的机型则会成为众矢之的,被一直批判(说的就是你,魅族 16)。但其实你真的知道 NFC 是个什么东西吗?它的作用又仅仅是用于无现金支付吗?今天就来聊聊 NFC 到底是个什么东西,在你的手机上能做什么吧。


● 概述

NFC 的全称是 Near-field communication / 近距离无线通信,常写作近场通信,属于通信协议的一种。

NFC 由 RFID(非接触式射频识别)技术演变而来,基于 RFID 和互连技术,由飞利浦半导体(现在的恩智浦半导体)、诺基亚和索尼于 2004 年共同研制。

NFC 在 13.56MHz 频率运行,距离在 20 厘米内,拥有主动和被动两种读取模式,属于典型的短距离高频率无线电技术。 PS:RFID 技术在我们身边最广泛的应用是你家 / 单位的门禁和学校饭卡。

NFC 现已经通过成为三种国际标准(ISO/IEC IS 18092、EMCA-340、ETSI TS 102 190 标准),但部分时间较早的并没有完全遵循国际标准,例如 1997 年 7 月在香港推出的八达通卡①、2001 年 11 月在日本推出的 Suica②、2002 年 4 月在新加坡推出的易通卡及 2002 年中在深圳推出的深圳通,但后两者因各种原因已弃用 FeliCa 的技术规格而转向遵循国际标准。

浅谈 NFC 近场通讯

从上到下分别是香港八达通、日本Suica、深圳深圳通、新加坡易通卡(旧版)

相关 ①:八达通卡于 1997 年正式投入商用,但彼时并没有制定 NFC 技术标准,故遵循的是 Sony 的 FeliCa 技术规格,而 FeliCa 技术要求高速处理特性,遂将指令集加以特殊化。因此和 ISO 7816-3 的基本指令并不兼容。且 IC 芯片内部的内存固定为 16 字节长的纪录,因此和 ISO 7816-3 规定的档案结构亦不兼容。故 FeliCa 技术最初被提案为 ISO 14443 type C,但未获采纳。后期 FeliCa 和其向后兼容方式被标准化为 ISO/IEC IS 18092。

相关②:Suica 因相关 ① 中所列出的问题,导致欲支持 Suica 的芯片需要单独支持 FeliCa 技术。故很长一段时间内只有日本手机厂商的设备支持 Suica 技术。而苹果在 2016 年推出的 iPhone 7 系列上正式支持了 Suica 技术,惟仅支持日本地区售卖的 iPhone 7/Apple Watch Series 2 系列。后期推出的 iPhone 8/X/Appl Watch Series 3 系列则是全球支持 Suica 技术,仅需要将国家 / 地区调整为日本即可。

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Apple日本官网对Suica的说明


● 应用

可能上边的参数看的你头很痛,那么在这一段我会尽可能列举出现在对于 NFC 在大家身边的应用实例,给大家一个更直观的认识。

1.非接触式支付(以 Samsung Pay 为例)

其实这里以 Samsung Pay 为例子并不是个人偏好的原因,是因为个人觉得 Samsung Pay 还能体现 NFC 技术的其他一些缺憾。本节大部分内容适用于包括但不限于 Apple Pay/Mi Pay / 银联云闪付的基于 NFC 技术的无现金支付服务。

Samsung Pay 基于 NFC 和 MST(磁信号安全传输),在中国大陆有移动支付和电子现金功能。通过和金融机构合作,使得用户可以把信用卡 / 储蓄卡添加到手机中,通过 NFC 的短距离高频率特性来较安全的传输卡片信息到商户。而三星额外支持的 MST 技术使得 Samsung Pay 可以在较老旧的银行卡读取器上通过模拟磁信号的方式传输数据进行消费,一定程度上减轻了商户端的成本。

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Apple Pay通过NFC进行数据交换

一般来说各种 Pay 通行的做法是使用一个设备专属卡号和一个独有的交易代码而非真实银行卡号,存储在本地而不会上传到云端和商户。这种做法可以一定程度上避免真实数据的泄露。直观表现就是在刷机之后银行卡会失效,重新绑定之后设备卡号会有变动。因银联等大力优惠推广的缘故,目前各种 Pay 的使用率正在不断提升。

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Apple Pay对隐私的保护

2.城市交通卡及相关附带功能(以小米公交和深圳通为例)

城市交通卡方面的应用有两种方式:NFC-SIM 和虚拟交通卡。早期没有各种各样的 Pay,大多数应用的便是 NFC-SIM。NFC-SIM 严格意义上属于一个模块,它的实现需要手机上内置 NFC 的模块和天线,并把引脚引到 SIM 卡上相关的模块才能使用。由于 NFC-SIM 交通卡的充值不便(需要专用充值设备)、后期大多数运营商都没有推出 nano-SIM 的 NFC-SIM 卡,加上各种 Pay 普及开,已经逐渐消亡。

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北京一卡通+中国移动的NFC-SIM

而现在我们常用的虚拟交通卡则是和非接触支付差不多的原理,通过 NFC 技术来模拟传输交通卡信息进行扣费。这种技术的优点是只需要手机支持,无需改造现有读取设备,所以迅速推广开来。但部分手机的虚拟交通卡不支持关机刷卡,并且可能因软件问题导致卡片冲突(小米上海交通卡在升级 Android 9 之后不能充值,后期通过升级才解决),NFC-SIM 则没有这些问题。但这项技术实在是方便(系统整合),已经大面积的推广开。

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小米公交和华为Pay交通卡起步较早,已经覆盖全国大多数大城市


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小米公交刷卡界面

虚拟交通卡的延伸应用之一是读取实体卡片的数据,让用户可以查阅余额、最近消费甚至是充值。延伸应用之二是各种模拟门卡,但有较大局限性(只能应用在 13.56MHz 频率、不能加密等等)。

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许多手机的系统支付服务都可以读取交通卡甚至是银行卡信息


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支付宝和微信可以读取交通卡并进行充值


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3.数据共享(以 Android Beam 为例)

Android Beam 初次亮相于 Android 4.0,原理是用 NFC 来进行蓝牙配对,进而传输网页书签等数据。分享是单方面的动作,发送数据出去的设备并不会从接收的设备得到任何数据。在 Android 4.1 上可以传输照片和视频。Android Beam 也可传输前台 app 的信息(由 app 决定),如果没有决定则会传输前台 app 在 Google Play 商店的详情页。

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基于Android P的MIUI 10上依然有Android Beam,然而使用率实在不高

三星的 S Beam 在此基础上改进,将蓝牙传输变为 Wi-Fi 直连,速度更快,适合传输大文件。

4.蓝牙结合应用

这技术最广泛的应用是蓝牙耳机以及智能设备的配对。但因我在使用 AirPods 和 iPhone 的缘故无法展示给大家。原理是通过 NFC 交换蓝牙信息,接着进行配对。


● 想

大概 2013 年的时候,许多手机都有 NFC,那时候我在用的 Galaxy S3 就有 NFC。但那时候厂商们并没有开发出那么多新奇的功能,NFC 也就是传输文件配对一下。后来换到小米 4 就没有 NFC,也觉得无所谓。但到了 2018 年,NFC 也成为了旗舰手机的标配。现阶段的 NFC 大多数还是用于交通卡,而我自己最常用的是交通卡,深切的感受到科技发展给生活带来的便利。科技应当给人服务,希望厂商们多努力,给用户更好的体验。


后话

正文到这里就结束了,如果你有想法的话可以在评论区留言,一起讨论。新人初次写文,如有不足还请多多包涵!如果喜欢的话可以点赞转发收藏一下,你的支持是我持续努力的动力!



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