2017年2月24日星期五

三星/華為支付為何物?NFC技術全面科普

Posted on 上午8:54 by kenman man

http://www.igao7.com/news/201702/15cz4ErbsuMow0c2.html?from=feed 

NFC在手機上出現,已經過去11個年頭了。但即便如此,大多數人看到NFC還是懵逼的。NFC作為一個可玩可用的功能,無論大家是用來代替各種卡片,還是作為閒聊裝逼的談資,還是很有必要和大家全面地介紹一下的。



歷史與技術基礎

第一部搭載NFC的手機諾基亞6131在2006年發佈,第一台支持NFC的安卓手機則是2010年發佈的Nexus S。2012年底,國產旗艦開始慢慢搭載NFC,蘋果陣營則是在2014的iPhone 6開始搭載,而國內在2016年開始運營的Apple Pay、三星智付、華為/小米支付等服務,算是NFC這麼多年來最大規模的應用。

NFC全稱Near Field Communication(近場通信),從RFID和互連技術演變而來,在2003年由飛利浦和索尼聯合研發。2004年他們和諾基亞創立了用於建立和推廣NFC技術標準的NFC Forum協會。時至今日,中移動、華為中興、小米魅族、vivo、OPPO等廠商都已經是NFC Forum的成員。



技術特性與優勢:NFC工作於13.56MHz,最大傳輸速度只有424kbit/s,有效傳數據率距離只有10cm左右(實際上公交卡和手機的NFC距離一般連5cm都不到),但它的優點是不需要麻煩的配對過程,就能直接讀取和交換數據,可以理解為是用傳輸距離「換」耗電和安全性的互聯技術。此外,NFC還有絕群的配對速度,配對速度小於0.1ms(可以提升體驗和安全性),作為對比藍牙大約是6秒,紅外需要0.5秒左右。

NFC標籤、公交卡/門禁卡等被讀的對象,通過線圈感應生電產生的電力驅動,所以無需電池,體型和重量都可以做得很小。而即便是工作在讀卡器模式,因為射頻工作距離很短,其所需的電量也很低,常開的電量消耗也遠比藍牙要低。

硬件組成:NFC硬件部分由CLF(非接前端模塊)、射頻天線、SE(Secure Element安全區域)三部分構成。使用CLF+天線即可完成常見的公交卡餘額讀取,而如果把手機/手錶模擬成公交卡(空中發卡和充值)就需要SE部分的加入。而我們在外面看到的,則是芯片+線圈的結構(拆開公交卡和閃付銀行卡,裡面也是這兩個基本構成)。線圈一般會安裝在背殼或貼著電池放置,一般都是通過手機背部進行NFC的感應。

工作模式與用途

NFC有主動、被動、雙向3種工作模式,分別對應手機和智能手錶/手環中的讀卡器(如手機讀取公交卡餘額)、卡模擬(如手機模擬公交卡、門禁卡)、P2P(即類似藍牙那樣點對點數據傳輸)三種工作模式。

對應NFC的3種工作模式,NFC的用途,按照應用範圍從小到大,大概分為下面3大類:

雙向(P2P點對點數據傳輸模式):主要是點對點的數據傳輸,優勢是近距離靠近即可完成配對,省去密碼輸入。在Android 4.0的時代加入的Android Beam,技術原理是兩部NFC手機之間,通過NFC對兩部手機的藍牙進行初始化連接(NFC基本是用來負責傳輸配對信息),然後相互傳輸網址、聯繫人、圖片、音樂、視頻等數據和文件,通過第三方app可以完成wifi密碼、地址等其他類型的數據分享。

三星/華為支付為何物?NFC技術全面科普

三星的S Beam則是通過把藍牙傳輸改為wifi傳輸,雖然只能在三星手機之間使用,但速度因此大幅提高。另外一個比較特殊的用法,是索尼相機/音箱等產品常見的NFC配對,同樣是通過NFC進行傳輸協議和信息的傳遞,以完成快速簡單的配對。但無奈NFC的普及率太低,以及微信等通訊軟件的強大,這個功能對於99%國內用戶都沒有實際價值。





手機查看公交卡餘額的功能早在2012年就有了

主動(讀卡器模式):NFC兼容符合ISO7816-3 / ISO15693 / FeliCa(索尼提出的標準,日本應用較多)PBC2.0(中國人民銀行的第二代金融IC卡規範,主要用在銀行卡上,閃付卡的電子賬戶部分就是這種)等標準,可以讀取大家常見的公交卡、卡片式的一次性車票、銀行卡、門禁卡、校園卡和NFC標籤等產品中未加密的餘額、交易記錄等信息。



現在看回來相當雞肋的NFC標籤

當中的NFC標籤曾經火過一段時間,除了部分早期NFC手機會配送幾塊可以自行讀寫的NFC標籤外,部分廠商甚至製作了NFC戒指等智能產品。它本質上是記錄了網址、號碼等簡單文本信息的NFC塑料片,可以用來切換碰一碰切換手機的模式、開啟某些功能、打開網址之類的。對於大多數人來說,這個讀卡器模式的最大用途,只是讀取公交卡餘額而已。

被動(卡模擬模式):顧名思義,就是讓手機/手錶的NFC模擬/偽裝成上面說到的各種NFC兼容標準的卡片,可以在不影響公交卡公司/銀行等企業原有模式的情況下,省卻大量的實體卡片。這是整個NFC領域,應用最廣泛、最被看好的用途,當中包括把手機/手錶模擬成門禁卡、公交卡,以及銀聯閃付、Apple Pay、三星智付、華為/小米Pay等,出現時間更早,但名聲要小很多的HCE閃付(Android  4.4+NFC+銀行app即可使用)也是其中之一。下文會重點介紹當中的門禁卡和公交卡模擬,以及銀聯閃付3個最大的用途。

模擬門禁卡等IC/ID卡



NFC Emulator門禁卡模擬app——NFC Emulator(該軟件收費較高且實際限制較多)

門禁卡可以粗略分為IC卡和ID卡兩種,簡單的門禁卡,手機/手錶也能讀取和NFC模擬它的UID,就能代替卡片了。複雜的門禁卡,包含UID、sector、keya/b、data等數據,當中的加密內容是無法模擬的。可以配合TagInfo等app嘗試讀取卡片的UID進行嘗試。

模擬公交卡

為了方便,為了少帶一張實體卡,我們可以選擇把實體卡塞到手機殼,高端點的甚至可以肢解公交卡,再把芯片和線圈塞到手機殼或後蓋裡(如果手機還能開後蓋的話)。而市面上有不少智能產品,也以「異形卡」的形式內置了公交卡。



2015年集中出現過一批類似刷刷手環等支持某些城市公交卡的產品,像StarWrist智能手錶、握奇Sharkey智能手錶、老虎魚手錶和興業銀行推出的興動力支付手環(它還支持閃付),估計很多人連聽沒聽說過。這些方案的最大缺點是需要額外買個智能設備,其次是在國內這種幾乎大城市都有自己的公交卡的環境下,城市間的公交卡並不通用,這直接導致這類產品有嶺南通、一卡通等版本,而且無法在對方的領域使用。

而NFC模擬公交卡的優勢是,同一部設備可以通過更換內部數據,模擬成不同城市的公交卡,甚至門禁卡、飯卡等卡片,從而完成一部設備在多個城市中使用的任務,這是兩種方案最簡單和本質的分別。但最遺憾的地方是,兩種方案都得再開通一張公交卡……三星/華為支付為何物?NFC技術全面科普

開通虛擬公交卡後的Ticwatch 2 NFC

開通時間與費用:華為Pay的公交卡功能在16年8月底公測,暫時只支持上海;小米Pay在9月1日正式開通,宣稱支持34個城市一卡通,是現在支持數目最大的一個,但部分標註城市和部分機型還沒開通;三星智付的公交卡,在16年12月正式上線,暫時只支持北京和上海。在服務開通初期,三星和小米分別有過1元和免費的開卡優惠補貼,現在的開卡費用一般在20-29元之間。

支持設備:市面上大家看到的三星智付/華為Pay/小米Pay,都有公交卡的模擬能力,3家廠商支持的手機型號可以在各自官網查詢,三星智付戳http://support-cn.samsung.com/samsungpay/#box03,小米支付(常見問題裡)戳https://www.mipay.com/mipayActivity,華為Pay戳http://consumer.huawei.com/cn/support/faqs/detail/index.htm?id=124407。最新的銀行和公交卡支持一般會先在論壇和開發版系統中出現,感興趣的用戶可以去各家論壇翻看。

除此之外,一加3在氫OS公測第六版系統之後,也支持北京一卡通,它和小米用的都是雪球科技的方案。智能產品方面支持NFC模擬公交卡的,現在只有出門問問的Ticwatch 2 NFC(現只支持北京一卡通和深圳通),2月底推出的華為watch 2或許也會搭載。而三星剛推出的Gear S3系列是支持三星智付的,但國內還沒有為它開通公交卡服務。

充值與查詢:這些設備模擬的公交卡,除了可以在自己的app上查詢餘額和充值外,都和實體卡一樣,可以通過別的NFC手機進行讀取餘額和查詢交易記錄的操作,用深圳的「鵬淘」和北京的「e樂充」,甚至支付寶的城市一卡通(但它的兼容性問題較多)進行充值。



限制與用途:出於公交卡發行商和銀行那邊的安全考慮,公交卡和銀行卡,綁定的都是硬件,而不是用戶賬號。一旦開通,公交卡就和手機本體綁定了,刷機後公交卡還會在,但換機之後公交卡也無法跟著賬號一起轉移到新手機了。最遺憾的是,無論採用實體卡還是NFC模擬卡的方案,都無法綁定原有公交卡,得重新開通新的公交卡,而且也是不支持退卡的。

另外一個「限制」則是來自於公交卡本身,這種需要穩定快速工作的工具,充值和上車打卡時就會對內部數據進行擦寫,無需聯網,也無需記名認證,也沒有掛失之說。它就像紙幣一樣,丟了就真的丟了,無論是誰,撿起來就可以直接使用。





而公交卡的用途,比大家想的要多很多。除了公交和地鐵,北京的停車場/室內公園/加油站/部分特約商店、上海的渡輪、蘇州的生活繳費/圖書館/特約商戶、武漢的機場高速/渡輪/特約商戶、杭州的路邊停車、廣州的渡輪/咪表停車/特約商店/部分超市和便利店,都是些冷門但相見恨晚的功能。

銀聯閃付

銀聯閃付Quickpass是銀聯推出的基於銀行卡的非接觸支付產品,對應國外Visa的Paywave和萬事達的Paypass。其特徵是非接觸式和小額支付免密碼,用起來就像公交卡一樣簡單方便。現在的Apple Pay等閃付形式,基本就是手機代替實體卡片使用,使用過程就是手機裡綁定銀行卡,通過帶有閃付標的POS機,用小額免密、指紋或常規的密碼進行消費。



NFC技術與產品技術形態表

技術路線:而閃付畢竟是銀行服務,對安全級別有很高要求。在智能硬件領域,圍繞安全和NFC,閃付有TSM和HCE兩條主要技術路線,它們的核心都是上面NFC科普提到過的SE安全模塊,分別對應實體和虛擬的SE模塊:

TSM:全稱Trusted  Service Manager可信服務管理,在2014年就開始大規模實用,針對早期安卓有NFC但沒有SE安全模塊的現狀,廠商「腦洞大開」地通過把SE安全模塊和SIM卡/TF卡等融合的方式,讓手機和智能設備可以代替實體卡進行閃付,上面提到的早期手機「模擬」公交卡也是這個技術的產物之一。

HEC:但TSM畢竟是需要更換硬件的方案,實際推行和影響效果非常有限。在差不多的時間點上,Google為Android      4.4加入了HEC(Host—Card      Emulation主機卡模擬)技術支持後,銀聯在15年中後期主推的變成了HCE閃付,通過把雲端服務器當做SE模塊使用(雲閃付中的「雲」的由來),讓沒有安全模塊的NFC手機,無需硬件SE也能直接使用閃付。



銀聯閃付在短短幾年內已經經過了幾代的發展:



早期閃付甚至連用法都很像公交卡,要用戶去銀行/ATM圈存資金到電子現金賬戶裡才能用;

後來為了省去了圈存的過程,閃付合併到銀行賬戶裡;

再到後來,為了連攜帶卡片的麻煩都省去,就衍生出了上面提到的TSM和HEC兩種技術路徑。銀聯推出的配備安全芯片的NFC-SIM以及NFC-SD卡,就是為了讓沒有SE模塊的NFC手機也能提供閃付功能;

為了省去用戶更換sim卡和購買額外硬件的麻煩,銀聯在15年末推出HEC雲閃付,無需硬件改造,只需銀行app+普通的NFC手機即可提供閃付功能。

現役蘋果、三星、華為、小米等大手機廠商的旗艦機型,除了NFC外也有自己的SE模塊了。2016年2月先後在國內上線的蘋果apple      pay、三星智付,同年8、9月的的華為和小米Pay也被銀聯歸為雲閃付的一部分。



銀聯對閃付抱有極大的期望,除開上面瘋狂的「迭代速度」,現役幾乎所有的銀行卡/信用卡都已經是自帶的閃付功能。而POS機升級這一環,銀聯的升級速度也很瘋狂。早在2015年,支持閃付的POS機佔比已經超過60%,16年底終端已經達到1050萬台,人民銀行更是宣稱2017年5月就能讓所有POS機都支持非接觸支付。

閃付的問題:本質上閃付已經很便利了,但僅僅是讓用戶瞭解怎麼用就已經很麻煩了,再加上需要POS升級、店員培訓,加上推廣效果不力等一系列原因,雲閃付一直沒有推廣開來。而同期,支付寶和微信支付這種架空了銀聯的移動支付方式的高速普及,讓銀聯閃付在Apple Pay等一眾產品出來前,地位都相當尷尬。

此外,商戶大部分估計也是站在支付寶/微信等線上支付那邊的,畢竟刷卡消費時,銀聯是要收商戶服務費的…這也間接帶來了很多店員不會用閃付POS機或不願意用的問題。上面這些都是銀聯對幾個廠商的服務那麼支持的重要原因,畢竟這些手機廠的閃付功能本質上都是虛擬了銀行卡,是原來銀行卡的延伸,沒有改變銀行原來的模式,交易信息也不會像微信支付寶那樣繞過銀行。

閃付的對手:這裡還要提一下NFC支付的一個非常強勁的競爭對手——MST(Magnetic Secure Transmission安全磁力傳輸),它是一種磁道模擬技術,最早由LoopPay開發。後者在15年2月該公司被三星收購,連著創始人Will Graylin一併進入三星。三星在部分地區的S6/S6 edge、Note 5/S6 edge+、S7/S7 edge上都搭載了這個技術。



MST技術使用的線圈

它的原理非常簡單粗暴,因為傳統POS機能識別的是銀行卡磁條信息,MST就是用線圈模擬你不同銀行卡的磁條信息,並成功地讓POS機「以為」是有普通的銀行卡刷卡了。它同樣是類似閃付的「碰一碰」刷卡,實際讀取距離在10釐米左右,除了還需要輸入密碼或簽名,體驗和刷公交卡和閃付一樣。因為無需改造現有POS機,也無需培訓費用,它才是最大限度兼容原有設備的方案。

如果這個技術得到普及,NFC閃付早就胎死腹中了,但這個技術幾乎可以當做被三星「買斷」了,三星不太可能把這個可以當做賣點的技術給同類競品,一定程度上「拯救」了NFC閃付。

使用方法:Apple Pay、三星智付、華為Pay、小米Pay等app裡,用戶可以直接添加銀行卡,現在4家服務商都已經能覆蓋大家常見的大銀行的借記卡和信用卡。為了保護隱私,開通過程中生成和以後消費的,都是卡號和實體卡不同的虛擬卡,後者更像是一張電子化的附屬卡。和把卡片實體塞在手機裡的分別,和NFC公交卡一樣,NFC閃付可以同時綁定多張卡片,而且無需物理卡片出現。



功能與使用場合/地點:在任何支持閃付的商店,開通NFC閃付的手機都可以代替實體卡片進行消費,消費額度與免密設置與實體卡一致。使用場合上,現在還是針對一線城市的用戶,畢竟閃付本身在二三線城市的使用率不高。雖然家樂福/全家/7-11/OK便利店/屈臣氏、麥當勞/肯德基/漢堡王等大型連鎖幾乎都有銀聯閃付的POS機,但人行宣稱的POS機全面支持還得等5月後,而且即便是深圳,一些不太大型的便利店和商店,他們的POS機還沒有閃付標,或者他們的店員根本不知道閃付是什麼,還有不少店舖店員不懂用POS機的閃付模式……

NFC閃付對於很多人來說,它更實用的功能是無卡取款。在有閃付標的相應銀行ATM上,選擇Apple Pay取款(誰叫蘋果知名度更高…),三星、華為、小米的機器,理論上都可以進行ATM取款。當然,三星本身還有MST,能刷卡的ATM也能取款。



安全性:針對閃付,雖然大部分銀行都有日累計不超1000的限制線和各種賠保,但閃付實體卡開啟免密支付之後,無需密碼驗證,別人撿到也是可以直接使用的,之前和這個相關的大新聞是用在汽車上的ETC盜刷門。但論安全性,智能設備上的閃付要更加安全一些,畢竟手機上有指紋和各種鎖屏密碼。因為公交卡和閃付都是涉及到設備安全芯片的,機器重置之後,已綁定的公交卡和銀行卡還是會在機器裡面。可能是公交公司處於利益考慮,銀行卡可以手動解綁和重新綁定,公交卡是無法解綁和重新綁定的。

NFC閃付可以代替實體卡片,從此不用帶實體卡出門,確實非常省心,更何況手機/手錶刷卡是個裝逼的好機會。不過論實用,其實銀聯的這些閃付還不如微信和支付寶的掃碼支付的使用場景廣,很多沒有POS機的小店家都會支持微信和支付寶,掃碼不用貼著POS機,不用收銀員調POS機的模式,而且不用和收銀員解釋了(攤手)。

No Response to "三星/華為支付為何物?NFC技術全面科普"

Leave A Reply