CN103684537A - 以非nfc移动设备实现近场通信（nfc）应用的方法和其*** - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于使用已有的非NFC移动设备实现近场通信（NFC）应用的方法和***。非NFC移动设备装备有经适当地初始化和个人化以经由NFC实施用户选择的事务的安全存储器。移动设备还安装有适当的传输层，用于与电耦连到工业标准事务终端的定制Wi-Fi读卡器进行通信。

Description

以非NFC移动设备实现近场通信(NFC)应用的方法和其***

技术领域

本发明的实施例总地涉及使用移动设备的近场通信（NFC）***以及安全（secured）认证和存储，并且更具体地，涉及使用现有的非NFC移动设备作为与定制Wi-Fi读卡器的前端交互。

背景技术

多数当前的近场通信应用是在访问控制、个人标识、支付、电子票务、便携式文件和产品标识的方面。这些应用用于多种领域，例如公共交通、泊车、公司胸卡、护照、大学卡、租车、司机驾照、积分卡、过路费、洗车、复印机、自动贩卖机、医疗数据存储、集装箱标识、库存管理等等。

目前，多数支付应用使用接触式（ISO7816）、无接触式（ISO14443）智能卡或双接口卡。这些卡是鲁棒性的、寿命延长、以防欺诈和操纵的高安全性来制成、维护成本降低并且是用户友好的。

这些应用中的多数无接触式卡是具有内置防冲突特征的ISO14443微处理器卡，该特征允许从呈现在读卡器处的两张或更多张卡中选择出一张卡以确保后进入检测场的卡不会干涉当前通信。这些卡通常根据由ISO9798-2所规定的安全性标准来支持认证技术。

在2004年，形成了NFC论坛并且从那时起NFC论坛转向建立用于NFC应用的技术。已使用具有SWP（单线协议）NFC用户身份模块（SIM）的专用NFC电话实施了成功试验。然而，有若干问题已延误该技术的采用。原因之一是专用NFC手机的大规模可用性方面的延误。另一个原因是需要附加的***以管理SIM中的空间对不同卖方的分配，加载应用和相关的安全密钥等来管理整体安全性。

从上文和其他问题来看，非常需要用于近场通信应用的改进的***和方法。

发明内容

本发明的实施例允许现有的非NFC专用移动设备被适当地配置以便利NFC应用和事务（transaction）。这点特别有利，因为用户不必须为获取对NFC应用的访问权限而替换其已有的移动设备。进一步地，由本发明所公开的配置步骤是方便并且用户友好的。

根据本发明的一个实施例，使用非NFC移动设备实现近场通信（NFC）应用的方法包括：将传输层安装到非NFC移动设备的存储器存储中；将所选择的事务应用安装到电耦连到移动设备的安全存储器中，所选择的事务应用适用于一旦从移动设备或Wi-Fi读卡器接收命令则处理预定义的事务；当移动设备进入Wi-Fi读卡器的检测区时检测Wi-Fi读卡器的存在，并建立移动设备和Wi-Fi读卡器之间的连接；使用传输层，检测从读卡器所发出的至少预定强度的信号，并且一旦成功检测，则交叉认证移动设备和Wi-Fi读卡器；以及根据所选择的事务应用，通过在移动设备和事务终端之间经过传输层和与事务终端电耦连的Wi-Fi读卡器二者传递事务数据来处理预定义的事务。

根据本公开的另一个实施例，使用非NFC移动设备实现近场通信（NFC）应用的***包括：Wi-Fi读卡器，与事务终端电耦连；非NFC移动设备，包括：安全存储器，具有用于存储至少一个事务应用的应用存储区域，该事务应用适用于一旦从移动设备或Wi-Fi读卡器接收命令则处理预定义的事务；存储器存储，安装有传输层应用；处理器，用于操作移动设备包括传输层应用的操作，其中传输层应用适用于检测从Wi-Fi读卡器所发出的至少预定强度的信号，并且一旦成功检测，则传输层应用适用于交叉认证移动设备和Wi-Fi读卡器，并通过在移动设备和事务终端之间传递事务数据来处理预定义的事务。

附图说明

将通过非限制性示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行进一步的描述，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的、实现以非NFC移动设备实现NFC应用的***的概览图；

图2是非NFC移动设备的安全存储器的框图；

图3是用于配置非NFC移动设备的流程序列；

图4是用于初始化移动设备的流程序列；

图5是用于个人化与事务应用相关的机密和数据密钥的流程序列；以及

图6是使用经初始化和个人化的移动设备来实施事务的流程序列。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述大量的特定细节以提供对本发明的各种示例性实施例的更透彻的理解。然而，本领域的技术人员应该清楚，本发明的实施例可以在没有一些或所有这些特定细节的情况下得以实施。在其他实例中，未详细描述公知过程操作以避免对所描述的实施例的相关方面造成不必要的混淆。在附图中，相似的参考数字贯穿各视图来指代相同或类似的功能性或特征。

对图1进行参考，其示出以非NFC移动设备实现NFC应用的***。

根据本发明的第一方面，提供了功能相似于标准Wi-Fi路由器或接入点的Wi-Fi读卡器14。Wi-Fi读卡器14遵从IEEE802.11n/g/b，支持达到150Mbps的无线速度，并可与2.4GHz Wi-Fi设备兼容。Wi-Fi读卡器14还支持WEP、WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK加密以及TCP/IP协议。Wi-Fi读卡器14可具有达到约100cm的信号范围，并且其他合适的信号范围是可能的。

根据本发明的第二方面，存在应用编程接口（API）用于在Wi-Fi读卡器14和工业标准终端或事务终端16之间提供通信接口用于处理事务例如支付。在使用中，API允许Wi-Fi读卡器14和终端16之间的数据转移用于便利事务。

根据本发明的第三方面，提供了电耦连到移动设备12的安全存储器20。安全存储器20可被提供为用户身份模块（SIM）或适用于存储安全数据和信息的任何其他数据存储装置。

根据本发明的第四方面，提供了驻留在安全存储器20的更新应用，其适用于基于从移动设备12或Wi-Fi读卡器14所接收的命令来更新安全存储器20的各自部分以存储或删除应用或安全性信息（例如密钥或数据）并适用于对移动设备12或Wi-Fi读卡器14返回结果代码。

根据本发明的第五方面，至少提供了驻留在安全存储器20中的事务应用。事务应用适用于执行预定义的事务，包括更新和存储在安全存储器20的特定部分中的数据。一旦从移动设备12或Wi-Fi读卡器14接收适当的命令则事务应用将被执行。

根据本发明的第六方面，提供了传输层应用，其作为计算机可执行指令被提供以便利NFC应用。传输层应用驻留在移动设备12的存储器中并适用于查明或分析来自Wi-Fi读卡器14的信号强度，连接到驻留在安全存储器20中的预定义的服务集标识符（SSID）。当检测到预定义强度的信号时，建立移动设备12和Wi-Fi读卡器14之间的连接；传输层应用随后交叉认证移动设备12与Wi-Fi读卡器14。传输层应用还适用于在移动设备12和Wi-Fi读卡器14之间通信和转移请求、响应和数据。传输层应用进一步适用于根据如上文所描述的本发明的第四和第五方面转移数据。

对图2进行参考，其是移动设备12的安全存储器20的框图。安全存储器20可被提供为SIM或适用于与移动设备12一起使用或与移动设备12集成的任何存储器存储。

安全存储器20可包括三个分开的区域，如下：

（a）应用存储区域。存储器的该部分可预留用于存储事务应用以处理预定义的事务，诸如强制的密钥更新应用和可选的支付、电子票务、标识、电子钱包。在本公开中，术语“事务”不限于基于支付的转移；其指代数据的传输和处理，和/或对项目或服务的获得和支付的行为。

（b）安全数据存储区域。存储器的该部分可存储强制的传输和事务应用密钥以及其他强制的和可选的应用数据存储。

（c）数据更新插件或模块。当任何事务应用需要更新任何数据时，利用存储器的该部分。可仅由该插件对强制的和可选的数据进行操作。数据更新插件确保针对实际数据所要求的安全性和访问控制。

除安全存储器以外，移动设备12还可包括用于操作移动设备12包括传输层应用的操作的处理器、用于显示通知的显示屏、具有输入装置和输出装置的用户接口和本领域已知的其他部件。

对图3进行参考，其示出用于配置用于NFC应用的移动设备12的流程序列300。

当用户希望使用已有的非NFC移动设备12用于NFC应用时，实施流程序列300。流程序列300以将用于NFC应用的传输层加载/安装到非NFC移动设备12的存储器存储中而开始（块302）。可在公共源上使传输层可用，公共源例如用于

设备的App Store^sm、用于Android^tm移动设备12的Android Market或Google Play。在使用中，传输层适用于将移动设备12连接到Wi-Fi读卡器14，通过分析来自Wi-Fi读卡器14的信号的强度来检测移动设备12是否在读卡器14的预定义的连接区18b例如10cm内，以及在移动设备12和Wi-Fi读卡器14之间传输数据。此后，流程序列300继续进行格式化移动设备12的安全存储器20并将密匙更新应用和数据更新插件加载/安装到安全存储器20中（块304）。而且，序列继续进行经由密钥更新应用将所要求的传输密钥和任何其他数据加载/安装到安全存储器20的密钥存储区域（在安全数据存储区域中）中（块306）。上文所描述的序列可经由Wi-Fi、空中下载编程（OTA）（使用ISO11.14）或通过Wi-Fi读卡器来实施。

对图4进行参考，其示出用于在图3的流程序列300已发生之后初始化移动设备12的流程序列400。流程序列400以取决于所要求的事务的类型从事务应用的数据库中选择一个或多个优选事务应用而开始（块402），并随后将相关联的事务应用模块加载/安装到安全存储器20的应用存储区域中（块404）。这可经由Wi-Fi、OTA（使用ISO11.14）或通过Wi-Fi读卡器14来实施。

在该阶段，事务应用模块是休眠的（dormant）并且不可用，直到事务应用的个人化完成为止。对图5进行参考，其示出用于通过使用传输密钥经由空中下载编程（使用ISO11.14）或读卡器14加载/安装应用的特定所要求的密钥、机密和数据来个人化事务应用模块的流程序列500。具体地，流程序列500以使用传输密钥将事务应用相关的机密密钥加载/安装到安全数据存储区域中而开始（块502）。此后，流程序列500前进到使用事务应用相关的机密密钥将事务应用相关的数据密钥加载/安装到安全数据存储区域中（块504）。

对图6进行参考，其示出用于使用经初始化和个人化的移动设备12以实施事务的流程序列600。

流程序列600以用户携带其移动设备12接近电耦连到工业终端16的Wi-Fi读卡器14用于处理事务例如支付而开始（块602）。终端16和/或Wi-Fi读卡器14可遵循预定义的防冲突规则，其允许终端16和/或读卡器14从呈现在读卡器14处的两个或更多个移动设备中选择出一个移动设备12，并确保后进入检测场的移动设备将不会干涉与移动设备12的当前通信。

当移动设备12进入预定义的检测区18a例如Wi-Fi读卡器14的预定义的短范围内时，移动设备12以存储在其安全数据存储中的预定义的服务集标识符（SSID）来检测Wi-Fi读卡器14（块604）。移动设备12可随后使用存储在安全存储器20中的安全性选项、根据标准IEEE802.11n/g/b连接步骤建立与Wi-Fi读卡器14的连接（块606）。当移动设备12的传输层检测到从Wi-Fi读卡器14发出的至少预定义强度的信号时，经由读卡器14在移动设备12和终端16之间实施例如类似于ISO9798-2标准的交叉认证步骤（块608）。典型地，当移动设备12进入预定义的连接区18b例如距Wi-Fi读卡器14为10cm时，来自Wi-Fi读卡器的所检测到的信号达到至少预定义的强度。在交叉认证被成功实施以后，可通过终端16发起事务步骤例如支付、标识，并且以移动设备12来处理预定义的事务（块610）。针对移动设备12和Wi-Fi读卡器14之间的数据或信息转移可使用流密码（cipher）方法或任何其他合适的方法。取决于事务的性质，可能在处理预定义的事务以前提示用户认可某些动作，例如支付类型动作。在事务期间，如果要求，那么移动设备12可向终端16提供事务状态，例如以代码形式。在事务完成以后，移动设备12可提供指示成功或不成功事务和任何错误的完成代码（块612）。取决于事务应用和取决于完成代码，适当的消息可通过事务应用显示在移动设备12上。在完成事务以后，读卡器14可终止较早建立的与移动设备12的连接（块614）。

示例：通行费支付应用

本发明的实施例可应用于通行费支付，下面描述一个示例。在通行费支付应用中，标准工业通行费支付终端16安装在沿机动高速公路上某些位置的收费站处。具有非NFC移动设备12例如Android手机的用户想要使用他的手机来在收费站处理通行费支付。通行费运营商应具有与用户的电信运营商的协作。

准备：

用户首先获得专门指定的、将提供安全存储器20的SIM卡。SIM卡可加载有经变化的传输密钥，其通过对通行费运营商已知的机密主密钥和与该SIM卡相关的唯一数字进行变化来生成，该唯一数字诸如但不限于SIM卡唯一序列号即集成电路卡标识符（ICCID）。

初始化：

用户登录托管各种事务应用的数据库例如用于Android^TM移动设备12的Android Market或Google Play以选择随后被下载和安装的、相关联的通行费支付应用。在安装期间，与通行费支付应用相关联的传输层安装在移动设备12的存储器存储中，通行费支付应用安装在安全存储器20中，具体来讲在应用存储区域中。

个人化：

通行费运营商现在可使用来自电信运营商的OTA服务发送可应用于该移动设备12的、以经变化的传输密钥所加密的数据和实际经变化的操作密钥。当移动设备12接收这些OTA11.14消息时，其调用具有特定数据的数据更新插件。数据更新插件使用来自密钥存储的经变化的传输密钥解密消息并将密钥存储到密钥存储中的特定位置。数据更新插件在通行费数据存储中存储通行费数据、电子钱包数据、SSID以及与IEEE802.11n/g/b相关的安全性密钥和类型。移动设备12现在准备好经由NFC使用通行费支付应用。

分别地，在收费站处的定制Wi-Fi读卡器14可使用由读卡器14的生产商所提供的API与工业支付终端16集成。

使用：

当用户到达收费站，他激活其移动设备12中的通行费支付应用并携带其移动设备12接近读卡器14。移动设备12处理器从安全存储器20检索针对通行费操作经个人化的SSID。当移动设备12在读卡器14的检测区18a内时，移动设备12以正确的SSID检测到读卡器14并使用存储在安全存储器20中的安全性选项建立与读卡器14的连接。这是标准IEEE802.11n/g/b连接步骤。

传输层现在可前进到分析来自Wi-Fi读卡器14的信号强度。当移动设备12在读卡器14的连接区18b例如10cm内时，由传输层检测到来自Wi-Fi读卡器14的、至少预定义强度的信号。一旦检测到读卡器14接近连接区18b内，则通行费支付应用被激活以开始交叉认证。同时，Wi-Fi读卡器14和移动设备12之间的数据转移可通过传输层传递。在交叉认证期间，通行费支付应用使用来自密钥存储区域的应用密钥经由传输层实施与终端16的交叉认证。交叉认证一经完成，终端16向通行费支付应用发送所要求的借记（debit）命令。通行费支付应用将检查用户电子钱包的当前余额，如果用户当前余额允许通行费金额的借记，那么提示可呈现在移动设备12屏幕上来要求来自用户的授权以继续进行对通行费金额的借记。在用户输入其授权以继续进行借记以后，通行费支付应用处理电子钱包中的借记命令并经由传输层和读卡器14将所要求的事务细节传递到收费站处的终端16。一旦事务完成，通行费支付应用就告知用户事务结果，诸如通过移动设备12屏幕上的适当通知。并且，一旦事务完成，可由用户关闭通行费支付应用并且读卡器14和移动设备12之间的连接将终止。

本发明的实施例允许在NFC应用中使用包括移动电话、智能电话、平板电脑、便携式数字助理等已有的非NFC移动设备而无需用户改变到专用的使能NFC的移动设备。

从本发明的说明书和实践方面考虑，其他实施例对本领域技术人员是显而易见的。此外，使用某术语的目的是出于描述清楚起见，并非限制本发明所公开的实施例。上文描述的实施例和特征应认为是示例性的，本发明由所附权利要求所定义。

Claims (9)

1.一种使用非NFC移动设备实现近场通信（NFC）应用的方法，所述方法包括：

将传输层安装到非NFC移动设备的存储器存储中；

将所选择的事务应用安装到电耦连到所述移动设备的安全存储器中，所述所选择的事务应用适用于一旦从所述移动设备或Wi-Fi读卡器接收命令则处理预定义的事务；

当所述移动设备进入所述Wi-Fi读卡器的检测区时检测所述Wi-Fi读卡器的存在，并建立所述移动设备和所述Wi-Fi读卡器之间的连接；

使用所述传输层，检测从所述读卡器所发出的至少预定强度的信号，并且一旦成功检测，则交叉认证所述移动设备和所述Wi-Fi读卡器；以及

根据所述所选择的事务应用，通过在所述移动设备和事务终端之间经过所述传输层和与所述事务终端电耦连的所述Wi-Fi读卡器二者传递事务数据来处理所述预定义的事务。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测区达到100cm。

3.根据权利要求1所述的方法，其中当所述Wi-Fi读卡器在距所述移动设备10cm内时所述检测所述预定强度的所述信号发生。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在将传输层安装到非NFC移动设备的存储器存储中以后，将密钥更新应用和数据更新插件安装到所述安全存储器中。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：经由所述密钥更新应用将传输密钥安装到所述安全存储器中。

6.一种使用非NFC移动设备实现近场通信（NFC）应用的***，所述***包括：

Wi-Fi读卡器，与事务终端电耦连；

非NFC移动设备，包括：

安全存储器，具有用于存储至少一个事务应用的应用存储区域，所述事务应用适用于一旦从所述移动设备或所述Wi-Fi读卡器接收命令则处理预定义的事务；

存储器存储，安装有传输层；

处理器，用于操作所述移动设备包括所述传输层的操作，

其中所述传输层适用于检测从所述Wi-Fi读卡器所发出的至少预定强度的信号，并且一旦成功检测，则所述传输层适用于交叉认证所述移动设备和所述Wi-Fi读卡器，并适用于通过在所述移动设备和所述事务终端之间传递事务数据来处理所述预定义的事务。

7.根据权利要求6所述的***，其中所述传输层适用于当所述Wi-Fi读卡器在距所述移动设备10cm内时检测从所述Wi-Fi读卡器所发出的至少预定强度的信号。

8.根据权利要求6所述的***，其中所述安全存储器具有安装到所述安全存储器中的密钥更新应用和数据更新插件。

9.根据权利要求8所述的***，其中所述安全存储器经由所述密钥更新应用安装有传输密钥。

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