NFC技術(shù) 認(rèn)識(shí)公交一卡通的第一步

　　如果你厭煩了隨身攜帶公交卡的話，NFC便可輕易將你從中解脫。通過用NFC綁定手機(jī)或者智能手表，你大可輕而易舉地拋棄公交卡。NFC模擬公交卡的另一大優(yōu)勢(shì)是，同一部設(shè)備可以通過更換內(nèi)部數(shù)據(jù)，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(shè)備在多個(gè)城市中使用的任務(wù)，這是兩種方案最簡單和本質(zhì)的分別。也就是說，有了NFC,你可以輕易做到“一卡在手，天下我有”。

NFC技術(shù) 認(rèn)識(shí)公交一卡通的第一步

　　第一部搭載NFC的手機(jī)諾基亞 6131 在 2006 年發(fā)布，第一臺(tái)支持NFC的安卓手機(jī)則是 2010 年發(fā)布的 Nexus S。2012 年底，國產(chǎn)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(nèi)在 2016 年開始運(yùn)營的 Apple Pay、三星智付、華為 / 小米支付等服務(wù)，算是NFC這么多年來最大規(guī)模的應(yīng)用。

　　NFC全稱 Near Field Communication(近場通信)，從 RFID 和互連技術(shù)演變而來，在 2003 年由飛利浦和索尼聯(lián)合研發(fā)。2004 年他們和諾基亞創(chuàng)立了用于建立和推廣NFC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的NFCForum 協(xié)會(huì)。時(shí)至今日，中移動(dòng)、華為中興、小米魅族、vivo、OPPO 等廠商都已經(jīng)是NFCForum 的成員。

　　技術(shù)特性與優(yōu)勢(shì)：NFC工作于 13.56MHz，最大傳輸速度只有 424kbit/s，有效傳數(shù)據(jù)率距離只有 10cm 左右(實(shí)際上公交卡和手機(jī)的NFC距離一般連 5cm 都不到)，但它的優(yōu)點(diǎn)是不需要麻煩的配對(duì)過程，就能直接讀取和交換數(shù)據(jù)，可以理解為是用傳輸距離 " 換 " 耗電和安全性的互聯(lián)技術(shù)。此外，NFC還有絕群的配對(duì)速度，配對(duì)速度小于 0.1ms(可以提升體驗(yàn)和安全性)，作為對(duì)比藍(lán)牙大約是 6 秒，紅外需要 0.5 秒左右。

　　NFC標(biāo)簽、公交卡 / 門禁卡等被讀的對(duì)象，通過線圈感應(yīng)生電產(chǎn)生的電力驅(qū)動(dòng)，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，因?yàn)樯漕l工作距離很短，其所需的電量也很低，常開的電量消耗也遠(yuǎn)比藍(lán)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(qū)域)三部分構(gòu)成。使用 CLF+ 天線即可完成常見的公交卡余額讀取，而如果把手機(jī) / 手表模擬成公交卡(空中發(fā)卡和充值)就需要 SE 部分的加入。而我們?cè)谕饷婵吹降模瑒t是芯片 + 線圈的結(jié)構(gòu)(拆開公交卡和閃付銀行卡，里面也是這兩個(gè)基本構(gòu)成)。線圈一般會(huì)安裝在背殼或貼著電池放置，一般都是通過手機(jī)背部進(jìn)行NFC的感應(yīng)。

　　工作模式與用途

　　NFC有主動(dòng)、被動(dòng)、雙向 3 種工作模式，分別對(duì)應(yīng)手機(jī)和智能手表 / 手環(huán)中的讀卡器(如手機(jī)讀取公交卡余額)、卡模擬(如手機(jī)模擬公交卡、門禁卡)、P2P(即類似藍(lán)牙那樣點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸)三種工作模式。對(duì)應(yīng)NFC的 3 種工作模式，NFC的用途，按照應(yīng)用范圍從小到大，大概分為下面 3 大類：

　　雙向(P2P 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸模式)：主要是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)勢(shì)是近距離靠近即可完成配對(duì)，省去密碼輸入。在 Android 4.0 的時(shí)代加入的 Android Beam，技術(shù)原理是兩部NFC手機(jī)之間，通過NFC對(duì)兩部手機(jī)的藍(lán)牙進(jìn)行初始化連接(NFC基本是用來負(fù)責(zé)傳輸配對(duì)信息)，然后相互傳輸網(wǎng)址、聯(lián)系人、圖片、音樂、視頻等數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)分享。

　　三星的 S Beam 則是通過把藍(lán)牙傳輸改為 wifi 傳輸，雖然只能在三星手機(jī)之間使用，但速度因此大幅提高。另外一個(gè)比較特殊的用法，是索尼相機(jī) / 音箱等產(chǎn)品常見的NFC配對(duì)，同樣是通過NFC進(jìn)行傳輸協(xié)議和信息的傳遞，以完成快速簡單的配對(duì)。但無奈NFC的普及率太低，以及微信等通訊軟件的強(qiáng)大，這個(gè)功能對(duì)于 99% 國內(nèi)用戶都沒有實(shí)際價(jià)值。

　　手機(jī)查看公交卡余額的功能早在 2012 年就有了

　　主動(dòng)(讀卡器模式)：NFC兼容符合 ISO7816-3 / ISO15693 / FeliCa(索尼提出的標(biāo)準(zhǔn)，日本應(yīng)用較多)PBC2.0(中國人民銀行的第二代金融 IC 卡規(guī)范，主要用在銀行卡上，閃付卡的電子賬戶部分就是這種)等標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)簽等產(chǎn)品中未加密的余額、交易記錄等信息。

　　現(xiàn)在看回來相當(dāng)雞肋的NFC標(biāo)簽

　　當(dāng)中的NFC標(biāo)簽曾經(jīng)火過一段時(shí)間，除了部分早期NFC手機(jī)會(huì)配送幾塊可以自行讀寫的NFC標(biāo)簽外，部分廠商甚至制作了NFC戒指等智能產(chǎn)品。它本質(zhì)上是記錄了網(wǎng)址、號(hào)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(jī)的模式、開啟某些功能、打開網(wǎng)址之類的。對(duì)于大多數(shù)人來說，這個(gè)讀卡器模式的最大用途，只是讀取公交卡余額而已。

　　被動(dòng)(卡模擬模式)：顧名思義，就是讓手機(jī) / 手表的NFC模擬 / 偽裝成上面說到的各種NFC兼容標(biāo)準(zhǔn)的卡片。這也是整個(gè)NFC領(lǐng)域，應(yīng)用最廣泛、最被看好的用途，當(dāng)中包括把手機(jī) / 手表模擬成門禁卡、公交卡，進(jìn)行銀聯(lián)閃付、Apple Pay、三星智付、華為 / 小米 Pay 等。出現(xiàn)時(shí)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。

　　NFC模擬門禁卡等IC卡

　　門禁卡可以粗略分為IC卡和 ID卡兩種，簡單的門禁卡，手機(jī) / 手表也能讀取和NFC模擬它的 UID，就能代替卡片了。復(fù)雜的門禁卡，包含 UID、sector、keya/b、data 等數(shù)據(jù)，當(dāng)中的加密內(nèi)容是無法模擬的?？梢耘浜?TagInfo 等 app 嘗試讀取卡片的 UID 進(jìn)行嘗試。

　　NFC模擬公交卡

　　為了方便，為了少帶一張實(shí)體卡，我們可以選擇把實(shí)體卡塞到手機(jī)殼，高端點(diǎn)的甚至可以肢解公交卡，再把芯片和線圈塞到手機(jī)殼或后蓋里(如果手機(jī)還能開后蓋的話)。而市面上有不少智能產(chǎn)品，也以 " 異形卡 " 的形式內(nèi)置了公交卡。

　　2015 年集中出現(xiàn)過一批類似刷刷手環(huán)等支持某些城市公交卡的產(chǎn)品，像 StarWrist 智能手表、握奇 Sharkey 智能手表、老虎魚手表和興業(yè)銀行推出的興動(dòng)力支付手環(huán)(它還支持閃付)，估計(jì)很多人連聽沒聽說過。這些方案的最大缺點(diǎn)是需要額外買個(gè)智能設(shè)備，其次是在國內(nèi)這種幾乎大城市都有自己的公交卡的環(huán)境下，城市間的公交卡并不通用，這直接導(dǎo)致這類產(chǎn)品有嶺南通、一卡通等版本，而且無法在對(duì)方的領(lǐng)域使用。

　　而NFC模擬公交卡的優(yōu)勢(shì)是，同一部設(shè)備可以通過更換內(nèi)部數(shù)據(jù)，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(shè)備在多個(gè)城市中使用的任務(wù)，這是兩種方案最簡單和本質(zhì)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 ……

　　開通虛擬公交卡后的 Ticwatch 2NFC

　　開通時(shí)間與費(fèi)用：華為 Pay 的公交卡功能在 16 年 8 月底公測(cè)，暫時(shí)只支持上海;小米 Pay 在 9 月 1 日正式開通，宣稱支持 34 個(gè)城市一卡通，是現(xiàn)在支持?jǐn)?shù)目最大的一個(gè)，但部分標(biāo)注城市和部分機(jī)型還沒開通;三星智付的公交卡，在 16 年 12 月正式上線，暫時(shí)只支持北京和上海。在服務(wù)開通初期，三星和小米分別有過 1 元和免費(fèi)的開卡優(yōu)惠補(bǔ)貼，現(xiàn)在的開卡費(fèi)用一般在 20-29 元之間。

　　支持設(shè)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(jī)型號(hào)可以在各自查詢。最新的銀行和公交卡支持一般會(huì)先在論壇和開發(fā)版系統(tǒng)中出現(xiàn)，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(cè)第六版系統(tǒng)之后，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(chǎn)品方面支持NFC模擬公交卡的，現(xiàn)在只有出門問問的 Ticwatch 2NFC(現(xiàn)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(huì)搭載。而三星剛推出的 Gear S3 系列是支持三星智付的，但國內(nèi)還沒有為它開通公交卡服務(wù)。

　　充值與查詢：這些設(shè)備模擬的公交卡，除了可以在自己的 app 上查詢余額和充值外，都和實(shí)體卡一樣，可以通過別的NFC手機(jī)進(jìn)行讀取余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(jìn)行充值。

　　限制與用途：出于公交卡發(fā)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(hào)。一旦開通，公交卡就和手機(jī)本體綁定了，刷機(jī)后公交卡還會(huì)在，但換機(jī)之后公交卡也無法跟著賬號(hào)一起轉(zhuǎn)移到新手機(jī)了。最遺憾的是，無論采用實(shí)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(gè) " 限制 " 則是來自于公交卡本身，這種需要穩(wěn)定快速工作的工具，充值和上車打卡時(shí)就會(huì)對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行擦寫，無需聯(lián)網(wǎng)，也無需記名認(rèn)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。