從證卡到手機支付和認證的必由之路
來源：中國數字音視網 作者：管理員 編輯：數字音視工程 2009-10-22 00:00:00 加入收藏 咨詢
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從證卡到手機支付和認證的必由之路
1 支付方式的演變
隨著歷史的變遷，人們的購物支付方式發生過兩次重大的變化：以物易物等價交換 —〉貴重金屬的等價值支付 —〉貨幣支付。隨著社會的安定，前面兩種形式幾乎已經蕩然無存。
1.1 支付方式變遷
在貨幣支付上也在從貨幣本身向著電子貨幣逐漸變化 貨幣—〉代金券（支票等）—〉接觸式卡—〉非接觸卡—〉移動（手機）—〉網絡（電話或電子銀行）—〉盡管這幾種形式現在都在應用，但是其趨向是明顯的，即人們的支付方式已經從紙質貨幣向電子貨幣轉變，電子貨幣的改變表現為貨幣載體的變化。
1.2 大額與小額支付
電子貨幣的支付從金額上講，有（1）小額支付與（2）大額支付。這樣區分的主要目的在于安全性。因為人們對小額與大額在意的程度大不相同。但二者的區分在哪里？到底是10美元還是100美元很難界定，多少有一定的“相對”概念。
1.3 預付款與后付款
根據支付發生在購物之前還是之后，分為預付款與后付款。先把一定金額的錢寄存在買方與賣方之間的第三方手里，實際上是預先支付。例如“電子錢包”、交通卡，雖說是隨用隨付，實際上是預先支付。“錢包”雖在消費者手中，但里面的金額早已預付。后付款是一種信用支付的形式，賣方或第三者信任買方，可以先讓買方把貨品拿走，事后支付。因為結算設定了一定的時間間隔或期限，例如一個月一次結算，只要買方在結算日之前把錢存入相應的銀行賬戶即可。但是，到期因為賬戶余額不足無法結算，就算“透支”。或是根據規定連本帶利支付，或是作為信譽不良的記錄被列入“黑名單”，買方從此失去信用。
預付款一般用于小額支付，后付款一般用于大額支付。
上述變遷的實現所依存的是社會的穩定和技術的進步。例如，沒有安定的國家制度，貨幣制度就不能實現。沒有當今技術的飛躍發展，電子貨幣也就是一句空話。
2 證卡的歷史功績
支付的手段開始從直接的貨幣發展為證卡，大約經歷了200-300年的時間，各種形式的支票、銀票等代金券是早期出現并延續至今的常見形式。代金券幾乎都是一次性使用。20-30年前，這種支付更加頻繁，重復利用成為必要和可能，于是出現了卡片形式的支付。盡管我們主要講的是支付，但是卡片往往是要與人的身份相聯系的，也就是常常要以持卡人的身份來作為信用憑證，如果有了預付款充值，不與持卡人“掛鉤”亦可。因此支付用的卡與證件的卡可以視為等同。
2.1 證卡的大小通常證卡的長75mm，寬45mm，厚度因工藝和材料有所不同，這種尺寸與名片大小相當，十分便于攜帶。
2.2 證卡的功能
大凡證卡的應用，有身份辨識（會員、公民身份、職工、門禁、外國人滯留）和代金支付（銀行、信用、購餐、交通、醫療、預付購物）兩種功能。
2.3 自動化功能
（1） 手工，有時借助設備；（2） 半自動，以閱讀器為主；（3） 全自動，以讀寫器為主。與NFC（Near Field Communication，RFID的一種）所配合的識讀幾乎都要通過手工。做不到全自動，只有利用超高頻（UHF，微波）才有可能實現全自動。
2.4 證卡應用舉例
根據材質或原理，證卡應用有如下幾類：
（1）紙板卡（目視）：公交月票、飯票、一代居民身份證
（2）磁條卡（接觸式磁頭）：公交卡、電話卡
（3）IC卡（IC讀頭）：電話卡、醫療卡、信用卡
（4）條碼卡（激光掃描解碼）：門票
（5）高頻非接觸卡（電磁讀頭）：公交一卡通、校園一卡通、購物卡、二代居民身份證
（6）超高頻非接觸卡（電波讀頭）：家校通卡
3 證卡的保密防偽和數據傳送
NXP公司的Mifare芯片在全球非接觸支付卡的市場占有率超過75%，門禁等安全控制領域也大量采用了Mifare卡。
3.1 安全懸念
遺憾的是，自2007年以來，Mifare芯片的密鑰逐步被破解。最新資料表明，一種新的攻擊能夠在300次查詢內獲得任意扇區的密鑰。還有一種攻擊獲得密鑰僅需要40毫秒。這將造成比較嚴重的危害。目前有關方面正在采取相關措施彌補被解密帶來的安全隱患。從這個事件中，我們知道保密措施的重要性。非接觸卡代替磁卡用作銀行卡和信用卡已經探討了一段時間，但還沒有最終方案。原因不在于是否非接觸這一點引發，而在于這是一種新的方式，采用每種新方式之前都要做充分的探討。
3.2 保密和防偽
根據原理或方式，常見的保密和防偽有以下各種方法：（1）簽名:信用卡；（2）公章、鋼印、照片：公交月票、飯票；（3）激光全息塑料薄膜、照片：一代居民身份證；（4）數據網絡驗證、密碼：信用卡、銀行卡；（5）軟件、硬件：IC卡、非接觸高頻卡、超高頻卡；（6）互聯網、無線局域網：手機；（7）RFID：手機、非接觸卡等；（8）芯片密鑰：非接觸卡、手機；（9）生體認證（例如指紋、靜脈、虹膜、聲紋）：手機；（10）數字簽名：手機；
隨著電子信息化的推進、防偽保密性能日漸完善，隨著手機支付的普遍應用，安全措施層出不窮。有的甚至做到二重、三重、多重保密與防偽。實際上Mifare卡具有防止攻擊的能力。例如卡片具有唯一的序列號、數據通信加密、雙向驗證密碼、在操作前要與讀寫器進行三次相互認證等等。盡管如此嚴密還遭遇到破解的困擾，可見安全防范的重要性。
3.3 數據傳輸方式
電子方式的數據傳輸有接觸與非接觸兩種方式。顧名思義，使用有線接口或無線接口決定了能否實行非接觸傳輸。紅外（家電遙控器）、藍牙、條碼等等都是非接觸的，因為不常用于證卡和手機，不列入我們的話題。RFID（包括NFC）為我們在證卡應用上提供了迄今為止最理想的接口方式。因此我們討論的接觸與非接觸主要區別在于是否使用RFID。觀察這兩種卡的不同在于卡面上是否有銅制的黃色電極（俗稱銅片）。
3.4 非接觸方式的優點
非接觸卡的優點顯而易見：
（1）不受“看到”與否的限制，使用時有時可以放在手提包內不拿出來也可以“刷”卡；
（2） 免去了插拔證卡的手續，只需將卡放在讀寫器近旁晃動一下，數據便可以迅速成功傳遞，因此大大短縮所需時間；
（3） 沒有電極磨耗，節約金屬資源
（4） 為“進駐”手機用作移動證卡提供了技術手段，反之，接觸方式的證卡幾乎不能夠植入手機。
因此可以說證卡技術從接觸式變為非接觸式是一個了不起的飛躍。本文所述證卡主要是接觸與非接觸的IC卡。像同方瑞安等企業為了市證卡適用于傳統型接觸IC卡和新型非接觸卡IC卡，開發了一些雙界面卡，即把接觸與非接觸兩種方式融為一體。后文將要介紹的手機中用來附加證卡功能的，SIM卡也是一種雙界面卡。也就是說拴界面卡具有兩種數據傳輸方式。
4 證卡的“智能”
由于接觸卡進化成非接觸卡，因為引入了RFID的技術而鼓噪一時，常常被稱為“智能卡”。其實所謂智能卡是從英語的Smart Card翻譯過來的。那只是一種“商品名”，所以沒有必要使用漢語中具有非常實際意義的名稱的“智能”望文生義地去與“Smart”來對號入座。
4.1 計算功能
智能與否主要取決于能否進行數字計算，號稱“CPU卡”的證卡，如果內部的確裝有CPU因而可以進行計算就可以認為是“智能卡”。當然，如果給非接觸卡取一個好聽的商品名的話，就沒有必要追究其是否真正能夠計算了。很多情況下，計算不在卡內進行而是在讀寫器里進行，證卡的主要作用在于存儲信息。
由于非接觸卡是“后起之秀”，與接觸卡不同的是要利用電磁和電波傳遞數據并需要解決非接觸帶來的一系列問題。所以，一般說來，非接觸卡比接觸卡要復雜，且具有先進性。
4.2 存儲功能
為了做到智能化，存儲器的大小可以說也是一種因素，它不但可以存儲信息，還可加快計算速度，因為計算的中間結果需要耗費一定的存儲空間。磁卡是磁性介質存儲信息的，其信息量很少，只是小小的存儲器。而卡片一旦進入IC階段，存儲容量可以飛速提高。IC卡可以向U盤那樣，做成數GB甚至數十GB都不成問題。
4.3 速率
計算和數據傳輸速率也應該作為評價智能高低的指標。除了元器件的性能和存儲器容量大小之外，速率還取決于數據傳輸規格和所使用的接口。
5 移動支付
移動支付與證卡支付的分界點在于是否使用手機作為支付功能的“宿主”。
5.1 移動支付的由來
由于非接觸卡的數據傳輸與手機同屬無線通信，它們本來就有類似之處，加上進入21世紀以來手機通信的飛躍發展，非接觸證卡進入手機則成為理所當然的事。
把非接觸證卡的模塊植入手機，讓手機增加證卡功能，甚至可以沿用無源NFC芯片，得到移動支付的最簡單形式，這也是現在移動支付的雛形。因為結構簡單，所以功能也簡單，與證卡別無二致。如果將芯片變為有源，并與手機建立數據交換的關系，那么手機就可以把鍵盤、顯示、遠距離數字通信等功能賦予支付使用，使原來證卡的功能變得豐富多彩。
5.2 國外發展移動支付的經驗
在日本，2004年隨著非接觸卡FeliCa的飛速普及，與此同時手機的普及也形成登峰造極之勢。目睹這一趨勢，手機廠商配合運營商迅速把FeliCa植入手機，之后在很短的時間內普及了FeliCa手機,至今已經發展到5000多萬臺。也就是說移動支付在日本得到了大普及。
日本是一個商業嗅覺十分敏感，而且通信技術、RFID技術非常發達的國家。一旦運營商嗅到了手機支付的利益之后便聞風即動是日本商界的一大特征。日本的移動通信技術的普及在于政府的指導和廠商的配合，發展之快很值得中國的借鑒。對于相對保守的日本消費環境來看，FeilCa手機的普及并非消費拖動技術，而是技術誘導了消費。盡管各運營商移動支付的方式稍有不同，但是FeliCa確實統一了市場。頻率相同、標準統一，使用同樣的芯片，發展起來就更快了。
5.3 移動支付的特點
移動支付在日本、韓國以及歐洲的一些國家發展迅速，除了上述營銷戰略上的原因之外，移動支付的特點也成為關鍵因素。移動支付的特點簡單可用八個字來概括：便捷、可控、時尚、安全。具體說來如下特點：
（1）把“錢包”與電話捆綁在一起；
（2）除通話功能外具有通信功能，是電子錢包的基本功能；
（3）支付時要通過是否為本人的驗證，安全性能大幅提高；
（4）可以切斷移動支付功能，以免丟失時造成損失或者被被人濫用；
（5）支付功能一機多用，除了把各種證卡的功能統一到手機中，還以兼并各種銀行卡以及信用卡；
（6）手機的很多功能可以為證卡功能所用，鍵盤、顯示器、數據遠程傳遞、余額查詢、信息檢索、安全認證等都可利用。
5.4 國內外實踐移動支付的主要地區和手機
在日本，FeliCa手機風靡全國，而中國也開始了移動支付的嘗試，有上海、廣州、廈門等城市率先使用手機支付。可以說目前只是試用階段。在上海使用諾基亞的NFC手機作地鐵的收費工具；在廣州和廈門，握奇數據利用SIMPass手機作地鐵收費工具。
5.5 手機中移動功能模塊的設置場所
在手機中設置證卡功能模塊有母板和SIM卡兩種。
5.5.1母板在手機的母板上追加一個移動支付的模塊。
優點是在設計當初考慮模塊（包括天線）的位置，避開手機內金屬的影響，高頻支付可以容易實現。芯片采用的是與非接觸卡芯片非常類似或同樣的。缺點是不適合那些不想更換手機卻希望追加支付功能的用戶的需求。諾基亞的NFC手機屬于這種情況。
5.5.2 SIM卡把名片大小（75mmx45mm）的IC卡功能轉移到小小的SIM卡上，使SIM（Subscriber Identity Module 客戶識別模塊）增加非接觸支付功能。模塊增設在SIM卡上使其結構上比較緊湊，SIM卡成為一種雙界面卡。一方面通過電極起到手機信息的保管和溝通手機自身功能與支付模塊的橋梁并且為模塊提供電源的作用，另一方面非接觸模塊可以直接實現支付或證卡功能。這樣，不更換手機，只更換SIM卡，使用戶不必另行購買手機是最大特點。上述兩種方式的功能幾乎相同，SIM卡上空間狹小，高頻方式天線位置不足需要在SIM卡之外附加機內天線。但是在母板上設置卻是比較容易解決天線問題的。
目前在中國，如前所述握奇數據就是把非接觸支付模塊做在SIM卡上的，商品被稱為SIMPass。從結構上來看握奇的創新點是首次把芯片集成在SIM卡并投入使用。使用標準是ISO14443TypeA，這是與Mifare兼容的標準。在中國使用這種標準的公交收費系統較為普及。SIMPass的推廣使用是我國移動支付進入了務實階段的標志之一。
5.6 移動支付模塊的電源和頻率
5.6.1 支付模塊的供電
證卡不安裝電池為的是體積小，成本低和半永久性應用。但是當模塊安裝在手機里的時候，就有必要把原來無源方式改為有源方式，這樣可以讓模塊發揮更好的效果并且容易與電話作信息交換。此時的模塊耗電量極低。甚至手機因為電量不足無法通話，只要不把電池取出，模塊使用剩余電量仍能擔負一般支付作用。
5.6.2 支付模塊的頻率和標準
國際上最通用的頻率是13.56MHz，這是因為非接觸卡支付幾乎都采用這種頻率。國際標準有ISO15443的A、B、C三種類型分別得到應用。同時，移動支付是從非接觸卡發展而來的，標準同樣可以參照上述幾種。因為技術成熟，使用方便，推廣移動支付后不需要改變公交車上的讀頭就可以直接使用，所以在移動支付中也采用高頻就是順理成章的事情。
但是，圍繞高頻在移動支付中是否最合理，意見不能統一。除高頻之外出現了對利用433MHz和2.45GHz的兩種頻率的利用方案引起大家注目。其中2.45GHz更普遍一些。這兩種頻段通常被稱為微波，其實微波與超高頻是同一概念的兩種名稱，前者基于波長而后者基于頻率。作為高頻非接觸證卡（包括支付）都是應用無源（無需電源）方式的標簽，即證卡都是被讀的一方。而通常微波頻段的標簽多為有源方式，這樣可以保證性能的穩定和高讀取率。模塊植入手機后恰好利用了手機的電源環境。
另外，這兩種微波都離開手機通話的載波頻率，對手機通話的影響不大，而且微波段的RFID像超高頻那樣有極好的電波傳播性能。例如，發射距離相對較遠，功率較大，這樣使得微波標簽在手機這樣惡劣的工作環境下也能正常工作。
5.6.3 支付模塊的使用環境
SIM在手機中的位置一般在電池和母板之間，不借助于外接天線，高頻在這樣的環境下無法與外界正常通信，但是微波在這樣的環境下照樣能夠工作。這樣，帶有微波模塊的SIM卡對其所在位置不敏感，不論是有沒有金屬物體的“夾擊”，都可以正常工作。為模塊的SIM卡方式的推廣創造了條件。這使得運營商青睞于微波方式。
5.6.4模塊位置和頻率之爭由于微波方式能夠回避高頻方式在SIM卡推廣時的尷尬，微波+SIM卡方式逐漸受到運營商和手機廠商的重視。一貫重視母板方式的諾基亞也開始探討SIM卡方式。
可見模塊的位置與頻率是相互交織在一起的問題，難分難解。要想在已經有數億部手機的中國普及使用移動支付，就要優先采用SIM卡方式，來適應市場的需求。要使用SIM卡就要優先采用微波方式。從下文可知，微波還在很多方面有明顯優勢，所以除了證卡票券之外還有許多潛在用途可以挖掘。
從另一個角度來看，這種爭執的結果未必對微波有利。因為日本普及了移動支付，幾乎沒有使用微波的。而且日本也有使用SIM卡+高頻模塊的，并非都將模塊作在母板上。如前所述，這是因為在移動支付上日本是用技術來拖動需求的，微波、高頻到底哪個更適宜的爭論尚未展開，高頻方式已經遍地開花。如果中國手機廠家堅定了推廣高頻的信念，把NFC模塊及早裝載在手機里作為標準裝備。一旦NFC移動支付盛行起來之日，用戶的手機里已經具有移動支付功能，于是高頻就會占領市場，因而不需要顧及SIM卡移動支付的升級比較簡單而占據的有利條件。
采用微波的不利之處還在于，中國各大城市的公交票券幾乎都被高頻證卡占據，而且大有發展之勢。這無疑成為微波手機占領公交票券市場的攔路虎。
微波方式與高頻方式究竟“鹿死誰手”，現在定論還為期過早。
6 移動支付與相關應用的前景
6.1 支付的市場擴大
作為支付工具，手機可以代替交通卡或購物卡來支付出租車、便利店（連鎖店、肯德基、麥當勞）、超市購物等應用。
6.2 證卡與防偽的應用
我們探討的主要是移動支付，但是上文提到，支付本來與證卡就密不可分。不言而喻，身份證、職員正、門鑰等等都能夠作為移動應用。另外，防偽、食品安全等都可以直接獲得應用。諾基亞的NFC手機率先實現了手機讀寫器功能。它在手機上成功植入了讀寫器功能超越了手機僅能當標簽用于支付的歷史。
6.2 物流等應用的期待
由于微波具有優良的電波特性，把原來作為標簽的微波模塊改變為讀寫模塊，其用途相當廣泛。與NFC手機的讀寫器類似，如果微波讀寫模塊設置在手機內，那么像物流、防偽、跟蹤與追溯、藥品驗證等領域都大有“用武之地”，其有效性早已得到研究和實踐的檢驗。利用微波讀頭的識別范圍較大這一特點，在對那些諸如物流容器的集裝箱、托盤、托箱等應用特別理想。不過為了降低手機功耗，上述容器的標簽應采用有源式。
7 移動支付的必然趨勢
當證卡技術，特別是IC卡（接觸或非接觸或雙界面）技術發展到一定程度，出現了IC卡“熱”，什么都是IC卡。人們出行要隨身攜帶幾枚甚至十幾枚這樣的卡。
7.1多功能卡
人們自然會想到如何把它們歸并到一起的問題，于是有人提出實現卡的功能。國內推動所謂“多功能卡”已有時日，目的是把各種卡的應用集合到一張卡上。想法不錯，效果不佳。推動和普及不了的原因如下：
（1） 參與的IC卡的支付業務運營公司眾多、銀行等金融機構也參與其中，沒有很好地界定各自的商業模式和范圍，因此不能達成統一意見；
（2） 使用非接觸卡很難實現用途、金融和運營公司的選擇。
因此，筆者認為沒有必要搞“多功能卡”，而是直接加入到移動手機支付的行列來。這樣做，上述問題不論在商業運作模式上還是技術上都容易得到解決。
銷售與購買在社會活動中的占據的比重非常大，移動支付不但對消費者有利，對商家也十分有利。移動支付已經成為先進國家、也將成為我國的支付方式的“主旋律”。
7.2 移動支付的相關應用
手機具有支付功能之后，隨之而來的必將是我們曾說到過的擴展應用領域，把手機的RFID功能擴展到防偽、物流等方面的需求將接踵而至，因為它與民生電器結合起來進行大批量生產，使得成本十分低下。過去微波讀寫器的每臺價格至少為1000美元，但植入手機后，SIM卡模塊很可能就是幾美元、即便手機整臺價格也不過是每臺100美元。與特殊讀寫器相比，手機模塊方式在上述成本上占了絕對優勢。如果有些特殊要求手機不能滿足，還可以在模塊的基礎上容易地開發出各種用途的專用讀寫器，在技術的易行性和價格兩方面都對RFID的各種應用起到至關重要的推動作用。
8 結言
從證卡到手機的發展，將人類的支付活動歷史性地變為移動支付，這是對支付與認證發展的重大變革，也是支付發展的必由支路。
RFID發展到手機的時代，人們的支付方式變得十分方便和快捷，購物也隨之發生巨大變化。綜合起來，購物在人們生活中變得瀟灑自如，人們有更多的時間用于休閑和娛樂。
RFID的業內人士將慶幸RFID發展對人們生活的貢獻，但使用者未必察覺生活變得如此便利的原因在于RFID。是的，RFID技術本來就是這樣，它開始牢牢扎根于人們的生活之中，與其它技術一起，水乳交融，渾然一體，使人們生活在其樂融融的境界里，這難道不是RFID業內人士早就想看到的場景嗎？
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