今日数字消费性电子的发展趋势，逐渐由单一功能的个别产品，整合为多功能复合式产品。同时也从独立运作的功能性产品，演变成具通讯网络链接的交互式消费机。另一方面，必须把握一个消费性电子产品市场化的重点，那就是一般用户相当不愿意面对不具人性化与美感的用户接口，以及操作繁琐的网络链接设定。这与在PC市场不同，消费者并不介意具技术性与例行性的软件操作设定。

这也是NFC（Near Field Communication）近距离无线通信技术的接口与协议，所致力于消费性电子发展的主要优势：无须花工夫手动设定的通信链接，并且具备相异消费性电子产品间安全性的通信链接。NFC的操作概念相当简单，将两个企图互相链接通讯的消费性电子装置互相靠近，甚至接触，这个操作会触发NFC无线通信组件执行点对点的链接与通讯协议，并执行数据交换与传输。与此同时，此装置仍可继续使用着长距离与快速的通讯协议如WiFi、Bluetooth或GSM。因此，只要两个电子产品配备有NFC装置，就可以藉由互相靠近以传输任何数据，且无须任何手动设定。NFC这种近距离无线通信应用在消费性电子产品上，对储存与管理个人信息与传输，尤其是交易付费应用，有着莫大的便利性。

NFC目前最广泛且具潜力的发展应用，是具备完整的非接触式智能卡的功能，并且具备与消费性电子产品的整合能力。NFC是由RFID（radio frequency Identification）射频识别卷标技术发展而来。RFID利用IC来存放辨识数据、以射频电波来传递信息，并且可以用非接触式的方式重复读写纪录，使得RFID在物流供应链中发展迅速。而NFC组件架构比单纯RFID更为强大，包括一颗安全芯片、NFC通讯芯片与感应的天线。这使得NFC能够让设备进行非接触式点对点传输，也能够读取或写入非接触式卡片或RFID Tag，甚至可以仿真非接触式卡片，作为一般Contactless Smart Card非接触式智能卡使用。

《图一 NFC广泛的应用服务范围》

当NFC作为一般非接触式卡片使用时，嵌入NFC的非接触式消费电子产品则拥有非接触式芯片卡的一切特性。现今的非接触式芯片卡应用，以刷卡付费为例，如VisaWave、PayPass的好处是不用再从皮夹中抽出卡片，直接将皮夹靠近非接触式卡片阅读机，即可生效进行刷卡。交通票务应用方面，悠游（联名）卡也透过非接触式的方式，让捷运闸门近距离感应卡片，快速通关扣款。这意味着不久的将来，嵌入NFC的手机将可能是取代现金消费与各种卡类应用的替代方案之一。目前世界各国正致力于NFC标准化与非接触式行动付款的推广应用，藉由整合电子产品制造商、交通运输、金融机构和电信业者的产品与服务，以推动近端无线通信应用与电子化行动付款（Mobile Payment）服务。

将NFC整并入移动电话或其他可携带装置的优势，在于能够自由的在任何提供服务的公共区域行下载及付费的动作。例如现行的日本JR的车票，与美国盛行的数字音乐下载服务，透过手机享受娱乐、信息和服务并且进行安全付款的便利性，深受便利行动生活模式的消费者所青睐。NFC目标是将近距离无线通信组件，配置到手机、Smart Phone、PDA、TV、数字相机、NB、个人计算机以及各种数字消费性电子产品上。藉由NFC的安全芯片认证，使双方产品透过NFC进行交易与服务的取得。

NFC也是以国际标准规范为基础，来进行兼容性整合与商用推展。由Philips与Sony共同将NFC列入欧洲通讯标准组织ECMA 340规范，于2004年正式通过ISO/IEC 18092。ISO/IEC 18092主要是规范与制订NFCIP-1（Near Field Communication Interface and Protocol）NFC标准接口与通讯协议。

NFC技术与ISO14443A（Philips自有的Mifare）、Sony的 Felica兼容。在交通票证的非接触式智能卡方面，Philips已经是业界的领导厂商，Mifare技术支持世界上几个大型交通系统，也在银行端替客户提供Visa卡等服务。而Sony的Felica非接触式智能卡，在日本市场与大陆香港占有率相当高，囊括交通票证与金融服务。而在2004年，为了推动NFC的发展和普及，NXP（Philips半导体）、Sony与Nokia创立NFC Forum，旨在制订NFC技术标准化的工作，确保各近端无线通信技术协议兼容。

如今NFC Forum的主要成员有MasterCard、NEC、Samsung、Panasonic、NIKIA、SONY、Microsoft、Philips、TI、Motorola、RENESAS、VISA、Logitech、Gemplus、LG、SIEMENS、Infineon、Sony Ericsson、JCB等。台湾亦在2004年成立近端行动交易服务计划联盟，各家手机厂、电信业者、金融机构与票证单位也积极的参与NFC试办计划。

非接触式卡片与NFC系统的基本服务架构

NFC有两种操作规格模式：主动模式（Active Mode）与被动模式（Passive Mode）。主动模式的装置称为Initiator（初始端），也就是RFID系统定义的读取端，利用本身的电能发送载波，让Target（目标端）吸收载波电能运作，以被动的响应初始端的通信链接。NFC手机的主动模式，可藉由读取外部NFC兼容的RFID Tag，触发各种相对应的手机应用服务，例如读取RFID Tag所指向的电子广告、下载RFID Tag指向的音乐闹铃服务等。

一般移动电话的默认状态将采用被动模式，也就是虚拟卡片模式，此时NFC手机兼具非接触式智能卡的功能，在此一模式下的电源消耗非常低，换句话说，NFC芯片仍须电源供应才能具备仿真非接触式卡片的功能。目前NFC手机上有许多供电问题的解决方案，在即使手机没开机或者电池快没电的时候，则NFC手机仍可虚拟为非接触式卡片使用一段时间。以免例如搭乘捷运转乘公交车时，因NFC手机没电使得内建的悠游卡失效，而无法出站。NFC通讯芯片PN531可支持内部卡片模式，使得手机平台可以存取安全芯片SmartMX IC，用以对手机OTA下载应用，与手机浏览安全芯片的内容等。

《图二 NFC安全联机的传输模式》

NFC近端无线通信在情境应用上有两个特点：安全性控制与用户直觉式操作。NFC依赖于近端接触，才能执行安全交易协议，操作频率低且通讯距离短，可防止干扰，用户易于控制防止信息被撷取盗用。另外，NFC建立联机的方式对用户相当熟悉：若想让两个NFC装置相互通讯，只需将两个装置靠近，就会自动建立联机并传输信息。此外，NFC通讯仅需要零点几秒，就能完成卡片读取与交易，对捷运闸门等快速通关有很大的帮助。

由NFC的以上特点，可归纳NFC手机其应用情境有四种基本类型。

NFC装置读取数字内容

NFC手机藉由读取RFID Tag触发对应于数字内容存取的反应。RFID Tag可用以储存1Kbyte（以Mifare 1K Card为例）的信息，可存放URL网址列、SMS简讯、电话号码、或自定义格式的储存信息。不具安全性保护的RFID Tag的成本相当低，而具安全性保护的RFID Tag成本相当于悠游卡，甚至更低。

NFC手机读取数字内容的用户操作模式为：接触、显示完成。NFC手机读取RFID Tag所带来的好处是便利性，藉由接触Tag取代用户繁复的操作手机接口，用户也不需记忆网址列，更不需重复地寻找相关的应用服务程序。以电子广告为例，用户将NFC靠近嵌入在广告广告牌背后的RFID Tag，触发手机浏览器链接Tag所储存的URL广告网址，网页内容可为消费购买列表、广告详细信息、旅游导览等。

《图三 NFC装置读取RFID Tag的数字内容》

NFC用于在线交易

手机结合NFC并非只是个别运作的两组电子装置，整合NFC与手机将赋予NFC手机更大的应用空间。以Java手机为例，Nokia致力于Java手机的Contactless Communication API（JSR257）的规格制订，使得J2ME平台的MIDlet程序得以透过JSR257的接口存取NFC手机的安全芯片。行动交易的用户操作模式为：接触、交易确认。藉由结合手机平台与NFC，NFC的安全芯片可透过手机3G、GPRS等长距离无线通信，与远程网络交易平台进行在线付费、交易、下载票证等，用户必须输入密码确认交易或接受交易的进行。行动商务(Mobile Commerce；M-commerce)的交易系统便是以NFC手机为核心，在日韩最常使用的行动商务内容，为手机付费购买电影/演唱会/火车票/机票等票卷，票据则下载存放在手机里。另有外送服务、手机购物的行动交易需求。NFC用于在线交易的详细架构与使用情境，本文接着将有详细说明。

《图四 NFC手机用于在线交易》

NFC用于票证系统

NFC手机的安全芯片，可用以储存电子票证，以及仿真非接触式智能卡。票证系统的用户操作模式为：接触、完成。用户购买电子票证后，将电子票证以电子方式储存在NFC的安全芯片内。到娱乐场所或车站闸门时，用户只需要将自己的NFC手机靠近售票端闸门或售票机，即可进行验票或取票。闸机验证了电子票证的有效性之后便允许进入。

另一方面，NFC仿真非接触式卡片的应用，将可广泛应用在交通票证与小额付款机制上，例如NFC手机可仿真悠游卡在捷运闸门通关、转乘客运、以及在捷运加值机加值，使用方式与悠游卡无异。NFC手机亦可结合非接触式信用卡刷卡消费，使用如VisaWave、PayPass的感应刷卡方式消费。在门禁管制上，NFC的安全芯片都有一组独一无二的卡号(Identifying Card Code)，用以识别NFC用户的身份，只要向门禁系统注册身份后，用户只需将NFC手机靠近门禁闸门感应即可进场。

《图五 NFC手机用于信用卡与票证系统》

NFC用于近距离点对点传输

将两个支持NFC的装置互相靠近，即可进行点对点的无线通信传输。用户希望无线链接的操作简单便捷，NFC则是能兼顾安全性，并且自动完成链接与传输的操作，其方便性将会是消费者优先选择的优势。近距离点对点传输的用户操作模式为：接触、链接与传输。NFC可达成传输下载音乐、交换与同步处理信息等操作，但由于操作频率低，NFC虽能快速自动链接，但传输速率较为缓慢，且已有许多如Bluetooth、UWB宽带等成熟技术的替代应用，因此NFC的近距离点对点传输目前尚缺乏普及性应用。

《图六 NFC用于近距离点对点的传输》

NFC内部技术

以下将先简介NFC的操作频率、芯片功能与通讯协议，以及与其他近距离通讯技术的比较。NFC应用于近端交易票证系统与身份识别，相对于现有机制的RFID、IrDa、Bluetooth的特点比较如(表一)所示：

NFC的特点是：链接快速、具安全隐密性、以及容易操作，因此特别适合用于近端交易系统。至于手持设备的无线通信系统，应用于点对点的数据传输，NFC与现有的机制的Wi-Fi、Bluetooth、UWB、Zigbee的特点比较如(表二)所示：

由此表可比较出，NFC操作频率低、通讯距离短、传输速率低以及安全性极高的特点，NFC更适用于交换财务信息或机密的个人信息的通讯模式。技术上NFC的传输距离为20公分，但若NFC仿真为非接触式卡片时，传输距离只达10公分左右。可以选择106Kbps、212Kbps与424Kbps三种传输速率。也由于操作频段的不同，NFC可以与Bluetooth、Wi-Fi的共存互补，以弥补NFC长距离通讯与传输速率的不足。

NFC与行动手机整合的硬件架构，包括NFC的通讯芯片（PN531）与安全芯片（SmartMX），以及典型手机平台和SIM卡的整合。PN531是NFC近端无线通信的收发器，接收与发送13.56MHz频段的讯号处理，并透过NFC的天线线圈以读取外部RFID Tag或者仿真非接触式卡片被读取。安全芯片SmartMX（如一般的Smart Card智能卡IC）是用作付款交易与票证应用的芯片，功能等同于一般常见接触式卡片如金融卡与信用卡等。而将NFC组件的安全芯片整合于典型手机平台手机内有三种方式：固定式内嵌在手机里、以USIM卡同时拥有SIM卡与智能卡的功能、以及将安全芯片内嵌于容易插拔的SD卡里。

《图七 NFC手机芯片架构图》

NFC组件与手机平台的整并设计，涉及安全交易应用的所有权、信息与服务的分配、付费方式的不同，手机厂商、电信业者、金融服务供货商都想从中得利。一般手机都具备有SIM卡，作为通讯辨识与账单消费的依据，而SIM卡本身也是智能卡的一种，除了可以执行STK指令与纪录个人通讯信息记录外，可以利用NFC扩增SIM卡的外部无线通信管道，由SIM卡整合进智能卡功能，提供交易安全的功能。

电信业者会很乐意此一方案，因为SIM卡由电信业者发行，同时也能掌握SIM卡额外的加值消费服务。至于手机厂会希望NFC所有组件内嵌在手机里，手机平台具备NFC存取应用的完整功能，NFC伴随而来的交易功能初始化也必须在手机售出之前完成，此一整合交易金融服务、多功能应用的手机将刺激手机出货量。

当然，信用卡与金融服务供货商，以及票证单位，现行机制是以发行非接触式卡片给用户使用，若能独立发行一张可插拔的SD卡作为金融卡或信用卡用，银行端自然欢迎这种由银行端完全掌控的发「卡」模式。实务上，以NFC手机整并信用卡的服务业务为例，需要手机厂与银行端签署合作协议，以进行后续的NFC交易功能初始化。

NFC手机开发平台建构于J2ME与Contactless Communication API（定义于JSR257），同时也兼容于NFC Forum所定义的技术架构。NFC的技术被用以读取外部的非接触式信息储存对象，包括读取照相技术的条形码，兼容于ISO18092、ISO14443 Type A、Type B 与FeliCa等规格。其中每一个RFID Tag与非接触式智能卡都有一个独特的Identification Number卡号，可用以识别读取或写入的标的物。

透过读取电影海报上的非接触式卷标，手机可链接至电影购票或广告网页。透过读取储存在Tag内的电话号码，用户免拨号就可以直接打电话给朋友。这些读取非接触式卷标的功能与规格定义，都可透过Contactless Communication API的实作来达成。Contactless Communication API可归纳为定义了三种通讯模式：NFC与RFID Tag的通讯模式(Read/Write Mode)、与非接触式智能卡的通讯模式（NFC Card Emulation Mode）、与点对点传输的通讯模式（Peer-to-Peer Mode）。

《图八 NFC Forum定义的技术架构图》

NFC Forum定义了data packaging format（NDEF）格式，来规范NFC组件之间与RFID Tag之间的数据传输与单元格式（Read/Write Mode）。因此透过Contactless Communication API的呼叫，手机可轻易识别支持NDEF格式的非接触式卷标。NDEF格式可说是建构在各种非接触式卷标的硬件之上的标准格式，NFC产品的应用程序不必在乎所读取的硬件卷标是何种规格，无论是Philips Mifare 1K Card、 Ultra-Light卡、自制的RFID Tag等，只要符合上层的NDEF格式，皆可被NFC产品所识别。

Contactless Communication API也定义了包括与非接触式智能卡通讯的机制（NFC Card Emulation Mode）。兼容于ISO14443规范的智能卡，此API是透过APDU指令作为实际通讯的格式。在仿真非接触式卡片模式（Card Emulation）时，外部非接触式卡片阅读机可透过APDU指令的传送，与非接触式智能卡进行通讯。例如，此非接触式智能卡可储存交通票卷，在通过交通验票闸机时，外部卡片阅读机可读取卡片里面储存的电子票卷。此API也能在安全芯片被读取时，通知应用程序有外部卡片阅读机正在存取的事件。

而Peer-to-Peer Mode所描述的，是彼此NFC组件之间的通讯标准协议，也就是NFC Interface and Protocol（NFCIP-1）的协议。这协议定义了内嵌NFC组件的相异消费性电子产品的安全通讯方式，透过两个NFC产品的互相靠近，自动设定与建立联机并执行传输的动作。目前P2P Mode的API开发应用相对少于前述的RFID Tag与非接触式智能卡，商品化的P2P传输功能也很少。

NFC于mobile payment的应用分析

NFC应用于现行的付款机制，可归纳为两大特性：

NFC手机具备有整合近端非接触式智能卡的技术能力，可同时运用NFC手机作为小额付费、信用卡支付、电子票证与优惠卷E-Coupon使用的交易媒介。目前NFC手机主打小额付款应用，例如结合大众运输工具的电子票证，或者可直接以手机感应取代投币式贩卖机，技术上均可兼容于台北捷运使用的Mifare规格，与日本Felica小额付费机制。

另一方面，MasterCard目前在全世界广泛设置PayPass付费平台，让使用非接触式信用卡或信用卡手机的消费者，可在世界各地利用自己的信用卡手机付费。Visa同时也推出供整合性的平台Visa Wave，这些系统技术上均兼容于NFC手机的规格，但商务应用的整合仍须仰赖每个付费平台的努力。

《图九 典型的行动付款交易讯息流程》

NFC作为Mobile Payment的交易平台，优势在于NFC的安全芯片同时具备近端感应交易与远程联机的网络交易。NFC的安全芯片所应用的信用卡、小额付费机制，其安全性等同于一般非接触式智能卡，NFC手机遗失的处理流程，也等同于一般信用卡挂失程序。NFC手机MIDlet可透过JSR257的API，在安全芯片的存取管控下，进行APDU指令讯息的传送接收。

而NFC手机MIDlet也可以透过手机网络GPRS/3G，与远程交易服务器、OTA server等服务器建立安全联机。安全芯片SmartMX具备一般智能卡的加解密与Global Platform的安全机制，因此可自行设计建立行动网络secure channel，与交易服务器进行行动网络安全交易。或者利用Global Platfrom的机制，与OTA server建立安全信道，进行OTA开卡或下载机密信息的应用。

基于NFC手机MIDlet可透过JSR257的API，有限制的存取安全芯片的信息，NFC手机将可被期待提供客户用手机付款时，可以看到此次交易明细，查询交易历史纪录、红利点数、交易金额与余额查询等功能。

透过手机平台对安全芯片的有限制存取，用户易于管理其帐务系统，延伸应用至每月金额的结算统计，储存电子收据与红利点数等，手机将可取代记账簿与支出明细等纪录。多功能的电子货币包管理与安全机制，可藉由安全芯片内的电子货币包程序Applet赋予强大的功能，Applet能有限制的存取Mifare数据区块，因此赋予NFC手机查询Mifare数据区块的功能，例如查询捷运悠游卡的交易信息与交易余额等。同时也赋予NFC手机交易Mifare电子货币包的能力，以电子货币包支付在线交易的费用。

NFC手机的secure element安全芯片并具备加解密与存放密钥等个人化信息功能，并且具备链接外部行动网络的功能，使得NFC手机作为行动通讯与电子商务结合的交易平台，也就是行动商务（Mobile commerce；M-commerce）。行动商务除了NFC手机的付费平台外，后端的付款流程与清算机制所构成的行动商务服务器平台，是商务应用上亟需整合的努力方向。便利的行动商务，可用来进行购物、订票、缴税、转账等活动，其中，以电子票卷的使用需求最为普遍。NFC手机应用于电子票卷的购买与使用，可大致分为：在线交易服务功能个人化安装、在线交易付费机制、以及电子票卷使用。

《图十 发卡流程的上层架构图》

消费者进行行动网络交易前，得先向其个人帐户申请一专属付款账号，依照其帐户管理所允许提供的服务范围内，可进行预付账款、个人帐户登录、消费转账、信用卡刷卡消费支付等服务。电信业者行之有年的OTA（Over The Air）在线下载技术，能将支持消费者个人帐户数据程序，如电子货币包Applet程序，或符合EMV（EMV为Europay、Master card及VISA三大组织宣布了芯片卡EMV标准）规格的信用卡程序，安全的加载到NFC技术的安全芯片中。接着手机上网输入所申请的个人账号与密码，进行个人账号使用开启的功能，允许NFC手机进行信用卡刷卡消费等动作。NFC手机进行在线消费时，本身就是一个付费平台，安全芯片内可以是信用卡、电子货币包等付费机制，用以进行在线交易付费。

当消费者想要透过NFC手机网络购买所需之服务或商品时，可藉由行动上网、读取商品NFC Tag、或NFC手机消费选单中的商品信息，选择购买指定商品后。接着利用NFC手机的行动付费机制，将各人帐户信息及所购买之服务或商品等相关信息，发送至商家服务器，以进行各种商品交易。当消费者确认交易内容后，安全芯片内的程序将对消费者账号相关信息及消费金额，进行个人帐户信息之认证或授权作业。技术上，电子货币包程序或符合EMV规格的信用卡程序皆储存有个人私钥或授权凭证等，可对商品内容、消费者账号与金额进行认证授权与加解密的动作。

以行动网络购买交通票卷为例，当消费确认无误后，用户将所设定的付费方式，如透过转账消费、信用卡支付或电子货币包支付，连同付费内容传送给交通票卷服务器。在收到消费者个人账号的商品支付款项后，交通票卷服务器将消费者所购买的车票以电子票卷的形式传回到消费者NFC手机的安全芯片内储存。交通票卷服务器与此同时，将支付讯息与商品内容相关讯息存入验票服务器的数据库中。当用户收到此电子票卷，持NFC手机至验票机闸门感应通关时，验票机闸门即可读取安全芯片内储存的电子票卷，并与验票服务器的数据库进行认证比对。当确认无误后，确认是有效的电子票卷，则允许通关。

安全芯片与后端服务器交易安全认证系统平台，是Mobile Payment系统技术核心，接入、包括电信级可靠性标准99.999％以上，每天24小时不断的运行与容错处理能力，CA的用户身份认证、传输加解密与行动网络安全隔离，支持各家金融银行机构与多种商家平台系统的安全性整合等。建立一个整合性且安全的行动网络交易平台，是一个相当具有技术性与商务上困难性的工作。而NFC手机是推广Mobile Payment相当有利的手持行动装置，具备安全性、可靠性与便利性，NFC手机的普及化，将会是未来行动付费平台推广的最大的动力。

NFC的未来展望

在NFC技术持续发展与整合下，行动通讯科技不再只是提供通话与多媒体平台而已，手机与电信网络结合NFC的安全芯片与近端通讯能力，赋予了NFC手机可以结合身份认证、行动交易付费、订票、行动网络购物的新管道，若能进一步的整合银行端至商家端的金流，以NFC为核心的信用卡刷卡消费、交易转账、缴费投资操作，都能在NFC手机的安全环境下操作，将可便利于消费者进行交易与购买欲望，商家与银行端也能降低营运的繁复流程中所损失的成本。未来消费者拿着手机作为悠游卡乘车、付款、购物、信用卡小额支付之工具，将不再是遥不可及的梦想了！

---作者任职于财团法人信息工业策进会网络多媒体研究所信息安全技术中心---