Android手机上基于软件的NFC卡模拟方式的设计与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着计算机和通信技术的发展、互联网的完善和智能终端的大规模使用，手机的用途早己不再是通话，它是集通话、娱乐、查询、支付等多功能于一身的智能终端。其中，手机支付功能更是是成为当下潮流的研究内容。原本需要使用现金付款的场合，现在仅仅利用手机就可以完成交易，手机已经逐渐成为一种身份的标签。其中，nfc技术则是成为当前最为热门的应用之一。它提供便捷、高效的解决方案，方便用户进行简单直观的信息交换。

近距离无线通信技术(nfc)是由飞利浦公司和索尼公司共同开发的，在非接触式射频识别技术（rfid）的基础上形成的新技术，它可以在二十厘米的范围内进行设备之间的数据交换。nfc技术已经充分满足了低功率、低价格、高速度、兼容性强等近距离无线互连设备所应有的特点，同时和传统近场通信技术相比，具有天然的安全性，这让nfc成为了一种极富竞争力的近距离无线通信技术。而android作为先进主流的手机系统之一，从2.3版本开始支持nfc，这也使得基于android系统开发nfc应用变得方便。

nfc设备一般支持两种工作模式——主动通讯模式和和被动通讯模式。根据nfc应用的不同，又可分为读卡器模式、点对点模式以及卡模拟模式。在卡模拟模式中，终端被模拟为一张非接触卡，如健身卡、公交卡、银行卡，完成支付账单、交通购物的功能。实际应用中，卡模拟设备可被读卡器读取其信息，完成交互功能。在这种模式下，终端无需通电，而由读卡器射频域发送信号供电。在一部配备nfc功能的手机实现卡模拟，目前有两种方式：一种是基于硬件的，称为虚拟卡模式(virtualcardmode);一种是基于软件的，被称为主机卡模式(hostcardmode)。在虚拟卡模式下，需要提供安全模块se(secureelement)，se提供对敏感信息的安全存储和对交易事务提供一个安全的执行环境。nfc芯片作为非接触通讯前端，将从外部读写器接收到的命令转发到se，然后由se处理，并通过nfc控制器回复。在主机卡模式下，不需要提供se，而是由在手机中运行的一个应用或云端的服务器完成se的功能，此时nfc芯片接收到的数据由操作系统或发送至手机中的应用，或通过移动网络发送至云端的服务器来完成交互。两种方式的特点都是绕过了手机内置的se的限制。

基于se的卡模拟主要有三种解决方案，分别是nfc全终端方案、enfc技术方案和nfc-sd技术方案。采用全终端解决方案和enfc技术方案，尽管解决了多应用的服务的问题，但由于se的控制权被手机制造商和移动运营商掌控，第三方的sp要完成的自己的服务必须和se的发行者们事先沟通，这是复杂且耗时的。如果采用nfc-sd方案，尽管服务提供商可以自己控制se，但是这种方案得不到手机厂商和移动运营商的支持，而且对于用户来讲，要使用多种服务就必须切换sd卡。这些因素都限制了nfc技术在移动支付领域的应用。2013年10月31日，google发布了最新的android4.4系统，这其中提到了一个nfc的新技术，即hce(hostcardemulation)。它让业界的所有人看到了一种脱离安全载体而部署nfc的可能性。hce技术对第三方的服务提供商意义重大，它使得sp们可以将自己的服务在更短时间内以更低的开发成本推向市场，而用户也可以更方便的使用多个sp提供的服务。

表1 nfc技术与传统近场技术的比较

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容和目标

本研究将完成android手机上基于软件的nfc卡模拟方式的设计与实现。研究的对象必须是具备了nfc功能的android手机，并且手机系统的版本必须高于4.4。实现这一个过程，首先要创建一个处理交易事务的hce服务，随后通过继承hostapduservice（android4.4为hce服务提供了一个非常方便的基类）重写并实现其中的抽象方法，来实现自己的hce服务。

本次研究通过软件的方式完成安卓手机模拟银行卡功能的实现。首先将银行卡信息扫描进手机，其次实现手机支付的功能。最后完成资料整理与论文编写。

3. 研究计划与安排

第1-3周查阅相关文献资料，明确研究内容，了解android手机上基于软件的卡模拟方式的实现方案，弄清工作原理。

第4-5周 完成开题报告

第6-7周进一步阅读相关文献，确定设计步骤，明确设计要点，完成设计框架的搭建。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]董琦.基于android平台的nfc终端设计[d].成都：电子科技大学，2013年5月.

[2]陈平顺,郑紫微,李攀,李亚峰.基于android的nfc移动支付系统设计与实现[j].技术方案2015年5月

[3]罗勤文.nfc移动支付管理系统的设计与实现[d].北京：北京邮电大学,2015年3月.