今日數位消費性電子的發展趨勢，逐漸由單一功能的個別產品，整合為多功能複合式產品。同時也從獨立運作的功能性產品，演變成具通訊網路連結的互動式消費機。另一方面，必須把握一個消費性電子產品市場化的重點，那就是一般使用者相當不願意面對不具人性化與美感的使用者介面，以及操作繁瑣的網路連結設定。這與在PC市場不同，消費者並不介意具技術性與例行性的軟體操作設定。

這也是NFC（Near Field Communication）近距離無線通訊技術的介面與協定，所致力於消費性電子發展的主要優勢：無須花工夫手動設定的通訊連結，並且具備相異消費性電子產品間安全性的通訊連結。NFC的操作概念相當簡單，將兩個企圖互相連結通訊的消費性電子裝置互相靠近，甚至接觸，這個操作會觸發NFC無線通訊元件執行點對點的連結與通訊協定，並執行資料交換與傳輸。與此同時，此裝置仍可繼續使用著長距離與快速的通訊協定如WiFi、Bluetooth或GSM。因此，只要兩個電子產品配備有NFC裝置，就可以藉由互相靠近以傳輸任何資料，且無須任何手動設定。NFC這種近距離無線通訊應用在消費性電子產品上，對儲存與管理個人資訊與傳輸，尤其是交易付費應用，有著莫大的便利性。

NFC目前最廣泛且具潛力的發展應用，是具備完整的非接觸式智慧卡的功能，並且具備與消費性電子產品的整合能力。NFC是由RFID（radio frequency Identification）射頻識別標籤技術發展而來。RFID利用IC來存放辨識資料、以射頻電波來傳遞資訊，並且可以用非接觸式的方式重複讀寫紀錄，使得RFID在物流供應鏈中發展迅速。而NFC元件架構比單純RFID更為強大，包括一顆安全晶片、NFC通訊晶片與感應的天線。這使得NFC能夠讓設備進行非接觸式點對點傳輸，也能夠讀取或寫入非接觸式卡片或RFID Tag，甚至可以模擬非接觸式卡片，作為一般Contactless Smart Card非接觸式智慧卡使用。

《圖一　NFC廣泛的應用服務範圍》

當NFC作為一般非接觸式卡片使用時，嵌入NFC的非接觸式消費電子產品則擁有非接觸式晶片卡的一切特性。現今的非接觸式晶片卡應用，以刷卡付費為例，如VisaWave、PayPass的好處是不用再從皮夾中抽出卡片，直接將皮夾靠近非接觸式讀卡機，即可生效進行刷卡。交通票務應用方面，悠遊（聯名）卡也透過非接觸式的方式，讓捷運閘門近距離感應卡片，快速通關扣款。這意味著不久的將來，嵌入NFC的手機將可能是取代現金消費與各種卡類應用的替代方案之一。目前世界各國正致力於NFC標準化與非接觸式行動付款的推廣應用，藉由整合電子產品製造商、交通運輸、金融機構和電信業者的產品與服務，以推動近端無線通訊應用與電子化行動付款（Mobile Payment）服務。

將NFC整併入行動電話或其他可攜帶裝置的優勢，在於能夠自由的在任何提供服務的公共區域行下載及付費的動作。例如現行的日本JR的車票，與美國盛行的數位音樂下載服務，透過手機享受娛樂、資訊和服務並且進行安全付款的便利性，深受便利行動生活模式的消費者所青睞。NFC目標是將近距離無線通訊元件，配置到手機、Smart Phone、PDA、TV、數位相機、NB、個人電腦以及各種數位消費性電子產品上。藉由NFC的安全晶片認證，使雙方產品透過NFC進行交易與服務的取得。

NFC也是以國際標準規範為基礎，來進行相容性整合與商用推展。由Philips與Sony共同將NFC列入歐洲通訊標準組織ECMA 340規範，於2004年正式通過ISO/IEC 18092。ISO/IEC 18092主要是規範與制訂NFCIP-1（Near Field Communication Interface and Protocol）NFC標準介面與通訊協定。

NFC技術與ISO14443A（Philips自有的Mifare）、Sony的 Felica相容。在交通票証的非接觸式智慧卡方面，Philips已經是業界的領導廠商，Mifare技術支援世界上幾個大型交通系統，也在銀行端替客戶提供Visa卡等服務。而Sony的Felica非接觸式智慧卡，在日本市場與大陸香港佔有率相當高，囊括交通票証與金融服務。而在2004年，為了推動NFC的發展和普及，NXP（Philips半導體）、Sony與Nokia創立NFC Forum，旨在制訂NFC技術標準化的工作，確保各近端無線通訊技術協定相容。

如今NFC Forum的主要成員有MasterCard、NEC、Samsung、Panasonic、NIKIA、SONY、Microsoft、Philips、TI、Motorola、RENESAS、VISA、Logitech、Gemplus、LG、SIEMENS、Infineon、Sony Ericsson、JCB等。台灣亦在2004年成立近端行動交易服務計畫聯盟，各家手機廠、電信業者、金融機構與票証單位也積極的參與NFC試辦計畫。

非接觸式卡片與NFC系統的基本服務架構

NFC有兩種操作規格模式：主動模式（Active Mode）與被動模式（Passive Mode）。主動模式的裝置稱為Initiator（初始端），也就是RFID系統定義的讀取端，利用本身的電能發送載波，讓Target（目標端）吸收載波電能運作，以被動的回應初始端的通訊連結。NFC手機的主動模式，可藉由讀取外部NFC相容的RFID Tag，觸發各種相對應的手機應用服務，例如讀取RFID Tag所指向的電子廣告、下載RFID Tag指向的音樂鬧鈴服務等。

一般行動電話的預設狀態將採用被動模式，也就是虛擬卡片模式，此時NFC手機兼具非接觸式智慧卡的功能，在此一模式下的電源消耗非常低，換句話說，NFC晶片仍須電源供應才能具備模擬非接觸式卡片的功能。目前NFC手機上有許多供電問題的解決方案，在即使手機沒開機或者電池快沒電的時候，則NFC手機仍可虛擬為非接觸式卡片使用一段時間。以免例如搭乘捷運轉乘公車時，因NFC手機沒電使得內建的悠遊卡失效，而無法出站。NFC通訊晶片PN531可支援內部卡片模式，使得手機平台可以存取安全晶片SmartMX IC，用以對手機OTA下載應用，與手機瀏覽安全晶片的內容等。

《圖二　NFC安全連線的傳輸模式》

NFC近端無線通訊在情境應用上有兩個特點：安全性控制與使用者直覺式操作。NFC依賴於近端接觸，才能執行安全交易協定，操作頻率低且通訊距離短，可防止干擾，使用者易於控制防止資訊被擷取盜用。另外，NFC建立連線的方式對使用者相當熟悉：若想讓兩個NFC裝置相互通訊，只需將兩個裝置靠近，就會自動建立連線並傳輸資訊。此外，NFC通訊僅需要零點幾秒，就能完成卡片讀取與交易，對捷運閘門等快速通關有很大的幫助。

由NFC的以上特點，可歸納NFC手機其應用情境有四種基本類型。

NFC裝置讀取數位內容

NFC手機藉由讀取RFID Tag觸發對應於數位內容存取的反應。RFID Tag可用以儲存1Kbyte（以Mifare 1K Card為例）的資訊，可存放URL網址列、SMS簡訊、電話號碼、或自訂格式的儲存資訊。不具安全性保護的RFID Tag的成本相當低，而具安全性保護的RFID Tag成本相當於悠遊卡，甚至更低。

NFC手機讀取數位內容的使用者操作模式為：接觸、顯示完成。NFC手機讀取RFID Tag所帶來的好處是便利性，藉由接觸Tag取代使用者繁複的操作手機介面，使用者也不需記憶網址列，更不需重複地尋找相關的應用服務程式。以電子廣告為例，使用者將NFC靠近嵌入在廣告看板背後的RFID Tag，觸發手機瀏覽器連結Tag所儲存的URL廣告網址，網頁內容可為消費購買清單、廣告詳細資訊、旅遊導覽等。

《圖三　NFC裝置讀取RFID Tag的數位內容》

NFC用於線上交易

手機結合NFC並非只是個別運作的兩組電子裝置，整合NFC與手機將賦予NFC手機更大的應用空間。以Java手機為例，Nokia致力於Java手機的Contactless Communication API（JSR257）的規格制訂，使得J2ME平台的MIDlet程式得以透過JSR257的介面存取NFC手機的安全晶片。行動交易的使用者操作模式為：接觸、交易確認。藉由結合手機平台與NFC，NFC的安全晶片可透過手機3G、GPRS等長距離無線通訊，與遠端網路交易平台進行線上付費、交易、下載票証等，用戶必須輸入密碼確認交易或接受交易的進行。行動商務(Mobile Commerce；M-commerce)的交易系統便是以NFC手機為核心，在日韓最常使用的行動商務內容，為手機付費購買電影/演唱會/火車票/機票等票卷，票據則下載存放在手機裡。另有外送服務、手機購物的行動交易需求。NFC用於線上交易的詳細架構與使用情境，本文接著將有詳細說明。

《圖四　NFC手機用於線上交易》

NFC用於票証系統

NFC手機的安全晶片，可用以儲存電子票証，以及模擬非接觸式智慧卡。票証系統的使用者操作模式為：接觸、完成。使用者購買電子票証後，將電子票証以電子方式儲存在NFC的安全晶片內。到娛樂場所或車站閘門時，使用者只需要將自己的NFC手機靠近售票端閘門或售票機，即可進行驗票或取票。閘機驗證了電子票証的有效性之後便允許進入。

另一方面，NFC模擬非接觸式卡片的應用，將可廣泛應用在交通票証與小額付款機制上，例如NFC手機可模擬悠遊卡在捷運閘門通關、轉乘客運、以及在捷運加值機加值，使用方式與悠遊卡無異。NFC手機亦可結合非接觸式信用卡刷卡消費，使用如VisaWave、PayPass的感應刷卡方式消費。在門禁管制上，NFC的安全晶片都有一組獨一無二的卡號(Identifying Card Code)，用以識別NFC使用者的身份，只要向門禁系統註冊身份後，用戶只需將NFC手機靠近門禁閘門感應即可進場。

《圖五　NFC手機用於信用卡與票証系統》

NFC用於近距離點對點傳輸

將兩個支援NFC的裝置互相靠近，即可進行點對點的無線通訊傳輸。使用者希望無線連結的操作簡單便捷，NFC則是能兼顧安全性，並且自動完成連結與傳輸的操作，其方便性將會是消費者優先選擇的優勢。近距離點對點傳輸的使用者操作模式為：接觸、連結與傳輸。NFC可達成傳輸下載音樂、交換與同步處理資訊等操作，但由於操作頻率低，NFC雖能快速自動連結，但傳輸速率較為緩慢，且已有許多如Bluetooth、UWB寬頻等成熟技術的替代應用，因此NFC的近距離點對點傳輸目前尚缺乏普及性應用。

《圖六　NFC用於近距離點對點的傳輸》

NFC內部技術

以下將先簡介NFC的操作頻率、晶片功能與通訊協定，以及與其他近距離通訊技術的比較。NFC應用於近端交易票証系統與身份識別，相對於現有機制的RFID、IrDa、Bluetooth的特點比較如(表一)所示：

NFC的特點是：連結快速、具安全隱密性、以及容易操作，因此特別適合用於近端交易系統。至於手持設備的無線通訊系統，應用於點對點的資料傳輸，NFC與現有的機制的Wi-Fi、Bluetooth、UWB、Zigbee的特點比較如(表二)所示：

由此表可比較出，NFC操作頻率低、通訊距離短、傳輸速率低以及安全性極高的特點，NFC更適用於交換財務資訊或機密的個人資訊的通訊模式。技術上NFC的傳輸距離為20公分，但若NFC模擬為非接觸式卡片時，傳輸距離只達10公分左右。可以選擇106Kbps、212Kbps與424Kbps三種傳輸速率。也由於操作頻段的不同，NFC可以與Bluetooth、Wi-Fi的共存互補，以彌補NFC長距離通訊與傳輸速率的不足。

NFC與行動手機整合的硬體架構，包括NFC的通訊晶片（PN531）與安全晶片（SmartMX），以及典型手機平台和SIM卡的整合。PN531是NFC近端無線通訊的收發器，接收與發送13.56MHz頻段的訊號處理，並透過NFC的天線線圈以讀取外部RFID Tag或者模擬非接觸式卡片被讀取。安全晶片SmartMX（如一般的Smart Card智慧卡IC）是用作付款交易與票証應用的晶片，功能等同於一般常見接觸式卡片如金融卡與信用卡等。而將NFC元件的安全晶片整合於典型手機平台手機內有三種方式：固定式內嵌在手機裡、以USIM卡同時擁有SIM卡與智慧卡的功能、以及將安全晶片內嵌於容易插拔的SD卡裡。

《圖七　NFC手機晶片架構圖》

NFC元件與手機平台的整併設計，涉及安全交易應用的所有權、資訊與服務的分配、付費方式的不同，手機廠商、電信業者、金融服務供應商都想從中得利。一般手機都具備有SIM卡，作為通訊辨識與帳單消費的依據，而SIM卡本身也是智慧卡的一種，除了可以執行STK指令與紀錄個人通訊資訊記錄外，可以利用NFC擴增SIM卡的外部無線通訊管道，由SIM卡整合進智慧卡功能，提供交易安全的功能。

電信業者會很樂意此一方案，因為SIM卡由電信業者發行，同時也能掌握SIM卡額外的加值消費服務。至於手機廠會希望NFC所有元件內嵌在手機裡，手機平台具備NFC存取應用的完整功能，NFC伴隨而來的交易功能初始化也必須在手機售出之前完成，此一整合交易金融服務、多功能應用的手機將刺激手機出貨量。

當然，信用卡與金融服務供應商，以及票証單位，現行機制是以發行非接觸式卡片給使用者使用，若能獨立發行一張可插拔的SD卡作為金融卡或信用卡用，銀行端自然歡迎這種由銀行端完全掌控的發「卡」模式。實務上，以NFC手機整併信用卡的服務業務為例，需要手機廠與銀行端簽署合作協定，以進行後續的NFC交易功能初始化。

NFC手機開發平台建構於J2ME與Contactless Communication API（定義於JSR257），同時也相容於NFC Forum所定義的技術架構。NFC的技術被用以讀取外部的非接觸式資訊儲存物件，包括讀取照相技術的條碼，相容於ISO18092、ISO14443 Type A、Type B 與FeliCa等規格。其中每一個RFID Tag與非接觸式智慧卡都有一個獨特的Identification Number卡號，可用以識別讀取或寫入的標的物。

透過讀取電影海報上的非接觸式標籤，手機可連結至電影購票或廣告網頁。透過讀取儲存在Tag內的電話號碼，使用者免撥號就可以直接打電話給朋友。這些讀取非接觸式標籤的功能與規格定義，都可透過Contactless Communication API的實作來達成。Contactless Communication API可歸納為定義了三種通訊模式：NFC與RFID Tag的通訊模式(Read/Write Mode)、與非接觸式智慧卡的通訊模式（NFC Card Emulation Mode）、與點對點傳輸的通訊模式（Peer-to-Peer Mode）。

《圖八　NFC Forum定義的技術架構圖》

NFC Forum定義了data packaging format（NDEF）格式，來規範NFC元件之間與RFID Tag之間的資料傳輸與儲存格式（Read/Write Mode）。因此透過Contactless Communication API的呼叫，手機可輕易識別支援NDEF格式的非接觸式標籤。NDEF格式可說是建構在各種非接觸式標籤的硬體之上的標準格式，NFC產品的應用程式不必在乎所讀取的硬體標籤是何種規格，無論是Philips Mifare 1K Card、 Ultra-Light卡、自製的RFID Tag等，只要符合上層的NDEF格式，皆可被NFC產品所識別。

Contactless Communication API也定義了包括與非接觸式智慧卡通訊的機制（NFC Card Emulation Mode）。相容於ISO14443規範的智慧卡，此API是透過APDU指令作為實際通訊的格式。在模擬非接觸式卡片模式（Card Emulation）時，外部非接觸式讀卡機可透過APDU指令的傳送，與非接觸式智慧卡進行通訊。例如，此非接觸式智慧卡可儲存交通票卷，在通過交通驗票閘機時，外部讀卡機可讀取卡片裡面儲存的電子票卷。此API也能在安全晶片被讀取時，通知應用程式有外部讀卡機正在存取的事件。

而Peer-to-Peer Mode所描述的，是彼此NFC元件之間的通訊標準協定，也就是NFC Interface and Protocol（NFCIP-1）的協定。這協定定義了內嵌NFC元件的相異消費性電子產品的安全通訊方式，透過兩個NFC產品的互相靠近，自動設定與建立連線並執行傳輸的動作。目前P2P Mode的API開發應用相對少於前述的RFID Tag與非接觸式智慧卡，商品化的P2P傳輸功能也很少。

NFC於mobile payment的應用分析

NFC應用於現行的付款機制，可歸納為兩大特性：

NFC手機具備有整合近端非接觸式智慧卡的技術能力，可同時運用NFC手機作為小額付費、信用卡支付、電子票証與優惠卷E-Coupon使用的交易媒介。目前NFC手機主打小額付款應用，例如結合大眾運輸工具的電子票証，或者可直接以手機感應取代投幣式販賣機，技術上均可相容於台北捷運使用的Mifare規格，與日本Felica小額付費機制。

另一方面，MasterCard目前在全世界廣泛設置PayPass付費平台，讓使用非接觸式信用卡或信用卡手機的消費者，可在世界各地利用自己的信用卡手機付費。Visa同時也推出供整合性的平台Visa Wave，這些系統技術上均相容於NFC手機的規格，但商務應用的整合仍須仰賴每個付費平台的努力。

《圖九　典型的行動付款交易訊息流程》

NFC作為Mobile Payment的交易平台，優勢在於NFC的安全晶片同時具備近端感應交易與遠端連線的網路交易。NFC的安全晶片所應用的信用卡、小額付費機制，其安全性等同於一般非接觸式智慧卡，NFC手機遺失的處理流程，也等同於一般信用卡掛失程序。NFC手機MIDlet可透過JSR257的API，在安全晶片的存取管控下，進行APDU指令訊息的傳送接收。

而NFC手機MIDlet也可以透過手機網路GPRS/3G，與遠端交易伺服器、OTA server等伺服器建立安全連線。安全晶片SmartMX具備一般智慧卡的加解密與Global Platform的安全機制，因此可自行設計建立行動網路secure channel，與交易伺服器進行行動網路安全交易。或者利用Global Platfrom的機制，與OTA server建立安全通道，進行OTA開卡或下載機密資訊的應用。

基於NFC手機MIDlet可透過JSR257的API，有限制的存取安全晶片的資訊，NFC手機將可被期待提供客戶用手機付款時，可以看到此次交易明細，查詢交易歷史紀錄、紅利點數、交易金額與餘額查詢等功能。

透過手機平台對安全晶片的有限制存取，使用者易於管理其帳務系統，延伸應用至每月金額的結算統計，儲存電子收據與紅利點數等，手機將可取代記帳簿與支出明細等紀錄。多功能的電子錢包管理與安全機制，可藉由安全晶片內的電子錢包程式Applet賦予強大的功能，Applet能有限制的存取Mifare資料區塊，因此賦予NFC手機查詢Mifare資料區塊的功能，例如查詢捷運悠遊卡的交易資訊與交易餘額等。同時也賦予NFC手機交易Mifare電子錢包的能力，以電子錢包支付線上交易的費用。

NFC手機的secure element安全晶片並具備加解密與存放金鑰等個人化資訊功能，並且具備連結外部行動網路的功能，使得NFC手機作為行動通訊與電子商務結合的交易平台，也就是行動商務（Mobile commerce；M-commerce）。行動商務除了NFC手機的付費平台外，後端的付款流程與清算機制所構成的行動商務伺服器平台，是商務應用上亟需整合的努力方向。便利的行動商務，可用來進行購物、訂票、繳稅、轉帳等活動，其中，以電子票卷的使用需求最為普遍。NFC手機應用於電子票卷的購買與使用，可大致分為：線上交易服務功能個人化安裝、線上交易付費機制、以及電子票卷使用。

《圖十　發卡流程的上層架構圖》

消費者進行行動網路交易前，得先向其個人帳戶申請一專屬付款帳號，依照其帳戶管理所允許提供的服務範圍內，可進行預付帳款、個人帳戶登錄、消費轉帳、信用卡刷卡消費支付等服務。電信業者行之有年的OTA（Over The Air）線上下載技術，能將支援消費者個人帳戶資料程式，如電子錢包Applet程式，或符合EMV（EMV為Europay、Master card及VISA三大組織宣佈了晶片卡EMV標準）規格的信用卡程式，安全的載入到NFC技術的安全晶片中。接著手機上網輸入所申請的個人帳號與密碼，進行個人帳號使用開啟的功能，允許NFC手機進行信用卡刷卡消費等動作。NFC手機進行線上消費時，本身就是一個付費平台，安全晶片內可以是信用卡、電子錢包等付費機制，用以進行線上交易付費。

當消費者想要透過NFC手機網路購買所需之服務或商品時，可藉由行動上網、讀取商品NFC Tag、或NFC手機消費選單中的商品資訊，選擇購買指定商品後。接著利用NFC手機的行動付費機制，將各人帳號資訊及所購買之服務或商品等相關資訊，發送至商家伺服器，以進行各種商品交易。當消費者確認交易內容後，安全晶片內的程式將對消費者帳號相關資訊及消費金額，進行個人帳號資訊之認證或授權作業。技術上，電子錢包程式或符合EMV規格的信用卡程式皆儲存有個人私密金鑰或授權憑證等，可對商品內容、消費者帳號與金額進行認證授權與加解密的動作。

以行動網路購買交通票卷為例，當消費確認無誤後，使用者將所設定的付費方式，如透過轉帳消費、信用卡支付或電子錢包支付，連同付費內容傳送給交通票卷伺服器。在收到消費者個人帳號的商品支付款項後，交通票卷伺服器將消費者所購買的車票以電子票卷的形式傳回到消費者NFC手機的安全晶片內儲存。交通票卷伺服器與此同時，將支付訊息與商品內容相關訊息存入驗票伺服器的資料庫中。當使用者收到此電子票卷，持NFC手機至驗票機閘門感應通關時，驗票機閘門即可讀取安全晶片內儲存的電子票卷，並與驗票伺服器的資料庫進行認證比對。當確認無誤後，確認是有效的電子票卷，則允許通關。

安全晶片與後端伺服器交易安全認證系統平台，是Mobile Payment系統技術核心，接入、包括電信級可靠性標準99.999％以上，每天24小時不斷的運行與容錯處理能力，CA的用戶身份認證、傳輸加解密與行動網路安全隔離，支援各家金融銀行機構與多種商家平台系統的安全性整合等。建立一個整合性且安全的行動網路交易平台，是一個相當具有技術性與商務上困難性的工作。而NFC手機是推廣Mobile Payment相當有利的手持行動裝置，具備安全性、可靠性與便利性，NFC手機的普及化，將會是未來行動付費平台推廣的最大的動力。

NFC的未來展望

在NFC技術持續發展與整合下，行動通訊科技不再只是提供通話與多媒體平台而已，手機與電信網路結合NFC的安全晶片與近端通訊能力，賦予了NFC手機可以結合身份認證、行動交易付費、訂票、行動網路購物的新管道，若能進一步的整合銀行端至商家端的金流，以NFC為核心的信用卡刷卡消費、交易轉帳、繳費投資操作，都能在NFC手機的安全環境下操作，將可便利於消費者進行交易與購買慾望，商家與銀行端也能降低營運的繁複流程中所損失的成本。未來消費者拿著手機作為悠遊卡乘車、付款、購物、信用卡小額支付之工具，將不再是遙不可及的夢想了！

---作者任職於財團法人資訊工業策進會網路多媒體研究所資訊安全技術中心---