基于Android和NFC技术的交通一卡通研究与实现

摘要

随着城市公共交通一体化进程的不断深入，智能卡在公共交通领域的应用越来越广泛，进一步推动了交通一卡通互联互通的发展。NFC技术是一种短距离无线通信技术，最早由RFID技术演变而来，由于其安全性高、连接速度快，已广泛用于手机等手持设备中。本文在NFC技术的基础上，对内嵌安全元件的NFC智能手机模拟成一张非接触识别智能卡做了研究，提出了NFC智能手机模拟智能卡的设计方案。
　　首先，本文介绍了国内外NFC的研究现状，通过对NFC技术与智能卡技术的研究分析，从技术角度对NFC智能手机模拟智能卡的方案做了可行性分析。总结了现有交通一卡通的功能特点，并结合 Android系统的特性，完成了 NFC智能手机模拟智能卡的方案设计。
　　然后，研究了智能卡与读写器之间的认证机制以及数据加密算法，在此基础上提出了一种基于Diffie-Hellman密钥交换算法和DES算法的相互认证机制，并结合时序图介绍了该机制的认证过程。从理论上研究了Android应用对Applet内数据的访问原理，完成了用户信息Applet和“NFC触发”App的设计。
　　最后，对NFC智能手机模拟智能卡的关键技术部分进行了实现，主要包括用户信息Applet的实现、“NFC触发”App的实现以及数据加密模块的实现，并结合相关原理图和界面介绍了各功能模块的功能和实现过程。
　　内嵌安全元件的NFC智能手机模拟成智能卡的方案，拓展了交通一卡通的功能。在安全认证方面，本文创新性的采用了Diffie-Hellman密钥交换算法，通过随机密钥实现加密认证，与单一密钥加密认证相比，提高了数据的安全性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究状况

1.3 本文研究内容与创新点

1.4 本文的组织结构

第二章 NFC相关技术概述

2.1 NFC简介

2.2 NFC技术的特点

2.3 NFC通信基本原理

2.4 NFC工作模式及其标准协议架构

2.5 Android系统对NFC技术的支持

2.6 本章小结

第三章 NFC手机一卡通的分析与设计

3.1 NFC手机一卡通功能特点

3.2 NFC手机一卡通技术可行性分析

3.3 NFC手机一卡通需求分析

3.4 NFC手机一卡通方案设计

3.5 本章小结

第四章 NFC手机一卡通关键技术研究

4.1 一卡通与终端读写器认证机制

4.2 Android应用访问Applet数据

4.3 数据安全研究

4.4 本章小结

第五章 NFC手机一卡通关键技术实现

5.1 安全元件内Applet开发

5.2 “NFC触发”App开发

5.3 手机App与Applet交互开发

5.4 混合加密算法的实现

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 未来展望

致谢

参考文献

附录