基于NFC的电子收费系统的安全机制的研究与实现

基于NFC的电子收费系统的安全机制的研究与实现

王春兴

天津环球磁卡科技有限公司 天津 300385

摘要：

随着移动支付的普及和发展，近场通信NFC技术在电子收费系统中的应用变得越来越重要。然而，这也带来了诸多的安全问题。本文围绕基于NFC的电子收费系统的安全性进行了探讨，包括系统的安全需求分析，安全威胁分析，以及安全机制的设计与实现。通过一系列的策略和措施，如数据加密、身份验证、安全通信协议的选择和实施、安全支付机制的实现以及防篡改机制的设计，可以有效地提高系统的安全性，保护用户的个人信息和资金安全。

关键词：近场通信；电子收费系统；安全需求

引言:

近场通信NFC技术，是通过无线射频识别技术，在短距离内实现两个电子设备之间的通信。这种技术为的日常生活带来了巨大的便利性和灵活性，尤其在电子收费系统中，它已经成为了一种重要的实施工具。电子收费系统通过NFC技术，使得用户能够快速、无接触地进行支付，减少了现金交易带来的风险和不便。然而，随着其使用的广泛，NFC电子收费系统的安全性问题也日益突出。因此，研究和实现基于NFC的电子收费系统的安全机制，有利于建立既便捷又安全的电子收费系统，提高用户的支付体验，同时也保护用户的个人信息和资金安全。

一、NFC技术概述

近场通信即NFC，是一种短距离高频无线通信技术，允许电子设备在约10厘米的范围内互相通信。这种技术允许设备之间的简单点对点数据传输，使设备可以在没有建立复杂的网络连接的情况下进行交互。NFC技术可以方便地嵌入手机、笔记本电脑、平板电脑和其他便携式电子设备中，为移动支付、电子票务和设备对设备（D2D）通信提供了无缝连接。简单、快速和便携式的特性使NFC成为了许多商业应用，如电子钱包和访问控制系统的首选技术，电子收费系统正是基于NFC技术搭建而成的。

二、NFC电子收费系统的安全需求

在考虑基于NFC的电子收费系统的安全需求时，必须首先关注保护用户个人信息和支付详情的重要性。这意味着系统需要在设计和实施时进行全面的安全性考量，以防止潜在的安全威胁，如身份盗窃、数据泄漏或恶意攻击。系统需要强有力的加密措施来确保交易数据的安全，防止被未经授权的第三方获取。同时，保密性也是必不可少的要求，以确保敏感信息不被非法使用。此外，系统的可靠性和可用性也十分重要，必须保证用户在任何时候都能进行安全的交易。最后，所有交易必须可验证，以防止欺诈和纠纷。因此，这些安全需求都需要在NFC电子收费系统的设计和实施中得到满足，以保护用户的利益并保持系统的完整性和信誉。

三、NFC电子收费系统的安全威胁

基于NFC的电子收费系统，尽管提供了极高的便利性，但同时也存在一些潜在的安全威胁。其中最重要的可能是个人信息的偷窃或冒用，包括身份信息、支付信息等，这可能导致经济损失甚至更严重的后果。此外，系统本身可能受到破解的风险，黑客可能通过破解或侵入系统，篡改或盗取数据。再者，数据的泄漏也是一大风险，这可能是由于系统设计的漏洞或是人为的疏忽，使得数据在传输过程中被截取。最后，系统可能面临被恶意篡改的风险，攻击者可能通过各种方式改变交易的内容或结果。因此，我们需要对这些潜在威胁有深入的理解，并在系统设计和实施中采取相应的防范措施。

四、基于NFC电子建立收费系统安全机制的路径

（一）数据加密

数据加密是信息安全领域的关键技术之一。随着信息技术的快速发展，大量敏感数据在网络传输和存储中不断涌现，而这些数据需要得到保护，以防止未经授权的访问和恶意攻击。数据加密通过使用密码算法将原始数据转换为加密数据，使其变得无法被未经授权的人读取或理解。加密技术可以有效保护个人隐私、商业机密和国家机密等重要信息的安全性[1]。通过采用强大的加密算法和合理的密钥管理，数据加密可以提供可靠的安全防护，确保数据的机密性、完整性和可用性。在当前信息化时代，数据加密成为各行各业保护敏感信息的基本要求，它不仅在保护个人隐私和商业利益方面发挥着重要作用，还对国家安全和社会稳定具有重大意义。

（二）身份验证

身份验证是确认一个人或实体的身份真实性和合法性的过程。在当今数字化和网络化的环境中，身份验证对于确保信息安全和保护个人隐私至关重要。身份验证的主要目的是确保只有经过授权的个人或实体可以访问敏感信息、进行特定操作或享有特定权利。常见的身份验证方法包括密码验证、生物特征识别（如指纹识别、面部识别）、智能卡和双因素认证等。身份验证技术的应用范围广泛，涵盖了金融、电子商务、社交媒体、移动应用和政府机构等各个领域。通过有效的身份验证机制，可以减少身份欺骗、账户被盗和信息泄露等风险，保护用户的权益和数据的安全[2]。同时，身份验证也对打击网络犯罪、防止恶意活动和维护社会秩序起着重要作用。因此，身份验证技术的不断发展和应用对于构建安全可信的数字社会具有重要意义。

（三）安全通信协议的选择和实施

安全通信协议的选择和实施是确保数据在网络传输过程中的保密性、完整性和可用性的重要措施。在信息交互的过程中，数据可能面临各种威胁和攻击，例如窃听、篡改和伪装等。安全通信协议通过使用加密算法、认证机制和数据完整性校验等手段，确保通信双方的身份验证、数据加密和安全传输。选择合适的安全通信协议需要考虑网络环境、应用需求和安全性要求等因素。常见的安全通信协议包括传输层安全协议（TLS/SSL）、虚拟专用网络（VPN）和IPsec等。实施安全通信协议需要配置和部署相应的加密算法和密钥管理机制，确保通信的机密性和完整性。通过正确选择和实施安全通信协议，可以保护敏感数据的隐私和安全，降低信息泄露和攻击风险，维护网络通信的安全可信。

（四）安全支付机制的实现

在NFC电子收费系统中，安全支付机制的实现是提高系统安全性的重要一环。这需要在设计和实施支付过程中采取多种保护措施。例如，通过二次验证或者生物识别技术增强支付安全性，仅在验证了用户的身份后才允许进行支付。另外，可以采用一次性令牌或动态密码等方式，确保每次交易的唯一性和安全性。同时，所有的支付记录都应被妥善保管，并能够在必要时进行审查。这些措施的综合使用，将有效地提高NFC电子收费系统的支付安全性，防止欺诈或恶意攻击。

（五）防篡改机制的研究和设计

防篡改机制在NFC电子收费系统中的研究和设计，是确保交易安全和数据完整性的关键。这需要制定严格的数据完整性检查规则和流程，例如，使用哈希函数或数字签名等技术，确保数据在传输和处理过程中的完整性和一致性[3]。如果数据被篡改，这些检查机制可以立即发现，并阻止非法的交易进行。此外，通过记录和监控系统的日志，可以及时发现任何异常的行为或操作，以便进行进一步的调查和处理。这些防篡改机制的研究和设计，将有助于提高NFC电子收费系统的安全性，防止数据被篡改或破坏。

总结：

综上所述，基于NFC的电子收费系统的安全性问题可以通过一系列的策略和措施得到有效的解决。其中包括数据加密、身份验证、安全通信协议的选择和实施、安全支付机制的实现以及防篡改机制的设计等。这些措施不仅能够保护用户的个人信息和资金安全，而且也能够保持系统的完整性和信誉。这对于提高用户的支付体验，增加用户对系统的信任，以及推动NFC技术在电子支付领域的更广泛应用具有重要的价值。未来随着新的安全技术和方法的诞生，可以对现有安全机制进行持续的升级和更新，以保持其在防御新的安全威胁方面的有效性。

参考文献：

[1]缪昌照.不停车收费系统网络信息加密技术的研究与实现[D].武汉工程大学,2016.

[2]赵文洁,刘利文,韩豪.电子收费系统网络安全解决方案[J].中国公路,2013,No.406(18):124.             

[3]董大明.高速公路ETC系统安全性浅析[J].太原城市职业技术学院学报,2010,No.112(11):169-170.