HCE关键技术研究与应用开题报告

2020-04-12 08:59:22

1. 研究目的与意义（文献综述）

目的与意义

hce技术是google于2013年发布andrioid4.4操作系统中的基于主机的卡模拟技术，属于nfc支付的一种。

nfc（近距离无线通讯技术）是由非接触式射频识别（rfid）演变而来，能够通过含有安全单元se（secure element）的芯片实现短距离内与兼容设备进行识别和数据交换的技术。

hce技术通过模拟nfc 和se 通信的协议，通过本地se（虚拟卡模式）或虚拟se（主机卡模式）模拟se硬件，从而模拟各种主机卡。

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2. 研究的基本内容与方案

设计的基本内容

本设计为eclipse开发的软件，具体组成如下：

主界面（activity）：显示当前选择模拟的卡，软件使用说明、读卡、卡管理、信息记录功能界面按钮。

读卡界面（activity）：在主界面按下读卡界面按钮跳转至此界面并调用读卡服务，此界面含读取前后提示信息、读取记录界面按钮。

读取记录（activity）：显示以往读取的卡种类、读取时间等。

卡管理界面（activity）：已读取各卡的信息浏览、删除、选择或取消要模拟的卡。

信息记录界面（activity）：设备作为模拟卡使用时的刷卡种类、金额、时间等记录。

读卡服务（service）：由读卡界面调用的服务，使设备在读卡器模式下读取卡，录入完毕后自动关闭。

模拟卡服务（service）：常驻后台服务、使设备在卡模拟模式下模拟正在选择的卡。

设计目标

使用eclipse软件在android平台开发一款含nfc功能的手机可用的软件，使手机通过该软件能够模拟一张含有se安全模块的实体卡。

开发的软件能够通过手机nfc模块读取实体卡，可在界面显示与管理已读取的卡，可选定目前手机模拟的是哪一张卡，可使用阅读器（pos终端、门禁等）扫描正在模拟的卡并进行交易等操作，可在扫描后返回交易等数据变更信息。

采用的技术方案

软件各界面的实现：学习eclipse软件的使用，创建android application project项目，在项目结构的reslayout中建立和编辑xml文件，每一个xml文件对应一个界面。

读写卡服务的实现：阅读书籍了解nfc的技术规范和ndef、rtd等协议，认识这些协议中的数据结构与数据类型。学习java语言，使用android.nfc包和android.nfc.tech包中的操作函数，在eclipse项目的java文件中编写读取ndef消息和不同的nfc tag的代码。

卡模拟服务的实现：在eclipse的android开发环境中采用卡模拟-主机卡模式（即hce技术）并参阅安卓官方开发资料网站的hce板块进行代码编写。网站地址：https://developer.android.com/guide/topics/connectivity/nfc/hce.html#hceservices

界面（activity）和后台服务（service）之间的交互：读写卡拟采用bindservice方法，与读卡界面进行绑定，实现同时运行与终止。模拟卡拟采用startservice方法，使其能常驻后台，达到手机模拟nfc卡的功能。

软件测试与修改：使用nfc手机进行实际刷卡等操作，与预期效果对比。在此基础上进行错误排查并改正。

需要实现的关键技术:
读取nfc标签、nfc卡时ndef协议的数据在android软件中的识别与写入等操作:eclipse的安卓nfc包中的操作代码。
读取数据数据后如何调度对应的(应用)activity：nfc intent过滤（通过intent调用acivity ）或aar应用程序信息唯一传递。

技术路线
学习eclipse，了解安卓框架——设计软件各界面样式——学习ndef协议、官方hce开发资料——读卡操作、写卡操作java文件编写——卡模拟java文件编写——初步完成project，安装至手机中——实际测试与修改

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3. 研究计划与安排

进度安排

序号时间段（2018年）任务安排（论文同步进行）

1 2月26号—3月04号文献查找与筛选，阅读文献了解设计大体框架

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4. 参考文献（12篇以上）

[1] 吕芙蓉, 王竞凯. HCE技术及其产业影响力[J]. 金融科技时代, 2015, 第23卷(1):59-60.

[2] 张博. HCE技术在移动支付中的应用研究[D].西安电子科技大学,2014.

[3] 孙福侠. 基于Android的NFC手机支付设计与测试[D].上海交通大学,2014.

[4] 缪凯.HCE的校园应用研究[J].中国新技术新产品,2015(08):18-19.

[5] 刘超超. 基于Android和NFC技术的交通一卡通研究与实现[D].杭州电子科技大学,2017.

[6] 江中柱. 基于ANDROID的NFC门禁系统设计与实现[D].哈尔滨工业大学,2016.

[7] 钱帮全,焦良葆,陈瑞.基于HCE的云支付系统实现[J].信息化研究,2016,42(05):75-78.

[8] 赵青娟. 基于Android的NFC安全架构研究[D].华北理工大学,2015.

[9] 刘小海. 基于Android的NFC模块设计与实现[D].电子科技大学,2015.

[10] 潘明宇.一种基于HCE的电子钱包无卡支付方案[J].交通与港航,2017,4(03):30-33 68.

[11] 彭弼代. 基于HCE技术的移动支付系统研究与实现[D].北京交通大学,2016.

[12] 孙恒.NFC技术和云服务的手机校园一卡通设计[J].实验室研究与探索,2016,35(07):120-126.

[13] C. Shepherd et al., "The Applicability of Ambient Sensors as Proximity Evidence for NFC Transactions," 2017 IEEE Security and Privacy Workshops (SPW), San Jose, CA, 2017, pp. 179-188.

[14] Anne-Marie Lesas; Serge Miranda, "Developing NFC Applications with Android," 2017 in The Art and Science of NFC Programming , 1, Wiley Telecom, , pp.45-105

[15] Zhang A. Implementation and Application of NFC Based on Android[C]. International Conference on Computer Sciences and Automation Engineering. 2016.

[16] He, Zhizhou amp; Liu, Yijun. (2016). Research and design of NFC mobile payment based on Android. 10.2991/icmmct-16.2016.311.

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