CN114286345A

CN114286345A - 智能终端内的nfc通信装置及方法

Info

Publication number: CN114286345A
Application number: CN202111617704.XA
Authority: CN
Inventors: 朱述波; 朱恒毅; 潘朝阳; 舒海洋
Original assignee: Wuxi Rongka Technology Co ltd
Current assignee: Wuxi Rongka Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2041-12-27
Also published as: CN114286345B

Abstract

本发明公开了一种智能终端内的NFC通信装置及方法。根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信装置包括主机端，所述主机端中配置有可信执行环境；NFC控制器，通过第一总线连接至所述主机端；以及安全单元，通过第二总线连接至所述主机端，其中，当所述智能终端运行在所述可信执行环境时，所述NFC控制器通过所述第一总线与所述可信执行环境进行信息交互，所述安全单元通过所述第二总线与所述可信执行环境进行信息交互。根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信装置及方法，结合可信执行环境重新构建了NFC控制器的系统架构，提高了信息安全性。

Description

智能终端内的NFC通信装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种智能终端内的NFC通信装置及方法。

背景技术

近些年来，移动支付环境越来越普遍，我们可以看到不少人在公交车上使用NFC(Near Field Communication，近距离无线通讯技术/近场通信)刷卡，小区进出使用NFC刷门禁，刷NFC地铁进站，以及使用NFC进行线下支付。

但是，现有的NFC技术在方便人们的衣食住行的同时，也会带来一些安全隐患。如不法分子能够通过自制的app盗取NFC里的卡片信息，或者在手机上安装某种间谍软件，窃取手机上的数据。这样，带有NFC支付功能的手机将会沦为黑客的“取款机”。现有的NFC技术存在有极大的安全隐患。

因此，希望能有一种新的智能终端内的NFC通信装置及方法，能够克服上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种智能终端内的NFC通信装置及方法，特别是一种基于TEE安全访问NFC芯片系统架构及相应的通信方法，从而提高信息安全性。

根据本发明的一方面，提供一种智能终端内的NFC通信装置，包括主机端，所述主机端中配置有可信执行环境；NFC控制器，通过第一总线连接至所述主机端；以及安全单元，通过第二总线连接至所述主机端，其中，当所述智能终端运行在所述可信执行环境时，所述NFC控制器通过所述第一总线与所述可信执行环境进行信息交互，所述安全单元通过所述第二总线与所述可信执行环境进行信息交互。

优选地，所述主机端中配置有富执行环境；所述NFC通信装置还包括配置单元，用于在所述富执行环境下配置所述第一总线和/或所述第二总线为安全状态，其中，在所述安全状态下，阻断所述NFC控制器与所述富执行环境的信息交互。

优选地，所述第一总线包括安全IIC总线，所述NFC控制器挂载在所述安全IIC总线下。

优选地，所述第二总线包括安全SPI总线，所述安全单元挂载在所述安全SPI总线下。

优选地，所述NFC控制器通过单线协议与所述安全单元进行信息交互。

优选地，所述NFC控制器包括所述安全单元。

根据本发明的另一方面，提供一种智能终端内的NFC通信方法，当所述智能终端运行在可信执行环境时，应用程序访问NFC控制器；当所述智能终端运行在富执行环境时，阻断所述应用程序对所述NFC控制器的访问。

优选地，所述应用程序通过第一总线访问所述NFC控制器；在所述富执行环境下，阻断所述第一总线的访问路径。

优选地，所述NFC通信方法还包括在所述富执行环境下，所述应用程序请求访问所述NFC控制器；在所述富执行环境下，建立所述应用程序在所述可信执行环境下的访问路径；所述NFC通信方法还包括建立主机端与外部设备的NFC通信路径；以及在所述可信执行环境下，所述应用程序通过所述访问路径访问所述NFC控制器。

优选地，所述NFC通信方法还包括在所述富执行环境下，所述应用程序通过应用程序接口访问；所述应用程序接口通过NFC服务访问主机端管理接口；建立在所述可信执行环境下的访问路径；在所述可信执行环境下，配置所述NFC控制器与主机端，建立所述NFC控制器与所述主机端的通信；初始化所述NFC控制器，并进行读写访问；NFC驱动程序驱动所述NFC控制器，并通过安全总线访问所述NFC控制器。

根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信装置及方法，重新构建NFC控制器的软件系统，将NFC控制器的控制核心转变为安全控制单元应用的执行，有效提高NFC系统得到安全性，防止中间信道攻击。

根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信装置及方法，NFC挂载在安全IIC总线下，附属SE挂载在安全SPI总线下，使得NFC控制器控制执行在安全可信环境下，不法APP无法获取NFC控制器、主机端的配置及数据，有效提高了数据、财产的安全性。

根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信装置及方法，以trustzone为基础，可以部署到以可信执行环境为基础的所有平台，具有极强的适用性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据现有技术的智能终端内的NFC通信装置的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信装置的结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信方法的方法流程图；

图4示出了根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信方法的方法流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

发明人发现，现有技术的NFC APP在开源环境下直通NFC，各接口及数据极其容易被不法分子获取。NFC Controller interface也可轻易地在安卓环境下被修改及配置，使得NFC被不法分子控制。这将给以NFC技术引入的支付应用及其它财产带来莫大的威胁。

现有技术通常在诸如安卓、IOS等多媒体执行环境REE(Rich ExecutionEnvironment)中实现REE中的应用的NFC功能。具体以安卓系统为例，图1示出了根据现有技术的智能终端内的NFC通信装置。如图1所示，在现有的智能终端内的NFC通信装置中，主机端100中配置有REE和TEE(Trusted Execution Environment，可信执行环境)。NFC控制器(Near Field Communication Controller，NFCC)200挂载到REE下，由IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)通讯接口连接。安卓(Android)APP可通过NFC API(Application Programming Interface，应用程序接口)直接访问到NFC控制器200，与NFCC连接的安全单元(Secure Element，SE)210，可由串行外设接口(Serial PeripheralInterface，SPI)挂载在TEE下。安全单元210例如通过单线协议(Single Wire Protocol，SWP)。可选地，NFC控制器200中包括安全单元210(安全单元210附属于NFC控制器200)。

具体地讲，TEE是基于TrustZone(信任区)技术提供可信执行环境，TrustZone技术将中央处理器的工作状态划分为正常模式和安全模式，富执行环境(Rich ExecutionEnvironment，REE)运行在正常模式下，TEE运行在安全模式下。TEE能够提供对外围硬件资源的保护和隔离，可以广泛应用在支付、身份认证、内容保护等方面。

在现有技术中，应用程序(Application，APP)访问NFC控制器200的流程包括：APP层通过NFC API接口访问；NFC API通过NFC服务访问JNI(Java Native Interface，Java本地接口书写程序)API接口；JNI API接口通过NFC控制接口访问NFC HAL(HardwareAbstraction Layer，硬件抽象层)层；NFC HAL层通过Linux底层通信接口访问NFC器件。

图2示出了根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信装置的结构示意图。如图2所示，根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信装置可以是手机、手环等设备，包括主机端100、NFC控制器200和安全单元210。具体的系统架构如下：

主机端100中配置有可信执行环境与富执行环境。

NFC控制器200通过第一总线连接至主机端100。可选地，第一总线包括安全IIC总线，NFC控制器200挂载在安全IIC总线下。可选地，NFC控制器200包括安全单元210。

安全单元210通过第二总线连接至主机端100。可选地，第二总线包括安全SPI总线，安全单元210挂载在安全SPI总线下。可选地，NFC控制器200通过单线协议与安全单元210进行信息交互。

当智能终端运行在可信执行环境时，NFC控制器100通过第一总线与可信执行环境进行信息交互；安全单元210通过第二总线与可信执行环境进行信息交互。

在本发明的可选实施例中，NFC通信装置还包括配置单元。配置单元用于在富执行环境下配置第一总线和/或第二总线为安全状态。在安全状态下，阻断NFC控制器200与富执行环境的信息交互。

在本发明的上述实施例中，NFC挂载在安全IIC总线下，安全单元挂载在安全SPI总线下；配置单元可以配置安全IIC及SPI总线为安全状态，在安全状态下仅可由可信执行环境下访问，富执行环境下系统无法通过IIC接口访问NFC控制器，使得NFC控制器控制执行在安全可信环境下，不法分子无法修改NFC控制器的配置，无法获取到NFC线上数据，从而提高了近场通信的安全性。

根据本发明实施例的NFC通信装置以trustzone为基础，可以部署到高通，MTK(联发科)等平台，能够替代以可信执行环境为基础的所有平台，应用范围广泛。

根据本发明的另一方面，提供一种智能终端内的NFC通信方法。当智能终端运行在可信执行环境时，应用程序访问NFC控制器；当智能终端运行在富执行环境时，阻断应用程序对NFC控制器的访问。

在本发明的可选实施例中，应用程序通过第一总线访问NFC控制器。在富执行环境下，阻断第一总线的访问路径。可选地，应用程序还通过第二总线访问安全单元。第一总线包括安全IIC，第二总线包括安全SPI。

在富执行环境下，设置第一总线和/或第二总线为安全状态，阻断应用程序对NFC控制器的访问。

图3示出了根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信方法的方法流程图。如图3所示，根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信方法包括以下步骤：

在步骤S101中，在富执行环境下，应用程序请求访问NFC控制器；

在富执行环境下，应用程序请求访问NFC控制器。在该步骤中，应用程序无法访问到NFC控制器。

在步骤S102中，在富执行环境下，建立应用程序在可信执行环境下的访问路径；

在富执行环境下，建立应用程序在可信执行环境下的访问路径。例如通过设置接口等方式，建立在可信执行环境下应用程序对NFC控制器的访问路径。

在步骤S103中，建立主机端与外部设备的NFC通信路径；

建立主机端(智能终端)与外部设备的NFC通信路径。例如在使用智能终端进行刷门禁的场景中，需要建立智能终端/主机端与门禁的NFC通信路径。

在步骤S104中，在可信执行环境下，应用程序通过访问路径访问NFC控制器。

主机端配置为可信执行环境，在可信执行环境下，应用程序通过之前建立的访问路径访问NFC控制器，以实现近场通信。

图4示出了根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信方法的方法流程图。如图4所示，根据本发明实施例的智能终端内的NFC通信方法包括以下步骤：

在富执行环境下，执行以下步骤：

在步骤S201中，应用程序通过应用程序接口访问；

应用程序通过应用程序接口访问。例如APP层通过安卓NFC API(ApplicationProgramming Interface，应用程序接口)接口访问。

在步骤S202中，应用程序接口通过NFC服务访问主机端管理接口；

应用程序接口通过NFC服务访问主机端管理接口。例如NFC API通过NFC服务访问NFC CA(Client application，运行在REE环境下的应用)管理接口。

在步骤S203中，建立在可信执行环境下的访问路径；

建立可信执行环境下的访问路径。例如NFC CA管理接口负责组装NFC接口命令，并执行访问可信执行环境下的安全应用。

主机端配置为可信执行环境，在可信执行环境下，执行以下步骤：

在步骤S204中，配置NFC控制器与主机端，建立NFC控制器与主机端的通信；

配置NFC控制器与主机端，建立NFC控制器与主机端的通信。NFC控制器接口(NFCController interface)负责完成NFC控制器、主机端的配置及可信执行环境下NFC接口访问。可选地，主机端为设备主机(Device Host，DH)。

在步骤S205中，初始化NFC控制器，并进行读写访问；

初始化NFC控制器，并进行读写访问。NFC NCI(NFC Controller Interface，近距离无线通讯控制器接口)HAL(Hardware Abstraction Layer，硬件抽象层)负责实现NFC控制器的初始化及读写访问。

在步骤S206中，NFC驱动程序驱动NFC控制器，并通过安全总线访问NFC控制器。

NFC驱动程序驱动NFC控制器，并通过安全总线访问NFC控制器。例如NFC驱动程序(driver)实现NFC控制器的底层驱动，并通过安全总线访问NFC控制器。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims

1.一种智能终端内的NFC通信装置，其特征在于，包括：

主机端，所述主机端中配置有可信执行环境；

NFC控制器，通过第一总线连接至所述主机端；以及

安全单元，通过第二总线连接至所述主机端，

其中，当所述智能终端运行在所述可信执行环境时，所述NFC控制器通过所述第一总线与所述可信执行环境进行信息交互，所述安全单元通过所述第二总线与所述可信执行环境进行信息交互。

2.根据权利要求1所述的NFC通信装置，其特征在于，所述主机端中配置有富执行环境；

所述NFC通信装置还包括：

配置单元，用于在所述富执行环境下配置所述第一总线和/或所述第二总线为安全状态，

其中，在所述安全状态下，阻断所述NFC控制器与所述富执行环境的信息交互。

3.根据权利要求1所述的NFC通信装置，其特征在于，所述第一总线包括：

安全IIC总线，所述NFC控制器挂载在所述安全IIC总线下。

4.根据权利要求1所述的NFC通信装置，其特征在于，所述第二总线包括：

安全SPI总线，所述安全单元挂载在所述安全SPI总线下。

5.根据权利要求1所述的NFC通信装置，其特征在于，所述NFC控制器通过单线协议与所述安全单元进行信息交互。

6.根据权利要求1所述的NFC通信装置，其特征在于，所述NFC控制器包括所述安全单元。

7.一种智能终端内的NFC通信方法，其特征在于，当所述智能终端运行在可信执行环境时，应用程序访问NFC控制器；

当所述智能终端运行在富执行环境时，阻断所述应用程序对所述NFC控制器的访问。

8.根据权利要求7所述的NFC通信方法，其特征在于，所述应用程序通过第一总线访问所述NFC控制器；

在所述富执行环境下，阻断所述第一总线的访问路径。

9.根据权利要求7所述的NFC通信方法，其特征在于，所述NFC通信方法还包括：

在所述富执行环境下，所述应用程序请求访问所述NFC控制器；

在所述富执行环境下，建立所述应用程序在所述可信执行环境下的访问路径；

建立主机端与外部设备的NFC通信路径；以及

在所述可信执行环境下，所述应用程序通过所述访问路径访问所述NFC控制器。

10.根据权利要求7所述的NFC通信方法，其特征在于，所述NFC通信方法还包括：

在所述富执行环境下，

所述应用程序通过应用程序接口访问；

所述应用程序接口通过NFC服务访问主机端管理接口；

建立在所述可信执行环境下的访问路径；

在所述可信执行环境下，

配置所述NFC控制器与主机端，建立所述NFC控制器与所述主机端的通信；

初始化所述NFC控制器，并进行读写访问；

NFC驱动程序驱动所述NFC控制器，并通过安全总线访问所述NFC控制器。