CN117413278A - 使用来自电话的nfc场为卡到电话的蓝牙通信供电 - Google Patents

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Abstract

描述了一种具有功率收集单元的非接触式卡。功率收集单元被配置为从近场通信无线电波场收集功率，并且向非接触式卡的存储器、处理器和通信电路供电。在一些实施例中，非接触式卡还可以包括用于平滑电力输送的电容器或可充电电池。非接触式卡被配置为与辅助设备建立双向通信，并且存储和执行小程序。在一些实施例中，非接触式卡是包含与主要档案和辅助档案相关联的信息的支付卡。如果主要档案由于欺诈活动而被停用，则可以使用双向通信来激活辅助档案。

Description

使用来自电话的NFC场为卡到电话的蓝牙通信供电
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月31日提交的美国专利申请第17/007,839号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开涉及一种被配置为从无线电信号收集功率并与设备建立双向通信的非接触式卡。
背景技术
使用非接触式卡的通信在许多应用中都很有用。使用卡建立非接触式通信的过程可能需要卡包括小电池作为电源，或者可能限于单向通信。另外，几种形式的无线或非接触式通信限于单向通信，并且允许通信被第三方窃听者拾取。
数据安全和交易完整性对企业和消费者至关重要。随着电子交易构成商业活动的越来越大的份额，这种需求继续增长。消费者可靠地使用金融卡(例如，信用卡和其他支付卡)进行商业活动的能力越来越重要。当检测到与卡或档案相关的欺诈时，该卡通常被停用，并且将替换卡交付给消费者。激活替换金融卡涉及持卡人拨打电话号码或访问网站并输入或以其他方式提供卡信息的耗时过程。
因此，需要为用户提供克服这些缺陷的适当解决方案，以提供非接触式卡的数据安全、认证和验证。此外，需要改进的激活卡的方法和改进的账户访问认证两者。所需要的是一种非接触式卡，其被配置为从无线电波中收集功率并且与客户端设备建立双向通信。
发明内容
因此，本公开的目的是描述一种能够从无线电波(包括从近场通信(NFC)场)收集功率的非接触式卡。
本发明的另一个目的是在所公开的非接触式卡和客户端设备之间建立双向通信。在一些实施例中，双向通信包括通过蓝牙或蓝牙低能耗信号进行通信。
本发明的另一个目的是利用所公开的非接触式卡的双向通信能力来增加功能。在一个示例性方面，如果在主要档案上检测到欺诈，则非接触式卡可以被更新为新的、替代的或辅助档案。
本公开的实施例涉及一种非接触式卡，包括：处理器、非易失性存储器、通信电路和功率收集单元；其中功率收集单元被电连接到通信电路，并且被配置为从无线电信号收集功率，并且其中通信单元被配置为在从功率收集单元接收功率时与客户端设备建立双向通信。
本公开的实施例涉及非接触式卡通信方法，该方法包括以下步骤：提供非接触式卡，该非接触式卡包括处理器、包含一个或多个小程序的非易失性存储器、通信接口和功率收集单元，其中功率收集单元被配置为从辅助设备产生的近场通信(NFC)场收集功率，并且其中通信接口被配置为发送和接收无线电信号。非接触式卡检测辅助设备产生的NFC场，其中辅助设备包括无线电天线和NFC场发生器，并且其中辅助设备与服务器通信。由非接触式卡从辅助设备产生的NFC场收集功率，并且在非接触式卡和辅助设备之间建立双向通信。
本公开的实施例涉及一种双向数据传输系统，该系统包括非接触式卡，该非接触式卡包括处理器、包含一个或多个小程序的非易失性存储器、通信接口和功率收集单元，其中功率收集单元被配置为从移动设备产生的NFC场收集功率，其中通信接口被配置为发送和接收无线电信号，其中非接触式卡被配置为检测NFC场的强度，并且其中，在检测到移动设备产生的NFC场至少具有预定强度时，非接触式卡被配置为与移动设备进行双向通信。移动设备包括处理器、天线和NFC场发生器，其中，移动设备与服务器通信，并且被配置为将从服务器接收的信息发送到卡。
附图说明
图1示出了非接触式卡通信系统的示例实施例。
图2示出了非接触式卡通信系统的示例实施例。
图3示出了非接触式卡的示例实施例。
图4A示出了具有视觉显示器和可充电电池的非接触式卡的示例实施例。
图4B示出了具有包括NFC天线的功率收集单元的非接触式卡的示例实施例。
图5示出了具有包含小程序、主要档案和辅助档案的存储器的非接触式卡的示例实施例。
图6示出了根据示例实施例的利用非接触式卡的方法的流程图。
图7示出了根据示例实施例的利用非接触式卡的方法的流程图。
具体实施方式
实施例的以下描述提供了参考标记的非限制性代表性示例，以特别描述本发明不同方面的特征和教导。所描述的实施例应当被认为能够与来自实施例的描述的其他实施例单独地或结合地实施。查看实施例的描述的本领域普通技术人员应当能够学习和理解本发明的不同描述方面。实施例的描述应当有助于对本发明的理解，以至于未具体涵盖但在阅读了实施例的描述的本领域技术人员的知识范围内的其他实施方式将被理解为与本发明的应用一致。
通过采用非接触式通信接口，非接触式卡可以被提供有一种在用户设备(诸如电话)和卡本身之间进行交互和通信的方法。示例实施例利用蓝牙信号进行通信，并且利用NFC场作为电源。
图1示出了利用非接触式卡105的数据传输系统的示例性实施例。系统100可以包括非接触式卡105、客户端设备110、网络115和服务器120。虽然图1示出了组件的单个实例，但所公开的系统100的实施例可以包括任何数量的组件。在一些示例中，非接触式卡105可以与客户端设备110进行无线通信，例如NFC或蓝牙通信。非接触式卡的示例实施例参考图3-图5被描述。
在一些实施例中，所公开的系统可以包括客户端设备110，该客户端设备110可以是使能网络的计算机。如本文所述，使能网络的计算机可以包括但不限于：例如，计算机设备或通信设备，包括例如服务器、网络家电、个人计算机(PC)、工作站、移动设备、电话、手持PC、个人数字助理(PDA)、瘦客户端、胖客户端、互联网浏览器、非接触式卡或其他设备。客户端设备可以是移动设备；例如，移动设备可以包括来自的iPhone、iPod、iPad或运行Apple的/>操作系统的任何其他移动设备，运行Microsoft的/>移动操作系统的任何设备，运行Google的/>操作系统的任何设备，和/或任何其他智能手机或类似的可穿戴移动设备。
在根据本公开的各种示例中，客户端设备可以执行一个或多个应用，诸如软件应用，其使能例如本文所述的功能以及与所公开系统的一个或多个组件的网络通信，并且发送和/或接收数据。
所公开的系统可以包括一个或多个网络115。在一些示例中，网络可以是无线网络、有线网络或无线网络和有线网络的任何组合中的一个或多个，并且可以被配置为将客户端设备连接到服务器。例如，网络可以包括光纤网络、无源光网络、电缆网络、因特网网络、卫星网络、无线LAN、全球移动通信系统(GSM)、个人通信服务(PCS)、个人区域网、无线应用协议(WAP)、多媒体消息业务(MMS)、增强型短消息服务(EMS)、短消息服务(SMS)、基于时分多路复用(TDM)的系统、基于码分多址(CDMA)的系统、D-AMPS、Wi-Fi、固定无线数据、IEEE802.11b、802.15.1、802.11n和802.11g、蓝牙、NFC、射频识别(RFID)、Wi-Fi和/或类似网络中的一个或多个。
另外，网络可以包括但不限于电话线、光纤、IEEE以太网902.3、广域网(WAN)、无线个人区域网、局域网(LAN)或诸如因特网的全球网络。另外，网络可以支持因特网网络、无线通信网络、蜂窝网络等或其任何组合。网络还可以包括一个网络，或者上面提到的任何数量的示例性类型的网络，作为独立网络或彼此协作地操作。网络可以利用它们通信地被耦合到的一个或多个网络元件的一个或多个协议。网络可以转换到或从其他协议转换到网络设备的一个或多个协议。
所公开的系统可以包括一个或多个服务器120。在一些示例中，一个或多个服务器120可以包括一个或多个处理器，其被耦合到一个或多个存储器。一个或多个服务器120可以被配置为中央系统、服务器或平台，以在不同时间控制和调用各种数据以执行多个工作流动作。一个或多个服务器120可以被配置为连接到一个或多个数据库。一个或多个服务器120可以直接或间接地连接到至少一个客户端设备。
图2示出了非接触式卡通信系统200。通信系统200并且可以包括非接触式卡205、客户端设备210、网络215、服务器220和数据库235。非接触式卡205、客户端设备210、网络215和服务器220可以与图1中所示的对应元件相同或相似。尽管网络215在图2中被描绘为单个网络，但是应当意识到，根据一个或多个示例，网络215可以包括多个互连网络，诸如，例如因特网、服务提供商的网络、有线电视网、企业网络(诸如信用卡协会网络)和家庭网络。
在根据本公开的各种示例中，系统200的客户端设备210可以执行一个或多个应用211，并且包括一个或多个处理器212和一个或多个读卡器213。例如，一个或多个应用211(诸如软件应用)可以被配置为使能例如与系统200的一个或多个组件的网络通信，并且发送和/或接收数据。应用可以包括设计成执行一组协调功能、活动和/或任务的任何软件。应用并且可以包括例如一个或多个程序、小程序、例程和/或子例程。
读卡器213可以被配置为从非接触式卡205读取和/或与非接触式卡205通信。结合一个或多个应用211，读卡器213可以与非接触式卡205通信。读卡器可以包括例如从卡读取数据的任何数据输入设备，包括但不限于条形码读取器、磁条读取器、接触式芯片读取器和/或非接触式读取器，诸如NFC或蓝牙通信接口。在一些实施例中，读卡器可以包括存储器卡读取器、磁卡读取器和/或访问卡读取器。
客户端设备210的应用211可以使用短程无线通信(例如，NFC)与非接触式卡205通信。应用211可以被配置为与客户端设备210的读卡器213接口，读卡器213被配置为与非接触式卡205通信。在一些实施例中，应用211通过相关联的读取器(例如，读卡器213)与非接触式卡205通信。
如图2所示，非接触式卡205可以与客户端设备210通信，并且客户端设备210可以经由一个或多个网络215与一个或多个服务器220通信。在一些实施例中，客户端设备210可以作为与服务器220的相应前端到后端对来操作。客户端设备210可以向服务器220发送一个或多个请求。请求可以由客户端设备210的处理器212执行的应用211生成。
一个或多个请求可以与从服务器220和/或数据库235检索的数据相关联。服务器220可以从客户端设备210接收一个或多个请求。基于来自客户端设备210的一个或多个请求，服务器220可以被配置为从一个或多个数据库235检索所请求的数据。基于从一个或多个数据库接收到所请求的数据，服务器220可以被配置为将所接收的数据发送到客户端设备210，所接收到的数据响应于一个或多个请求。
在一些示例中，非接触式卡205可以与客户端设备210进行无线通信，例如蓝牙通信。在一些替代实施例中，非接触式卡205可以通过其他技术(包括但不限于卫星、Wi-Fi、有线通信和/或无线和有线连接的任何组合)与客户端设备210通信。根据一些实施例，非接触式卡205可以被配置为当非接触式卡205在读卡器213的范围内时，通过蓝牙或NFC信号与客户端设备210的读卡器213通信。在其他示例中，与非接触式卡205的通信可以通过物理接口(例如，通用串行总线接口或刷卡接口)完成。
在一些示例中，所公开的非接触式卡是支付卡，诸如信用卡、借记卡或礼品卡。与发卡机构、持卡人、关联供应商相关的信息可以被显示在卡的正面或背面。在一些示例中，支付卡可以包括双接口非接触式支付卡。在一些实施例中，非接触式卡与支付卡无关，并且可以包括但不限于识别卡、安全卡、忠诚卡、智能卡和/或访问卡。前述示例是非限制性的，并且应当理解，本公开包括任何功能或类型的非接触式卡。
非接触式卡可以包括基板，该基板可以包括由塑料、金属和其他材料构成的单层或一个或多个层压层。示例性基板材料包括聚氯乙烯、聚氯乙烯乙酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、阳极氧化钛、钯、金、碳、纸和生物可降解材料。在一些示例中，非接触式卡可以具有符合ISO/IEC 7810标准的ID-1格式的物理特性，并且非接触式卡可以在其他方面符合ISO/IEC 14443标准。然而，应当理解，根据本公开的非接触式卡可以具有不同的特性，并且本公开不要求非接触式卡在支付卡中被实施。
图3示出了根据示例实施例的非接触式卡300。非接触式卡300可以与图2中所示的非接触式卡205相同或相似。非接触式卡300可以与一个或多个客户端设备或一个或多个服务器进行无线通信，并且可以包含处理器310、非易失性存储器320和通信电路330以及功率收集单元340。虽然图3示出了这些组件的单个实例，但是应当理解，非接触式卡300可以包含每个组件的多于一个实例。
如图3所示，非接触式卡300可以包括处理器310。处理器310可以包括处理电路和附加组件，例如，包括处理器、存储器、错误和奇偶校验/CRC校验器、数据编码器、防碰撞算法、控制器、命令解码器、安全原语和防篡改硬件，如执行本文所述功能所需的。
非易失性存储器320可以是只读存储器、一次写入多次读取存储器或读/写存储器，例如ROM和EEPROM，并且非接触式卡可以包括这些存储器中的一个或多个或这些存储器的组合。只读存储器可以是工厂可编程为只读或一次性可编程。一次性可编程性提供了一次写入然后多次读取的机会。一次写入/多次读取存储器可以在存储器芯片出厂后的某个时间点被编程。一旦一次写入存储器被编程，它可能不会被重写，但它可能被多次读取。读/写存储器可以在出厂后多次被编程和重新编程。它也可以被多次读取。存储器320可以被配置为存储一个或多个小程序、一个或多个计数器以及客户标识符。一个或多个小程序可以包括被配置为在一个或多个非接触式卡上执行的一个或多个软件应用，诸如Java卡小程序。然而，应当理解，小程序不限于Java卡小程序，并且代替地可以是在非接触式卡或具有有限存储器的其他设备上可操作的任何软件应用。一个或多个计数器可以包括足以存储整数的数字计数器。客户标识符可以包括分配给非接触式卡的用户的唯一字母数字标识符，并且该标识符可以将非接触式卡的用户与其他非接触式卡用户区分开来。在一些示例中，客户标识符可以标识分配给该客户的客户、账户和/或档案，并且可以进一步标识与该客户、账户、和/或档案相关联的非接触式卡。
通信电路330可以与客户端设备或其他设备(诸如服务器)建立双向通信。在一些示例中，通信电路330可以使用蓝牙信号(诸如蓝牙低能耗信号)建立双向通信。在一些示例中，系统可以利用蓝牙低能耗系统的能力以高效的方式睡眠和唤醒。在一些示例中，可以使用2.400-2.4835GHz的频谱范围内的无线电信号来建立通信。在一些示例中，通信电路330可以使用频谱范围内的1或2MHz信道。在一些示例中，通信电路330可以使用跳频来减少干扰问题。在一些示例中，使用0.01和0.5瓦之间的功耗发送信号。通信电路330不限于使用蓝牙，并且应当理解，通信电路330可以采用任何已知的频率、方法或技术，包括NFC射频识别以及其他无线通信方法。
功率收集单元340可以被配置为从无线电波(包括例如RFID和/或NFC场的无线电波)收集功率。非接触式卡可以被配置为从客户端设备产生的NFC场汲取功率，因此，非接触式的卡的一些实施例不需要电池或其他板载电源。这些实施例可以实现卡重量的降低、材料成本的降低、制造成本的降低以及环境影响的降低。
在一些实施例中，功率收集单元可以包括感应线圈或天线。功率收集单元可以被电连接到处理器、存储器和通信电路。在一些实施例中，非接触式卡可以被定位在客户端设备的NFC场内，并且功率收集单元可以从NFC场汲取功率。功率收集单元然后可以向处理器和/或通信电路提供功率，以便使能非接触式卡和客户端或辅助设备之间的通信。在一些实施例中，可以利用两个功率收集电路。第一功率收集电路可以将功率输送到被设计为快速充电和放电的电容器。第二功率收集电路可以将功率输送到电容器，该电容器被设计为更慢地充电，并且可以相对于第一功率收集电路的电容器保持更长时间段的充电。在一些实施例中，非接触式卡优选地被定位成与客户端设备接触以更有效地收集功率。
在一些实施例中，功率收集单元包括NFC天线。NFC天线可以提供通信和/或功率收集所需的电感。在一些实施例中，由功率收集单元的天线捕获的功率是大约例如13.56Mhz的交流电。在一些实施例中，可以使用其他频率，诸如，例如125kHz。在一些实施例中，NFC天线可以包括LC滤波器和/或匹配电路。LC滤波器可以充当从由IC输出的信号中去除高频分量的低通滤波器。将意识到，去除的高频分量对于通信信号可能是不必要的。所公开的匹配电路可以是被匹配到输入磁场以产生电感的天线的一部分。从感应电流收集的能量可以被传递到功率管理单元和/或处理器。在一些实施例中，感应电压约为0.1伏。在许多实施例中，收集的功率足以为蓝牙低能耗(LE)信号供电。如果收集的功率被确定为不足以为期望的通信信号供电，则在一些实施例中，电压可以使用具有线圈的附加匝数或增加的永久磁场的变压器被增加。在一些实施例中，NFC天线可以被用于直接为NFC IC芯片供电，或者可以捕获功率来为蓝牙LE单芯片设备供电。
在一些实施例中，处理器可以调节、控制和/或限制提供给通信电路的功率量。通过限制提供给通信电路的功率，处理器可以限制由通信电路发送的任何信号的强度和这种信号的范围。由于非接触式卡可以被定位为非常接近客户端设备，诸如，例如与客户端设备接触，因此建立与客户端设备建立通信所需的来自通信电路的信号的范围很短。在一些实施例中，信号范围可以被限制为小于约5厘米，或小于约10厘米，或小于约20厘米，或小于约40厘米。在一些实施例中，信号范围可以被调整到至少约5厘米、或至少约10厘米、或至少约20厘米或至少约40厘米。
在示例性实施例中，非接触式卡可以被放置成与客户端设备接触，诸如，例如iPhone或Android手机。非接触式卡和功率收集单元可以被配置为从iPhone产生的NFC场收集大约1伏的功率。在一些实施例中，非接触式卡和功率收集单元可以被配置为从NFC场收集大约在约0.1和约2.5伏之间的功率。将意识到，由功率收集单元收集的功率也可以使用已知技术被转换成期望的电压。该功率可以被用于在非接触式卡和客户端设备之间发送和接收蓝牙LE信号。在非接触式卡和客户端设备之间建立双向通信允许如本文所讨论的非接触式卡的增加的功能。将意识到，与一些客户端设备相关联的NFC场可以在设备的正面或背面上更强。例如，如果非接触式卡与某些型号的一起使用，则非接触式卡可以在放置成与/>正面玻璃接触时更有效地充电。如果非接触式卡与某些型号的手机一起使用，则非接触式卡可以在放置成与手机背面接触时更有效地充电。在任何一种情况下，非接触式卡的功率收集单元都能够在没有插头或其他物理连接的情况下从NFC场收集功率。
图4A示出了具有视觉显示器和可充电电池的非接触式卡400。如图4A所示，非接触式卡400可以包括处理器410、存储器420、通信电路430和功率收集单元440，其可以与图3中所示的对应组件相同或相似。非接触式卡还可以包括磁条或磁带，其可以位于卡的背面(图4A中未示出)。
如图4A进一步所示，非接触式卡400可以包括视觉显示器450、可充电电池460和/或接触垫470。视觉显示器450可以是向用户呈现视觉信息的任何形式的显示器，包括但不限于电子纸、电子墨水、LCD显示器、LED指示器和/或LED显示器。视觉显示器可以与处理器进行数据通信，并且被配置为通过许多应用向用户提供信息。在一些实施例中，视觉显示器可以被配置为在卡已进入辅助设备的NFC场或已从辅助设备的NFC场移除时通知用户。在一些实施例中，视觉显示器可以显示卡号、到期日期、用户名和/或与金融卡相关联的其他信息。
可充电电池460可以是镍镉电池、镍金属氢化物电池、锂离子电池、铅酸电池或其他类型的电池。可充电电池可以被电连接到功率收集单元440和处理器410。在卡未被定位在NFC场内时，可充电电池460可以向处理器410、存储器420、通信电路430和其他组件供电。在一些实施例中，可充电电池460的操作允许增加这些组件和非接触式卡400的功能，以及使用其他组件，例如，其他形式的存储器，诸如易失性存储器。
图4B示出了具有包括NFC天线435的功率收集425单元的非接触式卡405的示例实施例。功率收集单元425可操作地被连接到处理器415、电容器445、电池455和/或通信电路465。在一些实施例中，功率收集单元425可操作地被连接到处理器415，处理器415又可操作地被连接到电容器445、电池455和/或通信电路465。
在一些示例中，非接触式卡可能不包括可充电电池。在这些示例中，当非接触式卡未被定位在交变电磁场(诸如，例如NFC场)内时，非接触式卡将对有效或连续电源具有有限访问或没有访问。在这种实施例中，非易失性存储器允许数据被存储并在卡未通电时保持一致状态。
图5描绘了非接触式卡500的另一示例实施例。如图5所示，非接触式卡500可以包括处理器510、存储器520、功率收集单元560、电容器570、接触垫580和通信电路590。处理器510、存储器520、功率收集单元560和通信电路590可以与图3和图4中所示的对应组件相同或相似。
在一些示例中，存储器520可以被配置为存储或包含一个或多个小程序530、主要档案540、辅助档案550、一个或多个计数器和客户标识符。
一个或多个小程序530可以包括被配置为在一个或多个非接触式卡上执行的一个或多个软件应用，诸如Java卡小程序。然而，应当理解，小程序不限于Java卡小程序，并且代替地可以是在非接触式卡或具有有限存储器的其他设备上可操作的任何软件应用。一个或多个计数器可以包括足以存储整数的数字计数器。客户标识符可以包括分配给非接触式卡的用户的唯一字母数字标识符，并且该标识符可以将非接触式卡的用户与其他非接触式卡用户区分开来。在一些示例中，客户标识符可以标识分配给该客户的客户、账户和/或档案，并且可以进一步标识与该客户、账户、和/或档案相关联的非接触式卡。
在一些示例中，卡可以包含与主要档案540和辅助档案550相关联的信息。与用户相关联的主要档案可以包含诸如例如帐号、相关联的用户名、到期日期和/或卡验证值的信息。该信息可以可视地被呈现在卡本身上、被压印在卡上、被视觉显示器显示、被编码在磁条上和/或被存储在卡的存储器中。将理解，主要档案信息可以是当用户使用卡时通常被通信的信息。在一些示例中，辅助档案可以包含类似于主要档案中包含的信息的替代信息，包括例如账号、用户名、到期日期和/或卡验证值。在一些示例中，如果主要档案或与主要档案相关联的账户被确定为与欺诈活动相关联，则可以激活辅助档案。如果检测到与主要档案相关联的欺诈活动，则可以快速停用主要档案，从而防止额外的欺诈交易，并且可以激活辅助档案，从而允许用户继续使用卡而几乎没有中断。
在一些实施例中，卡最初可以仅包含主要档案，但可以通过使用本文所述的通信技术将账户信息安全地通信到卡被提供有替代或辅助档案。在这种实施例中，单个物理卡可以在卡的生命周期内用许多档案来更新。
如图5所示，一些实施例，非接触式卡包括电容器570，该电容器570允许短期能量存储，从而允许非接触式卡在客户端设备的NFC场关闭时在短时间内保持通电状态。在客户端设备和非接触式卡之间的通信期间，可能会发生在关闭时循环NFC场。电容器允许非接触式卡缓冲从NFC场收集的功率，并且在客户端设备的NFC场波动期间保持操作。
在一些示例中，非接触式卡还可以包括显示在卡的正面和/或背面和/或接触垫上的识别信息。接触垫可以被配置为与另一通信设备(诸如用户设备、智能电话、笔记本电脑、台式机或平板电脑)建立联系。
在一些示例中，客户端设备可以执行一个或多个应用，并且包括一个或多个处理器和一个或多个读卡器。例如，一个或多个应用，诸如软件应用，可以被配置为使能例如与系统的一个或多个组件的网络通信，并且发送和/或接收数据。读卡器可以被配置为从非接触式卡读取和/或与非接触式卡通信。在一些示例中，应用通过相关联的读取器(例如，读卡器)与非接触式卡进行通信。
任何客户端设备的应用都可以使用短程无线通信(例如，蓝牙、蓝牙LE和/或NFC)与非接触式卡进行通信。该应用可以被配置为与配置为与非接触式卡通信的客户端设备的读卡器接口。如应注意的，本领域技术人员将理解，小于20厘米的距离与NFC范围一致。通过调整与通信电路和/或蓝牙发射器相关联的功率输出，蓝牙信号可以被限制在大约20厘米或更小的范围内。
非接触式卡可以被构建在可在智能卡或具有有限存储器的其他设备(诸如JavaCard)上操作的软件平台上，并且一个或多个应用或小程序可以被安全地执行。可以将小程序添加到非接触式卡中，以在各种基于移动应用的用例中为多因素验证(MFA)提供一次性密码(OTP)。小程序可以被配置为响应来自读取器(诸如移动NFC读取器)的一个或多个请求，并产生NDEF消息，该NDEF消息包括编码为NDEF文本标签的密码安全OTP。
在一些实施例中，可以采用密钥多样化来进行认证和数据交换。例如，非接触式卡和客户端设备(例如，经由一个或多个中间设备与非接触式卡进行数据通信的电话或服务器)可以被配备有相同的主对称密钥，尽管应当理解，持有相同的秘密对称密钥的任何一方或设备可以执行这些功能。在一些示例中，对称密钥可以包括共享的秘密对称密钥，该密钥对除参与交换安全数据的非接触式卡和客户端设备之外的所有各方保密。进一步理解的是，非接触式卡和客户端设备都可以被设置有相同的主对称密钥，并且进一步的是，在非接触式卡和客户端设备之间交换的数据的一部分包括可以被称为计数器的数据的至少一部分。计数器可以包括每次在非接触式卡和客户端设备之间交换数据时改变的数字。
当非接触式卡准备用对称密码操作处理敏感数据时，计数器可以被更新。另外，非接触式卡可以选择适当的对称密码算法，其可以包括对称加密算法、基于哈希的消息认证码(HMAC)算法和基于密码的消息认证码(CMAC)算法中的至少一种。在一些示例中，用于处理多样化值的对称算法可以包括根据需要用于生成期望长度多样化对称密钥的任何对称密码算法。对称算法的非限制性示例可以包括对称加密算法(诸如3DES或AES128)；对称HMAC算法(诸如HMAC-SHA-256)；以及对称CMAC算法(诸如AES-CMAC)。应当理解，如果所选择的对称算法的输出没有产生足够长的密钥，则诸如用不同的输入数据和相同的主密钥处理对称算法的多次迭代的技术可以产生多个输出，这些输出可以根据需要被组合以产生足够长度的密钥。
非接触式卡可以采用所选择的密码算法，并且使用主对称密钥处理计数器。例如，非接触式卡可以选择对称加密算法，并且使用计数器，该计数器随着非接触式卡和客户端设备之间的每次对话而更新。
然后，非接触式卡可以使用主对称密钥用所选择的对称加密算法来加密计数器，创建多样化的对称密钥。多样化对称密钥可以被用于在将结果发送到客户端设备之前处理敏感数据。例如，非接触式卡可以使用多样化对称密钥使用对称加密算法来加密敏感数据，其中输出包括受保护的加密数据。然后，非接触式卡可以将受保护的加密数据连同计数器一起发送到客户端设备进行处理。在一些示例中，可以执行除加密以外的密码操作，并且可以在传输受保护的数据之前使用多样化对称密钥执行多个密码操作。
在一些示例中，计数器可能未被加密。在这些示例中，计数器可以在非接触式卡和客户端设备之间被传输而不加密。
在一些示例中，敏感数据可以使用一个或多个密码算法和多样化密钥被保护。可以由使用计数器的密钥多样化创建的多样化会话密钥可以与一个或多个密码算法一起使用以保护敏感数据。例如，可以使用第一多样化会话密钥通过消息认证码(MAC)来处理数据，并且可以使用产生受保护数据的第二多样化会话密钥来加密所得到的输出。
在一些示例中，客户端设备可以使用计数器作为加密的输入和主对称密钥作为加密的密钥，执行相同的对称加密。加密的输出可以是由发送方创建的相同的多样化对称密钥值。例如，客户端设备可以使用计数器独立地创建其自己的第一和第二多样化会话密钥的副本。然后，客户端设备可以使用第二多样化会话密钥来解密受保护的数据，以揭示由非接触式卡创建的MAC的输出。然后，客户端设备可以使用第一多样化会话密钥通过MAC操作来处理结果数据。
在一些示例中，客户端设备可以使用具有一个或多个密码算法的多样化密钥来验证受保护的数据。
在一些示例中，原始数据可能会被验证。如果MAC操作的输出(经由客户端设备使用第一多样化会话密钥)与解密所揭示的MAC输出相匹配，则数据可以被视为有效。
下次敏感数据需要从非接触式卡被发送到客户端设备时，可以选择不同的计数器，这会产生不同的多样化对称密钥。通过用主对称密钥和相同的对称密码算法处理计数器，非接触式卡和客户端设备都可以独立地产生相同的多样化对称密钥。该多样化对称密钥(而不是主对称密钥)被用于保护敏感数据。
在一些示例中，非接触式卡和客户端设备最初都拥有共享的主对称密钥。共享主对称密钥不能用于加密原始敏感数据。因为多样化的对称密钥可以由非接触式卡和客户端设备独立创建，所以它永远不会在双方之间传输。因此，攻击者无法拦截多样化的对称密钥，并且攻击者永远不会看到用主对称密钥处理的任何数据。只有小计数器使用主对称密钥处理，而不是敏感数据。结果，揭示了关于主对称密钥的减少的侧信道数据。此外，发送方和接收方可以例如通过事先安排或其他方式，约定多久创建新的多样化值，并且因此创建新的多样化对称密钥。在实施例中，可以为非接触式卡和客户端设备之间的每次交换创建新的多样化值，并且因此创建新的多样化对称密钥。
例如，密钥多样化值可以包括计数器。密钥多样化值的其他非限制性示例包括：每次需要新的多样化密钥时生成的随机的使用一次的随机数值，该随机的使用一次的随机数值从非接触式卡发送到客户端设备；从非接触式卡和客户端设备发送的计数器的全部值；从非接触式卡和客户端设备发送的计数器的一部分；由非接触式卡和客户端设备独立维护的计数器，其可以在两者之间发送，或者可以不发送；在非接触式卡和客户端设备之间交换的一次性密码；敏感数据的密码哈希。在一些示例中，密钥多样化值的一个或多个部分可以由各方使用来创建多个多样化密钥。例如，计数器可以被用作密钥多样化值。
在另一个示例中，计数器的一部分可以被用作密钥多样化值。如果多个主密钥值在各方之间被共享，则多个多样化的密钥值可以通过本文描述的系统和过程被获得。新的多样化值，并且因此新的多样化对称密钥，可以根据需要经常被创建。在最安全的情况下，可以为非接触式卡和客户端设备之间的敏感数据的每次交换创建新的多样化值。实际上，这可能会创建一次性使用密钥，诸如单个会话密钥。
在其他示例中，诸如为了限制主对称密钥的使用次数，非接触式卡的发送方和客户端设备的接收方可以约定，新的多样化值，并且因此新的多样化对称密钥将仅周期性地发生。在一个示例中，这可以是在预定的使用次数之后，诸如非接触式卡和客户端设备之间的每10次传输。在另一个示例中，这可以是在某个时间段之后、传输之后的某个时间段之后，或者在周期性的基础上(例如，每天在指定时间；每周在指定日期的指定时间)。在另一个示例中，这可以是每次客户端设备向非接触式卡发出信号(其希望在下一次通信中改变密钥)时。这可以在策略上被控制，并且可以由于例如由客户端设备的接收方所感知的当前风险水平而改变。
在一些实施例中，卡激活可以在没有用户认证的情况下发生。例如，非接触式卡可以通过蓝牙信号通过客户端设备的读卡器与应用通信。通信(例如，卡接近客户端设备的读卡器的手势)允许应用读取与卡相关联的数据并执行激活。在一些情况下，通信可以激活或启动应用，并且然后发起一个或多个动作。在一些情况下，如果应用未安装在客户端设备上，则卡接近读卡器的手势可以发起应用的下载(例如，导航到应用下载页面)。在安装之后，卡的手势可以激活或启动应用，并且然后发起(例如，经由应用或其他后端通信)卡的激活。在一些实施例中，在激活之后，卡可以被用于包括商业交易在内的各种交易。
根据一些实施例，非接触式卡是虚拟支付卡。在那些实施例中，应用可以通过访问在客户端设备上实施的或在与客户端设备通信的服务器上实施的数字钱包来检索与非接触式卡相关联的信息，其中，数字钱包包括虚拟支付卡。
服务器可以包括与数据库通信的网页服务器。服务器可以包括账户服务器。在一些实施例中，服务器可以被配置为通过与数据库中的一个或多个凭证进行比较来验证来自非接触式卡和/或客户端设备的一个或多个凭证。在一些实施例中，服务器可以被配置为授权来自非接触式卡和/或客户端设备的一个或多个请求，诸如支付和交易。
在一些实施例中，非接触式卡是与主要档案相关联的支付卡。在这种实施例中，非接触式卡可以包括与主要档案相关联的信息，包括但不限于账号、用户名、到期日期和/或卡验证值。该信息可以可视地被呈现在卡本身上、被压印在卡上、被视觉显示器显示、被编码在磁条上和/或被存储在卡的存储器中。
当检测到与档案相关联的欺诈活动时，通常会停用档案，以防止进一步的欺诈活动。此时，用户无法使用支付卡，直到金融机构准备新的支付卡并将其实际发送给用户为止。这可能在一段时间内中断用户的活动，并在用户无法使用支付卡的一段时间内减少发卡机构的总交易量。
在一些示例中，诸如图5中所示的非接触式卡，所公开的非接触式卡可以包括与除主要档案之外的辅助档案相关联的信息。辅助档案可能处于休眠状态，直到激活为止。如果检测到与主要档案相关联的欺诈活动，则可以停用主要档案，以防止进一步的欺诈活动。利用本文所述的非接触式卡的双向通信特征，在一些实施例中，用户能够激活辅助档案并继续使用与支付卡相同的非接触式卡而不中断。在一些实施例中，非接触式卡在辅助档案被激活时删除与主要档案相关联的任何信息。用户可以继续使用非接触式卡作为支付卡，同时发卡的金融机构准备新的非接触式卡并将其发送给用户。新的非接触式卡可以包括与卡上的物理活动辅助档案相关联的信息和/或可以包含与存储在替换卡的存储器中的休眠替代档案相关联的信息，使得如果在稍后的日期检测到进一步的欺诈活动，则用户可以激活替代档案。
为了激活辅助档案，用户可以将非接触式卡定位在非常靠近客户端设备的位置，以便在卡和客户端设备(诸如，例如移动电话)之间建立双向通信。客户端设备可以同与金融机构相关联的远程服务器通信。在一些实施例中，应用可以通过客户端设备从非接触式卡请求认证令牌。一旦认证令牌由非接触式卡提供，应用就可以向非接触式卡提供指令和/或信息，以便激活辅助档案。
当用户激活辅助档案时，与辅助档案相关联的信息可以被显示在视觉显示器上。在一些实施例中，视觉显示器利用电子墨水或电子纸，其需要电力来改变所显示的信息，但一旦信息被更新，就不需要电力来继续显示信息。这种实施例可以在有或没有可充电电池的情况下起作用，因为当卡被定位在NFC场内时视觉显示器可以被更新。
在一些实施例中，非接触式卡的视觉显示器可以被用于提供额外的安全因素。各种程序、帐户和/或登录凭证可以通过应用与客户端设备通信。用户可以被指示在非接触式卡和客户端设备之间建立通信。然后，应用可以通过客户端设备从非接触式卡请求认证令牌，以便确立用户实际拥有与用户相关联的非接触式卡和客户端设备。应用可以通过客户端设备将信息发送到非接触式卡，致使视觉显示器显示安全码。在应用允许用户访问某些信息和/或特征之前，用户可能被要求输入安全码作为附加认证的形式。
在一些实施例中，非接触式卡的存储器可以包含一次性使用或有限使用的卡号或认证令牌。在这种实施例中，在非接触式卡与客户端设备进行双向通信时，应用可以向非接触式卡发送一次性使用或有限使用令牌。这种有限使用令牌可以被用于促销优惠、安全功能和/或忠诚度计划。另外，当卡与客户端设备通信时，应用可以将小程序加载到非接触式卡上。在一些实施例中，非接触式卡可以向客户端设备和/或与客户端设备相关联的应用发送信息，并且客户端设备可以基于所发送的信息来授予特权。小程序可以允许单个非接触式卡被用于多个不同的应用。例如，单个非接触式卡可以被用作但不限于身份识别卡、安全卡、访问卡、交通卡、支付卡、忠诚度计划卡、保险卡、会员卡、借记卡、信用卡或其任何组合。在一些实施例中，单个非接触式卡可以用作多个单独接入点的接入卡，每个接入点需要单独的认证令牌。在一些实施例中，单个非接触式卡可以用作具有与每个账户相关联的单独档案的借记卡和信用卡。另外，当用户创建新账户、关闭账户和/或修改账户时，非接触式卡可以通过与客户端设备建立双向通信被更新，从而允许单个卡在延长的时间段内被使用，并且服务于多个目的而无需更换物理卡。
在一些示例中，一旦在非接触式卡和客户端设备之间建立了双向通信，非接触式卡就向客户端设备发送信息，并且客户端设备自动填写表格。
图6是示出非接触式卡的示例性实施例的操作的流程图。方法600可以参考与图1、图2、图3、图4A、图4B和/或图5所示相同或相似的组件。
方法600可以在步骤605开始，其中提供非接触式卡，诸如本文所述的非接触式卡。如所讨论的，非接触式卡的实施例可以包括处理器、包含一个或多个小程序的非易失性存储器、通信接口和功率收集单元。功率收集单元被配置为从由辅助设备产生的近场通信(NFC)场收集功率，并且通信接口被配置为发送和接收无线电信号。步骤610包括在由辅助设备产生的NFC场内用非接触式卡做手势。辅助设备包括无线电天线和NFC场发生器，并且辅助设备与服务器通信。在步骤615中，非接触式卡检测由辅助设备产生的NFC场。在一些实施例中，卡可以使用视觉显示器和/或指示灯指示何时其检测到NFC场。步骤620包括由非接触式卡从由辅助设备产生的NFC场收集功率。非接触式卡被配置为使用从NFC场收集的功率来为处理器和其他组件(诸如，例如通信电路)供电。步骤625包括在非接触式卡和辅助设备之间建立双向通信。
在所公开的方法的一些实施例中，非易失性存储器包含主要档案和辅助档案。一旦卡与辅助设备建立了双向通信，步骤630就包括卡在从辅助设备接收到信号时激活辅助档案。可选步骤635包括卡删除与主要档案相关联的信息。一旦辅助档案被激活，可选步骤640包括非接触式卡在激活辅助档案时在视觉显示器上呈现与辅助档案相关联的信息。
图7是示出非接触式卡的示例性实施例的操作的流程图。方法700可以参考与图1、图2、图3、图4A、图4B、图5和/或图6中所示相同或相似的组件。在步骤710中，非接触式卡检测由辅助设备产生的NFC场。在检测到NFC场时，卡可以使用卡上的视觉显示器和/或指示灯来指示NFC场的存在和/或强度。在步骤720中，非接触式卡从NFC场收集功率。收集的功率可以被用于对可充电电池和/或电容器充电，和/或可以被用于为处理器、存储器、通信电路和/或非接触式卡的其他组件供电。在步骤730中，卡与辅助设备建立双向通信。在一些实施例中，双向通信经由低能量无线电信号(诸如，例如低能耗蓝牙信号)来实现。
在建立双向通信之后，在步骤740中，非接触式卡从辅助设备接收小程序。在一些实施例中，所接收的小程序允许访问位置或其他特权。在步骤750中，非接触式卡向辅助设备发送信息。将理解，步骤740和/或750可以在非接触式卡已经与辅助设备建立了双向通信之后单独地和/或以任何次序被执行，并且彼此不依赖。
在步骤760中，辅助设备基于从非接触式卡发送到辅助设备的信息自动填写表格。在步骤770中，辅助设备基于从非接触式卡发送到辅助设备的信息授予特权。类似于步骤740和750，将理解，步骤760和/或770可以在非接触式卡向辅助设备发送信息之后单独地和/或以任何次序被执行，并且彼此不依赖。
在一些示例中，本文所述的方法、过程和程序可以由处理布置和/或计算布置(例如，计算机硬件布置)执行。这种处理/计算布置可以例如全部或部分是，或者包括但不限于计算机/处理器，计算机/处理器可以包括例如一个或多个微处理器，并且使用存储在计算机可访问介质(例如，RAM、ROM、硬盘驱动器或其他存储设备)上的指令。例如，计算机可访问介质可以是非接触式卡、客户端设备和/或本文描述的其他计算机硬件布置的存储器的一部分。
在一些示例中，计算机可访问介质(例如，如上面本文所述，存储设备，诸如硬盘、软盘、记忆棒、CD-ROM、RAM、ROM等或其集合)可以被提供(例如，与处理布置通信)。计算机可访问介质可以在其上包含可执行指令。另外或替代地，例如，存储布置可以与计算机可访问介质分开地被提供，该存储布置可以向处理布置提供指令，以便配置处理布置以执行某些程序、过程和方法，上面本文所述。
本公开不应在本申请中描述的特定实施例方面受到限制，这些实施例旨在作为各个方面的说明。可以做出许多修改和变化，而不会背离其精神和范围，如可以显而易见的。在本公开范围内的功能上等效的方法和装置，除了本文列举的那些之外，可以从前述代表性描述中显而易见。这种修改和变化旨在落入所附代表性权利要求的范围内。本公开仅受所附代表性权利要求的条款连同这种代表性权利要求有权享有的等效物的全部范围的限制。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制。

Claims (20)

1.一种非接触式卡，包括：
处理器、非易失性存储器、通信电路和功率收集单元；
其中，所述功率收集单元被电连接到所述通信电路，并且被配置为从无线电信号收集功率，以及
其中，所述通信电路被配置为在从所述功率收集单元接收功率时，与客户端设备建立双向通信。
2.根据权利要求1所述的非接触式卡，其中，所述通信电路被配置为生成低能量无线电信号。
3.根据权利要求1所述的非接触式卡，其中，所述处理器被配置为限制供应给所述通信电路的功率量，以便将所述通信电路生成的信号的范围限制在预定范围内。
4.根据权利要求1所述的非接触式卡，还包括视觉显示器。
5.根据权利要求4所述的非接触式卡，其中，所述处理器可操作地被连接到所述视觉显示器，并且被配置为致使所述视觉显示器呈现基于所述无线电信号的强度的通知。
6.根据权利要求1所述的非接触式卡，其中，所述存储器包括主要档案和辅助档案，并且其中，所述处理器被配置为在接收到信号时删除与所述主要档案相关联的信息并且激活所述辅助档案。
7.根据权利要求6所述的非接触式卡，还包括视觉显示器，其中，所述处理器在接收到信号时致使所述视觉显示器显示与所述辅助档案相关联的信息。
8.根据权利要求1所述的非接触式卡，其中，所述存储器包含认证令牌，并且其中所述处理器被配置为在从所述客户端设备接收到请求认证令牌的信号时将所述认证令牌发送到所述客户端设备。
9.根据权利要求1所述的非接触式卡，还包括电连接到所述功率收集单元的可充电电池。
10.根据权利要求9所述的非接触式卡，其中，所述通信电路由所述功率收集单元和所述可充电电池二者供电。
11.根据权利要求9所述的非接触式卡，其中，当所述卡超出所述无线电波的范围时，所述通信电路由所述可充电电池供电。
12.一种非接触式卡通信方法，所述方法包括：
提供非接触式卡，所述非接触式卡包括处理器、包含一个或多个小程序的非易失性存储器、通信接口和功率收集单元，
其中，所述功率收集单元被配置为从辅助设备产生的近场通信(NFC)
场收集功率，并且
其中，所述通信接口被配置为发送和接收无线电信号；
所述非接触式卡检测所述辅助设备产生的NFC场；
其中，所述辅助设备包括无线电天线和NFC场发生器，以及
其中，所述辅助设备与服务器通信；
由所述非接触式卡从所述辅助设备产生的所述NFC场收集功率；以及
在所述非接触式卡和所述辅助设备之间建立双向通信。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述非易失性存储器包含主要档案和辅助档案，所述卡在从所述辅助设备接收到信号时删除与所述主要档案相关联的信息并且激活所述辅助档案。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述非接触式卡还包括视觉显示器，所述非接触式卡在激活所述辅助档案时在所述视觉显示器上呈现与所述辅助档案相关联的信息。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述双向通信经由低能量无线数据传输来实现。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括所述非接触式卡从所述辅助设备接收所述一个或多个小程序。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个或多个小程序中的至少一个允许访问位置。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括所述非接触式卡将信息发送到被配置用于自动填写表格的辅助设备。
19.根据权利要求12所述的方法，还包括所述非接触式卡将信息发送到被配置用于基于所发送的信息来授予特权的辅助设备。
20.一种数据传输系统，包括：
非接触式卡，所述非接触式卡包括处理器、包含一个或多个小程序的非易失性存储器、通信接口和功率收集单元，
其中，所述功率收集单元被配置为从移动设备产生的近场通信(NFC)场收集功率，
其中，所述通信接口被配置为发送和接收无线电信号，
其中，所述非接触式卡被配置为检测NFC场的强度，并且
其中，在检测到所述移动设备产生的所述NFC场至少具有预定强度时，所述非接触式卡被配置为与所述移动设备进行双向通信；以及
其中，所述移动设备与服务器通信，并且被配置为将从所述服务器接收的信息发送到所述非接触式卡。
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