在无线通信领域中，NFC（Near Field Communication，近场通信）是近年来迅速普及的技术之一。它不仅是我们日常刷公交、支付的“隐形助手”，更是射频识别技术（RFID）演化出的高阶交互式通信形态。本文将从技术原理、协议栈、安全机制、应用演化与发展趋势等多个维度，带你全面理解 NFC 技术。
一、技术背景：NFC 的“前世今生”
1.1 射频识别技术（RFID）：基础中的基础
RFID（Radio Frequency Identification）是一种通过无线电波进行非接触识别的技术，广泛应用于物流、仓储、门禁等场景。其基本构成包括：
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阅读器（Reader）
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标签（Tag，又称应答器）
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天线系统
RFID按频段可分为：
| 频段类型 | 频率范围 | 特点 |
| 低频 | 125~134 kHz | 读写距离短，抗干扰强 |
| 高频 | 13.56 MHz | 通用性强，成本较低 |
| 超高频 | 860~960 MHz | 识别距离远，传输速率高 |
NFC 正是基于 高频 RFID 技术演化而来，尤其是 ISO/IEC 14443（非接触智能卡）与 ISO/IEC 18092（近场通信）标准的融合结果。
二、NFC 的核心技术原理
2.1 通信机制：感应耦合原理
NFC 使用 13.56MHz 的载波，通过电磁感应实现近距离的数据与能量交换。
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主动设备（如手机）通过线圈天线产生射频场
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被动设备（如NFC标签）通过感应获得能量，并进行数据响应
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数据通信通过ASK（振幅键控）或PSK（相位键控）进行调制
2.2 通信模式
| 模式 | 描述 | 应用场景 |
| 主动模式 | 双方均产生射频信号，进行数据交换 | 手机之间互传数据 |
| 被动模式 | 一方提供射频场，另一方响应 | 手机读取门禁卡/NFC标签 |
| 卡模拟模式 | 主动设备模拟为NFC标签/银行卡 | 手机读取门禁卡/NFC标签 |
2.3 数据交换格式：NDEF
NFC 通信中传输的数据格式由 NDEF（NFC Data Exchange Format）定义，支持多种 MIME 类型，如：文本、URL、vCard（联系人信息）、自定义数据块。
三、协议栈结构：从物理层到应用层的完整架构
NFC 的技术体系遵循 OSI 七层模型的简化版，主要包括以下几层：
3.1 物理层（PHY）
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频率：13.56 MHz
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调制方式：ASK 100%/10%，PSK
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符号编码：曼彻斯特编码、NRZ编码
3.2 链路层（MAC）
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支持的通信速率：106 kbps、212 kbps、424 kbps
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报文格式定义
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CRC 校验、奇偶校验机制
3.3 应用层
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典型协议：NDEF, LLCP（Logical Link Control Protocol）
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应用接口：Android Beam（已弃用）、Host Card Emulation（HCE）
四、与 RFID 的对比分析
| 特性 | RFID | NFC |
| 标准 | ISO 14443, 15693 等 | ISO 18092, 14443 (兼容) |
| 通信方向 | 单向（Reader -> Tag） | 双向（Peer-to-Peer） |
| 距离 | 几厘米到十几米 | 通常 <10cm |
| 交互方式 | 非交互式识别 | 支持主动交互，灵活性更强 |
| 功耗 | 极低 | 主动通信需供电（如手机） |
NFC可以被视为“具有读写能力+智能交互能力的近距离RFID扩展”。
五、安全性设计
NFC 的核心安全机制围绕以下几部分展开：
5.1 数据链路加密
使用 AES、3DES、RSA 等算法加密数据包，防止中间人攻击（MITM）和重放攻击。
5.2 安全元件（SE）/可信执行环境（TEE）
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eSE（Embedded SE）
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SIM卡内SE（SIM-SE）
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HCE（Host Card Emulation）：软件模拟 SE，适合开放
5.3 动态令牌机制（Tokenization）
支付时不会直接传输真实卡号，而是使用一次性临时令牌进行交易验证，提高抗钓鱼能力。
六、开发与实现：移动端如何接入 NFC
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Android：基于 NfcAdapter、NdefMessage 等API；支持HCE模式（Android 4.4+）
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iOS：iOS 11 起开放 NFC 读取权限；iOS 13 起支持写入NDEF，支持门禁/车钥匙等功能
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开发者常用场景包括：扫描NFC标签；写入NDEF格式数据；模拟门卡/支付卡（HCE）
七、NFC 的未来趋势
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数字身份管理：与DID（去中心身份）结合，形成安全可信的身份入口 -
物联网互联：NFC成为IoT设备近距离配对、配置的标准手段 -
无感支付/出行：手机“碰一碰”开闸、通行、支付一气呵成 -
边缘AI设备唤醒/调参：低功耗近场配置，用于工业与医疗领域
