本論文在 SCNFC 架構中導入了 NFC 技術，使安全通訊在資料傳 輸的效率和便利性上，有相當大的優勢。NFC 在使用時，只需要一 個簡單的接觸動作，就可以完成使用者的身份認證並連線，減少了使 用者在使用上所花費的時間。除此之外，在 SCNFC 架構中，是以智 慧卡來做為應用的主軸，和 NFC 手機的相容性非常高。手機的專屬 性高，不僅能夠做為使用者個人身分的認證，在結合了智慧卡晶片中 的安全機制(如 3DES、MAC 等加密運算)之後，更可以降低安全攻擊 風險，大幅提升其安全性以及使用的便利性。NFC 手機也可以整合 電子錢包、信用卡、悠遊卡、與門禁卡，讓使用者也可以用同一支 NFC 手機，來進行小額付款、搭乘大眾運輸工具、或是進出門禁管 制、接收廣告訊息等功能。自從我國經濟部通訊產業發展推動小組在 2004 年 12 月成立了「近端行動交易服務計畫聯盟(The Proximity Mobile Transaction Service Alliance, PMTSA)」之後，台灣在 NFC 手 機的產業版圖也逐漸開始擴張，無論是電子產品製造商、交通運輸、
金融機構、和電信業者等各領域的廠商，都相當看好 NFC 未來的發 展潛力。該聯盟並在 2005 年 7 月 14 日展示了第一階段計畫成果「悠 遊手機 EasyMO」，這是一款結合了 NFC 技術，並能夠達到安全電
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子付款功能的行動電話原型機，而之後第二代和第三代悠遊手機亦相 繼推出，相信未來 NFC 手機定會大量普及化，並逐漸取代傳統智慧 卡的使用。
圖 5-1：悠遊手機 EasyMO
來源：悠遊卡公司。由左至右分別為 BenQ M315、NOKIA 6131i、BenQ T80
在本範例中，NFC 手機和 ATM 之間透過 NFC 近距離通訊協定的 安全溝通，因此在手機必頇選擇內嵌有 NFC 晶片的 NFC 手機，以進 行 NFC 標籤的感應；而門禁系統中則必頇加裝 NFC 的擴充模組，此 模 組 是 由 相 容 於 NFC 通 訊 協 定 的 接 收 器 (Receiver) 和 傳 送 器 (Transceiver)所組成，負責發出訊號給 NFC 手機，建立手機和門禁系 統之間的連線，如圖 3-2 所示。
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圖 5-2：註冊層流程圖
在註冊層的所有步驟，都必頇由使用者攜帶 NFC 手機前往相關單 位進行註冊。其註冊的步驟如下所示：
R1：使用者必頇攜帶相關文件和 NFC 手機，至相關單位，提出 使用申請。
R2：在確認過使用者資料之後，管理者會在使用者的 NFC 手機 中安裝相關的應用程式。
R3：使用者透過已安裝完成的手機端應用程式，選擇一隨機號碼
b 和一組密碼 PW。輸入完成之後，NFC 手機會將此兩筆資
料儲存在記憶體中，並由手機中的智慧卡進行單向雜湊函數 的運算，得到 h(PW⊕IDc⊕b)。R4：完成之後，使用者再將 NFC 手機接觸管理端的 NFC Device，
將手機的編號 IDc 和所得到的 h(PW⊕IDc⊕b)，透過 NFC protocol 回傳給管理中心。
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R5：管理中心在接收到使用者所傳送的 IDc和 h(PW⊕IDc⊕b)之 後，會即刻將此兩筆資料加以儲存。
R6：在管理系統接收到相關單位的申請之後，系統會根據使用者 所傳送的 IDc和 h(PW⊕IDc⊕b)進行一次雜湊函數運算，得 到 Wi = h(IDc⊕x)⊕h(PW⊕IDc⊕b)，其中的 x 為門禁系統的 一個分散式秘密金鑰(Distributed secret key)。
R7：結束之後，系統會將 Wi和 h()，回傳至相關單位。
R8：在完成對管理中心的註冊流程之後，相關單位會將 Wi和 h() 透過 NFC protocol 回傳給 Ui，完成使用者的申請流程。
在登入和相互認證層中，完成申請的使用者若想要使用 NFC 門禁 系統的服務，首先必頇先進行系統的登入，並讓系統進行使用者和門 禁系統之間的相互認證。
L1：開始使用之前，使用者必頇先開啟 NFC 手機中的應用程式，
並將其密碼輸入至手機中進行身分的確認。完成之後，NFC 手機中的智慧卡會自動產生出一組隨機號碼 ruj。
L2：完成密碼的輸入之後，使用者即可將 NFC 手機和門禁系統 進行接觸連線。連線完成後，NFC 手機中的智慧卡晶片會 先進行一次單向雜湊函數的計算，得到 Vi = Wi⊕h(PW⊕IDc
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⊕b)和 C=h(Vi⊕T1⊕ruj)。其中 T1是目前門禁系統中的日期 和時間。最後 NFC 手機會將 C1={C, IDc, T1, ruj}透過 NFC 協定傳送至 ATMe。
ATMe 在接收到使用者透過 NFC 協定所傳送的 C1={C, IDc, T1,
ru
j}之後，門禁系統會以下列步驟進行資料的比對與確認：L3：確認 IDc是否合法，若 IDc的格式不正確，門禁系統會拒絕 這次的登入要求。
L4：確認 T1 和 T1’之間的時間區間是否正確，以防止訊息重複攻 擊
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，△T1 表 示 傳 輸 時 預 期 中 所 花 費 的 時 間 區 間 ， 若 (T1’-T1)>△T1，或 T1’
=T1，則門禁系統會拒絕這次的登入要 求。
L5：計算 Vi =Wi⊕h(IDc⊕x)和 C’=h(T1⊕Vi⊕ruj)，若 C’和 C 相符，
則門禁系統會接受這次的登入要求，並接著下一個步驟，若 不相符，則會拒絕這次的登入要求。
L6：產生出一個隨機號碼 rsj並取得目前的時間戳記 T2，並計算 出 C’’=h(C’⊕IDa⊕T2⊕rsj)。
L7：透過 NFC 通訊協定將 C2={C’’, T2, rsj}回傳給 NFC 手機。
NFC 手機在接收到 ATMe 透過 NFC 協定所傳送的 C2={C’’, T2, rsj} 之後，智慧卡晶片會以下列步驟進行資料的比對與確認：
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L8：在接收到訊息 C2={C’’, T2, rsj}後，手機中的智慧卡一開始會 先確認其時間戳記 T2是否正確。
L9：接著智慧卡晶片會計算出 C’’’=h(C⊕IDa⊕T2⊕rsj)。若所計算 出的結果 C’’’與 C’’不相符，則智慧卡會終止這次的連線；若 相符，則智慧卡會信任此門禁系統是合法的，並完成此次雙 方的相互認證。
在金鑰協議層中，若智慧卡和門禁系統的相互認證成功，則 會以方程式 Kj=h(rsj, ruj, Vi)來計算出一般的交易金鑰(common session key)，由於 Vi = Wi⊕h(PW⊕IDc⊕b)、而 Wi = h(IDc⊕x)⊕
h(PW⊕ID
c⊕b)，因此其中也包括了由門禁系統和智慧卡所隨機 選擇的亂數。而密碼變更層帄常並不會使用到，只有當使用者欲進行 NFC 手機 中所儲存密碼的變更時，才會使用到密碼變更層。在此層級中，使用 者若要將密碼 PWi更新為 PWinew，其步驟如下列所示：
P1：開始使用之前，使用者必頇先開啟 NFC 手機中的應用程式，
並將其密碼 PWi輸入至手機中進行身分的確認，接著選擇變 更密碼的選項。
P2：NFC 手機中的智慧卡，會計算出 Vi *
= Wi⊕h(PW⊕IDc⊕b)。
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P3：智慧卡會確認 Vi*和儲存在智慧卡中的 Vi是否相等，若相等，
則即可選擇新的密碼 PWnew。
P4：智慧卡會計算出 Winew = Vi *⊕h(PWnew⊕IDc⊕b)用來產生出
h(ID
c⊕x)⊕h(PWnew⊕IDc⊕b)，接著以 Winew來將 Wi給取代 掉，並完成密碼變更的程序。因為密碼的變更，只限在使用者的 NFC 手機上執行，使用者 並不需要透過門禁系統來進行。且在我們所提出的架構中，密碼 變更的階段是相當具有安全性的，因為智慧卡會使用在步驟 P3 中所儲存的 Vi來確認 Vi*是否正確，當 NFC 手機不幸被竊取時，
未經認證的使用者就無法自行變更手機中所儲存的密碼。
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