基于近场通信的商场消费快捷支付方法

摘要

本发明涉及基于近场通信的商场消费快捷支付方法，用于移动NFC智能终端、签证机构、第三方支付平台、银行账户管理平台、商场NFC结算终端、NFC中继融合中心及商场中N个NFC中继终端、位于购物出口的M个防盗提示终端组成的商场消费系统。消费者只需要利用移动NFC智能终端扫描商品信息后，利用商场中的最佳NFC中继，即可完成移动NFC智能终端与商场NFC结算终端之间的数据传输，安全地、快捷地完成交易，不需要再排队对所购商品进行结账，既保证了交易信息的安全，又极大的提高了商场的消费支付效率。

主权项

基于近场通信的商场消费快捷支付方法，用于由移动NFC智能终端、签证机构、第三方支付平台、银行账户管理平台、商场NFC结算终端、NFC中继融合中心以及商场中N(N≥3)个NFC中继终端、位于购物出口的M(M≥2)个防盗提示终端组成的商场消费系统，其特征在于，包括如下步骤：(1)移动NFC智能终端在第三方支付平台注册、存储移动NFC智能终端的真实身份标识号、消费支付专用账户和账户支付密码，且移动NFC智能终端发送签证请求信息及其真实身份标识号给签证机构，签证机构存储签证请求时间，并由签证机构生成对应该移动NFC智能终端的匿名身份标识号集合以及签证机构与移动NFC智能终端之间的共享秘钥集合，签证机构发送其与移动NFC智能终端之间的共享秘钥集合给移动NFC智能终端；其中，移动NFC智能终端的真实身份标识号标记为ID_Payment，移动NFC智能终端的匿名身份标识号集合标记为I₁，移动NFC智能终端发送签证请求信息的时间为T₁，签证机构标记为TSM，签证机构TSM的真实身份标识号记为ID_TSM，签证机构与移动NFC智能终端之间的共享秘钥集合记为S₁；其中：$I_1={\mathrm{ID}}_{1^{\mathrm{Payment}}}^{\prime },{\mathrm{ID}}_{2^{\mathrm{Payment}}}^{\prime },...,{\mathrm{ID}}_{m^{\mathrm{Payment}}}^{\prime }\},$S₁＝{SK¹_{Payment‑TSM},SK²_{Payment‑TSM},…,SK^m_{Payment‑TSM}}；移动NFC智能终端的第i(i＝1,2,…,m)个匿名身份标识号与签证机构、移动NFC智能终端之间的第i个共享秘钥SKⁱ_{Payment‑TSM}为一一对应关系；(2)商场NFC结算终端在银行账户管理平台注册收款账户，并由银行账户管理平台存储商场NFC结算终端的真实身份标识号；商场NFC结算终端将其真实身份标识号发送给签证机构TSM存储，并由签证机构TSM生成、存储商场NFC结算终端的匿名身份标识号集合以及签证机构与商场NFC结算终端之间的共享秘钥集合，签证机构发送其与商场NFC结算终端之间的共享秘钥集合给商场NFC结算终端；其中：商场NFC结算终端的真实身份标识号标记为ID_Receiver，商场NFC结算终端的匿名身份标识号集合标记为I₂，签证机构与商场NFC结算终端之间的共享秘钥集合记为S₂；其中，$I_2=\{{\mathrm{ID}}_{1^{\mathrm{Receiver}}}^{\prime },{\mathrm{ID}}_{2^{\mathrm{Receiver}}}^{\prime },...,{\mathrm{ID}}_{m^{\mathrm{Receiver}}}^{\prime }\},$S₂＝{SK¹_{Receiver‑TSM},SK²_{Receiver‑TSM},…,SK^m_{Receiver‑TSM}}；商场NFC结算终端的第i(i＝1,2,…,m)个匿名身份标识号与签证机构、商场NFC结算终端之间的第i个共享秘钥SKⁱ_{Receiver‑TSM}为一一对应关系；(3)建立商场NFC结算终端分别与NFC中继融合中心、N个NFC中继终端和M个防盗提示终端的有线通信连接；(4)消费者利用移动NFC智能终端对所购商品进行扫描，获取所购商品的商品名称、型号及单价后进行保存，并建立移动NFC智能终端与签证机构的无线通信连接；(5)移动NFC智能终端和商场NFC结算终端分别将各自获取的自身位置数据(x_Payment,y_Payment,z_Payment)和(x_Receiver,y_Receiver,z_Receiver)发送至NFC中继融合中心，由NFC中继融合中心以移动NFC智能终端和商场NFC结算终端连线的中点作为球心，以移动NFC智能终端距商场NFC结算终端距离的一半作为球半径，建立空间的球体方程S；其中，球心记为O(x_o,y_o,z_o)，球半径记为R，球体方程S计算公式如下：S:(x‑x_o)²+(y‑y_o)²+(z‑z_o)²＝R²；$\left\{\begin{array}{c}{x}_o=\frac{1}{2}\left(x_{Payment}+x_{\mathrm{Re}ceiver}\right)\\ y_o=\frac{1}{2}\left(y_{Payment}+y_{\mathrm{Re}ceiver}\right);R=\frac{1}{2}\sqrt{{\left(x_{Payment}-x_{\mathrm{Re}ceiver}\right)}^2+{\left(y_{Payment}-y_{\mathrm{Re}ceiver}\right)}^2+{\left(z_{Payment}-z_{\mathrm{Re}ceiver}\right)}^2}\\ z_o=\frac{1}{2}\left(z_{Payment}+z_{\mathrm{Re}ceiver}\right)\end{array}\right.;$(6)N个NFC中继终端分别将各自获取的自身位置数据(x_Re lay,n,y_Re lay,n,z_Re lay,n)及信噪比SNR_Re lay,n发送给NFC中继融合中心，由NFC中继融合中心判断、选取参与近场通信的最佳NFC中继终端；其中，n＝1,2,…,N，NFC中继融合中心选取最佳NFC中继终端过程包括如下步骤(6‑1)至步骤(6‑3)：(6‑1)根据第n个NFC中继终端的位置数据(x_Re lay,n,y_Re lay,n,z_Re lay,n)，NFC中继融合中心判断(x_Re lay,n‑x_o)²+(y_Re lay,n‑y_o)²+(z_Re lay,n‑z_o)²≤R²时，则选取该NFC中继终端作为参与近场通信的备选中继终端；否则，若(x_Re lay,n‑x_o)²+(y_Re lay,n‑y_o)²+(z_Re lay,n‑z_o)²>R²时，则剔除该NFC中继终端，由移动NFC智能终端和商场NFC结算终端直接进行近场通信；(6‑2)NFC中继融合中心根据接收的各备选中继终端的信噪比，计算获取各备选中继终端的中继诚信系数；其中，第n个NFC中继终端的中继诚信系数记为κ_Re lay,n，中继诚信系数κ_Re lay,n计算公式如下：${\kappa }_{\mathrm{Re}lay,n}=\frac{\sqrt{\frac{1}{N^{\prime }}\underset{n=1}{\overset{N^{\prime }}{\Sigma }}{\left({\mathrm{SNR}}_{\mathrm{Re}lay,n}-{\overline{SNR}}_{\mathrm{Re}lay,n}\right)}^2}}{{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{Re}lay,n}},{\overline{SNR}}_{\mathrm{Re}lay,n}=\frac{1}{N^{\prime }}\underset{n=1}{\overset{N^{\prime }}{\Sigma }}{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{Re}lay,n};$N'为参与近场通信的备选中继终端的个数，其中，N'≤N；(6‑3)NFC中继融合中心根据各备选中继终端距离球心O(x_o,y_o,z_o)的距离d_Re lay,n以及获取的各备选中继终端的中继诚信系数κ_Re lay,n，获取各备选中继终端的参与系数ξ_Re lay,n，并以参与系数最大值所对应的备选中继终端作为参与近场通信的最佳NFC中继终端；其中，参与系数ξ_Re lay,n的计算公式如下：${\xi }_{\mathrm{Re}lay,n}=\frac{{\kappa }_{\mathrm{Re}lay,n}}{d_{\mathrm{Re}lay,n}},n=1,2,...,N^{\prime };$(7)移动NFC智能终端接近商场NFC结算终端且移动NFC智能终端与商场NFC结算终端之间距离大于近场通信距离时，移动NFC智能终端发送近场通信请求信息给最佳NFC中继终端，由最佳NFC中继终端转发该近场通信请求信息给商场NFC结算终端；其中，近场通信请求信息包括移动NFC智能终端生成的与商场NFC结算终端之间第一个共享秘钥SK¹_{Payment‑Receiver}、移动NFC智能终端生成的第一签证随机数c(c∈(0,9)且c∈Z)、移动NFC智能终端发送签证请求信息的时间T₁、移动NFC智能终端第一个匿名身份标识号移动NFC智能终端与签证机构TSM之间的第一个共享秘钥SK¹_{Payment‑TSM}；其中，近场通信请求信息标记如下：$S_{P-R}(\mathrm{Request},{\mathrm{ID}}_{1^{\mathrm{Payment}}}^{\prime },c,T_1,{{\mathrm{SK}}^1}_{\mathrm{Payment}-\mathrm{TSM}},{{\mathrm{SK}}^1}_{\mathrm{Payment}-\mathrm{Receiver}});$(8)商场NFC结算终端在接收到经最佳NFC中继终端转发的移动NFC智能终端发送的近场通信请求信息后，发送包括商场NFC结算终端第一个匿名身份标识号商场NFC结算终端与签证机构之间第一个共享秘钥SK¹_{Receiver‑TSM}以及所接收移动NFC智能终端近场通信请求信息的许可认证请求信息给签证机构TSM进行认证；其中，许可认证请求信息标记如下：$S_{R-T}(\mathrm{Request},{\mathrm{ID}}_{1^{\mathrm{Payment}}}^{\prime },{\mathrm{ID}}_{1^{\mathrm{Receiver}}}^{\prime },c,T_1,{{\mathrm{SK}}^1}_{\mathrm{Payment}-\mathrm{Receiver}},{{\mathrm{SK}}^1}_{\mathrm{Receiver}-\mathrm{TSM}});$(9)签证机构根据所接收到商场NFC结算终端发送的许可认证请求信息进行信息提取和判断，以认证请求与商场NFC结算终端近场通信的移动NFC智能终端身份：当签证机构在许可认证请求信息中所提取的移动NFC智能终端匿名身份标识号、移动NFC智能终端与签证机构之间共享秘钥以及该共享秘钥生成时间均与签证机构所存储移动NFC智能终端匿名身份标识号集合I₁、共享秘钥集合S₁、共享秘钥生成时间K₁存在对应一致时，则签证机构发送许可近场通信信息给商场NFC结算终端；否则，发送拒绝近场通信信息给商场NFC结算终端；其中，签证机构发送的许可近场通信信息包括移动NFC智能终端与签证机构之间第一个共享秘钥SK¹_{Payment‑TSM}、该共享秘钥SK¹_{Payment‑TSM}的生成时间K₁、移动NFC智能终端发送认证请求信息的时间T₁、签证机构与商场NFC结算终端之间第一个共享秘钥SK¹_{Receiver‑TSM}；其中：许可近场通信信息标记为S_T‑R(Accept,T₁,K₁,SK¹_{Payment‑TSM},SK¹_{Receiver‑TSM})；拒绝近场通信信息标记为S_T‑R(Reject,SK¹_{Receiver‑TSM})；(10)商场NFC结算终端根据所接收签证机构的许可近场通信信息或者拒绝近场通信信息，经最佳NFC中继终端对移动NFC智能终端发送的近场通信请求信息给予反馈：当商场NFC结算终端接收到签证机构的许可近场通信信息时，则商场NFC结算终端接受移动NFC智能终端发送的近场通信请求，并发送包括商场NFC结算终端生成的第二签证随机数d(d∈[0,9]且d≠c，d∈Z)的接受近场通信信息给移动NFC智能终端；当商场NFC结算终端接收到签证机构的拒绝近场通信信息，则商场NFC结算终端拒绝移动NFC智能终端发送的近场通信请求，并发送拒绝近场通信信息给NFC支付终端；(11)移动NFC智能终端接收经最佳NFC中继转发的商场NFC结算终端发送的信息，并根据所接收信息做出判断和操作：当所接收信息为近场通信接受信息时，移动NFC智能终端提取近场通信接收信息中所包含的移动NFC智能终端与签证机构之间共享秘钥生成时间值，并判断提取的共享秘钥生成时间值与移动NFC智能终端自身存储的共享秘钥生成时间值T₂一致时，则移动NFC智能终端生成包括字母和数字混合的虚拟键盘，通过虚拟键盘输入字母、数字混合形式的支付密码，然后发送给第三方支付平台、发送分别作废移动NFC智能终端第一个匿名身份标识号以及移动NFC智能终端与签证机构第一个共享秘钥SK¹_{Payment‑TSM}的请求给签证机构；否则，移动NFC智能终端停止发送近场通信请求信息给商场NFC结算终端；当所接收信息为拒绝近场通信信息时，移动NFC智能终端停止发送近场通信请求信息给商场NFC结算终端；(12)签证机构接收到移动NFC智能终端发送的作废匿名身份和共享秘钥请求后，签证机构剔除对应匿名身份集合、共享秘钥集合中的该匿名身份和该共享秘钥，并将变化后匿名身份集合中的首个匿名身份、共享秘钥集合中的首个共享秘钥发送给移动NFC智能终端，供移动NFC智能终端下次发送近场通信请求时使用；(13)第三方支付平台判断所接收的移动NFC智能终端发送的支付密码与移动NFC智能终端在该支付平台预存的支付密码一致时，第三方支付平台将其对应账户的款项转移给商场NFC结算终端在银行账户管理平台的账户，并由第三方支付平台反馈支付成功信息给移动NFC智能终端、由银行账户管理平台反馈已付款成功信息给商场NFC结算终端；否则，银行账户管理平台反馈未付款信息给商场NFC结算终端；(14)商场NFC结算终端存储已付款移动NFC智能终端对应的匿名身份标识号并将该匿名身份标识号发送至M个防盗提示终端进行存储；(15)移动NFC智能终端运动至购物出口时，防盗提示终端与移动NFC智能终端建立通信，并交互各自身份标识号后，若防盗提示终端检测到该移动NFC智能终端的匿名身份标识号存在于商场NFC结算终端发送的移动NFC智能终端匿名身份组中时，则表明该移动NFC智能终端已支付所购商品，防盗提示终端不予鸣警提示；否则，防盗提示终端做出鸣警提示，以提示商场工作人员注意。