CN101681439A - 便携设备的抗询问 - Google Patents

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Abstract

公开了便携消费者设备。可在非接触式便携消费者设备上提供便携消费者设备中的一个或多个接触区域。在保持便携消费者设备接近询问设备的同时可要求用户将手指放在这一个或多个接触区域上以使得便携消费者设备能被询问。用户的手指可用于电桥接电路的开路部分，从而实现便携消费者设备的操作。

Description

便携设备的抗询问
背景
本发明的实施例涉及用于防止诸如非接触式智能卡等便携消费者设备被无线地询问的系统和方法。
一般而言，诸如智能卡、密钥牌、射频识别装置(RFID)、蜂窝电话等非接触式便携消费者设备被设计成给消费者提供一种使用射频(RF)信号来参与无线通信的途径。
由于非接触式便携消费者设备能不使用导线地工作，因此此类设备可望取代需要物理接触或物理连接以与其它设备和系统通信的其它类型的设备。非接触式便携消费者设备的主要优点是无需将它们从消费者的皮夹、公文包、背包或钱包中取出来使用。
遗憾的是，由于非接触式便携消费者设备的无线本质，完全可能利用非接触式读取器暗中询问(例如数据浏览)非接触式设备。
由于利用对非接触式设备的无线询问来窃取敏感信息对于消费者和企业而言都是主要的顾虑，因此执法机构正在积极地寻求发现此类活动何时正在发生的途径。遗憾的是，在给定了无线询问装备的尖端性以及无线信号的本质的前提下，可发生未授权无线询问。
本发明的各实施例单独地以及共同地解决了这些和其它问题。
简要概述
本发明的实施例防止诸如智能卡、RFID、密钥牌、标签等非接触式便携消费者设备被未授权询问设备无线询问。
在一方面，本发明的实施例涉及配置成实现与询问设备的无线通信的便携消费者设备。便携消费者设备包括用于存储诸如财务信息等信息的存储器、诸如近场发射天线等耦合到存储器的发射天线、以及耦合到发射天线的接触区域。发射天线在有手指位于接触区域上时能够向询问设备发射信息。
在另一方面，本发明的实施例涉及包括询问设备和便携消费者设备的系统。便携消费者设备包括用于存储信息的存储器、耦合到存储器的发射天线、以及耦合到发射天线的接触区域。发射天线在有手指位于接触区域上时且在便携消费者设备接近询问设备时能够被激活。
在另一方面，本发明的实施例涉及提供与询问设备的安全无线通信的方法。提供一种便携消费者设备，其包括用于存储信息的存储器、耦合到存储器的发射天线、以及耦合到发射天线的接触区域。允许消费者将便携消费者设备放置成接近询问设备。便携消费者设备被配置成仅在便携消费者设备接近询问设备与此同时消费者将手指放在接触区域上时才激活发射天线。
以下将进一步详细地描述本发明的这些和其它实施例。
附图简述
图1示出图解非接触式便携消费者设备的安全风险的系统。
图2示出根据本发明实施例的示例性电路图。
图3示出便携消费者设备中的电路布局。
图4和5示出根据本发明各实施例的非接触式卡的外部视图。
图6是用于桥接电路的开路部分的压力开关的示意表示。
图7示出根据另一个实施例的电路图。
图8是图解根据本发明的方法的流程图。
详细描述
本发明的实施例允许包括所存储信息的便携消费者设备与询问设备之间的无线通信。在本发明各实施例中，可在便携消费者设备上提供一个或多个控制能否向该设备询问其所存储信息的接触区域。为了能询问便携消费者设备，在便携消费者设备接近询问设备的同时，可要求诸如消费者等用户将手指放在接触区域上。如果消费者的手指未在接触区域上，则不能用询问设备来询问便携消费者设备。
根据本发明各实施例的便携消费者设备能与询问设备进行无线或非接触式通信。它们可包括通过无线或非接触式通信介质传送和接收信号和数据的一个或多个天线。
示例性便携消费者设备和示例性询问设备优选地使用近场通信或即NFC技术来通信。NFC技术利用非常短距离(例如，通常少于10英寸)的双向无线连接，并且是允许诸如读取器等询问设备在便携消费者设备位于询问设备附近时读取小量数据的短程射频(RF)技术。
使用NFC技术的便携消费者设备使用电磁感应来导致便携消费者设备发射存储于其中的信息。使用典型NFC技术的典型便携消费者设备包含至少小处理器和通常为导线环路形式的发射天线。当便携消费者设备靠近具有诸如电磁场等询问信号(例如，RF信号)的询问设备时，导线环路进入终端的场，从而在导线环路中导致感应。感应生成的电压对处理器供电。一旦便携消费者设备被激活，处理器随后就使用导线环路以预定频率(例如，13.56MHz)向终端发射存储在便携消费者设备的存储器中的信息。内置于处理器中的指令集还可在发射期间加密数据。
上述过程被称为感应耦合，并且便携消费者设备可表征为“无电池式”，因为不需要内置功率源来对处理器供电。这种类型的系统可被表征为无源系统，因为不存在对处理器的有源供电。
便携消费者设备可以是任何合适的形式。例如，便携消费者设备可以是便携消费者设备，并且可以是手持式且紧凑的，以便其可以装入消费者的皮夹或口袋(例如，袖珍型的)。它们可用于为货物或服务进行支付、转账、或出入各个地方(例如，出入证章)。例如，便携消费者设备可包括智能卡、普通信用卡或借记卡(带磁条但不带微处理器)、钥匙链设备(诸如埃克森-美孚(Exxon-Mobil)公司市售的Speedpass设备)、密钥牌、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、寻呼器、支付卡、安全卡、赊购卡、智能媒体、发射机应答器等。
一种示例性便携消费者设备可包括存储器，诸如微处理器中的一个或多个存储器芯片和/或存储器高速缓存。任一者均可被可操作地耦合至便携消费者设备中的发射天线。
存储器可包括计算机可读介质(即，信号承载介质)，并且可以是易失性和非易失性存储器设备的形式，包括RAM、ROM、EEPROM、磁条等。计算机可读介质可包括表示以下所述信息的计算机代码。
存储器优选储存诸如财务信息、交通信息(例如，如在地铁或火车通行证中)、出入信息(例如，如在出入证章中)等信息。财务信息可包括诸如银行账户信息、银行识别号(BIN)、信用卡或借记卡号信息、账户余额信息、到期日、诸如姓名、生日等消费者信息的信息。任何这些信息都可由便携消费者设备发射。
存储器中的信息还可以是传统上与信用卡相关联的数据磁道的形式。这些磁道包括磁道1和磁道2。磁道1(“国际航空运输协会(International Air TransportAssociation)”)存储比磁道2更多的信息，并包含持卡人的姓名以及账号和其他自由选择的数据。该磁道有时由航空公司在用信用卡来担保预订时使用。磁道2(“美国银行业协会(American Banking Association)”)是当前最常用的。这是由ATM和信用卡检查器来读取的磁道。ABA(美国银行业协会)设计了该磁道的规范并且世界上所有银行都必须遵守该规范。该磁道包含持卡人的账户、加密的PIN外加其他自由选择的数据。
如果便携消费者设备是借记卡、信用卡、或智能卡的形式，则该便携消费者设备还可以任选地具有诸如磁条等特征。这种设备能够以接触式或非接触式模式来操作。
本发明的便携消费者设备可随也可具有天线和信号发生器的经授权询问设备(例如，经授权的读取器)一起使用。此类经授权的询问设备可出现在销售点(POS)终端、ATM(自动柜员机)等处。此类询问设备可用于无线地读取存储在便携消费者设备存储器上的信息或向其写入信息。
图1示出图解目前与非接触式便携消费者设备相关联的安全问题的无线通信系统100。具体而言，便携消费者设备110可被经授权询问设备120询问。然而，其也可能不幸地被未授权询问设备130询问。需要防止用未授权询问设备来询问便携消费者设备。
图2是根据本发明一个实施例的非接触式便携消费者设备302的示意表示。便携消费者设备302包括处理器304(例如，可包括存储器的微处理器)和发射天线306。在本发明各实施例中，发射天线306可向询问设备(未示出)发射电磁信号，并且它也可接收来自询问设备的询问信号。
包括发射天线306的电路包括触发电子组件308。触发器天线310被耦合到触发组件308，并且包括接触区域，接触区域包括电路的开路部分314和两个电触点312。
尽管接触区域在该示例中为彼此分开的2个暴露的电触点的形式，但接触区域在本发明的其他实施例中可以是其他形式(例如，压力开关、压电设备、气泡开关等)。包括2个暴露的电触点的接触区域是优选的，因为这种类型的接触区域不需要任何移动部件，并且与具有机械开关的便携消费者设备相比制造起来较不复杂。与机械开关相比还较不易出故障，因为没有移动部件。
触发电子组件308可以是例如硅控整流器(SCR)、交流三极管(TRIAC)、或MOSFET。组件308可通过触发器天线电路310中电流或电压的改变来触发。在组件308被触发之前，没有电流流经组件308，并且发射天线306的电路在组件308的位置断开。因此，在组件308被触发之前，即时存在来自询问设备的恰适询问信号，发射天线也不起作用。
一旦组件308被触发，发射天线306的电路就接通并且天线变得可操作。即，电磁场现在可在天线306的接通电路中感应电流。感应电流随后可对处理器308供电，处理器308生成返回信号，该返回信号被发射天线306发射给询问设备。
为了触发触发器电子组件308，触发器天线310的断开电路被接通。具体而言，开路部分314存在于触点312之间的触发器天线电路310中。为了触发组件308，该开路部分314由充分导电的材料(例如，手指)桥接以便当存在来自询问设备的询问信号时在触发器天线电路310中实现一定程度的电流感应。由外部磁场在触发器天线中感应的电流只需要足以触发可对电流或电压的改变高度灵敏的触发器电子组件308即可。
图3示出实现图2中阐述的示意图的布局。图2的相同附图标记在图3中用于指代等效部件。如图所示，发射天线306可以是较大线圈的形式，该较大线圈可围绕便携消费者设备302的外围延伸，而触发器天线310可以是较大线圈中的较小线圈的形式。另外，如图3中所示，触发器天线310、发射天线306、以及组件304、308可安装在塑料基底50上。
在一种办法中，开路部分314可使用消费者的一个或多个手指来桥接。例如，如图4中所示，便携消费者设备302可以是信用卡500，其具有2个触点312。它们可在接触区域中彼此相对接近地间隔，以使得单个指尖就能接触这两个点312并桥接开路部分314。可通过使用图形或其他标记(例如，标志、全息图等)向消费者指示触点312坐落于其中的接触区域。尽管手指组织不是高度导电的，但其足够导电以使得当手指跨触点312放置并从询问设备接收询问信号时在触发器电路310内感应小电流。通过以消费者正常抓握便携消费者设备的方式简单地抓握便携消费者设备，消费者的手指就可覆盖触点312。
在示出卡500的正面和背面的图4-5所图解的另一个示例中，触点312、312′可被布置在卡500的相对侧上，以使得当消费者将卡500保持在两个手指之间时每个点被配置成由一个指尖接触。
在图5所图解的另一个示例中，触点312″可被形成为由微裂缝602分开的薄导电材料层。图6还示出可以与微裂缝602一起或不一起使用的另一个触点312′。
在替换办法中，开路部分314可使用开关或其它合适的机电设备来桥接。例如，如图6中所示，可提供压力开关510供消费者激活便携消费者设备。具体而言，如图6中所图解的，开关510可被布置在两个触点312之间，以使得当消费者压下开关510时，导电的接触元件512就桥接各触点312。开关510可以是弹簧加压或以其他方式偏斜的，以便仅在消费者压下开关510时才接触。
在图7所图解的另一种办法中，触点312和开路部分314可被包括在发射天线电路306内。例如，压力开关510(或其他激活组件)可被布置在两个触点312之间，并且可在消费者向开关施压时直接接通天线电路306。在该实施例中，不需要触发器天线。
图8是图解用于提供与询问设备的安全无线通信的方法1000的流程图。可在步骤1010进入该方法，在此提供便携消费者设备，该便携消费者设备包括用于存储信息的存储器、发射天线、以及耦合到发射天线的接触区域。例如，信用卡发行方可向消费者提供被配置用于安全的非接触式通信的便携消费者设备。在步骤1020，允许消费者将便携消费者设备放置成接近询问设备。例如，可允许消费者将便携消费者设备放置成接近POS终端处的经授权询问设备，该经授权询问设备可发射询问信号以对便携消费者设备供电和与之通信。在步骤1030，便携消费者设备被配置成仅在便携消费者设备接近询问设备与此同时消费者将手指放在接触区域上时才激活发射天线。例如，消费者的手指可电桥接触发器天线电路中的开路部分，从而使得能在触发器天线电路内感应电流，并藉此触发接通发射天线的电路的电子组件。在另一个示例中，消费者的手指可向开关施压或以其他方式致动开关，该开关直接桥接发射天线电路的开路部分。在另一个示例中，消费者的手指向压电设备施压，该压电设备生成触发电子组件的电流。
上述便携消费者设备可使用任何合适的方法来制造。在一种方法中，便携消费者设备可通过首先在基底上形成发射天线、以及任选地形成触发器天线来制造。基底可以是绝缘塑料基底，像诸如信用卡等支付卡中通常使用的那些。可使用常规电路印刷工艺在基底上形成金属图案。
在于基底上形成发射天线和任选触发器天线之前或之后，可将存储器耦合到发射天线。存储器可以一个或多个可(使用标准芯片安装工艺)被安装在基底上的芯片的形式存在，从而这一个或多个芯片可被电耦合到发射天线。如上所述，存储器还可以是具有内部存储器的微处理器芯片的形式。也可在基底上接近触发天线形成或安装触发电子组件(若存在)。
还可在基底上形成如上所述的接触区域。这可以简单地为在触发器天线的形成期间形成的两个间隔开的触点的形式。或者，接触区域可以是附连到触发天线的各部分的开关的形式。在本发明的各实施例中，接触区域的大小可小于大约1平方英寸，或者可以是成人手指的大小。
如果需要，可在基底上层叠或沉积附加的保护绝缘薄片，从而将天线和存储器夹在该薄片与基底之间。接触区域的暴露触点可通过绝缘薄片暴露，从而消费者的手指可如上所述地与接触区域相接触。
所形成的便携消费者设备在有手指位于接触区域上时能够使用发射天线向询问设备发射所存储的信息，但在没有手指位于接触区域上时不能使用发射天线向询问设备发射所存储的信息。
本发明的各实施例具有数个优点。当消费者将其手指放在便携消费者设备的上述接触区域上时，消费者作出允许便携消费者设备被询问的有意识决策。当消费者的手指不在接触区域上时，便携消费者设备不能被成功询问。相应地，便携消费者设备中的信息在消费者想发射它时能被检索，而在消费者不想发射该信息时不能被检索。此外，本发明的各实施例制造起来相对容易。
对于本领域技术人员明显的是，可对本公开以及所采用的等效技术方案进行各种变更和修改而不会脱离本发明的精神和范围。随任何实施例示出的要素对于该特定实施例皆为示例性的，并且可在落在本公开内的其他实施例上使用。

Claims (27)

1.一种便携消费者设备，包括：
用于存储信息的存储器；
耦合到所述存储器的近场发射天线；以及
耦合到所述近场发射天线的接触区域，其中所述便携消费者设备在有手指位于所述接触区域上时能够使用所述近场发射天线向询问设备发射所述所存储的信息，但在没有手指位于所述接触区域上时不能使用所述近场发射天线向所述询问设备发射所述所存储的信息。
2.如权利要求1所述的便携消费者设备，其特征在于，还包括触发器天线，其中所述接触区域的至少一部分形成所述触发器天线的至少一部分，并且其中所述接触区域包括两个间隔开的电触点。
3.如权利要求1所述的便携消费者设备，其特征在于，所述接触区域包括电路的开路部分。
4.如权利要求1所述的便携消费者设备，其特征在于，所述接触区域包括压力开关。
5.如权利要求1所述的便携消费者设备，其特征在于，所述便携消费者设备能够被所述询问设备生成的询问信号询问。
6.如权利要求1所述的便携消费者设备，其特征在于，所述便携消费者设备包括支付卡、密钥牌、以及蜂窝电话之一。
7.如权利要求1所述的便携消费者设备，其特征在于，所述便携消费者设备是无电池式的。
8.如权利要求1所述的便携消费者设备，其特征在于，所述近场发射天线包括触发电子组件，所述触发电子组件能够被触发以使得能激活所述发射天线。
9.如权利要求8所述的便携消费者设备，其特征在于，还包括耦合到所述触发电子组件的触发天线的至少一部分。
10.如权利要求8所述的便携消费者设备，其特征在于，所述触发电子组件包括硅控整流器(SCR)、交流三极管(TRIAC)、或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中的至少一个。
11.如权利要求9所述的便携消费者设备，其特征在于，在所述手指位于所述接触区域上且在所述便携消费者设备接近所述询问设备时，在所述触发器天线中感应电流。
12.如权利要求11所述的便携消费者设备，其特征在于，所述便携消费者设备是支付卡。
13.如权利要求12所述的便携消费者设备，其特征在于，所述两个触点位于所述便携消费者设备的相对侧上。
14.如权利要求12所述的便携消费者设备，其特征在于，所述两个触点位于所述便携消费者设备的同一侧上。
15.一种系统，包括：
询问设备；以及
如权利要求1所述的与所述询问设备通信的便携消费者设备。
16.一种使用如权利要求1所述的便携消费者设备的方法，所述方法包括：
获得所述便携消费者设备；
将手指放在所述接触区域上；以及
将所述便携消费者设备放在所述询问设备附近。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述便携消费者设备被放在所述询问设备的大约10英寸或更近之内。
18.一种用于形成便携消费者设备的方法，包括：
将用于存储信息的存储器附连到基底；
在所述基底上形成近场发射天线，其中所述近场发射天线被耦合到所述便携消费者设备中的所述存储器；以及
在所述基底上形成接触区域，其中所述接触区域被耦合到所述便携消费者设备中的所述近场发射天线，
其中所述便携消费者设备在有手指位于所述接触区域上时能够使用所述近场发射天线向询问设备发射所述所存储的信息，但在没有手指位于所述接触区域上时不能使用所述近场发射天线向所述询问设备发射所述所存储的信息。
19.一种便携消费者设备，包括：
用于存储财务信息的存储器；
耦合到所述存储器的发射天线；以及
耦合到所述发射天线的接触区域，其中所述便携消费者设备在有手指位于所述接触区域上时能够使用所述发射天线向询问设备发射所述所存储的财务信息，但在没有手指位于所述接触区域上时不能使用所述发射天线向所述询问设备发射所述所存储的信息。
20.如权利要求19所述的便携消费者设备，其特征在于，所述便携消费者设备是蜂窝电话或非接触式支付卡。
21.一种系统，包括：
如权利要求19所述的便携消费者设备；以及
与所述便携消费者设备通信的询问设备。
22.一种使用如权利要求1所述的便携消费者设备的方法，所述方法包括：
获得如权利要求19所述的便携消费者设备；以及
将手指放在所述接触区域上；以及
将所述便携消费者设备放在所述询问设备附近。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述便携消费者设备被放在所述询问设备的大约10英寸或更近之内。
24.一种用于形成便携消费者设备的方法，包括：
将用于存储财务信息的存储器附连到基底；
在所述基底上形成发射天线，其中所述近场发射天线被耦合到所述便携消费者设备中的所述存储器；以及
在所述基底上形成接触区域，其中所述接触区域被耦合到所述便携消费者设备中的所述发射天线，
其中所述便携消费者设备在有手指位于所述接触区域上时能够使用所述发射天线向询问设备发射所述所存储的信息，但在没有手指位于所述接触区域上时不能使用所述发射天线向所述询问设备发射所述所存储的信息。
25.一种提供与询问设备的安全无线通信的方法，包括：
提供电子设备，所述电子设备包括用于存储信息的存储器、发射天线、以及耦合到所述发射天线的接触区域；
允许用户将所述电子设备放置成接近所述询问设备；以及
将所述电子设备配置成仅在所述电子设备接近所述询问设备与此同时所述用户将手指放在所述接触区域上时才激活所述发射天线。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括在所述发射天线被激活时向所述询问设备发射存储在所述存储器中的所述信息。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括将所述电子设备配置成由射频(RF)信号来询问。
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