[发明专利]基于最佳中继协作的近场通信支付方法

权利要求书

1.基于最佳中继协作的近场通信支付方法，用于NFC支付终端、NFC收款终端、签证机构、银行账户管理平台、中继融合中心和N个NFC中继终端组成的近场通信支付系统，N≥3；其特征在于，依次包括如下步骤：

(1)NFC支付终端在银行账户管理平台注册、存储NFC支付终端的真实身份标识号、银行账户和账户支付密码，且NFC支付终端将其真实身份标识号、签证请求发送给签证机构，由签证机构生成对应该NFC支付终端的匿名身份标识号以及签证机构与NFC支付终端之间的共享秘钥，存储签证请求时间及该共享秘钥生成时间，并由签证机构发送生成的共享秘钥、共享秘钥生成时间和签证请求时间给NFC支付终端；

其中，NFC支付终端的真实身份标识号标记为ID_Payment，NFC支付终端的匿名身份标识号标记为ID'_Payment，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NFC支付终端之间的共享秘钥记为SK_Payment-TSM；

(2)NFC收款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NFC收款终端的真实身份标识号；NFC收款终端将其真实身份标识号发送给签证机构TSM存储，由签证机构TSM生成、存储NFC收款终端的匿名身份标识号以及签证机构与NFC收款终端之间的共享秘钥，并由签证机构发送生成的该共享秘钥给NFC收款终端；

其中，NFC收款终端的真实身份标识号标记为ID_Receiver，NFC收款终端的匿名身份标识号标记为ID'_Receiver，签证机构与NFC收款终端之间的共享秘钥记为SK_Receiver-TSM；

(3)NFC支付终端和NFC收款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)发送至中继融合中心，由中继融合中心以NFC支付终端和NFC收款终端连线的中点作为球心，以NFC支付终端距NFC收款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；

(4)N个NFC中继终端分别将各自获取的自身位置数据(x_Relay,n,y_Relay,n,z_Relay,n)及信噪比SNR_Relay,n发送给中继融合中心，由中继融合中心判断、选取参与近场通信的最佳NFC中继终端；n表示所述N个NFC中继终端内任一NFC中继终端的序号；其中，中继融合中心选取最佳NFC中继终端过程包括如下步骤(4-1)至步骤(4-3)：

(4-1)根据第n个NFC中继终端的位置数据(x_Relay,n,y_Relay,n,z_Relay,n)，中继融合中心判断(x_Relay,n-x_o)²+(y_Relay,n-y_o)²+(z_Relay,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；否则，若(x_Relay,n-x_o)²+(y_Relay,n-y_o)²+(z_Relay,n-z_o)²>R²时，则剔除该NFC中继终端，由NFC支付终端和NFC收款终端直接进行近场通信；

(4-2)中继融合中心根据接收的各备选中继的信噪比，计算获取各备选中继的中继诚信系数；其中，第x个备选中继的中继诚信系数记为κ_Relay,x，中继诚信系数κ_Relay,x计算公式如下：

其中，N'表示经步骤(4-1)所选取的备选中继的总数目；

(4-3)中继融合中心根据各备选中继距离球心O(x_o,y_o,z_o)的距离d_Relay,x以及获取的各备选中继的中继诚信系数κ_Relay,x，获取各备选中继的参与系数ξ_Relay,x，并以参与系数最大值所对应的备选中继作为参与近场通信的最佳NFC中继终端；其中，参与系数ξ_Relay,x的计算公式如下：

(5)NFC支付终端接近NFC收款终端且NFC支付终端与NFC收款终端之间距离大于近场通信距离时，NFC支付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NFC收款终端；

其中，近场通信请求信息包括NFC支付终端与NFC收款终端之间的共享秘钥SK_{Payment-Receiver}、NFC支付终端生成的签证随机数y、NFC支付终端发送签证请求信息的时间T₁、NFC支付终端的匿名身份标识号ID'_Payment、NFC支付终端与签证机构TSM之间的共享秘钥SK_Payment-TSM；其中，近场通信请求信息记为S_P-R(Request,ID'_Payment,y,T₁,SK_Payment-TSM,SK_{Payment-Receiver})；y∈(0,9)且y∈Z；

(6)NFC收款终端在接收到经最佳NFC中继终端转发的NFC支付终端发送的近场通信请求信息后，发送包括NFC收款终端的匿名身份标识号ID'_Receiver、NFC收款终端与认证机构之间共享秘钥SK_Receiver-TSM、共享秘钥SK_Payment-TSM的生成时间K₁以及所接收NFC支付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-A(Request,ID'_Payment,ID'_Receiver,y,T₁,K₁,SK_Payment-TSM,SK_{Payment-Receiver},SK_Receiver-TSM)；

(7)签证机构根据所接收到NFC收款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NFC收款终端近场通信的NFC支付终端身份：

当签证机构在许可认证请求信息中所提取的NFC支付终端匿名身份标识号、NFC支付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中所存储的NFC支付终端匿名身份标识号ID'_Payment、共享秘钥SK_Payment-TSM、共享秘钥生成时间K₁一致时，则签证机构对其与NFC收款终端之间的共享秘钥进行更新，并发送许可近场通信信息以及新更新的共享秘钥给NFC收款终端；否则，发送拒绝近场通信信息给NFC收款终端；

其中，签证机构发送的许可近场通信信息包括NFC支付终端与签证机构之间共享秘钥SK_Payment-TSM、该共享秘钥SK_Payment-TSM的生成时间K₁、NFC支付终端发送认证请求信息的时间T₁，签证机构与NFC收款终端之间更新后的共享秘钥记为SK'_Receiver-TSM；

许可近场通信信息为S_A-R(Accept,T₁,K₁,SK_Payment-TSM,SK_{Payment-Receiver},SK_Receiver-TSM)；

拒绝近场通信信息为S_A-R(Reject,SK_Receiver-TSM)；

(8)NFC收款终端接收、存储其与签证机构更新后的共享秘钥，并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NFC支付终端发送的近场通信请求信息给予反馈：

当NFC收款终端接收到签证机构的许可近场通信信息时，则NFC收款终端接受NFC支付终端发送的近场通信请求，并生成供NFC收款终端与NFC支付终端共享的更新共享秘钥SK'_{Payment-Receiver}，同时发送包括NFC支付终端与签证机构之间共享秘钥生成时间K₁、NFC收款终端与NFC支付终端更新共享秘钥SK'_{Payment-Receiver}、NFC收款终端的匿名身份标识号ID'_Receiver的近场通信接受信息给NFC支付终端；其中，近场通信接受信息记为S_R-P(Accept,ID'_Receiver,SK'_{Payment-Receiver},K₁)；

当NFC收款终端接收到签证机构的拒绝近场通信信息，则NFC收款终端拒绝NFC支付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；其中，拒绝近场通信信息记为S_R-P(Reject,SK_{Payment-Receiver})；

(9)NFC支付终端接收经最佳NFC中继转发的NFC收款终端发送的信息，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，NFC支付终端提取近场通信接收信息中所包含的NFC支付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NFC支付终端自身存储的共享秘钥生成时间值K₁一致时，则NFC支付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，然后发送给银行账户管理平台，以实现NFC支付终端与NFC收款终端之间的支付交易过程，并由NFC支付终端在支付交易完成后发送更新共享秘钥请求信息给签证机构；否则，NFC支付终端停止发送近场通信请求信息给NFC收款终端；

其中，NFC支付终端发送的更新共享秘钥请求信息包括有NFC支付终端的真实身份标识号ID_Payment、NFC收款终端的匿名身份标识号ID'_Receiver、NFC支付终端与签证机构更新之前的共享秘钥SK_Receiver-TSM；更新共享秘钥请求信息记为S_P-A(Renew,ID_Payment,ID'_Receiver,SK_Receiver-TSM)；

当所接收信息为拒绝近场通信信息时，NFC支付终端停止发送近场通信请求信息给NFC收款终端；

(10)签证机构接收到NFC支付终端发送的更新共享秘钥请求后，签证机构对其与NFC支付终端之间的共享秘钥进行更新，得到更新后的共享秘钥，并将新更新后的共享秘钥发送给NFC支付终端，以供NFC支付终端进行下次近场通信使用；其中，更新后的共享秘钥记为SK'_Payment-TSM；

(11)银行账户管理平台根据所接收到的NFC支付终端发送的支付密码与NFC支付终端在银行账户管理平台预存的支付密码一致时，银行账户管理平台将NFC支付终端对应账户的款项转移给NFC收款终端的账户，并反馈支付成功信息给NFC支付终端；否则，则反馈支付密码输入错误信息给NFC支付终端。

2.根据权利要求1所述的基于最佳中继协作的近场通信支付方法，其特征在于，所述步骤(11)中反馈的支付成功信息包括成功支付时间、支付金额和账户的余额信息。