Apple Pay及其背后的安全技术

1.  什么是Apple Pay

Apple Pay是Apple公司创新的一种安全支付方式。利用Apple Pay，用户能够在商店或App内进行支付，既简单又安全。你不再必处处翻找钱包，也不用再浪费时间寻找合适的卡了。只须要在支持Apple Pay的POS机上轻轻一触，并获得你的容许，便可用你的信用卡或借记卡完成支付。 

Apple Pay 是一种支付形式，而非钱包。Apple属于彻底第三方，提供了一整套技术整合了支付过程的各个环节，链接了用户和商家，让用户的银行卡与商家的支付系统对接。与支付宝和微信支付不一样的是，省去了第三方平台（支付宝钱包、微信钱包），减小了风险。支付过程当中Apple不会收取任何费用。

Apple Pay易用且安全。它在使用过程当中不会泄露你卡片的详细信息，由于这些资料不会储存在你的设备上，也不会上传至iCloud，更不会传递给商家。 

如图 1和图2所示，分别是Apple Pay在实体店支付和App内支付，这2种支付场景的流程和原理相似，本文只探讨实体店支付场景。Apple Pay支持iPhone6、iPad Air 2、iPad mini 4、Apple Watch及以上机型，本文只探讨iPhone支付。

图 1 实体店支付                                                                                         

图 2 App内支付

2.  名词解释

先来熟悉几个名词，有助于了解Apple Pay的机制。

 

3.  Apple Pay的体系架构

Apple Pay在平台上采用了可信的Boot Chain架构，确保正确的关键和软件加载在通过验证的硬件上，并继承了符合金融行业标准认证体系的安全芯片架构。

图 3 Apple Pay体系架构简图

在现有支付体系的生态环境尊重与兼容的前提下，Apple不失时机地将Passbook、Touch ID、安全芯片（Secure Element）、NFC控制器、Touch ID和Apple Pay服务器等几个关键技术点整合进来。从下图能够看出，Apple是逐年完善其支付体系，逐步打造支付生态的。

图 4 Apple Pay技术演进

 

Passbook虚拟钱包

整合了各种服务的票据，如登机牌和会员卡等，自身不提供交易功能，但帮助商户发展了会员，且圈存了大量商户资源。

 

Touch ID

用与Home键解锁和App Store虚拟商品购买的身份验证，省去了输入密码环节。

 

安全芯片（Secure Element）

Apple从iPhone5S开始使用ARM公司的A7架构处理器，除了性能的提高外，更重要的是A7支持TrustZone技术。TrustZone技术经过其内部总线的精巧设计使在同一颗ARM处理器上分隔出两个隔离的软件和硬件资源区。该技术符合GlobalPlatform TEE体系架构定义。

Secure Enclave和Secure Element经过串口加密通讯，加密通讯所使用的共享密钥对（Shared Pairing Key）关联了Secure Enclave的UID和Secure Element的ID，由Secure Enclave生成，并经过iClound的加密机预置在安全芯片中。

当用户身份验证成功，Secure Enclave对交易数据用共享密钥对签名，并附上AR（Authentication Random）而后发送到Secure Element对其进行解密。由此实现这2者之间数据的安全交换。

 

NFC

打通了线下交易环节。

 

Apple Pay Server

打通支付网络系统或银行的安全通讯。

4.  整合上下游产业链

Apple擅长整合长产业链，从用户、商户，到安全，再到支付，造成完整的生态。

 

4.1.  上下游环节

用户

App Store、用户信用卡资源

 

商户

Passbook汇集了大量商户资源

 

安全

Touch ID，培养用户使用指纹识别，用于解锁和App Store消费

 

与银行卡产业链的全部角色合做

逐步整合产业链上的角色和资源，打造完整的生态。

4.2.  银行卡产业链

包括：

卡组织，Visa, MasterCard, American Express；

发卡银行；

商户信息系统提供商，Micros, NCR, Opentable；

收银终端制造商，Verifone, Ingenico；

商户；

芯片标准化组织GlobalPlatform。

 

5.  添加银行卡至Apple Pay

Wallet能存放登机牌、各类票券和积分卡等等，有了Apple Pay，它还能储存信用卡和借记卡。

图 5 添加银行卡至Wallet

 

用户以键盘或iSight方式输入银行卡信息，这些信息均会被加密传输至Apple Server。Apple Server解码这些数据，并从新将数据以私钥加密，这些数据除了以前认证的信息外，还有Apple用户信息、用户手机号码、姓名、手机型号、地理位置等，而后再将其传输至银行支付系统。银行支付系统以相同的私钥对请求进行解码，根据请求数据判断是否容许该帐户添加至Apple Pay。这样能够保证其余非法用户没法窃取到相关信息。

一旦银行卡受权成功，银行支付系统生成一个与PAN惟一关联的经加密后的DAN，并发送至Apple。DAN对于每一个设备来讲都是惟一，且对应惟一的银行卡号。对于这个DAN，Apple不会作解码，只会将其添加至Secure Element。为了保证安全，DAN与iOS隔离，也不会存储在Apple Server和iCloud上。Apple不会使用或者存储PAN，更不会将其传输给商家。

 

在Walle添加银行卡的流程图以下图所示。

图 6 添加银行卡的流程图示意图

 

6.  Apple Pay支付

触发Apple Pay有2种状态，

• 当iPhone处于上电状态靠近读卡器，Apple Pay会被NFC控制器启动，向用户呈现预先设定的银行卡信息。经用户选择确认后，再经过身份验证（Touch ID或Passcode），NFC控制器会启动安全芯片通道，用户再次刷读卡器启动Payment Applet，向商户传递交易信息、终端信息和动态安全码。

• 先主动使用Touch ID或Passcode验证身份，使iPhone处于“已经过验证”状态，而后再刷一次读卡器完成支付。

图 7 在实体店使用Apple Pay进行支付

 

每次付款，当你将信用卡或借记卡交到别人手中时，你的卡号和身份信息都暴露无遗，而刷卡时更会触发信息交换。当你使用Apple Pay进行支付时，会使用DAN以及该笔交易特定的动态安全代码来处理付款。所以，Apple不知道你的信用卡或借记卡的实际卡号，更没法将其传输至商家。与直接进行刷卡交易不一样的是，每次支付Apple Pay均要求使用Touch ID或密码，在验证Touch ID或输入密码以前，全部的支付要素都不会被发送到收款终端上。所以，只有你本人才能使用它们完成这些支付。

 

7.  手机丢失怎么办

别急，最有效的不是去银行挂失，你可使用“查找个人iPhone”迅速将它们设为“丢失模式”，即可中止这些设备上的Apple Pay功能，或者彻底抹掉这些设备上的信息。另外，你还能够经过iCloud，中止在设备上使用信用卡和借记卡进行支付，方法很简单，只需登陆 iCloud.com 并点击“设置”便可。银行能够禁用用户Apple Pay的银行卡，即便你的手机没有链接运营商网络或者Wi-Fi。固然，你也能够主动联系银行禁用或者取消关联Apple Pay。

 

8.  Apple收集什么信息

Apple宣称（为了中立，就是宣称）不会收集任何交易敏感的信息，也不会对用户作行为分析。有些数据，如位置信息、交易时间可能会被记录下来，可是以匿名的方式，用于改进Apple Pay。

 

9.  Apple Pay的安全性

1. 添加银行卡输入的信息，不管使用键盘输入仍是iSight摄像头都会被加密。iSight拍照不会在手机上留下照片记录。

2. Touch ID在iPhone 5S上推出，通过2年多的检验，其安全性获得了验证，尽管曾经被攻破过，但付出的代价很大，远远超过了破解银行卡密码的难度。

3. 使用Tokenization技术解决用户银行卡被盗带来的问题。

4. 支付时，收银员看不到你的姓名、卡号或安全代码，鉴权方式是设备+指纹，比传统的银行卡+密码方式安全度高，盗用难度更大。

5. 支付过程当中的支付信息被存储在一块独立的安全芯片中，全程加密，且不会被传输到任何地方，任何交易方都不能得到相关的敏感信息。

6. Apple不会存储银行卡号，也不向商家提供银行卡号。

7. 即便iPhone丢失，其保存在安全芯片中的信息也没法被轻易获取，并且经过远程擦除功能能够抹掉iPhone上的支付卡片的全部信息。

8. Apple只保留了NFC的卡模式功能，而屏蔽了读写器和P2P功能。

9. 依赖iOS操做系统及硬件一向的高安全性和高性能。

 

10.  几点认识

1. Apple Pay不是一种单一的技术；

2. Apple Pay不是一次铸成，而是有清晰的规划路线；

3. Apple Pay没有颠覆任何技术、环节或事物，而是整合了一系列支付环节；

4. Apple Pay不是钱包，而是无卡支付方式；

5. Apple作支付很是谨慎，未经实践检验的技术毫不使用。