“一卡通”技術淺談

1 IC卡概述及分類

    1．1定義

    IC卡是集成電路卡(Integrated Circucit Card)的簡稱，是鑲嵌集成電路芯片的塑料卡片，其外形和尺寸都遵循國際標準（ISO）。一般采用B不易揮發性的存儲器(ROM、EEPROM)、保護邏輯電路 甚至帶微處理器CPU。帶有CPU的IC卡才是真正的智能卡。

    1．2 IC卡的分(fen)類(lei)

    按照嵌入集成電路芯片的形式和芯片類型的不同IC卡大致可分為：(1)非加密存儲器卡：卡內的集成電路芯片主要是EEPROM，其有數據存儲功能，不具有數據處理功能和硬件加密功能。邏輯加密存儲器卡：在非加密存儲器卡的基礎上增加了加密邏輯電路，加密邏輯電路通過校驗俘碼方式來保護卜內的數據對于外部訪問是否開放，但只是低層次的安全保護，無法防范惡意性的攻擊。(2)CPU卡：也稱智能卡內的集成電路中帶有微處理器CPU 、白儲單元(包括隨機存儲器RAM、程序存儲器ROM(FLASH)用戶數據存儲器EEPROM)以及芯片操作系統COS。裝有COS的CPU卡、相當于一臺微型計算饑，不僅只有數據仃儲功能，同時具有命令處理和數據安全保護等功能。

 2 IC卡的(de)技術特點

    (1)可(ke)靠(kao)性(xing)高：與(yu)讀寫器(qi)之(zhi)(zhi)間不存在在機(ji)械(xie)性(xing)接(jie)(jie)(jie)觸，避免(mian)了由接(jie)(jie)(jie)觸讀寫而產生的各種故障，此外非(fei)接(jie)(jie)(jie)觸式表面(mian)無(wu)裸露的芯(xin)(xin)片，無(wu)須擔心芯(xin)(xin)片脫落，靜電擊(ji)穿、彎曲損(sun)壞等問題，既便于卡(ka)片的印刷，又提高卡(ka)片的使用(yong)可(ke)靠(kao)性(xing)。另(ling)一(yi)方(fang)面(mian)IC卡(ka)片與(yu)卡(ka)機(ji)之(zhi)(zhi)間直接(jie)(jie)(jie)進”邏(luo)輯電平信(xin)號(hao)通信(xin)，無(wu)需進行信(xin)號(hao)類型變(bian)換。

    (2)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)存(cun)儲(chu)(chu)(chu)的(de)(de)穩(wen)定性(xing)：一方(fang)面 IC卡的(de)(de)存(cun)儲(chu)(chu)(chu)單(dan)元可(ke)重復擦出(chu)寫(xie)人次(ci)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)一般(ban)達(da)1萬(wan)次(ci)，甚至達(da)10萬(wan)次(ci)以上。這(zhe)不(bu)(bu)僅直接增加了卡片的(de)(de)重復使用(yong)(yong)能(neng)力，而且大大減少(shao)像磁卡那(nei)樣的(de)(de)多(duo)次(ci)發(fa)卡所(suo)帶來的(de)(de)發(fa)行成(cheng)本。另一方(fang)面，一般(ban)磁卡的(de)(de)信號存(cun)儲(chu)(chu)(chu)時間約為1~2年(nian)，并需要不(bu)(bu)斷重復刷(shua)新(xin)，以保(bao)持數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)不(bu)(bu)會衰(shuai)變(bian)。卡片的(de)(de)讀寫(xie)次(ci)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)也限于數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)千次(ci)之內，更多(duo)的(de)(de)使用(yong)(yong)將不(bu)(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)(zheng)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)穩(wen)定性(xing)和(he)可(ke)靠性(xing)。目前用(yong)(yong)于IC卡的(de)(de)半導體存(cun)儲(chu)(chu)(chu)器能(neng)夠保(bao)證(zheng)(zheng)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)保(bao)持時間在(zai)1O年(nian)以上，甚至能(neng)達(da)到100年(nian)之久。這(zhe)使得卡片能(neng)在(zai)脫網的(de)(de)情(qing)況下使用(yong)(yong)，也能(neng)保(bao)證(zheng)(zheng)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)真實性(xing)和(he)可(ke)靠性(xing)。同時也減少(shao)了擔心數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)可(ke)能(neng)變(bian)化或丟失(shi)而進(jin)行刷(shua)新(xin)和(he)備(bei)份工作。

    (3)操作(zuo)簡(jian)單(dan)方便(bian)、快捷(jie)：由(you)于(yu)非接觸(chu)通訊，讀(du)寫器在(zai)一(yi)定距離范圍內就可以(yi)(yi)對卡(ka)片操作(zuo)，所(suo)以(yi)(yi)不必插拔(ba)卡(ka)，非常方便(bian)用(yong)戶使(shi)用(yong)。非接觸(chu)式卡(ka)使(shi)用(yong)時(shi)沒有方向(xiang)性(xing)，卡(ka)片可以(yi)(yi)任意方向(xiang)掃過讀(du)寫器表面，即可完成操作(zuo)，運(yun)大大提高(gao)了每次使(shi)用(yong)的(de)速度。

    (4)獨立(li)的讀(du)寫(xie)(xie)器(qi)(qi)重審(shen)鎖：讀(du)寫(xie)(xie)器(qi)(qi)IC可被編程，在MIFARE 卡的某一交易次(ci)數后，去(qu)執行與主機的授權。如果(guo)授權不可能，讀(du)寫(xie)(xie)器(qi)(qi)IC就被鎖住(zhu)，并只有(you)茌所有(you)密鑰搞清后才能被再使用(yong)這樣(yang)便防止(zhi)偷竊讀(du)寫(xie)(xie)器(qi)(qi)及試圖讀(du)取內部數據

    (5)防沖災：非接觸式卡中有快速防沖突機制，能防止卡片之間出現數據干擾，因此，讀寫器可以同時處理多張非接觸式IC卡這提高了也用的并行件，提高了系統了作速度  

    (6)加密技(ji)術(shu)(shu)性(xing)能好(hao)：對于IC ，可以采用多(duo)種加密技(ji)術(shu)(shu)措施(shi)：   

 3 讀寫器與非接(jie)觸式IC卡的通(tong)訊

   ; (1)復(fu)位應答：射頻卡(ka)的(de)通(tong)(tong)訊協議和通(tong)(tong)訊波特率是(shi)定義好的(de)，通(tong)(tong)過這兩項內容，讀(du)(du)寫器和卡(ka)片(pian)互相驗證，當(dang)某張(zhang) 片(pian)進入讀(du)(du)寫器的(de)操作范(fan)圍(wei)時，讀(du)(du)寫器的(de)特定的(de)協議與它通(tong)(tong)訊 從而確定該卡(ka)是(shi)否為(wei)合法(fa)射頻卡(ka)，即(ji)驗證卡(ka)片(pian)的(de)卡(ka)型、類別。

    (2)防(fang)沖突閉合機(ji)制：當(dang)有多張卡(ka)片(pian)在讀(du)寫器的操作(zuo)(zuo)范圍內(nei)時(shi)，防(fang)沖突閉合電路首先把眾多卡(ka)片(pian)中(zhong)選(xuan)(xuan)擇其中(zhong)一張作(zuo)(zuo)為下一步處理(li)的對象，而未選(xuan)(xuan)中(zhong)的卡(ka)片(pian)則處于空閉模式，等待下一次被選(xuan)(xuan)擇，該(gai)過(guo)程返回(hui)一個被選(xuan)(xuan)中(zhong)的序列號(hao)。  

    (3)選(xuan)擇卡(ka)片(pian)：選(xuan)擇被選(xuan)中卡(ka)的序號，并同時(shi)返回 的容量代(dai)碼。  

    (4)三(san)次(ci)(ci)互相(xiang)確認(ren)：選定要處(chu)理的卡(ka)片(pian)之后，讀寫器就確定要訪問的扇(shan)(shan)區(qu)號，并對該扇(shan)(shan)區(qu)密碼(ma)進行(xing)密碼(ma)校驗，在三(san)次(ci)(ci)互相(xiang)認(ren)證之后，就可(ke)以通過加密進行(xing)任何通訊(xun)(在選擇下一個(ge)扇(shan)(shan)區(qu)時，則(ze)必須進行(xing)新扇(shan)(shan)區(qu)的密碼(ma)校驗)   

    (5)讀(du)寫：確(que)認之(zhi)后(hou)(hou)，就可(ke)以執行下(xia)列操作(zuo)：讀(du)一(yi)個塊(kuai)(kuai)(kuai)；寫一(yi)個塊(kuai)(kuai)(kuai)；塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)的內容(rong)作(zuo)減法之(zhi)后(hou)(hou)。結(jie)果(guo)存(cun)在數(shu)(shu)據寄(ji)存(cun)器中(zhong)(zhong)，塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)的內容(rong)作(zuo)加法之(zhi)后(hou)(hou)，結(jie)果(guo)存(cun)在數(shu)(shu)據寄(ji)存(cun)器中(zhong)(zhong)；將(jiang)數(shu)(shu)據寄(ji)存(cun)器中(zhong)(zhong)的內容(rong)寫入塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)；將(jiang)塊(kuai)(kuai)(kuai)中(zhong)(zhong)的內容(rong)讀(du)到數(shu)(shu)據寄(ji)存(cun)器中(zhong)(zhong)；將(jiang)卡置(zhi)于暫停工作(zuo)狀(zhuang)態、

 4 一(yi)卡(ka)通(tong)的網絡結構   

    一(yi)(yi)(yi)卡(ka)通網(wang)(wang)(wang)絡(luo)結(jie)(jie)構(gou)可(ke)以分(fen)為三(san)層。一(yi)(yi)(yi)卡(ka)通網(wang)(wang)(wang)紹(shao)的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)層，是以數據(ju)庫服(fu)務(wu)器(qi)為中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)的(de)(de) 域蚓(yin)的(de)(de)分(fen)布式結(jie)(jie)構(gou)。中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)層設置(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)，與身份證(zheng)認(ren)證(zheng)系統(tong)，卡(ka)務(wu)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)機(ji)(ji)，結(jie)(jie)算(suan)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)機(ji)(ji)，結(jie)(jie)算(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)服(fu)務(wu)器(qi)一(yi)(yi)(yi)起構(gou)成(cheng)一(yi)(yi)(yi)卡(ka)通網(wang)(wang)(wang)絡(luo)與結(jie)(jie)算(suan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)，它是一(yi)(yi)(yi)卡(ka)通系統(tong)的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)理(li)(li)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)臺身份認(ren)證(zheng)平(ping)臺和數據(ju)庫中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)。通過光纜與各結(jie)(jie)點相連與一(yi)(yi)(yi)卡(ka)通網(wang)(wang)(wang)絡(luo)的(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)(xin)組成(cheng)第一(yi)(yi)(yi)層網(wang)(wang)(wang)絡(luo)結(jie)(jie)構(gou)，設置(zhi)(zhi)二級交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)。第三(san)層為以第一(yi)(yi)(yi)層局域網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)網(wang)(wang)(wang)絡(luo)工作站作為控(kong)制(zhi)主機(ji)(ji)的(de)(de)控(kong)制(zhi)各個(ge)IC 收(shou)費(fei)終(zhong)端的(de)(de)網(wang)(wang)(wang)絡(luo)。連接(jie)到專網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)串口(kou)設備子網(wang)(wang)(wang)，以及專網(wang)(wang)(wang)計算(suan)機(ji)(ji)校(xiao)園網(wang)(wang)(wang)和銀行(xing)金融網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)接(jie)口(kou)，要同期(qi)設計建(jian)設。一(yi)(yi)(yi)卡(ka)通專網(wang)(wang)(wang)所(suo)用TCP/IP網(wang)(wang)(wang)絡(luo)協議。整個(ge)一(yi)(yi)(yi)卡(ka)通專網(wang)(wang)(wang)所(suo)用的(de)(de)交(jiao)換(huan)機(ji)(ji)，建(jian)議采用端口(kou)MAC地(di)址綁定，使每個(ge)端口(kou)只能發(fa)置(zhi)(zhi)唯一(yi)(yi)(yi)的(de)(de)IP地(di)址，連接(jie)特(te)定的(de)(de)設備，從而保證(zheng)廠(chang)整個(ge)網(wang)(wang)(wang)絡(luo)的(de)(de)安全(quan)性。

    IC卡(ka)(ka)一卡(ka)(ka)通通技術(shu)正廣泛應用于社會(hui)的(de)(de)(de)各(ge)個(ge)領域 該技術(shu)擴(kuo)展(zhan)了智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)化系統集成的(de)(de)(de)應用范圍，以其獨有的(de)(de)(de)無接觸(chu)卡(ka)(ka)方(fang)式，獨仃的(de)(de)(de)惡劣(lie)環境適(shi)應能(neng)力、大(da)容量讀寫空間、優(you)良的(de)(de)(de)電氣(qi)和機械特性(xing)、極高(gao)的(de)(de)(de)安性(xing)，受各(ge)界用戶的(de)(de)(de)青睞。這些智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)卡(ka)(ka)的(de)(de)(de)出現確實大(da)大(da)方(fang)便了人們的(de)(de)(de)工作(zuo)和生(sheng)活。作(zuo)為現代化的(de)(de)(de)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)辦公大(da)廈、小區、企業更加需要功能(neng)齊(qi)全、使用方(fang)便、安全性(xing)好的(de)(de)(de)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)卡(ka)(ka)求配(pei)合整體(ti)智(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)化的(de)(de)(de)實現。