雙界面CPU卡-IC卡的最新發(fā)展趨勢

文章出處：http://5052h112.com 作者：最新   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月09日

摘要: 接觸式智能卡在普及過程中暴露出一些不可避免的弱點，發(fā)展雙界面智能卡是當前的最新趨勢。本文介紹了雙界面智能卡的基本概念和技術(shù)難點，也介紹了中鈔同方雙界面CPU卡的結(jié)構(gòu)、技術(shù)特性和適用范圍。
　　一．前言
　　隨著技術(shù)和經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人們之間的經(jīng)濟、信息交流越來越頻繁，信息量越來越大，原有的接觸式智能卡已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會快節(jié)奏的需求。雖然它在我們的生活發(fā)揮了不可替代的作用，但是在接觸式智能卡普及過程中也暴露出其不可避免的弱點：
·　　由于惡劣的使用環(huán)境造成接觸式智能卡與卡機具的磨損，導致誤讀錯讀率提高。
·　 由于接觸不良導致傳輸數(shù)據(jù)出錯。
·　 在單位時間內(nèi)使用接觸式智能卡頻率高的場所，由于插拔卡速度低造成長時間等待。
　　非接觸式智能卡又稱射頻卡，它將芯片和天線完全封裝在卡片內(nèi)部，此種卡的的表面沒有觸點，通過電磁感應方式與讀寫器進行通信。與接觸式智能卡相比較，非接觸式卡具有以下優(yōu)點：
· 可靠性高--非接觸式卡表面無裸露的芯片，避免了芯片因接觸造成物理損壞，且便于卡片的印刷。
· 操作方便、快捷--讀寫器在一定距離范圍內(nèi)可以從任意方向?qū)ㄆ僮鳎`活多樣的配置。 讀寫器可以同時處理多張智能卡。
· 加密性能好--非接觸式卡在處理前要與讀寫器進行三次相互認證，而且在通訊過程中所有的數(shù)據(jù)都加密。
　　非接觸式智能卡是目前國際智能卡的前沿技術(shù)，目前非接觸式智能卡根據(jù)卡中的集成電路不同可大體分為邏輯加密卡和CPU卡。由于CPU卡比邏輯電路加密卡安全性更高，卡片內(nèi)文件管理更有效，實現(xiàn)各種功能的方式更靈活，非接觸式邏輯加密卡符合TYPE A標準占據(jù)絕大多數(shù)市場，非接觸式CPU卡一般采用TYPE B標準。
　　二．雙界面CPU卡
　　到目前為止，智能卡領(lǐng)域里設(shè)計和安裝的基本上是接觸卡應用系統(tǒng)，原有大量的接觸式智能卡系統(tǒng)不能馬上轉(zhuǎn)型到非接觸式智能卡系統(tǒng)；在射頻信號干擾強烈的環(huán)境非接觸式智能卡無法正常工作。于是產(chǎn)生了雙界面智能卡--接觸式智能卡與非接觸式智能卡接口功能于一個芯片的組合智能卡。
　　雙界面卡有以下三種：
　　1. 接觸式智能卡系統(tǒng)與非接觸式智能卡系統(tǒng)僅僅是物理的組合到一張卡片中，兩個EEPROM，兩套系統(tǒng)互相獨立。
　　　　　　　　
　　2. 接觸式智能卡系統(tǒng)與非接觸式智能卡系統(tǒng)彼此操作獨立，但共享卡內(nèi)部分存儲空間。
　　 　　　　　　

　　3. 接觸式智能卡系統(tǒng)與非接觸式智能卡系統(tǒng)完全融合，接觸式與非接觸式運行狀態(tài)相同，共用一個CPU管理。
　　三種雙界面IC卡中，只有最后一種雙界面IC卡才是真正意義上的非接觸式雙界面CPU卡。中鈔同方智能卡公司（以下簡稱中同公司）與三星，OTI公司合作研制成功的雙界面CPU卡--中鈔同方雙界面CPU卡屬于真正意義上的雙界面CPU卡。

　　三．雙界面CPU卡技術(shù)難點
　　中同公司的技術(shù)人員在實踐中發(fā)現(xiàn)雙界面CPU卡的設(shè)計和制作過程中存在一些技術(shù)難點。這些關(guān)鍵技術(shù)包括：
　　1． 電力來源--雙界面IC卡是射頻技術(shù)和接觸卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。非接觸應用時，由于卡的尺寸限制，使雙界面CPU卡的內(nèi)部不帶電池，需要由讀寫設(shè)備通過無線方式供電，經(jīng)過卡內(nèi)的穩(wěn)壓電路產(chǎn)生芯片工作所需的直流電壓；卡內(nèi)的天線也需要特殊設(shè)計。接觸式應用時，要采用接觸式讀寫器端口提供的電源。
　　2． 非接觸信號轉(zhuǎn)換--卡內(nèi)天線接收到射頻信號后，通過集成到微處理器中的OTI可編程天線接口，對射頻信號解碼，轉(zhuǎn)換成可以被微處理器識別的信號。天線接口再將處理器返回的數(shù)據(jù)進行調(diào)制后，把射頻信號傳遞給讀寫設(shè)備。
　　3． 抗沖突（自動分辨功能）--在非接觸式應用時，當多張卡同時進入操作區(qū)時，會出現(xiàn)誤讀現(xiàn)象。只能允許一張卡進入或者休眠其它，并逐一喚醒處理。當一張卡完成操作未離開操作區(qū)或另一張卡進入時，都不會對已進入操作區(qū)的其它卡有影響。
　　4． 低功耗--卡內(nèi)芯片采用低壓低耗CMOS工藝技術(shù)和休眠模式等多種技術(shù)以降低功耗。
　　5． 封裝--由于雙界面卡中需要封裝天線、芯片和片外電容等部件，為確保卡片的大小、厚度、柔韌性和可靠性，需要采用獨特的封裝技術(shù)。
　　6． 安全--雙界面卡以芯片的物理安全技術(shù)、卡片制造的安全技術(shù)和卡的通信安全技術(shù)這三個方面共同形成卡的安全體系，保證卡片從生產(chǎn)到使用的安全。
　　四．真正意義上的雙界面CPU卡
　　中同公司和韓國三星半導體公司和以色列OTI公司建立了良好的合作伙伴關(guān)系，結(jié)合三方成熟技術(shù)開發(fā)了基于中鈔同方雙界面CPU卡的操作系統(tǒng)--ZTCOS。
　　中鈔同方雙界面CPU卡所采用的韓國三星公司的KS88C92008微處理器，它內(nèi)部包含為雙界面CPU卡研制的專用的SAM87RC八位CPU，功耗小，面向寄存器尋址結(jié)構(gòu)，編程方便，尋址迅速，有靈活的指令集和良好的電磁兼容性。該CPU的結(jié)構(gòu)如下：

　　中同公司采用的是以色列OTI基于微處理器先進的射頻CPU卡技術(shù)，其核心為卡片與讀寫天線的非接觸數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法利用低頻電磁波向卡片傳遞能量和交換數(shù)據(jù)，無需物理接觸，距離可大15cm。
　　中同公司的雙界面CPU卡有良好的兼容性，無論使用非接觸式或者接觸式智能卡讀寫設(shè)備，可以方便的對卡片進行相同的操作。可以實現(xiàn)接觸式系統(tǒng)與非接觸式系統(tǒng)無縫過渡。
　　五．雙界面CPU卡的技術(shù)特性
　1．CPU的技術(shù)特性
　8位CMOS低功率CUP（SAM87RC）
　24K Bytes ROM
　512 Bytes RAM
　8K Bytes EEPROM
　自動識別處理模式（接觸式，非接觸式）
非接觸部分
　支持IOS/ICE14443 TYPE B 協(xié)議
　工作頻率 13.56MHz
　傳輸速率 每秒106Kbps
　軟件實現(xiàn)沖突控制
接觸部分
　工作電壓 2.7~5.5V
　支持ISO-7816 T=0、T=1通訊協(xié)議
　工作頻率 1~5MHz
　其他接觸式特性符合ISO7816
　工作溫度 -25。C ~ +70。C
2．COS特點：
　支持多種文件：二進制文件，定長記錄文件，變長記錄文件，循環(huán)文件
　支持多級目錄結(jié)構(gòu)
　支持電子錢包、電子存折功能
　支持數(shù)字簽名算法
　支持Triple DES,DES 等加密算法，并支持用戶特有的安全加密算法的下載
　支持線路加密，線路保密功能
　可用作安全保密模塊
　卡內(nèi)不同應用之間的'防火墻'隔離
　卡內(nèi)密鑰的專用性
　支持PIN檢驗、KEY認證、數(shù)據(jù)加密、MAC驗證
　　中同雙界面卡的操作系統(tǒng)ZTCOS按功能主要分為以下五個模塊：輸入/輸出模塊、內(nèi)存管理模塊、命令解釋模塊、安全管理模塊、文件管理模塊。
　　雙界面CPU卡是一種安全方便的信息載體。為了充分發(fā)揮雙界面CPU卡的功能，本公司在實踐中不斷拓展、完善圍繞中鈔同方雙界面CPU卡的各種支撐工具，包括：通用發(fā)卡系統(tǒng)、各種庫和控件等的開發(fā)、各種應用系統(tǒng)的解決方案等等。
　　六．中同雙界面卡的適用范圍
　各種公共交通系統(tǒng)，如公共汽車，電車，地鐵，出租車等。
　各種收費系統(tǒng)，如高速公路，過橋收費，碼頭，港口停泊，停車收費，綜合性娛樂場所收費等。
　各種出入管理系統(tǒng)，如上崗管理，考勤管理，門禁管理等。
　各種預付費場合，如電話，電表，煤氣表，水表等；
　各種票據(jù)購買場合，如公園，電影院，飛機場，火車站，碼頭。
　各種人員物品管理領(lǐng)域。如交警管理，駕駛員，物流管理，交通公具管理，餐消費管理，圖書館管理等。
　各種金融交易領(lǐng)域。可在安全要求較高的銀行、郵政，電信，證券交易，商場消費，娛樂場所消費等等。
　各種需要加密，認證的領(lǐng)域。可以用于移動電話SIM卡，電子商務交易安全認證卡，電子資金轉(zhuǎn)帳卡，軟件加密卡，防偽卡，防盜卡。
　各種識別領(lǐng)域。可用于身份（ID）識別卡，生產(chǎn)線部件監(jiān)控卡，貨物管理卡，社會保險卡，醫(yī)療保險卡，工商管理卡，專利卡，稅務申報卡，病歷卡，各種優(yōu)惠卡。
利用雙界面卡具有雙重信息交流方式可充分利用現(xiàn)存的接觸式卡系統(tǒng)添加少量的非接觸式收費設(shè)備組建安全、高效的卡消費系統(tǒng)。開發(fā)公司若與金融部門合作利用金融的ATM將銀行帳戶的錢劃入雙界面卡中，節(jié)省不同系統(tǒng)各自的收費點組建費用。一些小額交易，如公交系統(tǒng)收費；公園、電影院門票；高速公路不停車收費，罰款付費等等。大額交易可以利用更安全的接觸式設(shè)備進行。