雙界面CPU卡-IC卡的最新發展趨勢

文章出處：http://www.jrzgy.com 作者：最新   人氣： 發表時間：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難點，也介紹了中鈔同方雙界面CPU卡的結構、技術特性和適用范圍。
　　一．前言
　　隨著技術和經濟的飛速發展，人們之間的經濟、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不能滿足現代社會快節奏的需求。雖然它在我們的生活發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據出錯。
·　 在單位時間內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可以從任意方向對卡片操作，靈活多樣的配置。 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據都加密。
　　非接觸式智能卡是目前國際智能卡的前沿技術，目前非接觸式智能卡根據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，卡片內文件管理更有效，實現各種功能的方式更靈活，非接觸式邏輯加密卡符合TYPE A標準占據絕大多數市場，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，智能卡領域里設計和安裝的基本上是接觸卡應用系統，原有大量的接觸式智能卡系統不能馬上轉型到非接觸式智能卡系統；在射頻信號干擾強烈的環境非接觸式智能卡無法正常工作。于是產生了雙界面智能卡--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. 接觸式智能卡系統與非接觸式智能卡系統僅僅是物理的組合到一張卡片中，兩個EEPROM，兩套系統互相獨立。
　　　　　　　　
　　2. 接觸式智能卡系統與非接觸式智能卡系統彼此操作獨立，但共享卡內部分存儲空間。
　　 　　　　　　

　　3. 接觸式智能卡系統與非接觸式智能卡系統完全融合，接觸式與非接觸式運行狀態相同，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卡技術難點
　　中同公司的技術人員在實踐中發現雙界面CPU卡的設計和制作過程中存在一些技術難點。這些關鍵技術包括：
　　1． 電力來源--雙界面IC卡是射頻技術和接觸卡技術相結合的產物。非接觸應用時，由于卡的尺寸限制，使雙界面CPU卡的內部不帶電池，需要由讀寫設備通過無線方式供電，經過卡內的穩壓電路產生芯片工作所需的直流電壓；卡內的天線也需要特殊設計。接觸式應用時，要采用接觸式讀寫器端口提供的電源。
　　2． 非接觸信號轉換--卡內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據進行調制后，把射頻信號傳遞給讀寫設備。
　　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時，會出現誤讀現象。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或另一張卡進入時，都不會對已進入操作區的其它卡有影響。
　　4． 低功耗--卡內芯片采用低壓低耗CMOS工藝技術和休眠模式等多種技術以降低功耗。
　　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。
　　6． 安全--雙界面卡以芯片的物理安全技術、卡片制造的安全技術和卡的通信安全技術這三個方面共同形成卡的安全體系，保證卡片從生產到使用的安全。
　　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系，結合三方成熟技術開發了基于中鈔同方雙界面CPU卡的操作系統--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，面向寄存器尋址結構，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的結構如下：

　　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，其核心為卡片與讀寫天線的非接觸數據傳輸方法，該方法利用低頻電磁波向卡片傳遞能量和交換數據，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備，可以方便的對卡片進行相同的操作。可以實現接觸式系統與非接觸式系統無縫過渡。
　　五．雙界面CPU卡的技術特性
　1．CPU的技術特性
　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 協議
　工作頻率 13.56MHz
　傳輸速率 每秒106Kbps
　軟件實現沖突控制
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，循環文件
　支持多級目錄結構
　支持電子錢包、電子存折功能
　支持數字簽名算法
　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
　卡內不同應用之間的'防火墻'隔離
　卡內密鑰的專用性
　支持PIN檢驗、KEY認證、數據加密、MAC驗證
　　中同雙界面卡的操作系統ZTCOS按功能主要分為以下五個模塊：輸入/輸出模塊、內存管理模塊、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：通用發卡系統、各種庫和控件等的開發、各種應用系統的解決方案等等。
　　六．中同雙界面卡的適用范圍
　各種公共交通系統，如公共汽車，電車，地鐵，出租車等。
　各種收費系統，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，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，電子資金轉帳卡，軟件加密卡，防偽卡，防盜卡。
　各種識別領域。可用于身份（ID）識別卡，生產線部件監控卡，貨物管理卡，社會保險卡，醫療保險卡，工商管理卡，專利卡，稅務申報卡，病歷卡，各種優惠卡。
利用雙界面卡具有雙重信息交流方式可充分利用現存的接觸式卡系統添加少量的非接觸式收費設備組建安全、高效的卡消費系統。開發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，節省不同系統各自的收費點組建費用。一些小額交易，如公交系統收費；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備進行。