双界面CPU卡-IC卡的最新发展趋势

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者：最新   人气： 发表时间：2011年09月09日

摘要: 接触式智能卡在普及过程中暴露出一些不可避免的弱点，发展双界面智能卡是当前的最新趋势。本文介绍了双界面智能卡的基本概念和技术难点，也介绍了中钞同方双界面CPU卡的结构、技术特性和适用范围。
　　一．前言
　　随着技术和经济的飞速发展，人们之间的经济、信息交流越来越频繁，信息量越来越大，原有的接触式智能卡已经不能满足现代社会快节奏的需求。虽然它在我们的生活发挥了不可替代的作用，但是在接触式智能卡普及过程中也暴露出其不可避免的弱点：
·　　由于恶劣的使用环境造成接触式智能卡与卡机具的磨损，导致误读错读率提高。
·　 由于接触不良导致传输数据出错。
·　 在单位时间内使用接触式智能卡频率高的场所，由于插拔卡速度低造成长时间等待。
　　非接触式智能卡又称射频卡，它将芯片和天线完全封装在卡片内部，此种卡的的表面没有触点，通过电磁感应方式与读写器进行通信。与接触式智能卡相比较，非接触式卡具有以下优点：
· 可靠性高--非接触式卡表面无裸露的芯片，避免了芯片因接触造成物理损坏，且便于卡片的印刷。
· 操作方便、快捷--读写器在一定距离范围内可以从任意方向对卡片操作，灵活多样的配置。 读写器可以同时处理多张智能卡。
· 加密性能好--非接触式卡在处理前要与读写器进行三次相互认证，而且在通讯过程中所有的数据都加密。
　　非接触式智能卡是目前国际智能卡的前沿技术，目前非接触式智能卡根据卡中的集成电路不同可大体分为逻辑加密卡和CPU卡。由于CPU卡比逻辑电路加密卡安全性更高，卡片内文件管理更有效，实现各种功能的方式更灵活，非接触式逻辑加密卡符合TYPE A标准占据绝大多数市场，非接触式CPU卡一般采用TYPE B标准。
　　二．双界面CPU卡
　　到目前为止，智能卡领域里设计和安装的基本上是接触卡应用系统，原有大量的接触式智能卡系统不能马上转型到非接触式智能卡系统；在射频信号干扰强烈的环境非接触式智能卡无法正常工作。于是产生了双界面智能卡--接触式智能卡与非接触式智能卡接口功能于一个芯片的组合智能卡。
　　双界面卡有以下三种：
　　1. 接触式智能卡系统与非接触式智能卡系统仅仅是物理的组合到一张卡片中，两个EEPROM，两套系统互相独立。
　　　　　　　　
　　2. 接触式智能卡系统与非接触式智能卡系统彼此操作独立，但共享卡内部分存储空间。
　　 　　　　　　

　　3. 接触式智能卡系统与非接触式智能卡系统完全融合，接触式与非接触式运行状态相同，共用一个CPU管理。
　　三种双界面IC卡中，只有最后一种双界面IC卡才是真正意义上的非接触式双界面CPU卡。中钞同方智能卡公司（以下简称中同公司）与三星，OTI公司合作研制成功的双界面CPU卡--中钞同方双界面CPU卡属于真正意义上的双界面CPU卡。

　　三．双界面CPU卡技术难点
　　中同公司的技术人员在实践中发现双界面CPU卡的设计和制作过程中存在一些技术难点。这些关键技术包括：
　　1． 电力来源--双界面IC卡是射频技术和接触卡技术相结合的产物。非接触应用时，由于卡的尺寸限制，使双界面CPU卡的内部不带电池，需要由读写设备通过无线方式供电，经过卡内的稳压电路产生芯片工作所需的直流电压；卡内的天线也需要特殊设计。接触式应用时，要采用接触式读写器端口提供的电源。
　　2． 非接触信号转换--卡内天线接收到射频信号后，通过集成到微处理器中的OTI可编程天线接口，对射频信号解码，转换成可以被微处理器识别的信号。天线接口再将处理器返回的数据进行调制后，把射频信号传递给读写设备。
　　3． 抗冲突（自动分辨功能）--在非接触式应用时，当多张卡同时进入操作区时，会出现误读现象。只能允许一张卡进入或者休眠其它，并逐一唤醒处理。当一张卡完成操作未离开操作区或另一张卡进入时，都不会对已进入操作区的其它卡有影响。
　　4． 低功耗--卡内芯片采用低压低耗CMOS工艺技术和休眠模式等多种技术以降低功耗。
　　5． 封装--由于双界面卡中需要封装天线、芯片和片外电容等部件，为确保卡片的大小、厚度、柔韧性和可靠性，需要采用独特的封装技术。
　　6． 安全--双界面卡以芯片的物理安全技术、卡片制造的安全技术和卡的通信安全技术这三个方面共同形成卡的安全体系，保证卡片从生产到使用的安全。
　　四．真正意义上的双界面CPU卡
　　中同公司和韩国三星半导体公司和以色列OTI公司建立了良好的合作伙伴关系，结合三方成熟技术开发了基于中钞同方双界面CPU卡的操作系统--ZTCOS。
　　中钞同方双界面CPU卡所采用的韩国三星公司的KS88C92008微处理器，它内部包含为双界面CPU卡研制的专用的SAM87RC八位CPU，功耗小，面向寄存器寻址结构，编程方便，寻址迅速，有灵活的指令集和良好的电磁兼容性。该CPU的结构如下：

　　中同公司采用的是以色列OTI基于微处理器先进的射频CPU卡技术，其核心为卡片与读写天线的非接触数据传输方法，该方法利用低频电磁波向卡片传递能量和交换数据，无需物理接触，距离可大15cm。
　　中同公司的双界面CPU卡有良好的兼容性，无论使用非接触式或者接触式智能卡读写设备，可以方便的对卡片进行相同的操作。可以实现接触式系统与非接触式系统无缝过渡。
　　五．双界面CPU卡的技术特性
　1．CPU的技术特性
　8位CMOS低功率CUP（SAM87RC）
　24K Bytes ROM
　512 Bytes RAM
　8K Bytes EEPROM
　自动识别处理模式（接触式，非接触式）
非接触部分
　支持IOS/ICE14443 TYPE B 协议
　工作频率 13.56MHz
　传输速率 每秒106Kbps
　软件实现冲突控制
接触部分
　工作电压 2.7~5.5V
　支持ISO-7816 T=0、T=1通讯协议
　工作频率 1~5MHz
　其他接触式特性符合ISO7816
　工作温度 -25。C ~ +70。C
2．COS特点：
　支持多种文件：二进制文件，定长记录文件，变长记录文件，循环文件
　支持多级目录结构
　支持电子钱包、电子存折功能
　支持数字签名算法
　支持Triple DES,DES 等加密算法，并支持用户特有的安全加密算法的下载
　支持线路加密，线路保密功能
　可用作安全保密模块
　卡内不同应用之间的'防火墙'隔离
　卡内密钥的专用性
　支持PIN检验、KEY认证、数据加密、MAC验证
　　中同双界面卡的操作系统ZTCOS按功能主要分为以下五个模块：输入/输出模块、内存管理模块、命令解释模块、安全管理模块、文件管理模块。
　　双界面CPU卡是一种安全方便的信息载体。为了充分发挥双界面CPU卡的功能，本公司在实践中不断拓展、完善围绕中钞同方双界面CPU卡的各种支撑工具，包括：通用发卡系统、各种库和控件等的开发、各种应用系统的解决方案等等。
　　六．中同双界面卡的适用范围
　各种公共交通系统，如公共汽车，电车，地铁，出租车等。
　各种收费系统，如高速公路，过桥收费，码头，港口停泊，停车收费，综合性娱乐场所收费等。
　各种出入管理系统，如上岗管理，考勤管理，门禁管理等。
　各种预付费场合，如电话，电表，煤气表，水表等；
　各种票据购买场合，如公园，电影院，飞机场，火车站，码头。
　各种人员物品管理领域。如交警管理，驾驶员，物流管理，交通公具管理，餐消费管理，图书馆管理等。
　各种金融交易领域。可在安全要求较高的银行、邮政，电信，证券交易，商场消费，娱乐场所消费等等。
　各种需要加密，认证的领域。可以用于移动电话SIM卡，电子商务交易安全认证卡，电子资金转帐卡，软件加密卡，防伪卡，防盗卡。
　各种识别领域。可用于身份（ID）识别卡，生产线部件监控卡，货物管理卡，社会保险卡，医疗保险卡，工商管理卡，专利卡，税务申报卡，病历卡，各种优惠卡。
利用双界面卡具有双重信息交流方式可充分利用现存的接触式卡系统添加少量的非接触式收费设备组建安全、高效的卡消费系统。开发公司若与金融部门合作利用金融的ATM将银行帐户的钱划入双界面卡中，节省不同系统各自的收费点组建费用。一些小额交易，如公交系统收费；公园、电影院门票；高速公路不停车收费，罚款付费等等。大额交易可以利用更安全的接触式设备进行。