IC卡技术讲座之四 IC卡的编程和使用

文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者：   人气： 发表时间：2011年09月17日

 IC卡与其它卡片的区别主要是:IC 卡能在卡上存储器中安全可靠地存储大量有用信息,并且可以对数据提供多级安全保密措施.因此,为设计一个好的IC 卡应用系统,必须了解IC卡的数据结构特点.掌握IC卡的编程和读写方法.
    从使用角度来看,不管是普通存储卡,逻辑加密卡,或智能CPU卡,卡上必定有:用于与其它应用系统相区别的发行商代码, 用于与本系统中其他用户相区别的个人代码,用于控制对卡上数据修改的擦除密码,以及用于存放数据的存储区.由于IC 卡平时不与电源相接,要保证卡上存储的数据不会丢失,只能使用只读存储器即ROM 型存储器.因此卡上数据可以长期保存,一般数据可存放100年.又由于IC卡上数据在使用中要经常修改,故一般应该使用电可擦除可编程只读存储器,即EEPROM.一般IC 卡数据改写次数大于100000次.
    目前的各种IC卡应用系统中使用的IC卡主要是逻辑加密型卡. 这种卡带有多级密码保护,比普通存储卡安全性能强得多;同时又比智能CPU卡结构简单,不需要复杂的密码计算过程,而且结构简单,编程使用方便.本讲中以美国ATMEL公司的逻辑加密卡AT88SC1604为例,来说明对IC卡应用系统中的IC 卡发行软件和用户应用软件的编程方法,以及IC卡写入过程.
    一.逻辑存储卡的数据结构和编程特性
    AT88SC1604卡具有一个公用区和四个应用数据区.其数据结构如附表所示.公用区内有厂商代码,发行商代码,总密码,密码计数器等等.我们可以规划和利用这些数据区对全卡基本特性进行控制.应用区共四个,第个分区有自己的分区密码, 擦除密码,密码计数器和读写控制位,用于对本区内数据的写入,读出和修改进行控制.应用区其余部分是存储数据的存储单元.1604卡的第一分区存储容量为9K位,其它三个分区数据存储容量为2K位.连同公用区总存储量为16K位.
    厂商代码又叫制造商代码,是由IC卡制造商在卡出厂时写入.一般对某一发行商提供的一批卡提供同一代码,以便与其它厂商的卡相区别. 写入时将相应保护熔丝1熔断,此时IC卡开发者可以读出厂商代码,判断其生产厂商,但不能修改它.
    发行商代码:用于IC卡个人化,发卡时由系统软件写入, 用来表明此卡属于哪一应用系统.例如:工商行发行的金融IC卡写入的发行商代码,表明了所属的金融系统.此卡使用时,ATM机会自动核实这一代码.如果不正确,说明这不是本系统的卡,不能使用.发行商代码受熔丝2控制,熔断前,此密码可修改,熔断熔丝后.此密码可读出, 可核实,但不能修改.
    IC卡上的熔丝是IC卡个人化标记.除控制发行商代码外,也控制整个卡上数据的读写.熔丝熔断前,卡上数据读写受总密码SC和读写控制位控制, 各分区密码不起作用,此时可用IC卡读写器对卡进行初始数据的规划和写入.熔丝熔断后, 卡发给用户个人,此时各分区数据操作不但受总密码SC控制,而且受各分区密码和擦除密码和控制.
    总密码SC一般用作用户密码,应通过IC卡发行软件中提供的用户环境,由用户自己设置并且写到卡上.此密码一旦写入,不可读出也不保留在系统中,只能核对.用户在以后使用IC卡时,可能通过由应用程序提供的密码核对功能界面,由用户本人键入加以核对.密码输入正确,说明是合法用户,可以对卡上数据进行读写.密码输入错误时,密码计数器SCAC减1.此外,在熔丝熔断之前,总密码还控制各分区密码的读写.
密码计数器SCAC用于统计用户密码核对次数.输入正确密码时,计数器清零( 即8位全置-1-).每输错一次,计数器一位变为-0-,若八次输入错误,计数器各位全变为-0-时,则此卡已作废.
    擦除密码控制对存储器中已写数据的擦除.由于EEPROM 在写入数据时只能写入到空白区(即各位为-1-),对已写有数据的存储区只能先探险,后写入.每次要擦除一行信息.擦除密码在卡发行时写入,由应用系统控制,只能核实,不能读出以防止非法破坏卡上已有的数据.
    各分区有自己的分区密码,以便实现一卡多用.分区密码和分区擦除密码控制本区数据的读,写,擦操作.例如用一个1604卡兼工作证,医疗证,工资卡和就餐卡.在不同场合使用此卡时读写器分别核实各分区密码,仅操作本区数据,而不影响其它分区.

    二.IC卡编程和使用流程
对IC卡的读写操作主要在发卡时和用户持卡交费及持卡消费时时行. 发卡是卡片发行者根据用户要求对空白卡的个人化过程. 这一过程由发卡单位的微机上运行的发卡程序执行,如银行,工厂,机关等部.这一发卡程序也需IC卡开发人员根据上述经构特点进行开发设计.用户持卡消费则在商店POS机或银行ATM机上进行,持卡交费也需要在银行或交费处进行.这一过程是读出或修改卡上数据的过程,由IC卡用户应用程序在用户终端上完成.此时用户需与终端进行交互式处理.这种用户应用程序也是IC卡开发人员进行设计的.下面,综合上一节讨论的IC卡存储结构特点, 说明在这两种软件中的操作过程.
    1.IC卡个人化操作流程
如前所述,此流程嵌在IC卡发卡软件中执行,可完成IC卡的人人化即初始数据录入过程.首先系统核对IC卡的厂商代码和卡型,正确时,在空白卡上写入发行商代码,确定此卡为本系统有效卡.然后软件应提供交互式用户界面, 让用户从键盘输入自己的用户密码(SC).此密码不应由发行者保留和处理,而应该通过调用密码写入函数而直接写入卡上. 多分区中的分区密码也可以通过给用户提供的界面由用户直接输入.为了简化密码记忆要求,也可以采用根据统一用户密码经一定算法来分别产生分区密码并写入卡上. 擦除密码则是在个人化时由发行商也就是系统来产生并且入卡上的,供系统使用.在上述密码写入后, 软件还应提供用户对密码核实和再次修改的机会.在确认无误后,软件发出熔断命令,熔断熔丝2,完成IC卡的个人化进程.随后系统可对IC卡数据区需写入的数据作初始写入.
    2.IC卡用户应用软件流程
如前所述,此流程嵌于各IC卡读写终端的用户软件中.每次涉及对IC卡操作时执行此流程.一旦IC卡插入读写器,用户软件首先应核对厂商代码,发行商代码,以确认此卡的合法性.在确定是本系统中的有效卡后,进入用户密码核对流程, 如果是无效卡,应报警.接着在用户密码核对界面中对持卡人的合法性进行鉴别. 要求持卡人键入用户密码,与卡上密码核对,无误后可开始对卡读写. 如有分区密码也要求用户键入核实.如果需对卡上已有数据进行修改,则应与系统中保留的探险密码进行核对. 正确时可先读出卡上数据进行修改运算,再擦除相应存储区,最后将修改后数据写回该存储区.根据以上叙述,我们知道IC卡的合法性, 持卡人合法性和系统的合法性要相互确认.这些确认和对IC卡的读写操作均需调用随IC 卡读写器提供的函数库中的函数来完成.
    三.IC卡应用程序编程中使用的函数
如上所述:开发IC卡应用系统的要点就是在一个数据库管理软件中,合理地嵌入和调用IC卡操作函数,来完成诸如合法性验证和IC卡读出,擦除和写入等操作.为此,我们需要了解由读写器驱动程序包中提供的IC止操作函数库.这些函数可分为两大类:在WINDOWS应用环境中,提供了一组动态链接库函数(.DLL文件)供各种程序调用. 在DOS 环境中, 则针对不同语言提供了各自的函数库. 这时限于篇幅仅举FOXPROFOR DOS中使用的部分函数加以说明.详细资料可查看相应手册.
在FOXPRO程序执行前,执行命令:.SET LIBRARY TO MWIC.LIB
则FOXPRO会自动登录-MWIC.LIB-中的IC卡函数,以后可以像使用FOXPRO 内部函数一样在程序使用中使用其中的接口函数.而在编译用户程序为.EXE文件时,又要将-MWIC.LIB-链入即可执行.
MWIC.LIB中的接口函数可分两类:
通用函数:用于各种卡型的基本操作.
1.MW-INITCOM() 初始化串行通迅口.
2.MW-SETTYPE() 设置卡型.
3.MW-READ() 读卡上的数据.
4.MW-WRITE() 向卡上写入数据.
5.MW-ERASE() 擦除指定区域.
AT88SC1604卡专用函数:仅用于这种卡型,因为不同卡型中密码的结构和位置不同.
1.MW-PASS16() 检验总密码和擦除密码
2.MW-CPASS16() 改变总密码和擦除密码
3.MW-RDECU16() 读错误计数值
4.MW-FUSE16() 烧断熔丝