IC卡技術(shù)講座之一：IC卡的種類和特性

文章出處：http://www.fang1.net 作者：   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月15日

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和金融現(xiàn)代化，現(xiàn)金和各種證件正逐漸被各種卡片所取代。其中IC卡是卡片家庭中出現(xiàn)最晚，但卻是最有前途的一種，最終它將取代現(xiàn)在廣泛使用的光電卡、條碼卡、磁卡的地位而成為主流。我們知道：IC卡又叫智能卡，它是將大規(guī)模集成電路（IC）封裝在卡片中，卡片上印有說(shuō)明文字和圖像。由于其內(nèi)部具有現(xiàn)代高科技產(chǎn)品－集成電路，因此，不但可以存儲(chǔ)大量信息，具有極強(qiáng)的保密性能，并且抗干擾、無(wú)磨損、壽命長(zhǎng)。因此在廣泛的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

    根據(jù)IC卡的應(yīng)用領(lǐng)域，可以分為金融卡和非金融卡兩大類。金融卡又可以分為信用卡和現(xiàn)金卡兩種。金融卡是我國(guó)大力建設(shè)的金卡工程的主要媒體。其中，信用卡由銀行發(fā)行和管理，持卡人必須在銀行有帳號(hào)、有存款。持卡人可以用信用卡作為消費(fèi)時(shí)的支付工具，可以使用存款，必要時(shí)也允許透支限額內(nèi)的資金。由于IC卡上記錄了持卡人主要信息，故不一定要求消費(fèi)場(chǎng)所與銀行聯(lián)網(wǎng)。比起磁卡等僅記錄少量數(shù)據(jù)的卡型，具有極大的靈活性和可靠性。而現(xiàn)金卡是持卡人以現(xiàn)金購(gòu)買的電子貨幣?？梢远啻问褂?，自動(dòng)計(jì)費(fèi)。使用方便，但不允許透支。如水電費(fèi)的交費(fèi)卡、煤氣費(fèi)卡、就餐卡、醫(yī)療卡等。在卡上金額少于一定限額時(shí)，要重新交費(fèi)才可繼續(xù)使用。IC卡在此領(lǐng)域應(yīng)用，主要是由于其優(yōu)良的保密性，可以防止偽造和竊用。非金融卡主要是作為電子證件，用來(lái)記錄持卡人的各方面信息，作為身份識(shí)別。如IC卡身份證、進(jìn)門證、考勤卡、醫(yī)療證、住宿證等。由于IC卡可以記錄大量信息，并且可以分區(qū)存款，因此可以做到一卡多用，簡(jiǎn)化驗(yàn)證的手續(xù)。從IC卡的讀寫方法上來(lái)分類：有接觸型和非接觸型兩種。兩種卡的集成電路均密封在塑料卡基片內(nèi)部，可防水，防塵，防磁。但接觸型IC卡的表面可以看到一個(gè)方型鍍金接口，共有八個(gè)或六個(gè)鍍金觸點(diǎn)，用于與讀寫器接觸，通過(guò)電流信號(hào)完成讀寫。持卡人刷卡時(shí)，須將IC卡手稿讀寫器，讀寫完畢，讀寫器可自動(dòng)彈出，或由持卡人抽出卡片。因此這種IC卡刷卡慢，但可靠性高，多用于存儲(chǔ)信息量大，讀寫操作復(fù)雜的場(chǎng)合。非接觸型IC卡卡上設(shè)有射頻信號(hào)接收器或紅外線收發(fā)器，在一定距離內(nèi)即可收發(fā)讀寫器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)非接觸讀寫。這種IC卡常用于身份驗(yàn)證，電子門禁等場(chǎng)合?？ㄉ嫌涗浶畔⒑?jiǎn)單，讀寫要求不高，卡型變化也較大，可以作成徽章等形式。

    根據(jù)IC卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為以下三類:
    1. 存儲(chǔ)卡: 這種IC 卡內(nèi)封裝的集成電路一般為電可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM.這種器件的特點(diǎn)是:存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量大,容量為幾KB到幾十KB.信息可以長(zhǎng)期保存,也可以在讀寫器中擦除和改寫.讀寫速度快,操作簡(jiǎn)單.卡上數(shù)據(jù)的保護(hù)主要依賴于讀寫器中的軟件口令以及向卡上加密寫入信息,軟件讀出時(shí)破譯.因此這種IC卡安全性稍差.但這種IC卡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,成本低,與磁卡相比又有存儲(chǔ)容量大, 信息在卡上存儲(chǔ),不需讀寫器聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn),因此也得到廣泛的應(yīng)用. 主要用于安全性要求不高的場(chǎng)合,如電話卡,水電費(fèi)卡,醫(yī)療卡等.

    2.邏輯加密卡:這種IC卡中除了封裝了上述EEPROM存儲(chǔ)器外,還專設(shè)有邏輯加密電路,提供了硬件加密手段.因此不但存儲(chǔ)量大,而且安全性強(qiáng),不但可保證卡上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)讀寫安全, 而且能進(jìn)行用戶身份的認(rèn)證. 由于密碼不是在讀寫器軟件中而是存儲(chǔ)于IC卡上,所以幾乎沒(méi)有破密的可能性.例如:美國(guó)ATMEL1604邏輯加密卡, 卡上設(shè)有三級(jí)保密功能.總密碼用于身份的認(rèn)證,非法用戶三次密碼核對(duì)錯(cuò)誤即可使卡報(bào)廢. 四個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)可分別存儲(chǔ)不同信息,又各和獨(dú)立的讀寫密碼.可以做到一卡多用, 在不同讀寫器件中核實(shí)相應(yīng)密碼進(jìn)行某一業(yè)務(wù)操作,不會(huì)影響其它存儲(chǔ)區(qū).卡上信息不能隨意改寫,改寫前需先擦除,而擦除需核對(duì)擦除需要核對(duì)擦除密碼. 這樣即使是持卡人自己也不能隨意更改卡上數(shù)據(jù).因此這種邏輯加密卡保密性極強(qiáng),能自動(dòng)識(shí)別讀寫器,持卡人和控制操作類型,常用于安全性要求高的場(chǎng)合.

    3.CPU卡:這是真正的卡上單片機(jī)系統(tǒng),IC卡片內(nèi)集成了中央處理器CPU, 程序存儲(chǔ)器ROM, 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPROM 和RAM, 一般ROM 中還配有卡上操作系統(tǒng)軟件COS(Chip operating system).

IC卡上的微處理器可以執(zhí)行COS監(jiān)控程序,接收從讀寫器送來(lái)的命令和數(shù)據(jù), 分析命令后控制對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn).由于這種卡具有智能,讀寫器對(duì)卡的操作要經(jīng)過(guò)卡上COS,所以保密性更強(qiáng).而且微處理器具有數(shù)據(jù)加工和處理的能力,可以對(duì)讀寫數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯和算術(shù)運(yùn)算,能力很強(qiáng).這種IC卡存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)外相當(dāng)于一個(gè)-黑盒子-, 保密性極強(qiáng).目前IC卡上用的微處理器一般為8位CPU,存儲(chǔ)容量幾十KB上下. 此種智能卡常用于重要場(chǎng)合,作為證件和信用卡.

    本講討論了幾種常見(jiàn)的IC卡的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn).IC卡出現(xiàn)雖然僅短短幾年,就已經(jīng)顯示出巨大的優(yōu)點(diǎn)和廣泛的發(fā)展前景.隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展,隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)IC卡需求的擴(kuò)大,IC卡的應(yīng)用將會(huì)迅速普及.IC卡的結(jié)構(gòu)性能也會(huì)不斷改進(jìn), 而IC卡的開發(fā)與使用也會(huì)越來(lái)越方便.將大下一講介紹一個(gè)典型的IC卡應(yīng)用系統(tǒng),供用戶在開發(fā)和使用中參考。