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智能(néng)卡工藝類型介紹及發(fā)展曆程

  智能(néng)卡(SmartCard):内嵌有微芯片的塑料卡(通常是一張信用卡的大小)的通稱。一些智能(néng)卡包含一個RFID芯片,所以它們不需要與讀寫器的任何物理接觸就(jiù)能(néng)夠識别持卡人。

  智能(néng)卡是IC卡(集成(chéng)電路卡)的一種(zhǒng),按所嵌的芯片類型的不同,IC卡可分爲三類:1.存儲器卡:卡内的集成(chéng)電路是可用電擦除的可編程隻讀存儲器EEPROM,它僅具數據存儲功能(néng),沒(méi)有數據處理能(néng)力;存儲卡本身無硬件加密功能(néng),隻在文件上加密,很容易被(bèi)破解。

  智能(néng)卡配備有CPU和RAM,可自行處理數量較多的數據而不會(huì)幹擾到主機CPU的工作。适應于端口數目較多且通信速度需求較快的場合。 智能(néng)卡還(hái)可過(guò)濾錯誤的數據,以減輕主機CPU的負擔。

  2.邏輯加密卡:卡内的集成(chéng)電路包括加密邏輯電路和可編程隻讀存儲器EEPROM,加密邏輯電路可在一定程度上保護卡和卡中數據的安全,但隻是低層次防護,無法防止惡意攻擊。

  3.智能(néng)卡(CPU卡):卡中數據分爲外部讀取和内部處理部分,确保卡中數據安全可靠。卡内的集成(chéng)電路包括中央處理器CPU、可編程隻讀存儲器EEPROM、随機存儲器RAM和固化在隻讀存儲器ROM中的卡内操作系統COS(ChipOperatingSystem)。

  IC卡是一種(zhǒng)很規範的産品,不論其外形,還(hái)是其内部芯片的電氣特性,甚至于其應用方法都(dōu)受一些較嚴格的協議控制。最基礎最重要的一套規範是ISO/IEC7816協議。這(zhè)套協議不僅規定了IC卡的機械電氣特性,而且還(hái)規定了IC卡(特别是智能(néng)卡)的應用方法(包括COS中很多數據結構)。

  除了7816協議之外,在各個可能(néng)應用IC卡的特定領域内還(hái)有一些更爲具體的協議,比如在中國(guó),金融領域制定PBOC規範,交通管理體系,社會(huì)福利體系都(dōu)有其特定的規範。這(zhè)些協議規範都(dōu)是建立在7816協議基礎之上,且將(jiāng)7816協議加以具體化形成(chéng)的。

  當然,7816協議并不是獨立存在(定義)的,它裡(lǐ)面(miàn)有很多概念引自于其它一些相關的協議規範。比如在7816協議中有一些數據的組織采用了“BER-TLV”,而有關“BER-TLV”這(zhè)個概念的詳細表述則是在IEC8825ASN.1協議中給出。由此可見7816協議并非完全獨出心裁,能(néng)夠采用規範的概念的場合就(jiù)不自作主張。這(zhè)使得各種(zhǒng)協議規範形成(chéng)一個嚴密的體系。

  智能(néng)卡操作系統通常稱爲芯片操作系統COS。COS一般都(dōu)有自己的安全體系,其安全性能(néng)通常是衡量COS的重要技術指标。COS功能(néng)包括:傳輸管理、文件管理、安全體系、命令解釋。

  IC卡是集成(chéng)電路卡(IntegratedCircuitCard)的英文簡稱,在有些國(guó)家也稱之爲智能(néng)卡、智慧卡、微芯片卡等。將(jiāng)一個專用的集成(chéng)電路芯片鑲嵌于符合ISO7816标準的PVC(或ABS等)塑料基片中,封裝成(chéng)外形與磁卡類似的卡片形式,即制成(chéng)一張IC卡。當然也可以封裝成(chéng)紐扣、鑰匙、飾物等特殊形狀。

  IC卡的最初設想是由日本人提出來的。1969年12月,日本的有村國(guó)孝(KunitakaArimura)提出一種(zhǒng)制造安全可靠的信用卡方法,并于1970年獲得專利,那時(shí)叫(jiào)ID卡(IdentificationCard)。1974年,法國(guó)的羅蘭·莫雷諾(RolandMoreno)發(fā)明了帶集成(chéng)電路芯片的塑料卡片,并取得了專利權,這(zhè)就(jiù)是早期的IC卡。1976年法國(guó)布爾(Bull)公司研制出世界第一枚IC卡。1984年,法國(guó)的PTT(Posts,TelegraphsandTelephones)將(jiāng)IC卡用于電話卡,由于IC卡良好(hǎo)的安全性和可靠性,獲得了意想不到的成(chéng)功。随後(hòu),國(guó)際标準化組織(ISO,InternationalStandardizationOrganization)與國(guó)際電工委員會(huì)(IEC,InternationalElectrotechnicalCommission)的聯合技術委員會(huì)爲之制訂了一系列的國(guó)際标準、規範,極大地推動了IC卡的研究和發(fā)展。

  IC卡較之以往的識别卡,具有以下特點:一是可靠性高──IC卡具有防磁、防靜電、防機械損壞和防化學(xué)破壞等能(néng)力,信息可保存100年以上,讀寫次數在10萬次以上,至少可用10年;二是安全性好(hǎo);三是存儲容量大;四是類型多。從全球範圍看,現在IC卡的應用範圍已不再局限于早期的通信領域,而廣泛地應用于金融财務、社會(huì)保險、交通旅遊、醫療衛生、政府行政、商品零售、休閑娛樂、學(xué)校管理及其它領域。

  目前在我國(guó),随著(zhe)金卡工程建設的不斷深入發(fā)展,IC卡已在衆多領域獲得廣泛應用,并取得了初步的社會(huì)效益和經(jīng)濟效益。2000年,全國(guó)IC卡發(fā)行量約爲2.3億張,其中電信占據了大部分市場份額。公用電話IC卡1.2億多張,移動電話SIM卡超過(guò)4200萬張,其它各類IC卡約6000萬張。2001年IC卡總出貨量約3.8億張,較上年增長(cháng)26%;發(fā)行量約3.2億張,較上年增長(cháng)40%。從應用領域來看,公用電話IC卡發(fā)行超過(guò)1.7億張,SIM卡發(fā)行5500萬張,公交IC卡爲320萬張,社保領域發(fā)卡爲1400萬張,其它發(fā)卡爲8000萬張。

  盡管IC卡的發(fā)行量保持了較高的增長(cháng)率,但市場銷售額在IT市場中的比重還(hái)很小。據CCID統計,2001年我國(guó)計算機市場銷售額約2502億元,而IC卡市場銷售額不到21億元。IC卡市場還(hái)構不成(chéng)我國(guó)IT業的亮點,對(duì)IT市場的拉動作用并不明顯。這(zhè)一方面(miàn)制約IT企業對(duì)IC卡技術的投入,另一方面(miàn),也預示著(zhe)我國(guó)IC卡市場的巨大發(fā)展空間。随著(zhe)政府管理和支持力度的加大、技術研發(fā)水平的提升,IC卡市場競争格局將(jiāng)發(fā)生深刻的變化。由于高端芯片、核心模塊、金融POS機、生産設備等被(bèi)國(guó)外企業所掌握,造成(chéng)國(guó)外品牌對(duì)一些細分市場的相對(duì)壟斷。随著(zhe)政府智能(néng)卡項目的啓動,移動通信市場的逐步開(kāi)放,國(guó)内企業技術實力和工藝流程的優化,使得國(guó)外品牌市場份額受到很大程度的限制,而國(guó)内品牌將(jiāng)會(huì)有快速的發(fā)展。一些從電信市場成(chéng)長(cháng)起(qǐ)來的國(guó)内IC卡企業,依托雄厚的資金和技術實力,將(jiāng)在身份證、金融、社保、交通等領域繼續拓展業務,直接參與國(guó)際化競争。

  2002年乃至今後(hòu)5年,是我國(guó)IC卡應用向(xiàng)縱深發(fā)展的時(shí)期。我國(guó)IC卡市場格局必將(jiāng)由無序走向(xiàng)有序,市場競争必將(jiāng)由有限走向(xiàng)無限,IC卡市場將(jiāng)逐步走向(xiàng)成(chéng)熟,進(jìn)入微利時(shí)代。在這(zhè)種(zhǒng)形勢下,單純的發(fā)卡量和新産品的數量并不能(néng)衡量IC卡産業與市場的發(fā)展水平,市場發(fā)展的程度最終取決于IC卡的應用水平及其帶來的社會(huì)效益。從可持續發(fā)展的角度講,加強行業規範,推動IC卡企業由産品和技術型轉向(xiàng)應用和服務型,將(jiāng)成(chéng)爲我國(guó)IC卡市場發(fā)展的重要趨勢。

  1970年,法國(guó)人羅蘭德·莫瑞諾(RolandMoreno)第一次將(jiāng)可進(jìn)行編程設置的IC(IntegratedCircuit)芯片放于卡片中,使卡片具有更多的功能(néng)。當時(shí),他對(duì)這(zhè)項技術的描述是:鑲嵌有可進(jìn)行自我保護存儲器的卡片。這(zhè)樣(yàng)就(jiù)誕生了世界上第一張IC卡。

  在此後(hòu)的三十多年裡(lǐ),随著(zhe)超大規模集成(chéng)電路技術、計算機技術以及信息安全技術等的發(fā)展,IC卡種(zhǒng)類更加豐富,技術也更趨成(chéng)熟,已在國(guó)内外得到了廣泛的應用。下面(miàn)將(jiāng)從不同的角度對(duì)IC卡進(jìn)行詳細分類和簡單分析。

  (1)超級智能(néng)卡:在CPU卡的基礎上增加鍵盤、液晶顯示器、電源,即成(chéng)爲一超級智能(néng)卡,有的卡上還(hái)具有指紋識别裝置。VISA國(guó)際信用卡組織試驗的一種(zhǒng)超級卡即帶有20個健,可顯示16個字符,除有計時(shí)、計算機彙率換算功能(néng)外,還(hái)存儲有個人信息、醫療、旅行用數據和電話号碼等。

  (2)CPU卡:該類芯片内部包含微處理器單元(CPU)、存儲單元(RAM、ROM和EEPROM)、和輸入/輸出接口單元。其中,RAM用于存放運算過(guò)程中的中間數據,ROM中固化有片内操作系統COS(CardOperatingSystem),而EEPROM用于存放持卡人的個人信息以及發(fā)行單位的有關信息。CPU管理信息的加/解密和傳輸,嚴格防範非法訪問卡内信息,發(fā)現數次非法訪問,將(jiāng)鎖死相應的信息區(也可用高一級命令解鎖)。CPU卡的容量有大有小,價格比邏輯加密卡要高。但CPU卡的良好(hǎo)的處理能(néng)力和上佳的保密性能(néng),使其成(chéng)爲IC卡發(fā)展的主要方向(xiàng)。CPU卡适用于保密性要求特别高的場合,如金融卡、軍事(shì)密令傳遞卡等。國(guó)際上比較著(zhe)名的CPU卡提供商有Gemplus、G&D、Schlumberger等。

  (3)存儲卡:卡内芯片爲電可擦除可編程隻讀存儲器EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-onlyMemory),以及地址譯碼電路和指令譯碼電路。爲了能(néng)把它封裝在0.76mm的塑料卡基中,特制成(chéng)0.3mm的薄型結構。存儲卡屬于被(bèi)動型卡,通常采用同步通信方式。這(zhè)種(zhǒng)卡片存儲方便、使用簡單、價格便宜,在很多場合可以替代磁卡。但該類IC卡不具備保密功能(néng),因而一般用于存放不需要保密的信息。例如醫療上用的急救卡、餐飲業用的客戶菜單卡。常見的存儲卡有ATMEL公司的AT24C16、AT24C64等。

  (4)邏輯加密卡:該類卡片除了具有存儲卡的EEPROM外,還(hái)帶有加密邏輯,每次讀/寫卡之前要先進(jìn)行密碼驗證。如果連續幾次密碼驗證錯誤,卡片將(jiāng)會(huì)自鎖,成(chéng)爲死卡。從數據管理、密碼校驗和識别方面(miàn)來說(shuō),邏輯加密卡也是一種(zhǒng)被(bèi)動型卡,采用同步方式進(jìn)行通信。該類卡片存儲量相對(duì)較小,價格相對(duì)便宜,适用于有一定保密要求的場合,如食堂就(jiù)餐卡、電話卡、公共事(shì)業收費卡。常見的邏輯加密卡有SIEMENS公司的SLE4442、SLE4428,ATMEL公司的AT88SC1608等。

  (1)串行IC卡:IC卡與外界進(jìn)行數據交換時(shí),數據流按照串行方式輸入輸出,電極觸點較少,一般爲6個或者8個。由于串行IC卡接口簡單、使用方便,目前使用量最大。國(guó)際标準ISO7816所定義的IC卡就(jiù)是此種(zhǒng)卡。

  (2)并行IC卡:IC卡與外界進(jìn)行數據交換時(shí)以并行方式進(jìn)行,有較多的電極觸點,一般在28到68之間。主要具有兩(liǎng)方面(miàn)的好(hǎo)處,一是數據交換速度提高,二是現有條件下存儲容量可以顯著(zhe)增加。

  (1)雙界面(miàn)卡:將(jiāng)接觸式IC卡與非接觸式IC卡組合到一張卡片中,操作獨立,但可以共用CPU和存儲空間。

  (2)接觸式IC卡:該類卡是通過(guò)IC卡讀寫設備的觸點與IC卡的觸點接觸後(hòu)進(jìn)行數據的讀寫。國(guó)際标準ISO7816對(duì)此類卡的機械特性、電器特性等進(jìn)行了嚴格的規定。

  (3)非接觸式IC卡:該類卡與IC卡設備無電路接觸,而是通過(guò)非接觸式的讀寫技術進(jìn)行讀寫(如光或無線技術)。其内嵌芯片除了CPU、邏輯單元、存儲單元外,增加了射頻收發(fā)電路。國(guó)際标準ISO10536系列闡述了對(duì)非接觸式IC卡的規定。該類卡一般用在使用頻繁、信息量相對(duì)較少、可靠性要求較高的場合。

  (1)金融卡:也稱爲銀行卡,又可以分爲信用卡和現金卡兩(liǎng)種(zhǒng)。前者用于消費支付時(shí),可按預先設定額度透支資金;後(hòu)者可作爲電子錢包或者電子存折,但不能(néng)透支。

  

  

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    卡片模闆
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