雙界面ＣＰＵ卡的可行性分析

李俊華　劉　俊

摘要：通過介紹IC卡的分類和發(fā)展，結(jié)合不同階段的IC卡的特點(diǎn)，分析雙界面CPU卡的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)可行性

關(guān)鍵詞：IC卡 雙界面 可行性

一、IC卡概述

IC卡是集成電路卡（Integrated Circuit Card）的簡(jiǎn)稱，是鑲嵌集成電路芯片（該芯片可用于編程設(shè)計(jì)開發(fā)）的塑料卡片或者PVC卡片，其外形和尺寸都遵循國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）。芯片一般采用不易揮發(fā)性的存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器EEPROM）、保護(hù)

非加密存儲(chǔ)器卡：即普通存儲(chǔ)器卡，通常簡(jiǎn)稱為存儲(chǔ)卡。卡內(nèi)的集成電路芯片主要是EEPROM，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，不具有數(shù)據(jù)處理功能和硬件加密功能。

邏輯加密存儲(chǔ)器卡：通常簡(jiǎn)稱為加密卡。在非加密存儲(chǔ)器卡的基礎(chǔ)上增加了安全加密邏輯電路，該加密邏輯電路通過校驗(yàn)密碼方式來保護(hù)卡內(nèi)的數(shù)據(jù)對(duì)于外部訪問是否開放。

CPU卡：也稱智能卡，卡內(nèi)的集成電路中帶有微處理器MPU、存儲(chǔ)單元（包括隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM/FLASH、隨機(jī)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器RAM）以及芯片操作系統(tǒng)COS。裝有COS的CPU卡相當(dāng)于一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，不僅具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，同時(shí)具有命令處理和數(shù)據(jù)安全保護(hù)等功能。

二、IC卡接觸方式

接觸式IC卡

接觸式IC卡首先它的安全性比磁卡高得多，它的數(shù)據(jù)經(jīng)過加密后不可復(fù)制，安全密碼核對(duì)錯(cuò)誤有自毀功能，而磁卡佷容易被復(fù)制，數(shù)據(jù)也不安全。所以接觸式IC卡在我們的生活發(fā)揮了不可替代的作用。主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)存容量大；重量輕、體積小，抗干擾能力強(qiáng)，便于攜帶、易于使用；安全性能高；網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)。

但是從中也暴露出其不可避免的弱點(diǎn)：

因惡劣的使用環(huán)境造成接觸式智能卡與卡機(jī)實(shí)踐性的磨損，導(dǎo)致誤讀、錯(cuò)讀率提高；由于接觸不良導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)出錯(cuò)；在單位時(shí)間內(nèi)使用接觸式智能卡頻率高的場(chǎng)所，由于插拔卡速度低，造成長(zhǎng)時(shí)間等待。

2.2非接觸式IC卡

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(nèi)部，此種卡的的表面沒有觸點(diǎn)，通過電磁感應(yīng)方式與讀寫器進(jìn)行通信。與接觸式智能卡相比較，非接觸式卡具有以下優(yōu)點(diǎn)：可靠性高；操作方便、快捷；加密性能好

2.3 雙界面CPU卡

“一卡多用”是IC卡應(yīng)用所追求的目標(biāo)，所以為發(fā)揮這2種卡各自的優(yōu)勢(shì)，既支持接觸式通訊、又支持非接觸式通訊的雙界面IC卡——接觸式智能卡與非接觸式智能卡接口功能于一個(gè)芯片的組合智能卡便成為當(dāng)前的熱點(diǎn)。

雙界面卡有以下三種：

1.接觸式智能卡系統(tǒng)與非接觸式智能卡系統(tǒng)僅僅是物理的組合到一張卡片中，兩個(gè)EEPROM，兩套系統(tǒng)互相獨(dú)立。

2.接觸式智能卡系統(tǒng)與非接觸式智能卡系統(tǒng)彼此操作獨(dú)立，但共享卡內(nèi)部分存儲(chǔ)空間。

3.接觸式智能卡系統(tǒng)與非接觸式智能卡系統(tǒng)完全融合，接觸式與非接觸式運(yùn)行狀態(tài)相同，共用一個(gè)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。

三、雙界面CPU卡的技術(shù)難點(diǎn)

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)雙界面CPU卡的設(shè)計(jì)和制作過程中存在一些技術(shù)難點(diǎn)。這些關(guān)鍵技術(shù)包括：

1.電力來源

雙界面IC卡是射頻技術(shù)和接觸卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。非接觸應(yīng)用時(shí)，由于卡的尺寸限制，使雙界面CPU卡的內(nèi)部不帶電池，需要由讀寫設(shè)備通過無線方式供電，經(jīng)過卡內(nèi)的穩(wěn)壓電路產(chǎn)生芯片工作所需的直流電壓；卡內(nèi)的天線也需要特殊設(shè)計(jì)。接觸式應(yīng)用時(shí)，要采用接觸式讀寫器端口提供的電源。

2.非接觸信號(hào)轉(zhuǎn)換

卡內(nèi)天線接收到射頻信號(hào)后，通過集成到微處理器中的OTI可編程天線接口，對(duì)射頻信號(hào)解碼，轉(zhuǎn)換成可以被微處理器識(shí)別的信號(hào)。天線接口再將處理器返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后，把射頻信號(hào)傳遞給讀寫設(shè)備。

3.抗沖突（自動(dòng)分辨功能）

在非接觸式應(yīng)用時(shí)，當(dāng)多張卡同時(shí)進(jìn)入操作區(qū)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)誤讀現(xiàn)象。只能允許一張卡進(jìn)入或者休眠其它，并逐一喚醒處理。當(dāng)一張卡完成操作未離開操作區(qū)或另一張卡進(jìn)入時(shí)，都不會(huì)對(duì)已進(jìn)入操作區(qū)的其它卡有影響。

4.低功耗

卡內(nèi)芯片采用低壓低耗CMOS工藝技術(shù)和休眠模式等多種技術(shù)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(dú)特的封裝技術(shù)。

6.安全

雙界面卡以芯片的物理安全技術(shù)、卡片制造的安全技術(shù)和卡的通信安全技術(shù)這三個(gè)方面共同形成卡的安全體系，保證卡片從生產(chǎn)到使用的安全。

四、雙界面CPU卡的現(xiàn)狀

目前使用最多的就是非接觸式邏輯加密卡與雙界面CPU卡。

在現(xiàn)階段，國內(nèi)IC卡應(yīng)用領(lǐng)域并沒有廣泛使用雙界面CPU卡，這主要由于以下幾個(gè)原因：

1.卡片造價(jià)高

單就卡片本身的成本來說，每張雙界面CPU卡的成本在50元以上，少量訂購一般在80元左右。

2.壞卡率高

雙界面CPU卡裸露的部分非常容易損壞，壞卡率遠(yuǎn)高于非接觸式邏輯加密卡。高壞卡率增加了卡片使用者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。造成壞卡有多種原因，很難區(qū)分使用者、讀卡設(shè)備和卡片本身的責(zé)任，無形中增加了很多糾紛。3.供貨周期長(zhǎng)

雙界面CPU卡的芯片全部在國外生產(chǎn)，封裝也大多數(shù)在國外，國內(nèi)只有少數(shù)幾家公司能夠封裝，但技術(shù)不過關(guān)造價(jià)很高，現(xiàn)在已經(jīng)基本不再自己封裝了（雖然對(duì)外還選稱能夠自己封裝）。國外生產(chǎn)的直接后果是供貨周期長(zhǎng)，不能滿足用戶的緊急需要。

4.反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)

雙界面CPU卡對(duì)供電的要求高，算法復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，在使用頻繁的場(chǎng)所，用戶會(huì)感覺不方便。

五、結(jié)論

基于雙界面CPU卡的現(xiàn)狀，以及學(xué)校復(fù)雜的環(huán)境，綜合平衡安全性和系統(tǒng)造價(jià)等因素，我們學(xué)校在校園一卡通系統(tǒng)中采用的是非接觸式邏輯加密卡。

在安全性方面，一卡通系統(tǒng)采用金融化的方式設(shè)計(jì)，有多種機(jī)制滿足整個(gè)系統(tǒng)的安全，不僅僅依靠卡片來提供安全性。

在卡片的造價(jià)和壞卡率上，非接觸式邏輯加密卡比雙界面CPU卡更具有優(yōu)勢(shì)，用戶在經(jīng)濟(jì)和心理上更容易接受。