引言

    IC卡應(yīng)用目前已深入到銀行、電信、社保、智能交通、工商稅務(wù)、公共事業(yè)、加油、煙草等多個應(yīng)用領(lǐng)域。其中城市軌道交通在IC卡方面的應(yīng)用越來越廣泛，為乘客提供了快捷方便和**的服務(wù)，因此IC卡在城市軌道交通中的技術(shù)研究和應(yīng)用也成為一種必然趨勢。

    一、IC卡概述

    1、IC卡的種類

    IC卡 (Integrated Circuit Card，集成電路卡)是繼磁卡之后出現(xiàn)的又一種新型信息工具。IC卡在有些**和地區(qū)也稱智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微電路卡(microcircuit card)或微芯片卡等。它是將一個微電子芯片嵌入符合ISO 7816標(biāo)準(zhǔn)的卡基中，做成卡片形式，IC卡芯片具有寫入數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)的能力，IC卡存儲器中的內(nèi)容根據(jù)需要可以有條件地供外部讀取，完成供內(nèi)部信息處理和判定之用，已經(jīng)十分廣泛地應(yīng)用于包括金融、交通、社保等很多領(lǐng)域。

    根據(jù)IC卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為存儲卡、邏輯加密卡和CPU卡三種。

    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。

    按照卡片的讀寫方式不同，智能卡一般分為以下四類：

    •接觸式卡：由讀寫設(shè)備上的觸點和卡片上的觸點相接觸才能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

    •非接觸式卡：卡片使用中和讀寫設(shè)備無直接接觸，用無線非接觸技術(shù)完成讀寫，相比接觸式卡片，增加了射頻收發(fā)電路。軌道交通AFC主要應(yīng)用

    •雙界面卡：接觸式和非接觸式共用一個芯片操作系統(tǒng)COS。

    •復(fù)合卡：物理結(jié)合，接觸式和非接觸式芯片本身沒有關(guān)聯(lián)。

    2、IC卡與其它一些卡的比較分析

    IC卡主要的比對產(chǎn)品為磁條卡，相比磁條卡，IC卡具有安全性高，數(shù)據(jù)儲值期久、使用壽命長等特點，另外，IC卡本身使用方便，身份認(rèn)證功能特出，可以提供卡內(nèi)的邏輯控制，又便于擴(kuò)展升級。而且IC卡的可加工性高，可以做成標(biāo)準(zhǔn)卡和異型卡等不同外型。

    磁卡由于其結(jié)構(gòu)簡單，存儲容量小，安全保密性差，讀寫設(shè)備復(fù)雜且維護(hù)費(fèi)用高， 作為七、八十年代技術(shù)水平的產(chǎn)品已風(fēng)光不再，面臨淘汰。接觸式IC卡與磁卡相比，更加安全可靠，除了存儲容量大，還可一卡多用， 同時可靠性比磁卡高，壽命長；讀寫機(jī)構(gòu)比磁卡讀寫機(jī)構(gòu)簡單可靠，造價更便宜，維護(hù)方便，容易推廣。正由于以上優(yōu)點， 使得接觸式IC卡市場遍布世界各地，風(fēng)靡一時。同時，非接觸IC卡國際標(biāo)準(zhǔn)ISO14443的誕生，將使之兼容接觸式IC卡 ，從而為非接觸IC卡帶來了無窮無盡的潛力。毫無疑問，集眾家之大成的非接觸IC卡將在身份識別、金融、電子貨幣、公共交通、智能樓宇、小區(qū)物業(yè)、社會保障諸多領(lǐng)域獨領(lǐng)風(fēng)騷。

    3、非接觸式智能IC卡（我們更習(xí)慣稱之為CPU卡）和邏輯加密卡各自的優(yōu)缺點

    非接觸式智能IC卡優(yōu)點主要有：

    •可靠性高：非接觸式IC卡與讀寫器之間無機(jī)械接觸，表面無裸露的芯片，無須擔(dān)心芯片脫落、靜電擊穿、彎曲損壞等問題，既便于卡片的印刷，又提高了卡片的使用可靠性。

    • 操作方便快捷：由于非接觸通訊，讀寫器在2.5cm/10cm范圍內(nèi)就可以對卡片操作，所以不必插拔卡，使用時沒有方向性，卡片可以任意方向掠讀寫器表面，即可完成操作，這大大提高了每次使用的速度。

    • 防沖突：非接觸式卡中有快速防沖突機(jī)制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此，讀寫器可以“同時”處理多張非接觸式IC卡。這提高了應(yīng)用的并行性，無形中提高了系統(tǒng)工作速度。

    •可以適合于多種應(yīng)用：非接觸式卡的存儲結(jié)構(gòu)特點使它一卡多用，能應(yīng)用于不同的系統(tǒng)，用戶可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)定不同的密碼和訪問條件。

    •加密性能好：非接觸式卡的序列號是唯一的，制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號固化，不可再更改。非接觸式卡與讀寫器之間采用雙向驗證機(jī)制，在處理前要與讀寫器進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且在通訊過程中所有的數(shù)據(jù)都加密。此外，卡中各個扇區(qū)都有自已的操作密碼的訪問條件。

    •工作可靠：M1卡把每次交易成功健全的數(shù)據(jù)經(jīng)判別后寫入讀寫區(qū)域里面。如果交易數(shù)據(jù)殘缺，不健全，CPU會取消交易。

    非接觸式智能IC卡缺點在于天線和卡內(nèi)的專用芯片通過焊點連結(jié)，當(dāng)卡片彎曲過度時，卡片易失效；在一些射頻干擾比較厲害的場合，通訊易失??；安全性也低于接觸式IC卡等。

    邏輯加密卡是在芯片存儲區(qū)增加了控制邏輯，在訪問存儲區(qū)之前需要核對密碼。這種IC卡中除了封裝了上述EEPROM存儲器外,還專設(shè)有邏輯加密電路,提供了硬件加密手段,因此不但存儲量大,而且安全性強(qiáng),不但可保證卡上存儲數(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于IC卡上，雖然保密性比一般存儲器高，但是密碼認(rèn)證是單向認(rèn)證，相對CPU卡比較容易破解。

    二、IC卡的應(yīng)用

    1、IC卡應(yīng)用在各個領(lǐng)域的概況

    目前IC卡被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)儲存、小額消費(fèi)、電子錢包、身份認(rèn)證、移動通信等領(lǐng)域，尤其是身份認(rèn)證，中國的身份證系統(tǒng)已經(jīng)改為IC卡系統(tǒng)，有些**已成熟應(yīng)用電子護(hù)照系統(tǒng)。近年來，為了數(shù)據(jù)的安全性，銀行卡也在逐步實現(xiàn)EMV遷移，即轉(zhuǎn)向金融IC卡，為此，Visa和Master已經(jīng)設(shè)立了相應(yīng)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，中國人民銀行也確立了專門應(yīng)用于金融IC卡的PBOC 2.0標(biāo)準(zhǔn)。在PBOC 2.0的基礎(chǔ)之上，其他應(yīng)用行業(yè)也設(shè)立了一些行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，如勞動和社會保障部的醫(yī)保IC卡標(biāo)準(zhǔn)、中石油的加油卡標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)部的建設(shè)事業(yè)集成電路(IC)卡應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，這些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已在實際應(yīng)用中，雖然還沒有形成強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但是會被所涉及的行業(yè)用于參考。另外，如電信行業(yè)的電話卡和SIM卡、公共事業(yè)中的水電和煤氣繳費(fèi)、政府部門和社團(tuán)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的信息化管理、電子錢包的應(yīng)用等等都在逐步使用IC卡。

    2、IC卡在城市公眾交通中的應(yīng)用

    IC卡在城市公眾交通中的應(yīng)用，是除身份證系統(tǒng)外，*為廣泛的應(yīng)用。從*早期的公交儲值卡，到后期的城市一卡通，幾乎是人手一張。由于公交儲值卡的普遍使用，也相應(yīng)推動了非接觸卡技術(shù)的快速發(fā)展，目前智能非接觸技術(shù)的不斷更新，公眾交通技術(shù)進(jìn)步的推動可以說是功不可沒。加上近年來城市軌道交通的發(fā)展，針對自動售檢票AFC系統(tǒng)的單程票卡應(yīng)用在各個城市也在逐步鋪開。相信在未來的數(shù)年內(nèi)，城市公眾交通IC卡及其應(yīng)用，會是一個相當(dāng)熱門的話題，這些都為IC卡在城市公眾交通中的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

    3、IC卡在地鐵自動售檢票系統(tǒng)中的應(yīng)用及其發(fā)展趨

   地鐵自動售檢票系統(tǒng)（AFC）是展現(xiàn)地鐵形象的窗口，是地鐵實現(xiàn)計程計時制合理收費(fèi)的重要手段，是地鐵現(xiàn)代化運(yùn)營管理的重要組成部分。車票不僅是乘車的憑證，亦是地鐵運(yùn)營管理重要信息的載體。地鐵車票根據(jù)乘車次數(shù)劃分，可有單程票及多程儲值票。目前，儲值票的介質(zhì)已由傳統(tǒng)的磁卡逐漸被非接觸IC卡所取代。根據(jù)IC卡中所鑲嵌的集成電路的不同可以分成三類：存儲卡、邏輯加密卡、CPU卡。目前非接觸IC卡是各國地鐵儲值票的**介質(zhì)，在香港、韓國、上海、南京地鐵的自動售檢票系統(tǒng)（AFC）中儲值票就選用了非接觸IC卡。

    邏輯加密卡是存儲卡與CPU卡的中間過渡產(chǎn)品，它是利用特定的邏輯函數(shù)關(guān)系來防止非授權(quán)人員對數(shù)據(jù)的讀取或修改，卡的加密方式是在芯片設(shè)計過程中通過電路實現(xiàn)的，一旦芯片制造完成，其加密形式也就固定下來，不容易對其進(jìn)行修改。在公交系統(tǒng)中作為小金額的儲值卡，應(yīng)用很廣，其非接觸代表芯片是philips的Mifare1。但是在地鐵應(yīng)用中，隨著非接觸技術(shù)的發(fā)展，CPU卡的成本大幅降低，選擇邏輯加密卡作為儲值卡的地鐵項目很少，所以普通邏輯加密卡在AFC系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)基本消失。

    非接觸CPU卡主要應(yīng)用于儲值卡系統(tǒng)中，它是通過內(nèi)置的中央處理器完成對數(shù)據(jù)的保護(hù)和管理，通過內(nèi)置的芯片操作系統(tǒng)COS，發(fā)行商可以方便地修改文件系統(tǒng)以及加密算法等等，這些是邏輯加密卡無法做到的。因為儲值卡涉及金額較高，其金融IC卡的特征已經(jīng)很明顯，符合電子錢包的使用規(guī)范，所以現(xiàn)在各地地鐵AFC系統(tǒng)應(yīng)用中，一般都考慮選擇滿足PBOC2.0的非接觸CPU卡作為儲值卡。有些地方，還參照建設(shè)部的標(biāo)準(zhǔn)，對卡片COS的少量操作指令，作一些行業(yè)的特殊要求。但是因為建設(shè)部本身的標(biāo)準(zhǔn)目前沒有公開頒布，在加上各地的地鐵項目上馬有先后，有的系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了幾年，所以建設(shè)部的標(biāo)準(zhǔn)目前只是作為參考，還沒有實現(xiàn)強(qiáng)制性。

    介于CPU卡和邏輯加密卡功能之間，還有一種準(zhǔn)CPU卡，其滿足CPU卡的基本功能，也帶有算法和簡單的操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸也是通過雙向認(rèn)證，但是其操作系統(tǒng)已經(jīng)固化在芯片內(nèi)部，無法實現(xiàn)升級，而且不符合PBOC 2.0的標(biāo)準(zhǔn)。這種卡我們稱之為準(zhǔn)CPU卡，如Philips的Desfire等芯片。因為非接觸CPU卡快速發(fā)展以及相應(yīng)標(biāo)**立還是近期的事情，早期的地鐵應(yīng)用項目，很多城市選擇的都是準(zhǔn)CPU卡。