引言

    IC卡應用目前已深入到銀行、電信、社保、智能交通、工商稅務、公共事業、加油、煙草等多個應用領域。其中城市軌道交通在IC卡方面的應用越來越廣泛，為乘客提供了快捷方便和**的服務，因此IC卡在城市軌道交通中的技術研究和應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)是繼磁卡之后出現的又一種新型信息工具。IC卡在有些**和地區也稱智能卡(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標準的卡基中，做成卡片形式，IC卡芯片具有寫入數據和存儲數據的能力，IC卡存儲器中的內容根據需要可以有條件地供外部讀取，完成供內部信息處理和判定之用，已經十分廣泛地應用于包括金融、交通、社保等很多領域。

    根據IC卡內部結構可以分為存儲卡、邏輯加密卡和CPU卡三種。

    根據IC卡的應用領域，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：由讀寫設備上的觸點和卡片上的觸點相接觸才能進行數據交換。

    •非接觸式卡：卡片使用中和讀寫設備無直接接觸，用無線非接觸技術完成讀寫，相比接觸式卡片，增加了射頻收發電路。軌道交通AFC主要應用

    •雙界面卡：接觸式和非接觸式共用一個芯片操作系統COS。

    •復合卡：物理結合，接觸式和非接觸式芯片本身沒有關聯。

    2、IC卡與其它一些卡的比較分析

    IC卡主要的比對產品為磁條卡，相比磁條卡，IC卡具有安全性高，數據儲值期久、使用壽命長等特點，另外，IC卡本身使用方便，身份認證功能特出，可以提供卡內的邏輯控制，又便于擴展升級。而且IC卡的可加工性高，可以做成標準卡和異型卡等不同外型。

    磁卡由于其結構簡單，存儲容量小，安全保密性差，讀寫設備復雜且維護費用高， 作為七、八十年代技術水平的產品已風光不再，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；讀寫機構比磁卡讀寫機構簡單可靠，造價更便宜，維護方便，容易推廣。正由于以上優點， 使得接觸式IC卡市場遍布世界各地，風靡一時。同時，非接觸IC卡國際標準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、小區物業、社會保障諸多領域獨領風騷。

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

    非接觸式智能IC卡優點主要有：

    •可靠性高：非接觸式IC卡與讀寫器之間無機械接觸，表面無裸露的芯片，無須擔心芯片脫落、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制，能防止卡片之間出現數據干擾，因此，讀寫器可以“同時”處理多張非接觸式IC卡。這提高了應用的并行性，無形中提高了系統工作速度。

    •可以適合于多種應用：非接觸式卡的存儲結構特點使它一卡多用，能應用于不同的系統，用戶可根據不同的應用設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制，在處理前要與讀寫器進行三次相互認證，而且在通訊過程中所有的數據都加密。此外，卡中各個扇區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據經判別后寫入讀寫區域里面。如果交易數據殘缺，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的專用芯片通過焊點連結，當卡片彎曲過度時，卡片易失效；在一些射頻干擾比較厲害的場合，通訊易失敗；安全性也低于接觸式IC卡等。

    邏輯加密卡是在芯片存儲區增加了控制邏輯，在訪問存儲區之前需要核對密碼。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,不但可保證卡上存儲數據讀寫安全。而且能進行用戶身份的認證。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，但是密碼認證是單向認證，相對CPU卡比較容易破解。

    二、IC卡的應用

    1、IC卡應用在各個領域的概況

    目前IC卡被廣泛應用于數據儲存、小額消費、電子錢包、身份認證、移動通信等領域，尤其是身份認證，中國的身份證系統已經改為IC卡系統，有些**已成熟應用電子護照系統。近年來，為了數據的安全性，銀行卡也在逐步實現EMV遷移，即轉向金融IC卡，為此，Visa和Master已經設立了相應的應用標準，中國人民銀行也確立了專門應用于金融IC卡的PBOC 2.0標準。在PBOC 2.0的基礎之上，其他應用行業也設立了一些行業的標準，如勞動和社會保障部的醫保IC卡標準、中石油的加油卡標準、建設部的建設事業集成電路(IC)卡應用技術標準等，這些行業標準已在實際應用中，雖然還沒有形成強制性標準，但是會被所涉及的行業用于參考。另外，如電信行業的電話卡和SIM卡、公共事業中的水電和煤氣繳費、政府部門和社團機構內部的信息化管理、電子錢包的應用等等都在逐步使用IC卡。

    2、IC卡在城市公眾交通中的應用

    IC卡在城市公眾交通中的應用，是除身份證系統外，*為廣泛的應用。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，也相應推動了非接觸卡技術的快速發展，目前智能非接觸技術的不斷更新，公眾交通技術進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展，針對自動售檢票AFC系統的單程票卡應用在各個城市也在逐步鋪開。相信在未來的數年內，城市公眾交通IC卡及其應用，會是一個相當熱門的話題，這些都為IC卡在城市公眾交通中的應用創造了條件。

    3、IC卡在地鐵自動售檢票系統中的應用及其發展趨

   地鐵自動售檢票系統（AFC）是展現地鐵形象的窗口，是地鐵實現計程計時制合理收費的重要手段，是地鐵現代化運營管理的重要組成部分。車票不僅是乘車的憑證，亦是地鐵運營管理重要信息的載體。地鐵車票根據乘車次數劃分，可有單程票及多程儲值票。目前，儲值票的介質已由傳統的磁卡逐漸被非接觸IC卡所取代。根據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，在香港、韓國、上海、南京地鐵的自動售檢票系統（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卡的中間過渡產品，它是利用特定的邏輯函數關系來防止非授權人員對數據的讀取或修改，卡的加密方式是在芯片設計過程中通過電路實現的，一旦芯片制造完成，其加密形式也就固定下來，不容易對其進行修改。在公交系統中作為小金額的儲值卡，應用很廣，其非接觸代表芯片是philips的Mifare1。但是在地鐵應用中，隨著非接觸技術的發展，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系統中的應用已經基本消失。

    非接觸CPU卡主要應用于儲值卡系統中，它是通過內置的中央處理器完成對數據的保護和管理，通過內置的芯片操作系統COS，發行商可以方便地修改文件系統以及加密算法等等，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卡的特征已經很明顯，符合電子錢包的使用規范，所以現在各地地鐵AFC系統應用中，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，還參照建設部的標準，對卡片COS的少量操作指令，作一些行業的特殊要求。但是因為建設部本身的標準目前沒有公開頒布，在加上各地的地鐵項目上馬有先后，有的系統已經運行了幾年，所以建設部的標準目前只是作為參考，還沒有實現強制性。

    介于CPU卡和邏輯加密卡功能之間，還有一種準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，數據傳輸也是通過雙向認證，但是其操作系統已經固化在芯片內部，無法實現升級，而且不符合PBOC 2.0的標準。這種卡我們稱之為準CPU卡，如Philips的Desfire等芯片。因為非接觸CPU卡快速發展以及相應標**立還是近期的事情，早期的地鐵應用項目，很多城市選擇的都是準CPU卡。