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(gè)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(lái)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(shì)。

    一、IC卡概述

    1、IC卡的種類(lèi)

    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(chēng)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(gè)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(xiě)入數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，IC卡存儲(chǔ)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(chǔ)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(lèi)。

    按照卡片的讀寫(xiě)方式不同，智能卡一般分為以下四類(lèi)：

    •接觸式卡：由讀寫(xiě)設(shè)備上的觸點(diǎn)和卡片上的觸點(diǎn)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(xiě)設(shè)備無(wú)直接接觸，用無(wú)線(xiàn)非接觸技術(shù)完成讀寫(xiě)，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(gè)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(méi)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(duì)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(chǔ)值期久、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，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(jí)。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(jiǎn)單，存儲(chǔ)容量小，安全保密性差，讀寫(xiě)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(chǔ)容量大，還可一卡多用， 同時(shí)可靠性比磁卡高，壽命長(zhǎng)；讀寫(xiě)機(jī)構(gòu)比磁卡讀寫(xiě)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，造價(jià)更便宜，維護(hù)方便，容易推廣。正由于以上優(yōu)點(diǎn)， 使得接觸式IC卡市場(chǎng)遍布世界各地，風(fēng)靡一時(shí)。同時(shí)，非接觸IC卡國(guó)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(lái)了無(wú)窮無(wú)盡的潛力。毫無(wú)疑問(wèn)，集眾家之大成的非接觸IC卡將在身份識(shí)別、金融、電子貨幣、公共交通、智能樓宇、小區(qū)物業(yè)、社會(huì)保障諸多領(lǐng)域獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

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

    非接觸式智能IC卡優(yōu)點(diǎn)主要有：

    •可靠性高：非接觸式IC卡與讀寫(xiě)器之間無(wú)機(jī)械接觸，表面無(wú)裸露的芯片，無(wú)須擔(dān)心芯片脫落、靜電擊穿、彎曲損壞等問(wèn)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(xiě)器在2.5cm/10cm范圍內(nèi)就可以對(duì)卡片操作，所以不必插拔卡，使用時(shí)沒(méi)有方向性，卡片可以任意方向掠讀寫(xiě)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(xiě)器可以“同時(shí)”處理多張非接觸式IC卡。這提高了應(yīng)用的并行性，無(wú)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(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它一卡多用，能應(yīng)用于不同的系統(tǒng)，用戶(hù)可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)定不同的密碼和訪問(wèn)條件。

    •加密性能好：非接觸式卡的序列號(hào)是唯一的，制造廠家在產(chǎn)品出廠前已將此序列號(hào)固化，不可再更改。非接觸式卡與讀寫(xiě)器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制，在處理前要與讀寫(xiě)器進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且在通訊過(guò)程中所有的數(shù)據(jù)都加密。此外，卡中各個(gè)扇區(qū)都有自已的操作密碼的訪問(wèn)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(xiě)入讀寫(xiě)區(qū)域里面。如果交易數(shù)據(jù)殘缺，不健全，CPU會(huì)取消交易。

    非接觸式智能IC卡缺點(diǎn)在于天線(xiàn)和卡內(nèi)的專(zhuān)用芯片通過(guò)焊點(diǎn)連結(jié)，當(dāng)卡片彎曲過(guò)度時(shí)，卡片易失效；在一些射頻干擾比較厲害的場(chǎng)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(chǔ)區(qū)增加了控制邏輯，在訪問(wèn)存儲(chǔ)區(qū)之前需要核對(duì)密碼。這種IC卡中除了封裝了上述EEPROM存儲(chǔ)器外,還專(zhuān)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(xiě)安全。而且能進(jìn)行用戶(hù)身份的認(rèn)證。由于密碼不是在讀寫(xiě)器軟件中而是存儲(chǔ)于IC卡上，雖然保密性比一般存儲(chǔ)器高，但是密碼認(rèn)證是單向認(rèn)證，相對(duì)CPU卡比較容易破解。

    二、IC卡的應(yīng)用

    1、IC卡應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域的概況

    目前IC卡被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、小額消費(fèi)、電子錢(qián)包、身份認(rèn)證、移動(dòng)通信等領(lǐng)域，尤其是身份認(rèn)證，中國(guó)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(lái)，為了數(shù)據(jù)的安全性，銀行卡也在逐步實(shí)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(guó)人民銀行也確立了專(zhuān)門(mén)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(dòng)和社會(huì)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(shí)際應(yīng)用中，雖然還沒(méi)有形成強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但是會(huì)被所涉及的行業(yè)用于參考。另外，如電信行業(yè)的電話(huà)卡和SIM卡、公共事業(yè)中的水電和煤氣繳費(fèi)、政府部門(mén)和社團(tuán)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的信息化管理、電子錢(qián)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(chǔ)值卡，到后期的城市一卡通，幾乎是人手一張。由于公交儲(chǔ)值卡的普遍使用，也相應(yīng)推動(dòng)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(dòng)可以說(shuō)是功不可沒(méi)。加上近年來(lái)城市軌道交通的發(fā)展，針對(duì)自動(dòng)售檢票AFC系統(tǒng)的單程票卡應(yīng)用在各個(gè)城市也在逐步鋪開(kāi)。相信在未來(lái)的數(shù)年內(nèi)，城市公眾交通IC卡及其應(yīng)用，會(huì)是一個(gè)相當(dāng)熱門(mén)的話(huà)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(dòng)售檢票系統(tǒng)中的應(yīng)用及其發(fā)展趨

   地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）是展現(xiàn)地鐵形象的窗口，是地鐵實(shí)現(xiàn)計(jì)程計(jì)時(shí)制合理收費(fèi)的重要手段，是地鐵現(xiàn)代化運(yùn)營(yíng)管理的重要組成部分。車(chē)票不僅是乘車(chē)的憑證，亦是地鐵運(yùn)營(yíng)管理重要信息的載體。地鐵車(chē)票根據(jù)乘車(chē)次數(shù)劃分，可有單程票及多程儲(chǔ)值票。目前，儲(chǔ)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(lèi)：存儲(chǔ)卡、邏輯加密卡、CPU卡。目前非接觸IC卡是各國(guó)地鐵儲(chǔ)值票的**介質(zhì)，在香港、韓國(guó)、上海、南京地鐵的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）中儲(chǔ)值票就選用了非接觸IC卡。

    邏輯加密卡是存儲(chǔ)卡與CPU卡的中間過(guò)渡產(chǎn)品，它是利用特定的邏輯函數(shù)關(guān)系來(lái)防止非授權(quán)人員對(duì)數(shù)據(jù)的讀取或修改，卡的加密方式是在芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)的，一旦芯片制造完成，其加密形式也就固定下來(lái)，不容易對(duì)其進(jìn)行修改。在公交系統(tǒng)中作為小金額的儲(chǔ)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(chǔ)值卡的地鐵項(xiàng)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(chǔ)值卡系統(tǒng)中，它是通過(guò)內(nèi)置的中央處理器完成對(duì)數(shù)據(jù)的保護(hù)和管理，通過(guò)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(wú)法做到的。因?yàn)閮?chǔ)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(qián)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(mǎn)足PBOC2.0的非接觸CPU卡作為儲(chǔ)值卡。有些地方，還參照建設(shè)部的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)卡片COS的少量操作指令，作一些行業(yè)的特殊要求。但是因?yàn)榻ㄔO(shè)部本身的標(biāo)準(zhǔn)目前沒(méi)有公開(kāi)頒布，在加上各地的地鐵項(xiàng)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(méi)有實(shí)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(mǎn)足CPU卡的基本功能，也帶有算法和簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸也是通過(guò)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(wú)法實(shí)現(xiàn)升級(jí)，而且不符合PBOC 2.0的標(biāo)準(zhǔn)。這種卡我們稱(chēng)之為準(zhǔn)CPU卡，如Philips的Desfire等芯片。因?yàn)榉墙佑|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(xiàng)目，很多城市選擇的都是準(zhǔn)CPU卡。