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信息识别技术期末考试 题 目 基于XXX技术的XXX 学 名 专业班级 学 号 院 （系） 完成时间 11 系统概述非接触式IC卡又称射频卡，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。是世界上最近几年发展起来的一项新技术，它成功的将射频识别技术和IC卡技术结合起来，结束了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。卡片在一定距离范围(通常为510mm)靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。城市公交的“无人售票”系统经过多年的运作，在管理上已日趋完善，但新的课题又呈现在我们的面前。“零钞不够”，这是实行无人售票以来乘客与公交公司之间最大的矛盾。“无人售票”对车辆的承运速度和业务管理无疑起了很大的促进作用，但是由于“不设找赎”，对身上没有足够零钞的乘客来讲，肯定是增加了经济负担，这正是推行 “无人售票”之后，乘客最大意见之处。“无人售票”需要完善，另外随着经济环境的变化，取消月票，也是势在必行。非接触式IC卡技术的推出为实现城市公交自动收费提供了现代技术的支持。12 系统效益分析121 经济效益预测(1) 加快乘客上车速度，减少车辆停站时间,加速车辆周转等于减少车辆。(2) 用IC卡取代月票，按次收费，交易双方公平合理。既保留月票原来的方便性，又可以减少企业在月票上的亏损。学生票采用IC卡后依然给予优惠。公交经营性亏损的一个重要因素就是月票。长期的计划经济，一直把公交企业作为福利型企业。随着社会主义市场经济的建立，月票将向方便乘客、略有优惠的方向发展。用IC卡逐步替代月票，最终取代月票，消除福利月票的种种弊病，对促进管理，加强经济改革，打破大锅饭具有重要的意义，并为最终减少公交企业亏损，减少依赖政府补贴创造前提。(3) 及时掌握客流情况，科学合理调度而创造效益。(4) 可以节省无人售票点钞工作人员的费用。(5) 广告费收入，储值票面可印广告，抵消储票卡的部分成本。(6) 可以预收票款，增加企业周转资金。122 社会效益(1) 可以提高公共交通的服务档次，符合建设国际城市的目标。(2) 可以方便市民，减少社会现金流通量。现在由于市面上缺少零钱，乘车购物很不方便，使用IC卡后，一卡在手，可以乘坐所有公共汽车。IC卡的使用将来还可以推广到小巴、出租汽车、地铁、购物商场等处，一张卡可以在各处使用。 (3) 可以提高车辆运行效率，节省乘车时间。采用非接触式卡，完成一次收费过程仅需一秒钟时间，比插入式IC卡和磁卡（约3秒）及投币（约5秒）的速度大大提高。由于收费速度提高，车辆缩短运行时间，等于节省乘车时间。(4) 收费及统计全面自动化管理，有效堵塞漏洞，杜绝可能发生的管理人员贪污及假票现象。(5) 非接触式IC卡美观大方，携带方便，不易破损，可长久保存。(6) 非接触式IC卡有庞大的内存空间，可预留为其它方面领域开发应用。实现一卡多用的新管理模式。如大型企业内部营运系统，员工的乘车卡还可用于考勤、门禁、售饭系统等。3系统组成概述IC卡公交系统，对车辆而言就是在原投币无人售票系统基础上，加装车载机及其辅助设施，完成对乘客的售票、验票及乘车数据收集工作。IC卡公交系统由各部件组成的系统框图如下：IC卡公交系统由各部件组成的系统框图2.1 MIFARE 感应式IC卡简介2.1.1 通讯安全MIFARE系统的读写模块（MCM）与感应卡之间采用相似的鉴别算法建立通讯，并使用随机数对通迅数据进行加密。该鉴别算法称为三次传递鉴证（Three Pass Authentication)。符合国际标准ISO97982。如下图所示： （1）感应卡产生并发送随机数RB给读卡器。 （2）读卡器将RB与密匙、读卡器序列号及随机数RA结合形成TokenAB发送给感应卡。 （3）感应卡解读TokenAB，判断读卡器的合法性。 （4）感应卡将RA、RB、密匙及芯片号相结合产生TokenAB发给读写器。 （5）读写器解读TokenAB，判别感应卡的合法性。2.12 MIFARE的内存结构与存取控制 MIFARE感应卡的内存划分为多个扇区（SECTOR）。每个扇区分为四个数据块（BLOCK），每个块有16个字节。每个扇区的第四块称为该扇区的扇区尾（SECTOR TRAILER），扇区尾内定义了该扇区的两个密码KEYA和KEYB，以及每个块的存取权限。例如可定义扇区中某一数据块的存取权限为：读操作写操作加值操作扣值操作KEYA/BKEYBKEYBKEYA/B 即对该数据块进行读操作或扣值操作可使用密码KEYA或KEYB，对该数据块进行写操作或加值操作则必须使用密码KEYB。可见该存取权限的设置比较适合电子钱包系统。由于可使用两个不同的密码，在POS终端上只需保存密码KEYA就可对保存金额的数据块进行读操作及扣值操作，而无须保存进行写操作及加值操作的密码KEYB。这就防止了从POS机上非法窃取加值密码。2.1.3 MIFARE读写模块与感应卡的密码校对MIFARE读写模块的内部有一个密码存储器，可保存三套读写密码。应用程序可在密码存储器中选一个密码与感应卡中一个扇区的密码进行校对，从而获得对该扇区的存取权限，如下图所示： 密码存储器对应用程序来说是可写但不可读的。 MIFARE模块的密码下载是由应用程序直接写入的。应用程序写入密码之前必须向MCM模块提供传送密码(TRANSPORT KEY). MCM中的密码存储器可由专用的电源输入端供电，使模块不工作时，仍可保存密码存储器中的内容。2.1.4 读写速度及距离: MIFARE系统采用13.56MHz的近距离非接触式IC卡的通讯频率标准,读写距离为：010厘米的范围。2.1.5 硬件及接口 MIFARE的读写模块外型尺寸为100 mm X 54 mm X 19 mm,是采用+5V和+12V双电源供电。MIFARE读写模块与监控计算机之间采用符合单片机外部总线标准的并行总线标准，读写过程可由监控程序逐步控制。MIFARE可提供更灵活的控制方式。抗干扰性能方面,并行总线的接口方式抗干扰性较差,受干扰后不易效验。值得指出的是：MIFARE由于采用外部总线接口,读写数据和系统密码都是通过总线传递,这就造成系统安全的隐患。2.1.6 防冲撞功能 MIFARE的防冲撞功能即是指在多卡同时进入读写设备的读写范围内时,读写设备可一一对卡进行处理。MIFARE的防冲撞功能的设置在客流量大时可加快读卡检票的速度,但容易造成漏读卡的情况,不易监管,容易造成纷争。2.1.7 MIFARE卡综述综上所述，MIFARE感应卡系统向开发商提供了一套较为开放的安全体系。系统的安全性主要控制在系统密码上，所以系统开发商对密码的生成、传递、下载及使用等环节可作严格的加密处理，保证系统的安全性。2.2 MIFARE技术参数表项 目MIFARE应用存储空间1KBytes EEprom,分成16个数据区,每区48Bytes的数据存储,以及16Bytes的安全数据（密钥和访问条件）操作频率13.56HMz通讯速率19600BPS通迅方式及特点与监控计算机之间采用符合单片机外部总线标准的并行总线标准，读写过程可由监控程序逐步控制，并行总线的接口方式存储单元读寿命无限存储单元写寿命100000次数据保存期10年操作距离（-3-23）使用规定指标天线和读写器,操作距离0-7.5cm。数据完整性校验按位编码校验,且有计位校验通信校验16位CRC（每一个数据校验）多卡操作防冲突禁止随机读写卡数据破坏,即使在同一时间出现多张卡,对每张卡都做处理。通讯安全认证ISO/IEO DIS9798-2 三重认证传输过程的加密防止反运算的数据加密芯片序列号5字节只读数据,由芯片制造商设置存储分区文件分成16区,每区可使用不同的密码,最多可支持16种应用密钥结构对于扣款/储值、读和写都有不同的密钥KEY长度48位（Bits）长度3卡技术要求11卡的分类“非接触式IC卡储值票系统”中使用的卡分为各级别卡等。用于乘坐公共汽车的卡，又分为成人卡、老人卡、普通卡等。1生产厂家IC卡由PHILIPS-MIFARE 制成。1技术参数1 外形尺寸按 ISO信用卡尺寸标准，也可做成各种形状、尺寸的卡。2 bits EEPROM以上3 数据保持10年4 可写10万次，可读无限次5 不带电源6 非接触式读写数据传输率在100K以上7 带加密控制逻辑及通讯逻辑8 卡与读写器之间的通讯，采用国际上通用的DES或RSA保密交叉算法,使其具有极高的保密性能。1 初始化授权公交公司在取得空白的非接触式IC卡后，对卡进行初始化处理。初始化处理后，任定读写器密码及存取权限。这样，IC卡只有在本公司的车载机、发售卡系统的设备和其授权消费点能进行读写工作。IC卡有严格有效的保密功能，能防止被非法复制。3 车载机车载机组成车载机使用装有MCM模块的KENLUCK-MIFAIR读写器，标准读写距离为10厘米内（最佳读写距离约为厘米）。车载机硬件设计目标车载机要求全密封、防尘、防水、防震和防电磁干扰。具体要求：汽车启动时电火花离车载机公分以外，不干扰其正常工作，预防汽车电源波动对车载机工作的影响。输入电压为，并有过电压保护。车载机外观应小巧结实，方便在现有的钱箱上安装，且能防尘、防水、防震、防盗。车载机的允许出错率小于1/10万使用次数。车载机与卡的读写有效距离约为0-10厘米（最佳读写距离约为5厘米）。车载机数据库容量为16000条记录。车载机数据输出接口要求采用快速、可靠、牢固的连接头，考虑防尘、防水，尽量封密。车载机内储存的数据要求停电时仍能保持数据完整。车载机用数码管、灯光和声音来发出各种提示，应显示清晰、声音不能过低。车载机面板上设置两个按键，用于查看机内数据。车载机软件设计目标车载机软件指固化在车载机EEPROM中的程序。车载机内存放的数据有： （）车载机号（固化在机内）（）时钟芯片（）票价（）优惠百分比（100表示没有优惠）（）乘车数据其内容包括：卡号、日期、时间、交易金额等33 客户端系统是指IC卡的发行和充值的终端设备。发卡、充值点可以通过移动磁盘拷贝数据到服务端或网络远程到服务端直接将数据写入服务器数据库中。发卡、充值点终端软件详细性能如下：1本程序在结算中心的对外充值电脑及远程的发卡、充值点上使用。2本程序将指定的面额加上卡上的余额写入卡。3可发行金额卡或次数卡， 4可以输入充值金额，也可充值次数。 5可按条件查询打印充值操作记录信息。可选择的条件：起止时间段、卡号范围、操作员、卡类、充值机号、充值额范围。既可以是上述某一个条件，也可以是多个条件组合。查询出的结果既可以在屏幕上显示出来，也可以送打印机打印。查询、打印时可在表尾加入简单的汇总信息，如充值卡个数、充值总金额。6需要操作员卡和密码才能进入本系统，同时具有超级密码管理功能。 34 数据采集终端4系统组成由数据采集卡和数据采集器组成。结算中心工作人员持数据采集卡（非接触式IC卡）打开车载机，刷卡将数据采集完成；将车载机连接数据采集器将数据读入机内。数据采集完,采集机自动对车载机进行时间校对。4 采集器功能要求采集器将车载机的数据采集出来,并拿到服务端电脑下载。它主要有如下功能(1)正常状态：显示时间、Power亮、Status1亮、Status2灭。 (2) 统计：按“统计”键；显示消费的笔数、Power亮、Status1亮、Status2亮。 (3) 采集数据：按“数据采集”键；显示Ed01、Power亮、Status1灭、Status2亮；采集成功Power亮、Status1亮、Status2亮,过3s后回到正常状态。 (4) 上传时间：按“统计”+“统计”进入Ed0A、Power亮、Status1灭、Status2亮，然后按“数据采集”进行上传时间：显示Ed05；上传成功Power亮、Status1亮、Status2亮3s后退出；否则退出。 (5) 清除数据：按“统计” Power亮、Status1亮、Status2亮；然后按“数据采集”进行清除数据：显示Ed03、Power亮、Status1灭、Status2亮；清除数据成功Power亮、Status1亮、Status2亮；过3s后回到正常状态 (6) 上传级别：按“统计”+“统计”+ “统计”进入Ed0b、Power亮、Status1灭、Status2亮，然后按“数据采集”进行上传级别显示Ed02；上传级别成功Power亮、Status1灭、Status2灭3；过3s后回到正常状态。 (7) 和PC进行通讯： 和PC进行通讯显示ED04。35 公交管理系统公交管理系统是整个系统的首脑，它由服务器（电脑）、工作站（电脑）、发卡器（发卡、充值）、服务端软件（用于打印各类报表）、客户端软件（用于发卡、充值及注销）等硬件组成。整个系统可分成以下六个子系统，具体分述如下：5客户端软件用于发卡，充值，退卡。5数据采集系统该子系统包括终端机、相应的软件包。、 完成采集器数据到前台电脑的传输。、 显示传输进来的数据信息，如车载机号、日期及汇总数，校验。、 采集器上的数据传至服务端软件、 将数据送入后台数据库。、 数据送入后台数据库时不能重复、不能遗漏。、 送入后台之前的数据以加密方式存放，防止人为恶意修改。、 完成对采集器的初始化工作。、 完成采集器的相关管理，如采集器机号。、 完成采集器初始化信息的管理53 客户端导入管理系统该系统接收客户端的发卡、充值的原始数据，并进行汇总统计，检查充值数据是否被非法修改，保证数据的正确性和完整性。54 数据管理系统管理原始数据，对数据进行备份、恢复、维护，输出各管理阶层所需的报表，并可查询各种原始记录。55财务报表管理系统对原始数据进行处理，查询各种财务部门需要的各种统计报表。可根据用户的实际需求进行定制开发.56消费统计报表系统对原始数据进行处理，查询各种营运统计报表。如各线路营运收入及客流量，进行营运分析。可根据用户的实际需求进行定制开发.第四章 IC卡发行、充值4.1 IC卡发行IC卡发行的主要工作是对新卡进行初始化授权，新卡初始化是指对卡的内部文件进行初始化、输入卡的发行商的密码等相关资料，使卡成为可合法使用的储值票或月票的过程。IC卡的发行过程是防止卡被非法伪造的重要环节。 1. IC卡的初始化及发行 基本信息包括有：卡号、发行日期、卡类、卡的认证码。卡号:由发行中心对所发的每张卡作唯一编号，卡号应预留以后“一卡通”发展的足够空间。发行日期：对卡进行初始化的日期。 卡类：定义车票的种类或持卡人的身份类别。如学生卡、老人卡、员工卡、月卡等。 卡的认证码：用于识别卡的真伪。认证码由卡号、发行日期版本号、卡类等基本信息以及唯一芯片号通过加密运算后得到。加密算法建议采用RSA算法(非对称加密算法)，RSA算法是采用两种相关变换进行加密的技术，一种是公开变换(由公共密钥定义);另一种是私有变换(由私有密钥定义)。这两种变换具有以下属性：即私有变换不能通过给定的公开变换导出。发行方用私有密钥对卡的基本信息进行加密变换得出认证码