IC卡技术完整版本

IC卡技术智能卡是一种集成电路卡（ICcard），以电子货币形式流通于市场，也可用作身份证明或健康卡。有极高的安全、保密、防伪能力。本节对三种IC卡（存储器卡、逻辑加密卡和智能卡）和磁卡的物理结构、逻辑特性、实现技术和应用系统等进行讨论，阐述了有关的国际标准、安全保密体制和读写设备（读卡器）等，并重点介绍了卡的应用技术和应用系统。课程简介介绍IC卡的应用技术和应用系统。充分了解和掌握IC卡的物理结构、逻辑特性、实现技术和应用系统；初步了解相应的国际标准、安全保密体制和读写设备等。为将来从事IC卡及其配套设备的设计、维护、开发、应用等奠定良好的基础。课程要求1．IC卡概述

IC卡的分类，IC芯片，IC卡的特点

IC卡的可靠性，IC卡的读写设备

IC卡的制造、发行等流程；金卡工程。具体学习任务

2．磁卡磁卡的格式及标准磁卡存在的问题磁卡的应用等

3．IC卡国际标准

IC卡标准分类及简介

IC卡国际标准ISO／IEC7816IC卡的测试标准

4．IC卡的安全保密体制物理安全，逻辑安全，密码技术鉴别体制

5．IC卡及其专用芯片

IC卡的存储器芯片逻辑加密卡分析

IC卡的操作系统

6．IC卡接口设备技术

IC卡接口设备的组成，IC卡适配插座

IC卡接口电路和读写控制

7．IC卡的应用实例自动柜员机ATM(AutomaticTellerMachine)

销售点终端POS(PointOfSales)

用户识别模块SIM(SubscriberIdentityModule)第一章智能(IC)卡概论IC卡的概念是20世纪70年代初提出来的，并由法国布尔(BULL)公司于1976年首创。IC卡——是微电子技术和计算机技术的结合。IC卡芯片具有写入数据和存储数据的能力，IC卡存储器中的内容根据需要可以有条件地供外部读取，或供内部信息处理和判定之用。灵巧卡(SmartCard)或智能卡(IntelligentCard)。又称集成电路卡，即IC卡(integratedCircuitcard)。第一节智能(IC)卡基本知识一什么是(IC)卡？有些国家和地区称之为微芯片卡(Microchipcard)或微电路卡(MicrocircuitCard)的。

(1)外型和信用卡一样，但卡上含有一个符合国际标准化组织(ISO)有关标准的集成电路芯片(IC)。IC卡完整描述

(2)由一个或多个集成电路芯片组成，并封装成便于人们携带的卡片；具有暂时或永久性的数据存储能力，其内容可供外部读取或供内部处理、判断；具有逻辑和数学运算处理能力，用于识别和响应外部提供的信息和芯片本身的处理需求。

总之，智能(IC)卡是将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成卡的形式，其外形与覆盖磁条的磁卡相似。

IC卡的大小和磁条卡相同，在其左上方嵌有一片或若干片集成电路芯片。芯片一般是非易失性存储器(ROM，EPROM，K2PROM)，保护逻辑电路，译码电路，甚至于CPU(中央处理单元)等。EPROM(ErasableprogrammableROM)EEPROM(ElectricallyerasableprogrammableROM)二IC卡的ISO定义1987年制定接触型集成电路卡的国际标准ISO7816规定：IC卡是指符合识别卡国际标准ID-1型外型尺寸，并在塑料基片上嵌入单片或多片半导体集成电路芯片的卡。IC卡外型图三IC卡的实际构成半导体芯片电极模片塑料基片IC卡内部剖视图半导体芯片IC卡的核心部分；超大规模集成电路；含：存储器、译码电路、接口驱动电路、逻辑加密驱动电路、甚至微处理器单元(CPU)等各种功能电路。外型大小：２mm×1mm×0.3mm电极模片是作为半导体芯片各输入输出信号引脚与外部设备接触连接的导电体。是一种精密的印刷电路板(PCB)。基底为一层绝缘材料（环氧树脂玻璃或聚酰亚胺薄膜），其上沉积一层铜合金，并在其外表面镀金，提高导电性和防氧化能力。外型大小：长9.62～13.65mm,宽9.32～11.56mm。外部形状：矩形或椭圆形，为改善卡片抗扭曲方面的机械特性。电极模片上有多个芯片电极，每个电极的中心位置和最小面积有规定，但各电极表面分隔形状无规定。塑料基片是半导体芯片和电极模片的载体。采用PVC,PET,和ABS等塑料材料。尺寸（满足ISO所规定识别卡的ID-1型）：85.6（宽）×mm53.98（高）×mm0.75（厚）mm四、IC卡的分类根据卡中所镶嵌的集成电路的不同分类：存储器卡逻辑加密卡CPU卡ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)卡存储器卡卡中的集成电路为EEPROM(可用电擦除的可编程只读存储器，也可写作E２PROM)逻辑加密卡卡中的集成电路具有加密逻辑和EEPROMCPU卡卡中的集成电路包括：中央处理器CPUE2PROM随机存储器RAM固化在只读存储器ROM中的片内操作系统COS(chip

operating

system)ASIC(专用集成电路)卡在逻辑加密卡的基础上增加了一些专用电路IC卡的分类按应用领域来分类：分金融卡和非金融卡两种金融卡又分信用卡(credit

card)和现金卡(debit

card)金融卡——信用卡信用卡由银行发行和管理持卡人用它作为消费时的支付工具可以使用预先设定的透支限额资金金融卡——现金卡（储蓄卡）用作电子存折和电子钱包，不允许透支非金融卡非金融卡用于事物管理、安全管理如：身份证明、健康记录和职工考勤等又如：预付费卡，用于公交系统中的交通卡、电表上的IC卡、电话卡等IC卡的分类按卡与外界数据传送的形式来分类：接触式IC卡非接触式IC卡接触式IC卡通过有形的电极触点将卡中的集成电路与外部接口设备直接接触连接，进行数据交换芯片有8个触点可与外界接触满足ISO/IEC7816国际标准当前使用广泛非接触式IC卡集成电路不向外引出触点通过无线电波或电磁场感应的方式将卡的集成电路内的数据与外部接口设备通信带有射频收发电路及其相关电路满足ISO/IEC14443国际标准发展前景广阔五磁卡与IC卡的关系IC卡为磁卡的替代产品磁卡的社会资源巨大（卡片的生产，发行，卡机的制造，使用以及系统集成，软件开发等）磁卡的制造成本低廉，抗静电特性强磁卡和IC卡长期共存保证磁卡与IC卡的兼容性磁卡向IC卡的过渡从磁卡平稳过渡到IC卡，也为兼容IC卡保留磁卡原有功能（在IC卡上仍贴有磁条）IC卡同时作为磁卡使用卡基平面的功能分布IC卡的外观图磁卡与IC卡的兼容性保证卡片结构尺寸的兼容性保证带磁条的IC卡在使用中与读写机具在传动上的兼容性保证卡片信息存取的电磁兼容性IC卡相对于磁卡的优越性1、IC卡的安全性比磁卡高得多IC卡内的信息加密后不可复制，安全密码核对错误有自毁功能，而磁卡很容易被复制IC卡相对于磁卡的优越性2、IC卡的存储容量大内含微处理器，存储器可以分成若干应用区，便于一卡多用，方便保管。IC卡相对于磁卡的优越性3、IC卡防磁、防一定强度的静电，抗干扰能力强，可靠性比磁卡高。至少可重复读写十万次以上，使用寿命长。IC卡相对于磁卡的优越性4、IC卡的读写机构比磁卡的读写机构简单可靠，造价便宜，容易推广，维护方便。六IC卡的接口设备（IFD)读写设备／读写器IFD(interfacedevice)由微处理器、键盘、显示器与I／O接口组成的独立设备通过IC卡上的8个触点向IC卡提供电源并与IC卡相互交换信息。IC卡存储区的分配公开的（不保密的）存储区（帐号、标志符）外部不可读的存储区（PIN)保密存储区（帐面余额、服务类型、限额）记录区（交易细节-日志）IC卡读写器的主要功能IC卡读写器的功能示意图接口设备存储区的内容交易数据非法卡表（黑名单、止付名单）保密数据（密钥、授权电话号码）IC卡应用过程的关键计算机网络通信线路的安全与响应时间是保证IC卡快速而又可靠地进行处理的关键七IC卡应用系统的典型组成IC卡应用系统的组成示意图IC卡应用系统的典型组成从逻辑上划分，IC卡应用系统通常由三层组成：管理层（管理主机）：应用信息的集中、处理、存储、显示、打印等；接口层（接口设备）：负责IC卡和主机之间的信息传输。是实现IC卡和主机之间交互的界面。应用层（智能终端）：除实现接口设备的所有功能之外，还具有键盘和显示器，可以和持卡人作简单的信息交互(PIN)。简单IC卡应用系统的组成简单IC卡应用系统的组成示意图八IC卡的生存周期包括：IC卡的制造、发行、使用、回收阶段。(1)制造阶段：主要决定IC卡的技术要求以及卡片的设计、生产、印刷等。(2)发行阶段：与用户签约，决定卡片应用业务范围并交付使用等。(3)使用阶段：主要是卡片遗失、功能失效等管理。(4)回收阶段：主要是回收损坏卡片，处理和回收过期卡以及用户解约卡。IC卡的制造、发行流程IC卡的制造、发行流程示意图思考题1、什么是智能卡和IC卡?2、磁卡与IC卡的主要差别是什么?3、什么是接口设备(或读写设备)?其功能是什么?第二章 磁卡利用贴在卡上的磁条来记录持卡人的帐户、姓名等信息。磁条表面涂有磁性材料，当读卡设备的磁头掠过磁条时，可对磁条进行读写操作。磁卡的物理特性1、能承受一定程度的变形(弯曲而未折损)2、允许因为记录或打印而使卡的弹性变小3、工作环境温度：-350C和500C4、磁卡的材料不应含有可能渗入或改变磁性材料性质的成分5、磁条的信息，不因污染而失效6、一定强度磁场中，记录的数据不能被破坏。磁条记录信息的方法磁条上记录的信息采用调频制编码技术，具有自同步能力。在每个时钟周期，磁通至少变化一次。在每个周期中间产生磁通变化表示逻辑“l”；如无磁通变化表示逻辑“0”。调频制编码示例磁卡的三个编码磁道磁道1记录字母数字型数据，只读磁道磁道2记录数字型数据，只读磁道磁道3记录数字型数据，读写磁道三条磁道的位置三条磁道的差错校验技术三条磁道都采用两种差错校验技术：奇偶校验纵向冗余校验(longitudinalredundancycheck，缩写为LRC)每一编码字符都含有一奇偶校验位，三条磁道都采用奇校验，即奇偶位保证每一字符(包括奇偶位在内)“1”的总数是奇数。每条数据信息都应包含纵向冗余校验(LRC)字符。按照卡的起始标记、数据、结束标记的读卡方向，LRC字符应紧跟在结束标记之后编码。LRC字符的计算方法第一步：不包括奇校验位，LRC字符的每一位使数据信息(包括起始标记、数据、结束标记、LRC字符)对应位上的位编码为“1的总数是偶数。第二步：求LRC字符的奇校验位。LRC字符的奇校验位与其他数据字符奇校验位的求法一样，奇校验位使得LRC字符本身所有位“1”的总数是奇数。思考题1．磁条采取何种编码技术?简述其方法。2．磁卡有几条标准磁道3.磁道编码时采用什么错误检测技术?第四章 IC卡的安全机制IC卡能够推广的主要原因之一就是其安全性。IC卡本身提供了一个计算平台，在此平台上，既能安全的保存信息，又能安全地进行各种计算。安全系统的目标和特征●鉴别●授权●保密性●完整性●肯定性当这些特征中的部分或全部，达到了使所有的交易参与者都满意的程度时，则可认为本次交易是安全的。鉴别鉴别意味着在交易中建立一种身份识别机制。安全系统的目标就是提供一种鉴别机制，通过这种机制，能在交易各方之间建立起信任环境。授权授权就是在交易中建立特权。也就是说，一旦交易参与者的身份被确认，就必须确定允许交易者在交易中可以做什么交易操作。在金融交易中，这种授权就只是简单地证实已被确认的个人有足够的钱完成所需的购买或有足够的钱提供所要的贷款。保密性保密性是指仅允许交易的参与者知道交易的细节，甚至指只有参与者才知道交易正在进行。完整性完整性是指这样一个概念，即一次交易中涉及的所有信息，在未经所有交易参与者允许，或在不是相互都已知的情况下不得修改，不管交易在进行中还是进行完了都这样。在分布于广域计算机网络中的、高度分散的电子交易环境中，提供“完整性”这一简单易行的机制实属不易。肯定性肯定性就是确立一次特定交易的所有当事者都已经参与交易的事实，使得不会有当事者事后声称，他实际上并没有参与交易。确保“肯定性”这一简单易行的机制通常与用于鉴别身份的机制紧密相关。在很多情况，这两个概念被视为完全相同。第二节 IC卡安全系统的机制 物理安全 鉴别 完整性 授权 生物认证技术物理安全1、处理器和内存结构：将处理器、内存和I/O部件整合到