智能卡开发

简介

日常生活中，我们 经常能碰到各种各样的卡，如银行卡，信用卡，公交卡，饭卡，水电卡，一卡通，门禁卡……银行卡信用卡，背后有一条黑色的一般都是磁卡；另外有一些卡上有裸露的金属片，一般都是接触式IC卡；什么都没有看到的一般属于非接触IC卡，当然接触式IC卡和非接触IC卡有时候也可以合并在一起做成一张卡。

这里我们只简单介绍非接触式的IC卡，非接触式的IC卡可以大体分为两类：高频卡和低频卡。如我们上面的VIP会员卡一般都是高频卡，工作频率在13.56MHz，有效的耦合距离一般是0~15cm；另一种如经常使用门禁钥匙扣卡，有一种厚厚的卡（芒果卡）都属于低频卡，工作频率一般在125KHz和134KHz（典型值）。关于这两种卡如何区分，方法有很多：通过外观，通过手电筒看卡内线圈大小，通过读卡器等。

我们继续把范围缩小，只讲讲高频卡。非接触式高频卡 大概可以分为以下几类：

  1. 只读卡：也就是常规的ID卡
  2. 逻辑加密存储卡：一般符合ISO14443a标准，占据了绝大部分市场，主要是Philips的Mifare系列
  3. CPU卡：一般符合ISO14443b标准，CPU卡内有COS（可以简单认为是一个微型的系统），典型的卡COS都是固化进ROM的，而还有部分可以修改COS的CPU卡，这种卡COS是写在EEPROM里的，可以多次修改，简直就是神卡啊。不过由于具有COS，加密协议可以自己定义，安全性是十分高的，破解的难度也是非常大的。

虽然CPU卡安全性高，但是成本高，那可都是白花花的银子呀。所以目前市面上仍然有许多14443a标准的M1卡在使用。

 

 

ToDoList

  1. 合并最新版：https://en.wikipedia.org/wiki/Smart_card

智能卡

智能卡(IC卡,集成电路卡,IC Card,Smart card,智慧卡,聪明卡)是指粘贴或嵌有集成电路芯片的一种便携式卡片塑料。卡片包含了微处理器、I/O接口及存储器，提供了数据的运算、访问控制及存储功能，卡片的大小、接点定义目前是由ISO规范统一，主要规范在ISO7810中。常见的有电话IC卡、身份IC卡，以及一些交通票证和存储卡。

历史

智能卡是一种外形与信用卡一样，卡上含有一个匹配ISO标准的集成电路芯片卡片，又称“集成电路卡”、智能卡，英文名称“Integrated Circuit Card”或“Smart card”，是法国人罗兰·莫雷诺于1974年发明的，将具有存储加密及数据处理能力的集成电路芯片模块封装于和信用卡尺寸一样大小的塑料片基中，便构成了IC卡。法国布尔计算机公司于1976年首先制成IC卡产品，并开始应用在各个领域。

组成

基片：ABS、PVC、PET、PC、现在多为聚氯乙烯材质，也有塑料或是纸制

接触面：金属材质，一般为铜制薄片，集成电路的输入输出端链接到大的接触面上，这样便于读写器的操作，大的接触面也有助于延长卡片使用寿命；触点一般有8个（C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8, C4和C8设计为将来保留用），但由于历史原因有的智能卡设计成6个触点（C1 C2 C3 C5 C6 C7）。另外，C6原来设计为对EEPROM供电，但因后来EEPROM所需的程序电压（Programming Voltage）由芯片内直接控制，所以C6通常也就不再使用了。

集成芯片：通常非常薄，在0.5mm以内，直径大约1/4厘米，一般成圆形，方形的也有，内部芯片一般有CPU、RAM、ROM、EPROM。

参数

智能卡与IRD电压分别有3V, 5V ±10%，即2.7V至5.5V。GSM智能卡也是5V，但手机内部其他部件都是3V，所以和智能卡有个额外的电压转换部件。

分类

依数据传输方式分类

  1. 接触式（Contact card）读写需要IO线路接触。

  2. 非接触式（Contactless card）使用射频、红外线、感应电动势、非IO线路接触，（非接触技术类似RFID技术）。

  3. 混合式（Hybrid-card或Combi-card）同时拥有接触与非接触接口。

依电源分类

  1. 主动卡（Active card）-内含供电设备（电池），甚至有显示屏、键盘。

  2. 被动卡（Passive card）-由外部提供电源。

应用

目前主要应用在

身份识别-运用内含微计算机系统对数据进行数学运算，确认其唯一性。

点数计算-内置计数器（counter）替代成货币、红利点数、等，数字体的数据。

运作

卡片内部运作除了硬件之外还有其软件，通常会需要一个核心COS（Chip Operating System）提供服务，其内部软件系统架构如下：硬件→ COS → AP（Application）

有些COS可以提供Java语言的服务，产生一个分支称为Java Card。Visa国际组织因此利用Java语言，发展出Visa OpenPlatform之卡片，后来则改称为Global Platform。MasterCard国际组织则支持另一个MULTOS（MULTti Operating System）平台。不管是Global Platform或是MULTOS，应用服务提供者可以随时在此两者平台上开发新的应用程序单元（Applet）去运行特定的功能，不必再经过Mask开发之过程，大大减少了开发的费用与时间。

能量传递

看到这里，可能有小伙伴会很好奇IC卡上如此复杂的电路，那它哪来的供电呢？

IC卡工作的能量主要来源于读写器发出的信号，这些信号由两部分叠加：

  • 供电基波：该基波被卡接收后，卡内的LC电路产生谐振，使电容供电，电容的另一端接一个二极管，将电荷传到另一个电容内储存，当电荷累积使电压达到一定的值时，它就就可作为一个电源了；

  • 组合数据信号：IC卡接到后解调出各个命令和数据，进而就可以按照命令要求进行接收和发送数据了；

读写器中发送电磁波的电路称为PCD（proximity coupling device），IC卡中接收电磁波的电路则称为PICC（proximity integrated circuit card）

NFC和RFID

在这里顺便科普两个常见的基本概念：NFC和RFID。

RFID，Radio Frequency Identification，全称无线射频识别技术。它主要是通过无线电讯号识别特定目标，并可读写数据，但仅仅是单向的读取。 RFID有低频（几mm的传输距离）、高频（13.56Mhz）、超高频、微波频段等，频段不同，导致功率不同，导致传输的距离不同。

NFC， Near Field Communication，近距离无线通讯技术。它是由飞利浦公司和索尼公司共同开发的一种非接触式识别和互联技术，可以在移动设备、电子产品等之间进行近距离无线通信。现在很多智能手机也都具有nfc功能了。NFC可以看作是RFID的子集，用的是RFID的高频（13.56MHz）的标准。NFC可以读取基于ISO14443a/b标准的标签（也就是上面提及的IC卡）。

芯片提供商

参考厂商：

NXP Semiconductor

ATMEL

MicroChip

Infineon

STMicroelectronics

Samsung Electronics

相关标准

ISO 7816（接触式智能卡，规定了规格／电气特性／通讯协议／部件等各方面）

ISO/IEC 14443（非接触式智能卡）

参见

  2. 世界上的智能卡列表

    主条目：智能卡列表

    参见

    无线射频识别

    SIM卡

    外部链接

    IC智能卡（Smart Card）的卡片种类

    [ http://infinitepays.com/行业动态/?lang=zh-hansEMV 芯片卡的基本介绍]

参考文献

 集成电路卡注册管理办法[永久失效链接]

 PROMAN 互联网档案馆的存档，存档日期2007-10-17.