智能卡是什么

xiaohei Q&A 2020-06-04 14:38:05 阅读(...)

智能卡(Smart Card) 是内嵌有微芯片的塑料卡的通称。一些智能卡包含一个微电子芯片,智能卡需要通过读写器进行数据交互。智能卡配备有CPU、RAM和I/O,可自行处理数量较多的数据而不会干扰到主机CPU的工作。

智能卡(Smart Card) :内嵌有微芯片的塑料卡(通常是一张信用卡的大小)的通称。一些智能卡包含一个微电子芯片,智能卡需要通过读写器进行数据交互。智能卡配备有 CPU、RAM 和 I/O,可自行处理数量较多的数据而不会干扰到主机 CPU 的工作。智能卡还可过滤错误的数据,以减轻主机 CPU 的负担。适应于端口数目较多且通信速度需求较快的场合。 卡内的集成电路包括中央处理器 CPU、可编程只读存储器 EEPROM、随机存储器 RAM 和固化在只读存储器 ROM 中的卡内操作系统 COS(Chip Operating System)。卡中数据分为外部读取和内部处理部分。

智能卡是什么

基本信息

“智能一卡通”是以 IC 卡技术为核心,以计算机和通信技术为手段,将智能建筑内部的各项设施连接成为一个有机的整体,用户通过一张 IC 卡便可完成通常的钥匙、资金结算、考勤和某些控制操作,如用 lC 卡开启房门、IC 卡就餐、购物、娱乐、会议、停车、巡更、办公、收费服务等各项活动。而不必像以往携带多把沉重的钥匙开门,去各个对应部门交费等繁杂的操作。整个系统可根据需要对各部门进行监控管理和决策,各局部系统和终端可自动将收集到的信息整理归纳,供系统查询、汇总、统计、管理和决策。通过 IC 卡可互相沟通,既满足各个职能管理的独立性,又保证整体管理的一致性。从不同使用场合可以分为:校园智能一卡通,小区智能一卡通,办公大楼智能一卡通,企业智能一卡通,酒店智能一卡通,智能大厦智能一卡通等。根据卡片类型可以分为:IC 卡(使用最为广泛),ID 卡(逐步淘汰中),CPU 卡(发展趋势)

发展历史

IC 卡是集成电路卡(Integrated CircuitCard)的英文简称,在有些国家也称之为智能卡、智慧卡、微芯片卡等。将一个专用的集成电路芯片镶嵌于符合 ISO7816 标准的 PVC(或 ABS 等)塑料基片中,封装成外形与磁卡类似的卡片形式,即制成一张 IC 卡。当然也可以封装成纽扣、钥匙、饰物等特殊形状。

IC 卡的最初设想是由日本人提出来的。1969 年 12 月,日本的有村国孝(KunitakaArimura)提出一种制造安全可靠的信用卡方法,并于 1970 年获得专利,那时叫 ID 卡(IdentificationCard)。1974 年,法国的罗兰·莫雷诺(RolandMoreno)发明了带集成电路芯片的塑料卡片,并取得了专利权,这就是早期的 IC 卡。1976 年法国布尔(Bull)公司研制出世界第一枚 IC 卡。1984 年,法国的 PTT(Posts,Telegraphs andTelephones)将 IC 卡用于电话卡,由于 IC 卡良好的安全性和可靠性,获得了意想不到的成功。随后,国际标准化组织(ISO,International StandardizationOrganization)与国际电工委员会(IEC,International ElectrotechnicalCommission)的联合技术委员会为之制订了一系列的国际标准、规范,极大地推动了 IC 卡的研究和发展。

IC 卡较之以往的识别卡,具有以下特点:一是可靠性高──IC 卡具有防磁、防静电、防机械损坏和防化学破坏等能力,信息可保存 100 年以上,读写次数在 10 万次以上,至少可用 10 年;二是安全性好;三是存储容量大;四是类型多。从全球范围看,IC 卡的应用范围已不再局限于早期的通信领域,而广泛地应用于金融财务、社会保险、交通旅游、医疗卫生、政府行政、商品零售、休闲娱乐、学校管理及其它领域。

在中国,随着金卡工程建设的不断深入发展,IC 卡已在众多领域获得广泛应用,并取得了初步的社会效益和经济效益。2000 年,全国 IC 卡发行量约为 2.3 亿张,其中电信占据了大部分市场份额。公用电话 IC 卡 1.2 亿多张,移动电话 SIM 卡超过 4200 万张,其它各类 IC 卡约 6000 万张。2001 年 IC 卡总出货量约 3.8 亿张,较上年增长 26%;发行量约 3.2 亿张,较上年增长 40%。从应用领域来看,公用电话 IC 卡发行超过 1.7 亿张,SIM 卡发行 5500 万张,公交 IC 卡为 320 万张,社保领域发卡为 1400 万张,其它发卡为 8000 万张。

尽管 IC 卡的发行量保持了较高的增长率,但市场销售额在 IT 市场中的比重还很小。据 CCID 统计,2001 年中国计算机市场销售额约 2502 亿元,而 IC 卡市场销售额不到 21 亿元。IC 卡市场还构不成中国 IT 业的亮点,对 IT 市场的拉动作用并不明显。这一方面制约 IT 企业对 IC 卡技术的投入,另一方面,也预示着中国 IC 卡市场的巨大发展空间。随着政府管理和支持力度的加大、技术研发水平的提升,IC 卡市场竞争格局将发生深刻的变化。由于高端芯片、核心模块、金融 POS 机、生产设备等被国外企业所掌握,造成国外品牌对一些细分市场的相对垄断。随着政府智能卡项目的启动,移动通信市场的逐步开放,国内企业技术实力和工艺流程的优化,使得国外品牌市场份额受到很大程度的限制,而国内品牌将会有快速的发展。一些从电信市场成长起来的国内 IC 卡企业,依托雄厚的资金和技术实力,将在身份证、金融、社保、交通等领域继续拓展业务,直接参与国际化竞争。

2002 年乃至今后 5 年,是中国 IC 卡应用向纵深发展的时期。中国 IC 卡市场格局必将由无序走向有序,市场竞争必将由有限走向无限,IC 卡市场将逐步走向成熟,进入微利时代。在这种形势下,单纯的发卡量和新产品的数量并不能衡量 IC 卡产业与市场的发展水平,市场发展的程度最终取决于 IC 卡的应用水平及其带来的社会效益。从可持续发展的角度讲,加强行业规范,推动 IC 卡企业由产品和技术型转向应用和服务型,将成为中国 IC 卡市场发展的重要趋势。

1970 年,法国人罗兰德·莫瑞诺(Roland Moreno)第一次将可进行编程设置的 IC(IntegratedCircuit)芯片放于卡片中,使卡片具有更多的功能。当时,他对这项技术的描述是:镶嵌有可进行自我保护存储器的卡片。这样就诞生了世界上第一张 IC 卡。

在此后的三十多年里,随着超大规模集成电路技术、计算机技术以及信息安全技术等的发展,IC 卡种类更加丰富,技术也更趋成熟,已在国内外得到了广泛的应用。

组成部分

硬件

基片:多为 PVC 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连结到大的接触面上,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。

功能用途

智能卡有什么用途?

从功能上来说,智能卡的用途可归为如下四点:

1.身份识别-运用内含微计算机系统对数据进行数学计算,确认其唯一性。

2.支付工具-内置计数器(counter)替代成货币、红利点数、等,数字体的数据。

3.加密/解密-网络迅速发展的情况下,电子商务的使用率亦大幅成长,部分厂商表示,网络消费最重要的在于身份的真实性、资料的完整性、交易的不可否认以及合法性,藉由密码机制如 DES、RSA、MD5 等,除可增加卡片的安全性外,还可采用离线作业,以降低网络上的通讯成本。

4.信息-由于 GSM 行动电话的普及,SIM 卡需求量大增,加速智能卡的技术发展,使得行动电话从原来单纯的电话功能,延伸到今日的网络联机等功能。其信息存储的功能,使其有着广泛的商业应用如:

个人财务纪录

银行竞争渐趋激烈,为提高客户的忠诚度,并吸引更多新客户加入,各家银行推出各式红利优惠方案,并改善客服制度,而藉由智能卡的使用,不仅可达到全天 24 小时自由转帐功能,并可以减低银行员以及客户的书面作业程序时间。市场上已有多家银行发行智能卡,而 MasterCard 以及 VISA 两大信用卡集团也即将换发智能卡。

医疗纪录

一旦健保卡 IC 化,个人医疗纪录可储存于芯片中,不论到那家医院就诊,皆可得知个人医疗状况,医师可立即得知病患的就诊纪录,病患也可免除报表填写的时间,并减少医院病历档案维护成本。此外,国民身分证也可 IC 化,并将所有个人辨识资料例如指纹、生日、个人档案存入芯片中,还可作为护照使用,新加坡以及马来西亚政府已开始使用。

门禁控制

门禁控制对企业及学校来说相当重要,智能卡除了可用作一般门禁管理外,还可储存小额款项,与一般商店合作消费,提高卡片的功能性,例如英国某门禁系统制造商将原本使用于门禁上的智能卡同时可应用于提款机上,便结合了门禁与电子钱包的功能。

市场前景

2011 年,中国 IC 卡实现销售收入约 90 亿元,比 2010 年增长 11.1%,销售数量达 24.3 亿张,比上年增长 13.6%,创历史新高。预计未来三年,中国 IC 卡行业有望以 14%左右速度增长。截止 2011 年底,中国电信领域采购的 IC 卡累计达 60 亿张左右,是中国 IC 卡第一消费市场。2011 年中国移动用户数达到了 9.9 亿,移动用户渗透率为 72.0%,同时,中国 SIM 卡市场发卡量达到 8.9 亿张。随着移动用户渗透率的进一步攀升,中国 SIM 卡的增长速度会逐渐放缓,未来 3-5 年最终进入平稳期。未来两年,中国二代身份证市场将处于发卡稳定期。不过,2014 年首批二代证(十年有效期)到期将又一次带动中国身份证 IC 卡市场的增长。截至 2011 年底,中国社保卡累计发行量仅为 1.9 亿,渗透率不足 14%;根据人社部规划,十二五期间中国社保卡的发行量有望达到 6.1 亿。所以,预计 2015 年前,中国社保卡发行量将有较大幅度的增长。

除此之外,中国金融 IC 卡、健康卡、移动支付、城市通卡等 IC 卡细分市场,在政府政策的支持和市场的推动下,也有望产生较大幅度的增长。

优点

1 便于随身携带:光卡可以方便地放到钱包中或者卡包中,可以邮寄。

2 存储容量大:一张卡可保存 4-6 兆字节的信息。其它便携式信息介质(磁卡、IC 卡、缩微胶片)均无法与其相比。

3 信息记录的高可靠性与高安全性:由于是激光打孔式的记录方法,因此该卡片不怕任何电/磁干扰,有很强的抗水,抗污染及抗剧烈温度变化的能力。任何人以任何方法试图改变卡中信息的内容,必须留下痕迹。

4 高保密性:Canon 光卡拥有独特设计的光卡信息保密措施,可以作到一卡一码,该码无法用常规方法读取,更无法破译。

5 相对价格便宜

分类介绍

下面将从不同的角度对 IC 卡进行详细分类和简单分析。

镶嵌芯片

1. 存储卡:卡内芯片为电可擦除可编程只读存储器 EEPROM(Electrically Erasable ProgrammableRead-onlyMemory),以及地址译码电路和指令译码电路。为了能把它封装在 0.76mm 的塑料卡基中,特制成 0.3mm 的薄型结构。存储卡属于被动型卡,通常采用同步通信方式。这种卡片存储方便、使用简单、价格便宜,在很多场合可以替代磁卡。但该类 IC 卡不具备保密功能,因而一般用于存放不需要保密的信息。例如医疗上用的急救卡、餐饮业用的客户菜单卡。常见的存储卡有 ATMEL 公司的 AT24C16、AT24C64 等。

2.逻辑加密卡:该类卡片除了具有存储卡的 EEPROM 外,还带有加密逻辑,每次读/写卡之前要先进行密码验证。如果连续几次密码验证错误,卡片将会自锁,成为死卡。从数据管理、密码校验和识别方面来说,逻辑加密卡也是一种被动型卡,采用同步方式进行通信。该类卡片存储量相对较小,价格相对便宜,适用于有一定保密要求的场合,如食堂就餐卡、电话卡、公共事业收费卡。常见的逻辑加密卡有 SIEMENS 公司的 SLE4442、SLE4428,ATMEL 公司的 AT88SC1608 等。

3.CPU 卡:该类芯片内部包含微处理器单元(CPU)、存储单元(RAM、ROM 和 EEPROM)、和输入/输出接口单元。其中,RAM 用于存放运算过程中的中间数据,ROM 中固化有片内操作系统 COS(Chip OperatingSystem),而 EEPROM 用于存放持卡人的个人信息以及发行单位的有关信息。CPU 管理信息的加/解密和传输,严格防范非法访问卡内信息,发现数次非法访问,将锁死相应的信息区(也可用高一级命令解锁)。CPU 卡的容量有大有小,价格比逻辑加密卡要高。但 CPU 卡的良好的处理能力和上佳的保密性能,使其成为 IC 卡发展的主要方向。CPU 卡适用于保密性要求特别高的场合,如金融卡、军事密令传递卡等。国际上比较著名的 CPU 卡提供商有 Gemalto(金雅拓)、G&D、Schlumberger 等。

4.超级智能卡:在 CPU 卡的基础上增加键盘、液晶显示器、电源,即成为一超级智能卡,有的卡上还具有指纹识别装置。VISA 国际信用卡组织试验的一种超级卡即带有 20 个健,可显示 16 个字符,除有计时、计算机汇率换算功能外,还存储有个人信息、医疗、旅行用数据和电话号码等。

混合卡:混合卡也存在多种形式,将 IC 芯片和磁卡同做在一张卡片上,将接触式和非接触式融为一体,一般都称为“混合卡”。

光卡:在 1981 年由美国一家公司提出光卡概念,从而丰硕了卡片式数据存储方式。光卡(Optical Card)由半导体激光材料组成的,能够储存记实并再生大量信息。光卡纪录格局形成了两种格局:Canon 型和 Delta 型。这两种形式均已被国际标准化组织接收为国际标准。光卡具有体积小,便于随身携带,数据安全可靠,容量大,抗干扰性强,不易更改,保密性好和相对价格便宜等长处。

运作架构

智能卡与 IRD 电压分别有 3V 5 V ± 10%,即 2.7 V to 5.5 V.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。

卡片内部运作除了硬件之外还有其软件,通常会需要一个内核 COS(Chip OperatingSystem)提供服务,也就是智能卡操作系统, 通常称为芯片操作系统 COS,COS 一般都有自己的安全体系,其安全性能通常是衡量 COS 的重要技术指标。 COS 功能包括:传输管理、文件管理、安全体系、命令解释。

智能卡内部软件系统架构如下:硬件(Hardware) → 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。

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