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非接触式IC卡在生活中的应用



1 引言 
  城市轨道交通以方便、快捷、舒服以及安全准时等长处招引许多的乘客,地铁和轻轨尤其杰出,因而运用主动化程度高、技能愈加领先的主动售检票体系,来确保大负荷运营状态下城市轨道交通安全有序的运营。 
  城市轨道交通运营主动售检票体系AFC(Automatic Fare 
Collection)的开展阅历了从70年代的磁卡设备到90年代非触摸智能卡(IC)设备,因为磁记载技能老练,磁卡报价低且可读写,因而,二十多年的时间内,以磁卡为车票的AFC体系在世界各地得到了广泛的运用。跟着科技水平的开展和设备的更新换代,磁卡体系存在的容量小、易于磨损和划伤、数据易于犯错丢掉,记载的数据无安全保密办法,很容易被假造和拷贝,磁卡读写设备杂乱、报价昂贵、故障率高,维护本钱高级缺陷和疑问。因为磁卡读写是通过磁头触摸磁卡匀速运动来完结的,任何读写进程中的抖动、磁头与磁卡触摸压力不均匀、磁头或磁卡的污染都会造成读写的过错。因为磁记载的车票存在如此多的疑问,长期以来,国内外许多公司寻觅一种比磁卡更为适用的媒体,直至非触摸IC卡的创造。 
  IC卡是1974年法国人创造的,最早是法国在八十年代初使其商品化,因为其具有抗磁场、抗静电,保密性好,买卖速度快和防抵触以及合适多种运用等特色。很快进入包含城市轨道交通在内的各个领域,到现在为止已有香港、新加坡、美国、韩国等的地铁AFC体系有些运用磁卡体系替代,在运营中发挥了极好的效果,因而,如安在城市轨道交通的AFC体系中全部运用这一体系是一个十分重要的课题。 
2 非触摸IC卡体系的构成和作业原理 
  城市轨道交通AFC的IC卡体系是由处理体系和IC 卡两有些构成,IC卡又分为触摸式和非触摸式,非触摸IC卡是射频技能和IC卡技能结合起来,处理了无源及免触摸等疑问,因为商品的品种繁复和运用数量的增加,随之发生了这一商品的技能规范ISO/IEC14443和ISO7816。依据ISO/IEC14443规范非触摸IC卡分为A和B两品种型。 2.1 构成 
  非触摸IC卡的电器有些由天线、RF接口、操控单元及存储器等构成,图1所示。在卡的操控单元是一个微操控器,这种微操控器供给通讯协议来到达高度保密,一起还加快了读写速度,通常用软件处理的计划快400~500倍。非触摸卡技能的难点主要在芯片制造和片的封装方面,芯片电路包含模数混合集成电路、射频接口电路、稳压电路和防抵触电路,封装技能与触摸卡天壤之别。 
 
图1 非触摸IC卡电器有些示意图 
2.2 作业原理 
  读写器向非触摸IC卡宣布特定频率的电磁波,卡进入读卡器的作业区域后,在电磁波的激励下,片内的LC谐振电路发生共振使电容发生电荷,因为电容的另一端接有一个单导游通的电子泵,电子泵将电荷输送到容量较大的电容中,当电容两头的电压到达必定的值时为其它电路供给作业电压,发动操控单元等器材作业,来完结数据的操作。
2.3 存储构造 
  在带微处理器的非触摸IC卡中,存储器由编程只读存储器EEPROM寄存固化的微代码、用户只读存储器EEPROM和随机存储器等构成。依据容量的大小存储空间分若干的扇区,每个扇区别若干个块,每个块有16个字节,在每个扇区的0块中寄存ID码,此码不能更改,在第3块上存有6个字节的暗码和存取权限的操控字,依据用户的需要,也可设置一个暗码。在扇区中有一个彻底用于暗码的块,其它的块寄存数据,因而一张IC卡能够在不一样的场合运用。依据读写器选中的IC卡后,读写器在指定卡的地址,对该地址中的内容进行读写、加减、传输、存储、暂停等操作。 
2.4 通讯和安全性 
  依据IC卡ISO14443的规范不一样类型的IC卡其通讯方法不一样,但通讯频率固定为13.56MHz±7KHz。卡和读写器通讯时依据现已定义的协议和固定的波特率进行彼此认证,验证后回来信息包含序列号和代码等内容,读写器宣布电磁波断定拜访的扇区号,并对扇区号暗码进行校验,通往后即可进行操作。在数据操作进程中,卡和读写器与读写器与卡的传输有所不一样,在传输进程中每块字节都有纠错码进行校验。MIFARE PRO 卡与读写器之间的通讯选用世界通用的DES和RES穿插算法,暗码是受维护且不可读,只要知道暗码的用户才干修正,在EEPROM存储器的扇区中都有自个的暗码,用户可依据扇区的不一样运用设定不一样的暗码,扇区的拜访暗码分为KEY A和KEY B三次以后才干够对存储器进行拜访,承认进程如图2所示。 
 
图2 拜访暗码承认进程示意图 
  图中的所示符号: 
  Token AB=ekAB(RAIIRBIIText2)   Token AB=ekAB(RBIIRAIIText4) 
  B宣布一个随机数RB,A收到后回来信息TOKENab给B,收到后,B译码并验证符号AB中所含的随机数RB是不是与B宣布的共同;B又发给A一个值BA,收到后,A译码并验证符号RB的正确性,一起还验证BA中所含随机数RA是不是与TOKENab共同。 
3 疑问和处理方法 
  前期的城市轨道交通运用磁卡式的AFC体系,如香港、新加坡等城市的地铁都选用此方法,跟着机电技能的开展和城市轨道交通的需要,这一体系逐渐体现出它的局限性,在AFC的票务体系中有单程票和储值票之分,以现在非触摸卡的技能来衡量,用非触摸智能卡做为单程票,它的本钱报价要高于票的面额报价,为了确保全部AFC体系的安全和发行部门的经济效益,防备套购单程票以及卡丢失事情的发生,又要改进这一体系来满足城市轨道交通开展的需要。怎么处理这一对立?   其一在原有的AFC体系上增加IC卡读写器,单程票运用磁卡制式车票,而储值票运用非触摸IC卡,其长处处理了单程票疑问,但增加了设备的本钱,因为非触摸卡现在主要是逻辑加密卡,不能作DES、RES运算,不如CUP卡安全性高,因而,运用触摸卡和非触摸卡合在一张卡片上(称混合卡)。其二引入非触摸IC卡的封装生产线,完结国内封装,下降IC卡本钱,推进国内IC卡生产技能的开展。第三运用硬币式非触摸智能卡作为单程票,因为此形式卡存储容量较小,报价较低。乘客在进出站时便于辨认单程票与储值票,有利于单程票的收回。