什么是智能卡


智能卡(SmartCard)一般用于指一张给定大小的塑料卡片,上面封装了集成电路芯片,用于存储和处理数据。


我们常用的智能卡大致分四种:存储卡、加密存储卡、CPU卡、射频卡

存储卡

不能处理信息;只是简单的存储设备,从这个角度来讲,它们很像磁卡。唯一的区别是存储的容量更大,但也存在着和磁卡一样的安全缺陷。没有任何安全保障的应用。

加密存储卡

在存储卡的基础上增加加密逻辑,保持存储卡的价格优势。
一次性的加密卡(又称预付费卡)用的较多,像电话储值卡。

CPU卡

有处理器和内存,因此不仅能存信息还能对数据进行复杂的运算。由于可以实现对数据的加密,安全性有了显著提高,可以有效地防止伪造,用于储蓄/信用卡和其他对安全性要求较高的应用场合。

射频卡

在CPU卡的基础上增加了射频收发电路。非接触式读写,大量用于交通行业。

其他类型的卡有:光卡、并行IC卡、TM卡等

智能卡是怎样生产出来的?

智能卡包括三个部分:塑料基片(有或没有磁条)、接触面、集成电路

1.、半导体厂家将大的硅片切成小块,一个六英寸直径的硅片可以造出上千个芯片。

2.、对小硅片进行光刻以产生必要的电路,并将她封装在黑色的集成电路模块中。

3.、将集成电路的输入输出端连结到大的接触面上,便于今后读写器的操作。

4.、最后,把造好的模块嵌入到卡上。


构造示意图

智能卡用图金融
除了法国,世界上其他应行发行的信用卡绝大部分为磁卡。

从用户的角度出发银行是最应该采用智能卡技术的应用领域,因为磁卡的安全性实在是太差了。美国的磁卡数量和应用水平在世界处于前列,从现有的磁卡设备迁移到智能卡设备是一个漫长和痛苦的过程,因此美国在这方面进展颇为缓慢。

相比发达国家,我国的信用卡发行量可谓不大,但目前仍是以磁卡为主。

电信

数字蜂窝电话使用CPU卡来存储信息和唯一识别用户身份,这种特定类型的智能卡往往被称为SIM卡,正是由于智能卡提供了大容量存储的能力,电话号码簿可以存在卡上而不是像模拟电话一样存在手机上。另外卡中的微处理器大大提高了用户帐号的安全性。

电话储值卡也是极为广泛的智能卡应用。智能卡公用电话比磁卡设备具备诸多优势,如不需市电、故障率低等,因此在全国范围内得到了极为迅速的推广。

电子钱包

电子钱包(IEP)是专门针对小额的支付而设计的(每笔少于20美元)。不需要电话确认、签名和密码,就可以用来支付食品、交通、电话、电影等多种数额较小的支出。

1994年以来,电子钱包在欧洲取得了引人注目的发展,现在相关的计划正向全球逐步推广。

这些计划包括:

Proton:由Banksys发起(目前已在11个国家得到应用)。
VisaCash:Visa国际组织的电子钱包,用于英国、美国、瑞典、澳大利亚和西班牙。
Clip:由Europay发起(意大利)
Mondex:Mastercard的电子钱包,用于英国、美国、加拿大、香港、新西兰。
电子钱包在我国的应用刚刚起步、预计短时间内不会有大的发展。

政府

近年来,我国智能卡的应用趋向多样化,工商、税务、公安、海关、人事等政府部门也开始采用智能卡技术,主要目的是提高效率和加强管理。

由于这方面工作性质较为复杂,智能卡在其中并不占据关键地位,只是作为一种辅助手段被纳入到原有的信息系统中。

公用事业

水、电、管道煤气、有线电视的费用收取一直是有关部门的难题,由于弊病较大,改革的动力也较大,目前已经有不少成功的应用智能卡技术实现预收费的例子。其技术核心是采用特制的流量计结合预收费的卡。由于这方面的应用直接关系到广大群众的生活,成功的应用必然能够极大地促进智能卡技术普及和提高智能卡的形象。

交通

交通领域的特色是非接触式智能卡取得了广泛的应用。
非接触式智能卡中包含了天线,用于在不接触的情况下和读写器交换信息,一般而言、现在典型非接触智能卡的读写有效距离为10cm、交易时间小于0.1秒,因此,在交通行业的很多使用场合(例如公共汽车、地铁、轮渡、高速公路收费系统等)能显著节省时间,提高效率。

更为确切的说,非接触技术的出现使得在上述某些领域应用智能卡技术成为可能。如公共汽车,在国内几个城市使用接触式智能卡效果皆不尽人意,96年底深圳开始采用非接触式智能卡公交收费系统,到目前为止运作良好。

就非接触式智能卡本身的技术而言、由最初的存储卡到最近的带有CPU的射频卡,也在不断取得进步。非接触式卡的标准为ISO14443,该标准仍在不断完善中。

交通行业的接触式智能卡主要用于出租车计费,目前在上海的应用较为领先。

医疗

医疗领域的应用要求存储大量信息,如病历、身份、医疗保险号码、血型、过敏症、健康检查结果等,采用智能卡将全面提高医院诊断的效率、准确性及管理水平。

目前较为复杂的应用都采用CPU卡、便于实现医疗功能(病症数据纪录和提取)和医疗保险功能(确认身份和费用结算)二合一。

发达国家在八十年代初期就大力开发智能卡在医疗保健领域的应用,并以取得了显著成果,诞生了大量全国性的项目,如法国的"SésamVitale"项目发CPU卡1500万张。我国于994年底由卫生部推出“金卫工程”,专门着眼于推广智能卡在医疗卫生方面的应用,全面提高医疗单位服务管理水平。由于我国现阶段医疗服务水平较为低下,采用先进技术来弥补人员素质的不足倒不失为一种良策。

社团、机构内部管理

这方面主要是一些综合性的应用,采用的单位有企业、机构、机关、酒店、娱乐场所、旅游景点、居住小区和学校等。对功能的要求也不尽相同,但都强调一卡多用的能力。常用的功能包括门禁、内部购物、考勤等。技术上采用CPU卡,规模不大,系统缺乏普遍适用性。


智能卡标准
在ISO7810标准中规定了智能卡的物理尺寸,在ISO7816标准中还规定了卡体材料的物理特性,如温差范围、弹性、电子触点的位置以及内置微芯片与外界进行信息交换的方式等。

在某些特殊的应用领域,如蜂窝移动电话、信用卡(Europay卡、Mastercard卡与Visa卡)以及电子钱包(Visacash、Multos及Proton)等领域还规定了一些自己特殊的标准。

将Java技术用于智能卡(Java卡的1.0和2.0版本)的标准化工作也正在进行之中。

 

智能卡制造工艺

IC卡从设计到发行,一般可归纳成6个步骤。
1、设计

系统设计
根据应用系统对卡的功能和安全的要求设计卡内芯片(或考虑设计通用芯片),并根据工艺水平和成本对智能卡的MPU、存储器容量和COS提出具体要求,或对逻辑加密卡的逻辑功能和存储区的分配提出具体要求。

卡内集成电路设计
其设计过程与ASIC(专用集成电路)的设计类似,包括逻辑设计、逻辑模拟、电路设计、电路模拟、版图设计和正确性验证等,可借助于Workview、Men-tor或Cadence等计算机辅助设计工具来完成。

对于智能卡,在国外经常采用工业标准微处理器作为核心,调整存储器的种类和容量,而不必重新设计。在国内,目前尚没有现成的微处理器可供借用,也还没有成熟的E2PROM工艺可实现稳定的大批量生产。比较可行的办法是,由国内设计COS,由国外半导体厂家生产芯片,Motorola、日立等公司都提供这种业务。为可靠起见,这些芯片应该有自保护能力。例如,当外加电压不正常时(高低电压检测)芯片应停止工作,时钟频率超出正常范围时也应有相应的措施。

软件设计(仅适于智能卡)
包括COS和应用软件的设计,有相应的开发工具可供选用。由于智能卡的安全性与COS有关,因此在国家重要经济部门和机密部门使用的智能卡,应写入我国自行设计的COS。

2、芯片制造

在单晶硅圆片(Wafer)上制作电路
设计者将设计好的版图或COS代码提交给芯片制造厂。制造厂根据设计与工艺过程的要求,产生多层掩膜版。在一个圆片上可制作几百~几千个相互独立的电路,每个电路即为一个小芯片(die)。小片上除有按IC卡标准(8个触点)设计的压焊块外,还应有专供测试用的探针压块,但要注意这些压块是否会给攻击者以可乘之机。

测试并在E2PROM中写入信息
利用带测试程序的计算机控制探头测试圆片上的每个芯片。在有缺陷的芯片上做标记,在测试合格的芯片中写入制造厂代号等信息。如用户需要制造厂在E2PROM中写入内容,也可在此时进行。

运输码也可在此时写入。运输码是为了防止卡片在从制造厂运输到发行商的途中被窃而采取的防卫措施,是仅为制造厂和发行商知道的密码。发行商接收到卡片后要首先核对运输码,如核对不正确,卡将自锁,烧断熔丝。

研磨和切割圆片
厚度要符合IC卡的规定,研磨后将圆片切割成众多小芯片。

3、微模块制造
将制造好的芯片安装在有8个触点的印制电路薄片上,称作微模块。

4、卡片制造

将微模块嵌入卡片中,并完成卡片表面的印刷工作。

5、卡初始化
先核对运输码。如为逻辑加密卡,运输码可由制造厂写入用户密码区,发行商核对正确后改写成用户密码。
对于智能卡,在此时可进行写入密码、密钥、建立文件等操作。
操作完毕,将熔丝烧断。此后该卡片进入用户方式,而且永远也不能回到以前的工作方式,这样做也是为了保证卡的安全。

6、个人化和发行
发行商通过读写设备对卡进行个人化处理,根据应用要求写入一些信息。
完成以上这些过程的卡,就成为一张能唯一标识用户的卡,即可交给用户使用。


 

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