IC卡常用知识简介
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IC卡常用知识简介
哈尔滨某电子股份有限公司
主要内容
IC卡的定义 IC卡的分类 IC卡接触方式对比 Mifare1射频卡技术指标 Mifare1射频卡认证方式 Mifare1射频卡存储结构 双界面CPU卡的技术难点 校园IC卡应用特点 新中新在卡片上的定位
IC卡的定义
IC卡是集成电路卡（Integrated Circuit Card）的简称，是镶嵌集 成电路芯片的塑料卡片，其外形和 尺寸都遵循国际标准。
IC卡的分类
非加密存储器卡：卡内的集成电路芯片主要 是EEPROM，具有数据存储功能，不具有 数据处理功能和硬件加密功能。
逻辑加密存储器卡：在非加密存储器卡的基 础上增加了加密逻辑电路，加密逻辑电路通 过校验密码方式来保护卡内的数据对于外部 访问是否开放。
IC卡接触方式对比
接触式IC卡 非接触式IC卡—射频卡 双界面IC卡
目前，采用TYPE A标准的非接触式逻辑 加密卡占据绝大多数市场，非接触式 CPU卡一般采用TYPE B标准。
Mifare1射频卡技术指标
射频卡标准操作距离为100mm（MCM500）和 25mm（MCM200）。与卡片读写器的通信速率 高达106Kbit/s。
M1射频卡上具有先进的数据通信加密并双向 验证密码系统；且具有防重叠功能：能在同 一时间处理重叠在卡片读写器天线的有效工 作距离内的多张重叠的卡片。
存取控制的初始值
Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit 3
Bit 2
Bit 1
Bit 0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
注：初始值为ff,07,80,69。
存取控制对块3的控制
C1XY 0 0 1 1 0 0 1 1
C2XY 0 1 0 1 0 1 0 1
Never Key B Key A|B Never Never Key B
Never Never Key A|B Never Never Never
Never Key A|B Key A|B Key A|B Key A|B Key A|B
Never Key B Key A|B Key B Never Key B
Mifare1射频卡认证方式
RB Token AB Token BA
三遍认证
Mifare1射频卡认证方式
如果上述三遍认证的每一环都为“真”，都能 正确通过验证，则整个的认证过程成功。读 写器将能对刚刚认证通过的卡片上的这个扇 区可以进入下一步的操作。
卡片中的其他扇区由于有其各自的密码，因 此不能对其进行进一步的操作。如想对其他 扇区进行操作，必须完成上述的认证过程。
为发挥这两种卡各自的优势，既支持接触 式通讯、又支持非接触式通讯的双界面IC 卡—接触式智能卡与非接触式智能卡接口 功能于一个芯片的组合智能卡便成为当前 的热点。
双界面卡的分类
接触式智能卡系统与非接触式智能卡系 统仅仅是物理的组合到一张卡片中，两 个EEPROM，两套系统互相独立。
接触式智能卡系统与非接触式智能卡系 统彼此操作独立，但共享卡内部分存储 空间。
操作方便快捷：通过电磁感应方式，读写 器在一定距离范围内可以从任意方向对卡 片操作，灵活多样的配置。读写器可以同 时处理多张卡。
加密性能好：非接触式卡在处理前要与读 写器进行三次相互认证，而且在通讯过程 中所有的数据都加密。
双界面卡的产生
接触式IC卡的优势在于其安全性能高，但 交易速率慢；非接触式IC卡的优势是交易 速率快，但安全性能不够，易受环境干 扰，所以在银行方面的应用受到限制。
卡片造价高：每张双界面CPU卡的成本 在50元以上。
坏卡率高：双界面CPU卡裸露的部分非 常容易损坏，坏卡率远高于非接触式逻 辑加密卡。高坏卡率增加了卡片使用者 的经济负担。造成坏卡有多种原因，很 难区分使用者、读卡设备和卡片本身的 责任，无形中增加了很多纠纷。
双界面CPU卡的现状
供货周期长：双界面CPU卡的芯片全部 在国外生产，封装也大多数在国外。国 外生产的直接后果是供货周期长，不能 满足用户的紧急需要。
认证过程中的任何一环出现差错，整个认证 将告失败，必须从新开始。
Mifare1射频卡存储结构
Mifare1射频卡的存储容量为8192Bit位（即 1K Byte），采用EEPROM作为存储介质，整个 结构划分为16个扇区，编为扇区0-15。每个 扇区有4个块（Block）,分别为块0-块3。每 个块有16个字节。一个扇区共有16X4=64字节。
双界面CPU卡的技术难点
封装：由于双界面卡中需要封装天线、 芯片和片外电容等部件，为确保卡片的 大小、厚度、柔韧性和可靠性，需要采 用独特的封装技术。
安全：双界面卡以芯片的物理安全技术、 卡片制造的安全技术和卡的通信安全技 术这三个方面共同形成卡的安全体系， 保证卡片从生产到使用的安全。
双界面CPU卡的现状
接触式智能卡系统与非接触式智能卡系 统完全融合，接触式与非接触式运行状 态相同，共用一个CPU管理。
结论
非接触式智能卡是目前国际智能卡的发 展趋势。
非接触式智能卡根据卡中的集成电路不 同可大体分为逻辑加密卡和CPU卡。
CPU卡比逻辑电路加密卡安全性更高， 卡片内文件管理更有效，实现各种功能 的方式更灵活。
Never
Never
Never
Never
Never
Never
双界面CPU卡的技术难点
电力来源：非接触应用时，由读写设备 通过无线方式供电；接触式应用时，要 采用接触式读写器端口提供的电源。
非接触信号转换：卡内天线接收到射频 信号后，通过集成到微处理器中的OTI 可编程天线接口，对射频信号解码，转 换成可以被微处理器识别的信号。天线 接口再将处理器返回的数据进行调制 后，把射频信号传递给读写设备。
反应时间长：双界面CPU卡对供电的要 求高，算法复杂，反应时间长，在使用 频繁的场所，用户会感觉不方便。
校园IC卡应用特点
学校对IC卡应用的要求复杂而种类繁 多，使用频率既有每天数次的就餐卡， 也有每年几次的医疗卡，使用环境既有 非常干净的图书馆，也有油烟多的食堂。
在校园这种复杂的环境中，各方公认只 能采用非接触式的IC卡，而目前使用最 多的就是非接触式逻辑加密卡与双界面 CPU卡。
C3XY 0 0 0 0 1 1 1 1
密码A Read
Never
密码A 存取控 存取控 密码B Write 制Read 制Write Read
密码B Write
Key A|B Key A|B Never Key A|B Key A|B
Never Never Key A|B Never Key A|B Never
名师心得
1. 因材施教，注重创新。所讲授的每门课程应结合不同专业、不同知识背景的学生 来调整讲授的内容和方法。不仅重视知识的传授，更要重视学生学习能力、分析和解决 问题能力的培养，因为这些才是学生终生学习的根本。 注重教学创新，不仅体现在教学 模式、教学方法方面，更主要的是体现在内容的创新与扩充、实践环节的同步改革上。
接触式IC卡的弱点
由于恶劣的使用环境造成接触式IC 卡与卡机具的磨损，导致误读错读率 提高。
由于接触不良导致传输数据出错。 在单位时间内使用接触式IC卡频率
高的场所，由于插拔卡速度低造成长 时间等待。
非接触式IC卡的优点
可靠性高：非接触式卡表面无裸露的芯片 避免了芯片因接触造成物理损坏，且便于 卡片的印刷。
M1射频卡与读写器通信使用握手式半双工通 信协议；卡片上有高速的CRC协处理器，符 合CCITT标准。
Mifare1射频卡技术指标
卡片制造时具有唯一的卡片系列号，没 有重复的相同的两张MIFARE 卡片。
卡片上内建8K（bit）EEPROM存储容量并 划分为16个扇区，每个扇区划分为4个数 据存储块，每个扇区可由多种方式的密 码管理。
双界面CPU卡的技术难点
抗冲突（自动分辨功能）：在非接触式 应用时，当多张卡同时进入操作区时， 会出现误读现象。只能允许一张卡进入 或者休眠其它，并逐一唤醒处理。当一 张卡完成操作未离开操作区或另一张卡 进入时，都不会对已进入操作区的其它 卡有影响。
低功耗：卡内芯片采用低压低耗CMOS 工艺技术和休眠模式等多种技术以降低 功耗。
Never
Write Key A|B
Never Key B Key B Never Key B Never Never
Increment Key A|B
Decrease,Tra nsfer,Restore
Key A|B
NeverLeabharlann NeverNever
Never
Key B
Key A|B
Never
Key A|B
块3的初始化值为：a0,a1,a2,a3,a4,a5,ff, 07,80,69,b0,b1,b2,b3,b4,b5共16个字节。
存取控制的数据结构
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
C2X3_b C2X2_b C2X1_b C2X0_b C1X3_b C1X2_b C1X1_b C1X0_b
每个扇区的块3(即第四块) 包含了该扇区的 密码A(6个字节)、存取控制(4个字节)、密码 B(6个字节)，是一个特殊的块。其余三个块 是一般的数据块。
Mifare1射频卡存储结构
但扇区0的块0是特殊的，是厂商代码，已固 化，不可改写。
其中：第0-4个字节为卡片的序列号，第5个 字节为序列号的校验码；第6个字节为卡片的 容量“SIZE”字节；第7，8个字节为卡片的类 型号字节，即Tag Type字节；其他字节由厂 商另加定义。
这种性价比平衡最典型的例子就是银 行，整个银行系统的安全性很高，但卡 片还采用安全性很低的磁卡。
未来双界面CPU卡技术更成熟后，新中 新公司完全有实力实现从非接触式逻辑 加密卡到双界面CPU卡的平稳升级。
谢谢大家 欢迎提问
------------------------- 赠予 ------------------------
芯片一般采用不易挥发性的存储器 （ROM、EEPROM）、保护逻辑电路、 甚至带微处理器CPU。
带有CPU的IC卡才是真正的智能卡。
IC卡的分类
IC卡的分类
CPU卡：也称智能卡，卡内的集成电路中 带有微处理器CPU、存储单元（包括随机 存储器RAM、程序存储器ROM/FLASH、 用户数据存储器EEPROM）以及芯片操作 系 统 COS 。 装 有 COS 的 CPU 卡 相 当 于 一 台 微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时 具有命令处理和数据安全保护等功能。
在卡片上的定位
基于双界面CPU卡的现状，以及学校复 杂的环境，综合平衡安全性和系统造价 等因素，新中新公司在校园一卡通系统 中采用的是非接触式逻辑加密卡。
在安全性方面，新中新一卡通系统采用 金融化的方式设计，有多种机制满足整 个系统的安全，不仅仅依靠卡片来提供 安全性。
在卡片上的定位
在卡片的造价和坏卡率上，非接触式逻 辑加密卡比双界面CPU卡更具有优势， 用户更容易接受。
Never Never Key A|B Key B Never Never
Never Never Key A|B Never Never Never
存取控制对数据块的控制
C1XY C2XY C3XY
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Read Key A|B Key A|B Key A|B Key A|B Key A|B Key B Key B
卡片上还内建有增值/减值的专项的数学 运算电路，非常适合公交/地铁等行业的 检票/收费系统。
Mifare1射频卡技术指标
典型的检票交易时间最长不超过 100ms(0.1秒)，包括卡片的认证， 6个扇区的读（768bit），2个扇区 的写操作（256bit）。
卡片上的数据读写可超过10万次以 上；数据保存期可达10年以上，且 卡片抗静电保护能力达2KV以上。
C1X3 C1X2 C1X1 C1X0 C3X3_b C3X2_b C3X1_b C3X0_b
C3X3 C3X2 C3X1 C3X0 C2X3 C2X2 C2X1 C2X0
BX7
BX6
BX5
BX4
BX3
BX2
BX1
BX0
注：b表示取反，如C2X3_b即C2X3取反；X表示扇区号；Y表示第几 块；C表示控制位；B表示备用位。
哈尔滨某电子股份有限公司
主要内容
IC卡的定义 IC卡的分类 IC卡接触方式对比 Mifare1射频卡技术指标 Mifare1射频卡认证方式 Mifare1射频卡存储结构 双界面CPU卡的技术难点 校园IC卡应用特点 新中新在卡片上的定位
IC卡的定义
IC卡是集成电路卡（Integrated Circuit Card）的简称，是镶嵌集 成电路芯片的塑料卡片，其外形和 尺寸都遵循国际标准。
IC卡的分类
非加密存储器卡：卡内的集成电路芯片主要 是EEPROM，具有数据存储功能，不具有 数据处理功能和硬件加密功能。
逻辑加密存储器卡：在非加密存储器卡的基 础上增加了加密逻辑电路，加密逻辑电路通 过校验密码方式来保护卡内的数据对于外部 访问是否开放。
IC卡接触方式对比
接触式IC卡 非接触式IC卡—射频卡 双界面IC卡
目前，采用TYPE A标准的非接触式逻辑 加密卡占据绝大多数市场，非接触式 CPU卡一般采用TYPE B标准。
Mifare1射频卡技术指标
射频卡标准操作距离为100mm（MCM500）和 25mm（MCM200）。与卡片读写器的通信速率 高达106Kbit/s。
M1射频卡上具有先进的数据通信加密并双向 验证密码系统；且具有防重叠功能：能在同 一时间处理重叠在卡片读写器天线的有效工 作距离内的多张重叠的卡片。
存取控制的初始值
Bit 7
Bit 6
Bit 5
Bit 4
Bit 3
Bit 2
Bit 1
Bit 0
1
1
1
1
1
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1
注：初始值为ff,07,80,69。
存取控制对块3的控制
C1XY 0 0 1 1 0 0 1 1
C2XY 0 1 0 1 0 1 0 1
Never Key B Key A|B Never Never Key B
Never Never Key A|B Never Never Never
Never Key A|B Key A|B Key A|B Key A|B Key A|B
Never Key B Key A|B Key B Never Key B
Mifare1射频卡认证方式
RB Token AB Token BA
三遍认证
Mifare1射频卡认证方式
如果上述三遍认证的每一环都为“真”，都能 正确通过验证，则整个的认证过程成功。读 写器将能对刚刚认证通过的卡片上的这个扇 区可以进入下一步的操作。
卡片中的其他扇区由于有其各自的密码，因 此不能对其进行进一步的操作。如想对其他 扇区进行操作，必须完成上述的认证过程。
为发挥这两种卡各自的优势，既支持接触 式通讯、又支持非接触式通讯的双界面IC 卡—接触式智能卡与非接触式智能卡接口 功能于一个芯片的组合智能卡便成为当前 的热点。
双界面卡的分类
接触式智能卡系统与非接触式智能卡系 统仅仅是物理的组合到一张卡片中，两 个EEPROM，两套系统互相独立。
接触式智能卡系统与非接触式智能卡系 统彼此操作独立，但共享卡内部分存储 空间。
操作方便快捷：通过电磁感应方式，读写 器在一定距离范围内可以从任意方向对卡 片操作，灵活多样的配置。读写器可以同 时处理多张卡。
加密性能好：非接触式卡在处理前要与读 写器进行三次相互认证，而且在通讯过程 中所有的数据都加密。
双界面卡的产生
接触式IC卡的优势在于其安全性能高，但 交易速率慢；非接触式IC卡的优势是交易 速率快，但安全性能不够，易受环境干 扰，所以在银行方面的应用受到限制。
卡片造价高：每张双界面CPU卡的成本 在50元以上。
坏卡率高：双界面CPU卡裸露的部分非 常容易损坏，坏卡率远高于非接触式逻 辑加密卡。高坏卡率增加了卡片使用者 的经济负担。造成坏卡有多种原因，很 难区分使用者、读卡设备和卡片本身的 责任，无形中增加了很多纠纷。
双界面CPU卡的现状
供货周期长：双界面CPU卡的芯片全部 在国外生产，封装也大多数在国外。国 外生产的直接后果是供货周期长，不能 满足用户的紧急需要。
认证过程中的任何一环出现差错，整个认证 将告失败，必须从新开始。
Mifare1射频卡存储结构
Mifare1射频卡的存储容量为8192Bit位（即 1K Byte），采用EEPROM作为存储介质，整个 结构划分为16个扇区，编为扇区0-15。每个 扇区有4个块（Block）,分别为块0-块3。每 个块有16个字节。一个扇区共有16X4=64字节。
双界面CPU卡的技术难点
封装：由于双界面卡中需要封装天线、 芯片和片外电容等部件，为确保卡片的 大小、厚度、柔韧性和可靠性，需要采 用独特的封装技术。
安全：双界面卡以芯片的物理安全技术、 卡片制造的安全技术和卡的通信安全技 术这三个方面共同形成卡的安全体系， 保证卡片从生产到使用的安全。
双界面CPU卡的现状
接触式智能卡系统与非接触式智能卡系 统完全融合，接触式与非接触式运行状 态相同，共用一个CPU管理。
结论
非接触式智能卡是目前国际智能卡的发 展趋势。
非接触式智能卡根据卡中的集成电路不 同可大体分为逻辑加密卡和CPU卡。
CPU卡比逻辑电路加密卡安全性更高， 卡片内文件管理更有效，实现各种功能 的方式更灵活。
Never
Never
Never
Never
Never
Never
双界面CPU卡的技术难点
电力来源：非接触应用时，由读写设备 通过无线方式供电；接触式应用时，要 采用接触式读写器端口提供的电源。
非接触信号转换：卡内天线接收到射频 信号后，通过集成到微处理器中的OTI 可编程天线接口，对射频信号解码，转 换成可以被微处理器识别的信号。天线 接口再将处理器返回的数据进行调制 后，把射频信号传递给读写设备。
反应时间长：双界面CPU卡对供电的要 求高，算法复杂，反应时间长，在使用 频繁的场所，用户会感觉不方便。
校园IC卡应用特点
学校对IC卡应用的要求复杂而种类繁 多，使用频率既有每天数次的就餐卡， 也有每年几次的医疗卡，使用环境既有 非常干净的图书馆，也有油烟多的食堂。
在校园这种复杂的环境中，各方公认只 能采用非接触式的IC卡，而目前使用最 多的就是非接触式逻辑加密卡与双界面 CPU卡。
C3XY 0 0 0 0 1 1 1 1
密码A Read
Never
密码A 存取控 存取控 密码B Write 制Read 制Write Read
密码B Write
Key A|B Key A|B Never Key A|B Key A|B
Never Never Key A|B Never Key A|B Never
名师心得
1. 因材施教，注重创新。所讲授的每门课程应结合不同专业、不同知识背景的学生 来调整讲授的内容和方法。不仅重视知识的传授，更要重视学生学习能力、分析和解决 问题能力的培养，因为这些才是学生终生学习的根本。 注重教学创新，不仅体现在教学 模式、教学方法方面，更主要的是体现在内容的创新与扩充、实践环节的同步改革上。
接触式IC卡的弱点
由于恶劣的使用环境造成接触式IC 卡与卡机具的磨损，导致误读错读率 提高。
由于接触不良导致传输数据出错。 在单位时间内使用接触式IC卡频率
高的场所，由于插拔卡速度低造成长 时间等待。
非接触式IC卡的优点
可靠性高：非接触式卡表面无裸露的芯片 避免了芯片因接触造成物理损坏，且便于 卡片的印刷。
M1射频卡与读写器通信使用握手式半双工通 信协议；卡片上有高速的CRC协处理器，符 合CCITT标准。
Mifare1射频卡技术指标
卡片制造时具有唯一的卡片系列号，没 有重复的相同的两张MIFARE 卡片。
卡片上内建8K（bit）EEPROM存储容量并 划分为16个扇区，每个扇区划分为4个数 据存储块，每个扇区可由多种方式的密 码管理。
双界面CPU卡的技术难点
抗冲突（自动分辨功能）：在非接触式 应用时，当多张卡同时进入操作区时， 会出现误读现象。只能允许一张卡进入 或者休眠其它，并逐一唤醒处理。当一 张卡完成操作未离开操作区或另一张卡 进入时，都不会对已进入操作区的其它 卡有影响。
低功耗：卡内芯片采用低压低耗CMOS 工艺技术和休眠模式等多种技术以降低 功耗。
Never
Write Key A|B
Never Key B Key B Never Key B Never Never
Increment Key A|B
Decrease,Tra nsfer,Restore
Key A|B
NeverLeabharlann NeverNever
Never
Key B
Key A|B
Never
Key A|B
块3的初始化值为：a0,a1,a2,a3,a4,a5,ff, 07,80,69,b0,b1,b2,b3,b4,b5共16个字节。
存取控制的数据结构
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
C2X3_b C2X2_b C2X1_b C2X0_b C1X3_b C1X2_b C1X1_b C1X0_b
每个扇区的块3(即第四块) 包含了该扇区的 密码A(6个字节)、存取控制(4个字节)、密码 B(6个字节)，是一个特殊的块。其余三个块 是一般的数据块。
Mifare1射频卡存储结构
但扇区0的块0是特殊的，是厂商代码，已固 化，不可改写。
其中：第0-4个字节为卡片的序列号，第5个 字节为序列号的校验码；第6个字节为卡片的 容量“SIZE”字节；第7，8个字节为卡片的类 型号字节，即Tag Type字节；其他字节由厂 商另加定义。
这种性价比平衡最典型的例子就是银 行，整个银行系统的安全性很高，但卡 片还采用安全性很低的磁卡。
未来双界面CPU卡技术更成熟后，新中 新公司完全有实力实现从非接触式逻辑 加密卡到双界面CPU卡的平稳升级。
谢谢大家 欢迎提问
------------------------- 赠予 ------------------------
芯片一般采用不易挥发性的存储器 （ROM、EEPROM）、保护逻辑电路、 甚至带微处理器CPU。
带有CPU的IC卡才是真正的智能卡。
IC卡的分类
IC卡的分类
CPU卡：也称智能卡，卡内的集成电路中 带有微处理器CPU、存储单元（包括随机 存储器RAM、程序存储器ROM/FLASH、 用户数据存储器EEPROM）以及芯片操作 系 统 COS 。 装 有 COS 的 CPU 卡 相 当 于 一 台 微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时 具有命令处理和数据安全保护等功能。
在卡片上的定位
基于双界面CPU卡的现状，以及学校复 杂的环境，综合平衡安全性和系统造价 等因素，新中新公司在校园一卡通系统 中采用的是非接触式逻辑加密卡。
在安全性方面，新中新一卡通系统采用 金融化的方式设计，有多种机制满足整 个系统的安全，不仅仅依靠卡片来提供 安全性。
在卡片上的定位
在卡片的造价和坏卡率上，非接触式逻 辑加密卡比双界面CPU卡更具有优势， 用户更容易接受。
Never Never Key A|B Key B Never Never
Never Never Key A|B Never Never Never
存取控制对数据块的控制
C1XY C2XY C3XY
0
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Read Key A|B Key A|B Key A|B Key A|B Key A|B Key B Key B
卡片上还内建有增值/减值的专项的数学 运算电路，非常适合公交/地铁等行业的 检票/收费系统。
Mifare1射频卡技术指标
典型的检票交易时间最长不超过 100ms(0.1秒)，包括卡片的认证， 6个扇区的读（768bit），2个扇区 的写操作（256bit）。
卡片上的数据读写可超过10万次以 上；数据保存期可达10年以上，且 卡片抗静电保护能力达2KV以上。
C1X3 C1X2 C1X1 C1X0 C3X3_b C3X2_b C3X1_b C3X0_b
C3X3 C3X2 C3X1 C3X0 C2X3 C2X2 C2X1 C2X0
BX7
BX6
BX5
BX4
BX3
BX2
BX1
BX0
注：b表示取反，如C2X3_b即C2X3取反；X表示扇区号；Y表示第几 块；C表示控制位；B表示备用位。