雙界面卡

同時兼備接觸和非接觸兩種界面通信的多功能卡,它将非接觸IC 卡的使用方便性和接觸IC 卡的安全可靠性融為一體,使之成為一卡多用的極佳載體

  • 服務應用: 金融
  • 産品類型: 成品

    随着世界各地信息技術和經濟的飛速發展,人們之間的經濟和信息交流越來越頻繁,同時人們也一直在尋找各種便捷的交流媒介,從早期的磁卡到後來的存儲卡、邏輯加密卡以及現在很多領域正在使用的接觸式CPU卡(智能卡)。目前智能卡在我們的生活中還發揮着不可替代的作用,但是在接觸式智能卡的進一步普及過程中卻存在很多障礙:
接觸式智能卡與卡機具間的磨損,大大縮短了其使用壽命;
接觸不良會導緻傳輸數據出錯;
大流量的場所,由于存在插拔卡的過程而造成長時間的等待。
    為了解決這些問題,人們将射頻傳送能量的技術與智能卡技術結合,産生了非接觸式智能卡,它又叫射頻卡,它将芯片和天線完全封裝在卡片内部,這種卡的表面沒有觸點,通過電磁耦合的方式與讀寫模塊進行通信。
與觸式卡相比較,非接觸式卡具有以下優點:
它沒有裸露的芯片觸點,避免了因芯片接觸造成的物理磨損,而且便于卡片的印刷;
操作方便、快捷。讀寫器在一定距離範圍内可以從任意方向實現卡片的操作。
    非接觸式智能卡是目前國際智能卡的前沿技術,目前非接觸式智能卡根據卡中的集成電路不同可大體分為邏輯加密卡和CPU卡。CPU卡比邏輯加密卡安全性更高,卡片内文件管理更有效,實現各種功能的方式更靈活。符合14443 TYPE A标準的非接觸式邏輯加密卡占據絕大多數市場,非接觸式CPU卡一般采用14443 TPYE B的标準。
    同任何事物都有兩面性一樣,非接觸式智能卡盡管有很多優點,但在實際應用中它又受制于很多現實條件:
首先,在射頻幹擾厲害的場合,它的應用受限;
其次,由于通過耦合傳遞能量,所以要求其功耗很低;
再者,由于現在很多行業,如金融、通訊等行業已經存在大量的接觸式卡應用的技術和基礎設施,他們還将繼續使用接觸卡。
從上面的分析來看,接觸式和非接觸式智能卡可以說各有千秋。于是一種新的智能卡芯片技術--雙界面卡芯片應運而生。嚴格的講,雙界面卡不是一種特别準确的說法,更為準确的應該叫雙接口卡(Dual Interface Card),因為實際上它在一張卡片上同時提供了兩種與外界接口的方式:接觸式和非接觸式。因為雙界面卡集合了接觸卡與非接觸卡的優點,它使它可有多種功能,是一種多功能卡。它的外形與接觸式IC卡相象,表面符合國際标準的金屬觸點。内部結構則與非接觸式IC卡相似,有天線和芯片的模塊。

雙界面卡的結構和技術 
    在雙界面卡的具體實現上,有以下三種結構類型:
1.把接觸式智能卡芯片和非接觸式邏輯加密芯片加上天線封裝在一張卡中,構成一張雙界面卡。接觸式和非接觸式系統的運行分别由兩個獨立的芯片控制,卡内有兩個獨立的EEPROM存儲器,兩套系統互相獨立,這實際上是将兩塊芯片封裝在一張卡上。
2.由一個芯片和天線構成,它具有非接觸式邏輯加密卡功能、接觸式CPU卡的功能,兩個系統共用EEPROM存儲器。
3.由一個芯片和天線構成,共用芯片内的EEPROM存儲器、微處理器、ROM、RAM等資源。控制接觸式與非接觸式系統的運行。
    三種雙界面智能卡中,隻有最後一種才稱得上是真正意義的雙界面CPU卡,也是集成電路設計公司将來開發的重點所在。

雙界面卡的一般結構
    包括CPU内核、ROM、RAM、EEPROM、安全控制模塊、加密(DES、3DES、RSA算法)協處理器等部分。其技術難點在于:
1 首先,系統的安全問題:雙界面卡的安全由三個不同層次的安全保障環節組成,一是芯片的物理安全技術,如防非法讀寫、防軟件跟蹤等;二是卡片制造的安全技術;三是卡的通信安全技術,如加密算法等。這三個方面共同形成卡的安全體系,保證卡片從生産到使用的安全。但在實際使用中,三者之間卻沒有那麼明顯的界限,如帶DES(3DES)、RSA協處理器的雙界面卡,它利用軟硬件一起來實現系統的安全保障體系。而現在正在逐漸嶄露頭角的公開密鑰基礎設施 PKI(Public Key Infrastructure)能夠使位于世界上任何地方的兩個人通過互聯網來進行通信,而且能夠保證通信雙方身份的真實性以及相互交換信息的安全性。智能卡和PKI之間的聯系在于密鑰及相關數字證書的存儲,卡片載有持卡人的數字證書和私有密鑰,可通過PKI技術實現互聯網上的身份識别和信息加密傳輸。這些新興技術的出現對于實現智能卡的安全交易提供更多的選擇。
2.COS開發智能卡的性能取決于兩個主要的因素:芯片的設計生産和COS的性能,雙界面卡當然也不例外,除了硬件上進行嚴密的邏輯設計以及生産工藝上的精益求精以外,COS的性能也直接決定了卡的性能。尤其是在雙界面卡中要處理兩種模式下的指令(當然主要是初始化部分的差異),以及COS在兩種模式下的切換和對應用的選擇,都對COS的開發提出了更高的要求。
3.在非接觸模式下的能量來源:由于CPU卡的内部不帶電池,需要由讀寫設備通過電磁耦合方式向芯片供電,經過卡内的穩壓電路産生芯片工作所需的直流電壓,因而卡内的天線需要特殊設計,以便在交易進行過程中能為卡提供穩定可靠的能量。
4. 抗沖突功能:作為非接觸卡使用時,當多張卡片同時進入讀卡機的有效操作區時,可能就會出現誤讀現象。因而隻能允許一張卡進入有效狀态而使其它的卡處于休眠方式,再逐一喚醒處理。當一張卡完成操作未離開操作區或另一張卡進入時,應該不會對已進入操作區的其它卡有影響。
5 超低功耗的要求:考慮到非接觸式應用時CPU卡内有限的能量供應,芯片必須采用諸如低壓、低耗的CMOS工藝技術和系統空閑處于休眠模式等多種技術以降低功耗,同時采用14443 Type B的标準也有助于提高系統能量的持續供給。
6 卡片的封裝:雙界面卡中需要封裝的東西很多,如天線、芯片等部件,為确保卡片的大小、厚度、柔韌性和可靠性,需要采用獨特的封裝技術。這對我們的工藝水平也是一個大的挑戰。

雙界面卡的應用
    雙界面卡在綜合了接觸式智能卡和非接觸式智能卡的優點的基礎上,具有廣泛的适用性,可滿足城市一卡通用、一卡多用的需要。幾乎可以用在各種場合。而最重要的是:對于原來已經使用非接觸式或接觸式卡系統的用戶,不需要更換系統和機具等硬件設備,隻需在軟件上作修改就可以升級使用雙界面卡。
典型的應用如:
在公共交通系統,如公共汽車、市内軌道交通、出租車、輪渡等的管理或升級原來在這些領域使用的非接觸式卡,使它們可以與銀行等部門直接結算;
在城市生活公用收費領域,如電話、電表、煤氣表、水表等,使它們實現遠程交費,或通過銀行結算;
在公用收費系統,如高速公路、路橋收費、碼頭、港口停泊、停車收費、娛樂場所等的刷卡系統,實現不停車收費等更便捷的收費方式;
在金融、證券等的交易領域,如銀行、郵政、電信、證券交易、商場消費等;
在一些出入口管理系統,如上崗管理、考勤管理、門禁管理等; 
在加密認證的一些領域,如移動電話SIM卡、電子商務交易安全認證卡、電子資金轉帳卡、軟件加密卡、防僞卡、防盜卡等等。
其系統集成方案一般。

雙界面卡市場前景
    我們知道,接觸式和非接觸式智能卡因其使用環境、信息交換量的不同而各有利弊。接觸式IC卡的優勢在于其安全性能高,但交易速率慢,非接觸式IC卡的優勢是交易速率快,但安全性能不夠,所以在銀行方面的應用受到限制。“一卡多用”是IC卡應用所追求的目标,所以為發揮這兩種卡各自的優勢,既支持接觸式通訊、又支持非接觸式通訊的雙界面卡必将成為當前和以後智能卡市場的熱點。
    具體到國内市場,随着信息技術的發展和全社會信息化程度的提高,智能卡在電子支付、信息安全、行業管理和應用、電子商務等方面都具有廣闊的應用前景。今後,在國内“金卡工程”的帶動下,政府部門在智能卡行業應用領域的作用日漸顯著。“行業聯合、一卡多用”将是我國智能卡發展的重要方向,對加快我國國民經濟信息化進程、提高各行業自動化與科學化管理水平、改善人們的工作及生活環境、增強我國經濟實力都具有十分重要的意義,而這些有巨大潛力的領域幾乎都會使用或升級到雙界面卡,所以其市場前景不可限量。