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揭開(kāi)IC卡的神性面紗
來(lái)源: 日期:2013-11-14 15:25:53 人氣:標(biāo)簽:
智能卡(smartcard)是指在一張給定大小的塑料卡片上面封裝了集成電路芯片,用于存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)。所以智能卡在國(guó)內(nèi)又稱ic卡。
ic卡的概念是70年代提出的,法國(guó)bull公司首創(chuàng)ic卡產(chǎn)品,并將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到金融,交通,醫(yī)療,身份證明等多個(gè)方面。ic卡的核心是集成電路芯片,一般用3μm以下半導(dǎo)體技術(shù)制造。ic卡具有寫(xiě)入數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力。ic卡可存儲(chǔ)其中的內(nèi)容根據(jù)需要可以有條件的供外部讀取,或供內(nèi)部信息處理和校驗(yàn)用。
ic卡分類
根據(jù)其中的集成電路的不同,ic卡可以分為以下三類:
1.存儲(chǔ)器卡:卡中的集成電路為eeprom(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)。它僅有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力,沒(méi)有數(shù)據(jù)處理能力。
2.邏輯加密卡:卡中的集成電路具有加密邏輯和eeprom在對(duì)卡中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作前,必須驗(yàn)證每個(gè)卡的操作密碼。密碼的驗(yàn)證是由卡中的芯片完成,而不是由讀卡終端完成。卡中有一個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器,如果連續(xù)三次驗(yàn)證密碼失敗,則卡中數(shù)據(jù)被自動(dòng)鎖死,該卡不能再使用。
3.cpu卡:卡中的集成電路包括cpu(中央處理器)、eeprom、ram(隨機(jī)存儲(chǔ)器)以及固化在rom(只讀存儲(chǔ)器)中的cos(片內(nèi)操作系統(tǒng))。其唯一的工作方式為”用戶方式”,分為通用型和專用型兩種。專用形是指其中的cpu為專用的、保密的,與通用型的主要差別在于其有很好的物理保護(hù)措施。智能卡的發(fā)展方向是保密的專用型。
如按卡與外界的數(shù)據(jù)傳送形式來(lái)分,ic卡可分為接觸型和非接觸型兩種。當(dāng)前廣泛使用的接觸型ic卡,在這種卡的左上角有印制版,上面有8個(gè)觸點(diǎn)可與外部接觸.非接觸型ic卡的集成電路不向外引出觸點(diǎn),因此它除了有上述ic卡的電路外,還帶有射頻收發(fā)電路及其相關(guān)電路(非接觸ic卡也分為存儲(chǔ)器卡,邏輯加密卡及cpu卡)。
按應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)分,ic卡分為金融卡和非金融卡兩種.金融卡又有信用卡和現(xiàn)金卡,信用卡主要由銀行發(fā)行和管理,持卡人用它作為消費(fèi)時(shí)的收付工具;現(xiàn)金卡作為電子錢(qián)包使用。非金融卡應(yīng)用于各種事物和安全管理場(chǎng)所。
存儲(chǔ)器卡上的信息與磁卡上的信息一樣,很容易讀出,也能修改,所以其安全性也是有問(wèn)題,一般用在對(duì)安全要求不太高的場(chǎng)合,如健康卡等。存儲(chǔ)器卡的容量一般在1kb到16kb之間。我們?nèi)粘<矣玫乃㈦姟⒚簹饪ā埧ǖ纫彩沁@種卡,其實(shí)要有讀寫(xiě)卡機(jī)很容易破解。
邏輯加密卡一般在卡內(nèi)存放密碼,僅當(dāng)外界輸入的密碼與卡內(nèi)所存密碼相符時(shí),才允許使用該卡.因此與存儲(chǔ)器比較提高了安全性.目前的邏輯加密卡存儲(chǔ)容量還不夠大,在某些應(yīng)用領(lǐng)域,其安全性也不能滿足要求,部分銀行卡是這種卡。
cpu卡中一般有rom、ram和eeprom三種存儲(chǔ)器。rom中存放的是程序,程序是為ic卡的cpu專門(mén)設(shè)計(jì)的,用它來(lái)解釋讀寫(xiě)器送來(lái)的命令。ic卡應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用需要由讀寫(xiě)器送一系列命令到ic卡,通過(guò)改變命令的內(nèi)容和命令的順序就可以滿足不同的需要,因此有較高的靈活性。同時(shí)因?yàn)閏pu有計(jì)算功能,存儲(chǔ)容量又大,可以進(jìn)行比較復(fù)雜的加密/解密運(yùn)算,極大提高了安全性,eeprom主要用來(lái)存放一些應(yīng)用數(shù)據(jù),其容量比邏輯加密卡大,可實(shí)現(xiàn)一卡多用。我們用的atm卡、衛(wèi)星接收解密卡都是這種卡。
ic卡與外界的接觸端子都是統(tǒng)一的,因?yàn)閕s07816國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)都規(guī)定好了。
ic卡生產(chǎn)
智能卡包括三個(gè)部分:塑料基片(有或沒(méi)有磁條)、接觸面、集成電路
1.半導(dǎo)體廠家將大的硅片切成小塊,一個(gè)六英寸直徑的硅片可以造出上千個(gè)芯片。
2.對(duì)小硅片進(jìn)行光刻以產(chǎn)生必要的電路,并將她封裝在黑色的集成電路模塊中。
3.將集成電路的輸入輸出端連結(jié)到大的接觸面上,便于今后讀寫(xiě)器的操作。
4. 后,把造好的模塊嵌入到卡上。
ic卡內(nèi)部芯片類型
一般ic卡所使用的主要芯片分為通用芯片和專用芯片兩大類。所謂通用芯片,就是普通的集成電路芯片,如美國(guó)atmel公司的at24c01兩線串行鏈接協(xié)議存儲(chǔ)芯片。其出廠時(shí)就有兩種供貨形式,一是封裝成集成電路直接提供給 終用戶使用,二是以裸芯片的形式提供給ic卡生產(chǎn)廠商封裝成ic卡。裸芯片幾乎沒(méi)有安全性設(shè)計(jì),也不完全符合目前ic卡的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),但因其開(kāi)發(fā)使用簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜,比較適合于初期的對(duì)安全性要求不高的ic卡應(yīng)用。所謂專用芯片, 就是專為ic卡而設(shè)計(jì)、制造的芯片,如荷蘭philips公司的pcb2032/2042芯片。這種芯片符合目前ic卡的iso國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、具有較高的安全性。
ic卡所使用的專用芯片一般分為存儲(chǔ)器芯片和微處理器芯片兩大類。存儲(chǔ)卡使用存儲(chǔ)器芯片作為卡芯,智能卡則使用微處理器芯片作為卡芯。
ic卡經(jīng)常使用的存儲(chǔ)器芯片種類及特性見(jiàn)下表。
ic卡經(jīng)常使用盼微控制器芯片的種類及特性見(jiàn)下表
ic卡使用的ic芯片以帶有安全邏輯的存儲(chǔ)器芯片和帶有加密運(yùn)算的微控制器芯片 為普遍,兩種芯片的典型邏輯結(jié)構(gòu)見(jiàn)右圖。
考慮到ic卡和計(jì)算機(jī)的緊密相關(guān)性及低電壓技術(shù)用于ic卡上的可靠性等問(wèn)題,目前市場(chǎng)上推出的ic卡用芯片還沒(méi)有低電壓芯片。由于低電壓、低功耗芯片非常適合于ic卡應(yīng)用,隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和ic卡應(yīng)用領(lǐng)域的逐步擴(kuò)大,低電壓芯片必將成為ic卡的主要芯片。例如,美國(guó)motorola公司將開(kāi)發(fā)工作電壓可小于2v的ic卡用芯片。
由于ic卡的應(yīng)用要求有較高的安全性,用于ic卡的芯片要比普通芯片具有較多在安全方面的考慮。例如,防止用掃描高頻電子顯微鏡對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀取,防止用戶再次激活測(cè)試功能等。此外,用于ic卡的芯片還具有較高的抗干擾能力。
目前,國(guó)際上許多較有影響的ic芯片制造商致力于ic卡用芯片的制造,主要公司有:美國(guó)ti、catalyst、motorola、atmel等;日本nec、oki、toshiba、hitachi等;歐洲philips、siemens、sgs等。
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