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本文從與磁卡、接觸式IC卡比較的角度著力介紹了非接觸式IC卡(又稱射頻卡)技術，這是世界上最近幾年發展起來的一項新技術，它成功地將射頻識別技術、磁電技術、計算機技術和IC卡技術結合起來，解決了無源(卡中無電源)、低功耗和免接觸這一難題，克服了接觸式IC卡由于存在機械接觸，容易造成磨損以及由于接觸而產生各種故障的問題。而且非接觸式IC卡表現出來的防監聽、防解密性能也超出一般的IC卡，不論非接觸式IC卡本身，還是非接觸式IC卡讀寫設備(無卡座、全密封)，均防水、防油、防污、防腐蝕、防扭曲、防靜電(包括靜電擊穿、靜電破壞卡中的數據)，具有高安全、高可靠、高快捷、高適用等性能，是現代電子技術領域的一大突破。
IC(集成電路)卡于1974年誕生于法國，當時有位叫羅蘭•莫雷諾(RolandMoreno)的工程師為了將一些個人信息存放在一個便于攜帶、保存的存貯媒體上，提出了將一個集成電路芯片嵌裝于一塊塑料基片上構成一張存貯卡的想法，并按此方法做了一張卡片，這就是世界上第一張IC卡。但是由于當時集成電路技術水平有限，市場也沒有形成迫切的需要，這種想法并沒有立即付諸實施，后來隨著集成電路技術的發展，芯片的集成度、容量、安全性都得到了很大的提高，尤其是EEPROM技術的成熟，使得IC卡的生產、應用成為現實。目前，以歐洲為中心的IC卡市場已發展成為世界性的市場。
IC卡是由一個或多個集成電路芯片組成，并封裝成人們攜帶的卡片。IC卡按其內部封裝的芯片種類和功能可分為存貯卡(Memorycard)和智能卡(smartcard)，存貯卡和智能卡的區別就在于存貯卡芯片內不含微處理器(cpu)，只具有存貯數據信息的功能。存貯卡又分為非加密存貯卡(一般存貯卡)和加密存貯卡(簡稱邏輯加密卡)。加密卡有內建互相認證安全模塊，是銀行金融應用中在安全和成本上得到完美結合的卡。智能卡又名CPU卡、電腦卡、智慧卡、聰明卡，它不僅具有象存貯卡一樣的數據存貯功能，也具有象微電腦一樣的邏輯處理、邏輯判斷、I/0控制、指令執行功能。智能卡既具有智能性又具有便于攜帶的特點，這就為現代信息處理帶來了一種全新的思維和手段。IC卡按使用方法和信息交換方式又可分為接觸式IC卡和非接觸式IC卡(射頻卡)。接觸式IC卡是通過物理接觸方式，將卡插入卡座后，與外界交換信息，所用集成電路芯片露在塑料卡外面的一面是一塊含有電路腿的接觸片，大部分都鍍金。非接觸式IC卡是通過電磁波與外界交換信息，帶有射頻收發及相關電路的芯片與環形天線全部埋在塑料基片中，在進行讀寫時，讀寫設備向射頻卡發一組固定頻率的電磁波，卡片內與讀寫設備發射頻率相同的LC串聯諧振電路，在電磁波的激勵下產生共振，從而使電容內有了電荷，在這個電容的另一端，接有一個單向導通的電子泵，將電容內的電荷送到另一個電容內貯存，當所積累的電荷達到2V時，此電容可做為電源為其它電路提供工作電壓，從而完成將卡內數據發射出去或接收讀寫設備的數據。
根據卡中所鑲嵌的集成電路的不同，IC卡主要有四大類:1)存貯器卡;2)加密存貯卡;3)CPU卡;4)射頻卡。它們的讀寫屬性、安全性、容量、成本和使用的方便性等性能如表1所示。
除上述四類卡之外，還有各種專用卡，如予付費卡等。目前，又出現了光卡，其優勢已引起廣泛的重視。
目前市場上使用最多的是接觸式IC卡，它與磁卡比較:1)其先進的硅片制作工藝完全可以保證卡的抗磁性、抗靜電及抗各種射線的能力，而且由于硅片的體積很小，里面有環氧液的保護，外面有PCB板及基片的保護。因此，抗機械、抗化學破壞的能力也很強;2)其容量遠比磁卡大，可以作到幾千字節(當前已達到2M位)，而且EEPROM可以分區，并且可以有不同的訪問級別，這就為不同的信息處理及一卡多用提供了方便;3)其加密性為磁卡遠不及，首先體現在芯片的結構和讀取方式上，由于容量大而且存貯器的讀取和寫入區域可以任意選擇，因此，靈活性大，即使一般的非加密存貯器卡，采用特定的技術，也具備較強的保密性，對于加密存貯器卡，存貯區的訪問受邏輯電路的控制，只有各密碼核對無誤后，才能進行讀寫操作。而且密碼核對次數有規定，超過限制的次數，卡將被鎖死;4)其相關設備的成本，也是磁卡的高。因此，目前市場上廣泛使用的磁卡有被IC卡替代的趨勢。盡管接觸式IC卡作為一種成熟的高技術產品，已給人們工作、生活的現代化程度添加了光彩，但也存在某些同磁卡一樣的可靠性和操作速度慢的問題。
1)使用時存在IC卡芯片觸點與讀寫設備插座之間頻繁的機械接觸、容易造成二者的磨損與由于接觸讀寫而產生的各種故障。例如，由于粗暴、傾斜或不到位插卡，非卡外物插入，以及灰塵、氧化、脫落物或油污導致接觸不良等原因造成的故障;
2)由于集成電路芯片有一面在卡片表面裸露，容易造成芯片脫落、靜電擊穿、彎曲、扭曲損壞等問題;
5)由于插拔卡的速度較慢，完成一次操作需要的時間比較長，這就嚴重影響應用在需要快速響應的場合，例如地鐵、公交及高速公路的收費上。
非接觸式IC卡又稱射頻率卡，是世界上最近幾年發展起來的一項新技術，它成功地將射頻識別技術和IC卡技術結合起來，解決了無源(卡中無電源)和免接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破。
系統由控制器、讀寫器、IC卡組成。系統按13.56MHz的工作頻率以半雙工方式在讀寫器與IC卡之間雙向傳遞數據。讀寫器將要發送的信號，編碼后加載在頻率為13.56MHz的載波信號上經天線向外發送,進入讀寫器工作區域的IC卡接收此脈沖信號,一方面卡內芯片中的射頻接口模塊由此信號獲得電源電壓、復位信號、時鐘信號;同時卡內芯片中的有關電路對此信號進行調制、解碼、解密，然后對命令請求、密碼、權限等進行判斷，若為讀命令，控制邏輯電路則從存儲器中讀取有關信息，經加密、編碼、調制后經卡內天線發送給讀寫器，讀寫器對接收到的信號進行解調、解碼、解密后送至后臺計算機處理。若為修改信息的寫命令，有關控制邏輯引起的內部電荷泵提升工作電壓，提供擦寫EEPROM時所需的高壓，以便對EEPROM中的內容進行改寫。若經判斷其對應的密碼和權限不符，則返回出錯信息與接觸式IC卡相比較，非接觸(感應)式IC卡具有以下優點:
* 操作方便、快捷由于采用非接觸無線通訊，讀寫器對在感應范圍內的卡就可以進行操作，免去了插拔卡，所以非常方便用戶使用;而且非接觸卡在使用時既沒有正反面之分也沒有方向性與角度限制，卡片可以隨意方向掠過讀寫器表面，完成一次操作僅需0.1秒，這就大大提高了每次使用的速度。
* 抗干擾性高非接觸式IC卡中有快速防沖突機制，能有效防止卡片之間出現數據干擾，在多卡同時進入讀寫范圍內時，讀寫設備可一一對卡進行處理。這提高了應用的并行性，也無形中提高了系統工作的速度。
* 可靠性高非接觸式IC卡與讀寫器之間沒有機械接觸，這就從根本上消除了由于接觸讀寫而產生的各種故障;而且卡中的IC芯片和感應天線完全密封在標準的PVC中，這也進一步提高了應用的可靠性和卡的使用壽命。
* 高安全性非接觸式卡的序列號是唯一的，制造商在產品出廠前已將此序列號固化在芯片中，不可以更改;非接觸式卡與讀寫器之間采用雙向互認驗證機制，即讀寫器要驗證IC卡的合法性，IC卡也要驗證讀寫器的合法性;非接觸式IC卡在數據交換前要與讀寫器進行三次相互認證;而且在通訊過程中所有的數據都加密;此外，卡中各個區域都有自己的操作密碼和訪問條件。
* 適合于多種應用非接觸式IC卡的存貯結構特點使其可以做到一卡多用，能應用于不同的場合或系統，例如，企業或機關內部員工“一卡通”，可用作考勤、食堂就餐、電話管理、停車場、門禁等;校園“一卡通”，可用作學生證、借書證、消費卡、門禁“銅匙”等，此時用戶可根據不同的應用設置不同的密碼和訪問條件。
* 適應于多種要求非接觸式IC卡系統可根據環境與應用對象的不同而做到作用距離不同，如用于高速公路或一般路、橋收費，可選用作用距離為0.6m—20m的系統，如用于電子錢包或公交收費，可選用作用距離僅幾厘米的系統。系統配置相當靈活多樣。
這兩種技術都是目前國際上具有代表性的兩大感應卡技術。LEGIC是由瑞士KABA公司提供的感應式IC卡讀寫技術，MIFARE是由PHILIP公司提供的感應式IC卡讀寫技術。這兩種技術都采用13.56MHZ的近距離非接觸式IC卡通訊頻率標準，其讀寫速度和讀寫距離是相同的;在通訊安全上均采用符合IS09798國際標準的三次互感校驗技術，以對卡和讀寫設備的合法性進行相互校驗;在數據通訊上均采用DSA算法對通訊數據進行加密，以確保卡上的數據不被非法的修改。但在安全性保障上，LEGIC技術是由開發公司向用戶承諾負責的，而MIFARE技術是由用戶自行承擔的。
* MIFARE采用密碼讀寫控制方式，即讀寫設備的監控程序要掌握相應的系統密碼才能對IC卡內的數據進行不同操作(如讀、寫、加值、扣值等)，其優缺點是顯然的，優點是可對不同數據和不同的操作設置不同的密碼，但安全性極易被破壞，因為密碼含在軟件里，容易造成系統密碼泄露或遭到破解。LEGIC不同于MIFARE，它采用授權讀寫控制方式，即讀寫設備必須先獲得“設備授權卡”的授權后才能讀寫本系統的IC卡，而卡的初始化又必須經過上級授權卡的授權，并且只可以在專用的授權設備上進行。因此該授權方式不存在密碼的被破解，只要保證系統各級授權卡、管理卡和專用授權設備不被非法盜用，即可保證系統的絕對安全性。
* MIFARE讀寫模塊與監控計算機之間采用符合單片機外部總線標準的并行標準，讀寫過程可由監控程序逐步控制。LEGIC模塊與監控計算機之間采用串行通訊方式，讀寫進程由模塊自動完成。兩種接口方式相比、LEGIC更便于集成，而MIFARE則可提供更為靈活的控制方式。在抗干擾性能方面，并行總線接口方式的抗干擾性較差，而且受干擾后不易校驗，相對來說串行接口方式抗干擾性較好，而且受干擾后的數據可校驗出來。在此，還特別值得指出的是，由于MIFARE采用外部總線接口，讀寫數據和系統密碼都是通過總線傳遞的，這也埋下了系統安全性的隱患。
* 在防沖撞功能上，MIFARE允許多卡同時進入讀寫范圍，再由讀寫設備逐一處理，如用在公交收費上，這一功能的設置似乎在客流量大時可加快讀卡檢票的速度，但容易造成漏讀卡的情況，駕駛員或監票員也不易監管，極易造成紛爭。LEGIC采用同一時間內只能讀寫一張卡的防沖撞模式，經實踐證明該模式非但保證了卡讀寫的可靠性，不易造成混亂，而且這種單卡操作方式完全適應公交營運的速度要求。
* 在卡的制作上，LEGIC技術采用平面天線技術，制卡工藝簡單，容易國產化，成品卡不怕彎曲，適應性強，價格低。而MIFARE技術用一束束的細銅絲做天線，成品卡過份彎曲和經常搖折會折斷，使卡損壞，故適應性差。而且制作工藝復雜，難以國產化，價格高。
此外，在讀寫模塊的外型尺寸上LEGIC讀寫模塊小于MIFARE的讀寫模塊，并且LEGIC模塊采用+5V單電源供電，MIFARE模塊采用+5V和+12V雙電源供電，因此LEGIC技術比MIFARE技術更利于設備的小型化。
非接觸式IC卡的工作特點，反映在設計與制造過程中存在的一些技術難點，主要集中表現在芯片的制造和卡片的封裝方面。
*無源設計，需由讀寫器向射頻卡發一組固定頻率的電磁波，通過卡內電路產生芯片工作所需直流電壓;
無論是按有源方式還是按無源方式設計的非接觸式IC卡，一個最基本的要求都需要降低功耗，以提高卡片的壽命和擴大應用場合，可以說降低功耗，同保證一定的距離是同等的重要。因此卡內芯片一般都采用非常苛刻的低功耗工藝和有關技術，如電路設計中采用“休眠模式”技術進行設計制造。
由于非接觸式IC卡中需要埋裝天線、芯片和其他特殊部件，為確保卡片的大小、厚度、柔韌性和高溫高壓工藝中芯片電路的安全性，需要特殊的封裝技術和專門設備。
除了卡的通訊安全技術外，還要以卡用芯片的物理安全技術和卡片制造的安全技術這二個方面再和前者構成其強大的安全體系。
*CPU卡、卡中的芯片電路包括MPU(中央處理器)、EEPROM、RAM、ROM等，片內操作系統COS裝在ROM中，有的卡內芯片還集成有協處理器CAU，以提高安全性和工作速度。
正是由于非接觸式IC卡的上述特點，使它在某些領域具有接觸式IC卡無法比擬的優越性，被廣泛應用于電子錢包、鐵路、地鐵、公交、輪渡、高速公路、一般路橋收費、食堂售飯收費、門禁系統、考勤系統、身份證等領域。特別是在地鐵、公交、路橋、輪渡等收費應用中，近期將占到整個卡應用的50%以上。
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