智能卡技术

第1章 智能卡和射频识别（RFID）技术概论1

1．1 智能卡和射频识别的基础知识1

1．1．1 什么是智能卡1

1．1．2 IC卡的接口设备（读写器）2

1．1．3 射频识别标签2

1．2 IC卡（金融卡）的应用基础3

1．3 智能卡的安全问题6

1．3．1 影响智能卡安全的若干基本问题6

1．3．2 安全措施6

1．3．3 密钥与认证7

1．3．4 卡片的作弊问题7

1．4 识别卡和RFID标签的国际标准8

1．4．1 磁卡的国际标准8

1．4．2 IC卡和RFID标签的国际标准8

1．5 智能卡和RFID标签的诞生与发展10

1．6 本书的特点和内容简介12

思考题14

第2章 磁卡15

2．1 磁卡尺寸．磁条和磁道位置15

2．2 磁条编码技术16

2．3 低矫顽力磁条．高矫顽力低密度磁条和高矫顽力高密度磁条20

2．3．1 基本概念及有关参数20

2．3．2 测试方法20

2．3．3 低矫顽力磁条21

2．3．4 高矫顽力低密度磁条22

2．3．5 高矫顽力高密度磁条23

2．4 金融交易卡24

2．5 主账号格式28

2．6 金融交易内容29

2．7 磁卡存在的问题30

2．8 与磁卡有关的国际标准31

思考题31

第3章 接触式IC卡的物理特性．触点．电信号和传输协议33

3．1 接触式集成电路卡的物理特性33

3．2 接触式集成电路卡的触点尺寸和位置33

3．3 接触式集成电路卡的电信号和传输协议34

3．3．1 操作条件34

3．3．2 触点的电压和电流值35

3．3．3 IC卡的操作过程38

3．3．4 卡的复位39

3．3．5 异步传输的复位应答ATR40

3．3．6 协议和参数选择PPS45

3．3．7 异步半双工字符传输协议(T=0)46

3．3．8 异步半双工分组传输协议(T=1)47

3．4 ISO／IEC7816-10接触式集成电路卡(同步卡)的电信号和复位应答51

3．4．1 触点的电特性52

3．4．2 卡的复位52

3．4．3 复位应答53

3．4．4 触点的停活54

3．5 ISO/IEC7816-12接触式集成电路USB卡电气接口和操作规程54

思考题56

第4章 射频接口和非接触式IC卡国际标准ISO/IEC1444357

4．1 射频接口57

4．1．1 基带信号与载波调制信号57

4．1．2 数字信号的编码方式58

4．1．3 调制方式59

4．1．4 负载调制和反向散射调制61

4．2 ISO/IEC14443-1物理特性64

4．3 ISO／IEC14443-2射频能量和信号接口65

4．3．1 能量传送65

4．3．2 信号接口65

4．4 ISO/IEC14443-3初始化和防冲突68

4．4．1 论询69

4．4．2 TypeA——初始化和防冲突69

4．4．3 TypeB——初始化和防冲突79

4．5 ISO/IEC14443-4传输协议88

4．5．1 PICCTypeA的激活序列88

4．5．2 半双工分组传输协议91

4．5．3 协议操作94

思考题97

第5章 非接触式集成电路卡的国际标准ISO/IEC1569399

5．1 ISO/IEC15693-1物理特性99

5．2 ISO/IEC15693-2空中接口和初始化99

5．2．1 VCD到VICC的通信信号接口99

5．2．2 VICC到VCD的通信信号接口101

5．3 ISO/IEC15693-3防冲突和传输协议106

5．3．1 命令（请求）和响应的通用格式，VICC状态及其转换106

5．3．2 防冲突109

5．3．3 命令和响应112

5．4 扩展命令119

5．4．1 扩展协议120

5．4．2 防冲突方法的扩展协议描述120

5．4．3 扩展协议命令126

思考题132

第6章 智能卡的安全和鉴别133

6．1 对智能卡安全的威胁133

6．2 物理安全133

6．3 逻辑安全134

6．3．1 用户鉴别134

6．3．2 存储区域保护136

6．3．3 智能卡的通信安全与保密137

6．4 密码技术139

6．4．1 对称密码体制141

6．4．2 非对称密码体制149

6．4．3 密钥管理153

6．5 智能卡的安全使用154

思考题156

第7章 IC卡信息编码（数据元和数据对象）157

7．1 ASN．1 的基本编码规则157

7．1．1 编码结构（BER-TLV)157

7．1．2 通用类编码159

7．2 行业间数据对象160

7．2．1 数据对象的格式160

7．2．2 数据对象的标记分配161

7．2．3 编码举例164

思考题．．1 65

第8章 IC卡的组织．安全和命令166

8．1 IC卡和读写器之间数据交换的结构166

8．1．1 命令-响应对166

8．1．2 应用与数据的结构173

8．1．3 安全体系结构177

8．2 安全报文185

8．2．1 SM字段和SM数据对象185

8．2．2 基本SM数据对象186

8．2．3 辅助的SM数据对象188

8．2．4 安全的命令-响应对193

8．3 在ISO/IEC7816中定义的命令196

8．3．1 管理卡和文件的命令196

8．3．2 数据单元处理命令204

8．3．3 记录处理命令208

8．3．4 数据对象处理命令215

8．3．5 安全处理命令218

8．3．6 传输处理命令231

8．3．7 用于结构化卡查询语言的处理命令232

8．4 历史字节．应用标识和应用选择．数据检索245

8．4．1 历史字节245

8．4．2 应用标识和应用选择250

8．4．3 数据检索251

思考题253

第9章 测试技术与标准255

9．1 概述255

9．2 IC卡的一般特性测试255

9．3 接触式IC卡测试方法258

9．3．1 接触式IC卡物理特性测试方法258

9．3．2 测试设备258

9．3．3 接触式IC卡电气特性测试方法259

9．3．4 接口设备电气特性的测试方法259

9．3．5 接触式IC卡逻辑操作的测试方法260

9．3．6 接口设备逻辑操作测试方法261

9．4 非接触式卡测试方法262

9．4．1 静电测试262

9．4．2 VICC和VCD功能测试的测试装置和测试电路263

9．4．3 功能测试——VICC267

9．4．4 功能测试——VCD268

9．4．5 工作场强测试269

9．5 卡操作系统（COS）测试269

9．5．1 测试内容269

9．5．2 测试原理与测试步骤269

思考题274

第10章 IC卡及其专用芯片276

10．1 存储器卡芯片276

10．2 IC卡的逻辑加密芯片(接触式IC卡)283

10．2．1 名词解释283

10．2．2 功能框图284

10．2．3 芯片内部存储区域分配(举例)285

10．2．4 ATMEL公司的逻辑加密卡芯片286

10．2．5 Siemens公司的逻辑加密卡芯片293

10．2．6 几种典型电路分析300

10．3 非接触式IC卡Mifare302

10．3．1 Mifarestandard303

10．3．2 MifarePro308

10．4 移动通信中的SIM卡309

10．4．1 SIM卡概述309

10．4．2 SIM卡的硬件特性312

10．4．3 SIM卡的数据结构313

10．5 智能卡的硬件环境和芯片316

10．5．1 智能卡的微处理器316

10．5．2 智能卡的存储器321

思考题324

第11章 智能卡的操作系统326

11．1 COS概述326

11．2 一个简单的IC卡操作系统示例327

11．3 COS的体系结构331

11．4 COS的命令系统337

11．5 COS设计原则337

11．6 COS的测试340

11．6．1 测试原则340

11．6．2 设计工具与测试仪器340

11．6．3 测试举例（SCOS的测试）341

11．7 Java智能卡343

11．7．1 Java语言及简单程序举例343

11．7．2 Java虚拟机344

11．7．3 Java智能卡的应用程序346

思考题353

第12章 条形码和RFID技术354

12．1 条形码技术354

12．1．1 一维条码354

12．1．2 二维条码355

12．2 RFID技术357

12．2．1 概述357

12．2．2 RFID标签的分类357

12．2．3 RFID的频率特点及规划358

12．2．4 电子标签的形状和封装359

12．2．5 RFID标准制定情况360

12．3 RFID的应用363

12．3．1 一位系统363

12．3．2 RFID在生产流水线中的应用363

12．3．3 RFID在井下人员跟踪管理中的应用363

12．3．4 RFID在图书管理中的应用366

12．3．5 RFID在供应链管理中的应用368

12．3．6 射频识别不停车收费系统369

思考题370

第13章 ISO/IEC18000系列空中接口标准371

13．1 概述371

13．2 ISO/IEC18000-1：参考结构和标准化参数定义372

13．2．1 通信架构和命令372

13．2．2 空中接口标准化参数372

13．3 ISO/IEC18000-3：13．5 6MHz频率下的空中接口通信参数375

13．3．1 模式1(M1)：物理层．防冲突系统和协议375

13．3．2 模式2(M2)：物理层和媒体访问控制参数375

13．3．3 模式2(M2)：命令与响应382

13．3．4 模式2(M2)：防冲突管理386

13．4 ISO/IEC18000-6860～960MHz频率下的空中接口通信参数387

13．4．1 概述387

13．4．2 参数表388

13．4．3 FM0返回链路(适合于类型A和类型B)390

13．4．4 类型A前向链路（编码．数据元．协议和冲突仲裁）391

13．4．5 类型A：命令与响应396

13．4．6 类型B前向链路（编码．数据元．协议和冲突仲裁）402

13．4．7 类型B：命令与响应408

13．5 ISO/IEC18000-7：433MHz频率下的有源标签空中接口通信参数416

13．5．1 物理层416

13．5．2 数据链路层（数据包．命令响应）416

13．5．3 标签采集和冲突仲裁419

13．5．4 物理和媒体访问控制参数420

思考题422

第14章 IC卡接口设备技术423

14．1 IC卡接口设备的组成423

14．2 IC卡适配插座424

14．3 接触式IC卡读写器的接口电路和读写控制425

14．3．1 接触式IC卡读写器的接口电路425

14．3．2 接触式IC卡读写器的控制与读写技术426

14．4 非接触式IC卡读写器的接口电路和读写控制436

14．4．1 非接触式IC卡读写器的基本结构436

14．4．2 MFRC500高集成度读写芯片437

14．5 IC卡的应用设备449

14．5．1 专用的IC卡应用设备449

14．5．2 通用型IC卡应用设备452

思考题453

第15章 中国金融集成电路（IC）卡规范454

15．1 电子钱包/电子存折卡片规范454

15．1．1 机电特性．逻辑接口和传输协议454

15．1．2 数据元和命令459

15．1．3 应用选择461

15．1．4 安全机制463

15．2 电子存折/电子钱包的应用规范466

15．2．1 文件466

15．2．2 命令与状态467

15．2．3 安全470

15．2．4 交易流程472

15．2．5 磁条卡功能477

15．2．6 电子钱包扩展应用指南477

15．3 借记/贷记IC卡规范和终端规范480

15．3．1 文件和数据对象列表480

15．3．2 借记/贷记IC卡交易流程480

思考题483

第16章 IC卡应用技术485

16．1 IC卡的应用概况与技术优势485

16．2 IC卡的应用模式与特点486

16．3 IC卡的应用领域488

16．3．1 IC卡在金融领域的应用488

16．3．2 IC卡在非金融领域的应用491

16．4 IC卡应用系统的开发494

16．5 IC卡应用系统的安全性和可靠性497

思考题498

附录A 识别卡领域国际标准制定情况500

附录B RSA密码算法的实现504

附录C 智能卡的生命周期509

C．1 智能卡设计与制造509

C．1．1 芯片设计509

C．1．2 芯片制造510

C．1．3 模块制造512

C．1．4 卡片制造513

C．2 IC卡的初始化513

C．3 个人化和发行514

C．4 使用阶段514

C．5 使用终结阶段514

附录D英文缩写词515

参考文献521

智能卡是一种集成电路卡(IC card)，广泛地应用于金融、身份证和社会保障等领域，它继承了磁卡以及其他IC卡的所有优点，并有极高的安全、保密、防伪能力。本书对三种IC卡(存储器卡、逻辑加密卡和智能卡)、RFID标签和磁卡的物理结构、逻辑特性、实现方法、测试技术和应用系统等进行了较为全面的论述，较详细地介绍有关的国际标准、安全保密体制和读写设备(读卡器)等。本书的服务对象是从事IC卡、RFID标签及其配套设备的设计、维护、制造的工程技术人员，以及从事与卡有关的应用系统的开发工作人员。本书编写简明、全面、易懂，因此也可作为高等院校师生以及有关工程技术人员、金融界人士的学习参考书。