双界面ＣＰＵ卡的可行性分析

李俊华　刘　俊

摘要：通过介绍IC卡的分类和发展，结合不同阶段的IC卡的特点，分析双界面CPU卡的优势和市场可行性

关键词：IC卡 双界面 可行性

一、IC卡概述

IC卡是集成电路卡（Integrated Circuit Card）的简称，是镶嵌集成电路芯片（该芯片可用于编程设计开发）的塑料卡片或者PVC卡片，其外形和尺寸都遵循国际标准（ISO）。芯片一般采用不易挥发性的存储器（只读存储器ROM、随机存储存储器EEPROM）、保护

非加密存储器卡：即普通存储器卡，通常简称为存储卡。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：通常简称为加密卡。在非加密存储器卡的基础上增加了安全加密逻辑电路，该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。

CPU卡：也称智能卡，卡内的集成电路中带有微处理器MPU、存储单元（包括随机存储器RAM、程序存储器ROM/FLASH、随机存储存储器RAM）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。

二、IC卡接触方式

接触式IC卡

接触式IC卡首先它的安全性比磁卡高得多，它的数据经过加密后不可复制，安全密码核对错误有自毁功能，而磁卡佷容易被复制，数据也不安全。所以接触式IC卡在我们的生活发挥了不可替代的作用。主要有以下几点优点：储存容量大；重量轻、体积小，抗干扰能力强，便于携带、易于使用；安全性能高；网络适应性强。

但是从中也暴露出其不可避免的弱点：

因恶劣的使用环境造成接触式智能卡与卡机实践性的磨损，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智能卡频率高的场所，由于插拔卡速度低，造成长时间等待。

2.2非接触式IC卡

非接触式智能卡又称射频卡，它将芯片和天线完全封装在卡片内部，此种卡的的表面没有触点，通过电磁感应方式与读写器进行通信。与接触式智能卡相比较，非接触式卡具有以下优点：可靠性高；操作方便、快捷；加密性能好

2.3 双界面CPU卡

“一卡多用”是IC卡应用所追求的目标，所以为发挥这2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。

双界面卡有以下三种：

1.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。

2.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。

3.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。

三种双界面IC卡中，只有最后一种双界面IC卡才是真正意义上的非接触式双界面CPU卡。

三、双界面CPU卡的技术难点

在实践中发现双界面CPU卡的设计和制作过程中存在一些技术难点。这些关键技术包括：

1.电力来源

双界面IC卡是射频技术和接触卡技术相结合的产物。非接触应用时，由于卡的尺寸限制，使双界面CPU卡的内部不带电池，需要由读写设备通过无线方式供电，经过卡内的稳压电路产生芯片工作所需的直流电压；卡内的天线也需要特殊设计。接触式应用时，要采用接触式读写器端口提供的电源。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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。

6.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。

四、双界面CPU卡的现状

目前使用最多的就是非接触式逻辑加密卡与双界面CPU卡。

在现阶段，国内IC卡应用领域并没有广泛使用双界面CPU卡，这主要由于以下几个原因：

1.卡片造价高

单就卡片本身的成本来说，每张双界面CPU卡的成本在50元以上，少量订购一般在80元左右。

2.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。3.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，国内只有少数几家公司能够封装，但技术不过关造价很高，现在已经基本不再自己封装了（虽然对外还选称能够自己封装）。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。

4.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。

五、结论

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，我们学校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，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，用户在经济和心理上更容易接受。