FM1208非接觸CPU卡讀寫(xiě)系統的研制

4 非接觸CPU卡FM1208的COS
由于CPU卡具有很高的安全性及一張卡支持多種應用的特點(diǎn)，所以IC卡家族中CPU卡的使用范圍正日益擴大。類(lèi)似一臺計算機，CPU卡內也有CPU、存儲器和輸入輸出接口，所以在應用中CPU卡也必然需要操作系統。上海復旦微電子股份有限公司成功地開(kāi)發(fā)了自主版權的CPU卡操作系統――FMCOS(FMSH Card Operating System)。該操作系統符合ISO7816系列標準及《中國金融集成電路(IC)卡規范》，適用于保險、醫療保健、社會(huì )保障、公共事業(yè)收費、安全控制、證件、交通運輸等諸多應用領(lǐng)域，特別是在金融領(lǐng)域。
FMCOS詳細規定了電子錢(qián)包、電子存折和磁條卡功能(Easy Entry)3種基本應用。
FMCOS特點(diǎn)如下：
①支持Single DES、Triple DES算法，且可自動(dòng)根據密鑰的長(cháng)度選擇Single DES、Triple DES算法。
②支持線(xiàn)路加密、線(xiàn)路保護功能，防止通信數據被非法竊取或篡改。
③支持在一張卡上實(shí)現多個(gè)不同的應用：可建立三級目錄。
④支持電子錢(qián)包功能，錢(qián)包大小可由用戶(hù)自行設定。
⑤支持多種文件類(lèi)型，包括二進(jìn)制文件、定長(cháng)記錄文件、變長(cháng)記錄文件、循環(huán)文件、錢(qián)包文件。
⑥支持ISO7816-3：T=0(字符傳送)通信協(xié)議。
⑦滿(mǎn)足銀行標準：符合《中國金融集成電路(IC)卡規范》。
⑧防插拔功能：交易處理過(guò)程中非正常拔出的卡片自動(dòng)恢復。
FMCOS由傳輸管理、文件管理、安全體系、命令解釋4個(gè)功能模塊組成。
①傳輸管理：按ISO7816-3標準監督卡與終端之間的通信，保證數據正確地傳輸，防止卡與終端之間通信數據被非法竊取和篡改。
②文件管理：將用戶(hù)數據以文件形式存儲在EEP-ROM中，保證訪(fǎng)問(wèn)文件時(shí)的快速性和數據安全性。
③安全體系：安全體系是FMCOS的核心部分，它涉及對卡的鑒別與核實(shí)，以及對文件訪(fǎng)問(wèn)時(shí)的權限控制機制。
④命令解釋?zhuān)焊鶕邮盏降拿顧z查各項參數是否正確，執行相應的操作。

5 系統開(kāi)發(fā)基礎及芯片選型
(1)射頻基站芯片的選擇和使用
基站芯片用于非接觸射頻卡與中央處理器之間的信息通信。以下芯片均可以實(shí)現對FM1208等符合ISO14443 TYPA標準的CPU卡的讀寫(xiě)，可以參考相關(guān)文檔。本設計主要以卡片為主，所以對于基站芯片的具體應用，可以參考相關(guān)文檔。
◆Philips系列芯片：RC500、RC522、RC531、RC632。
◆復旦系列芯片：FM1702N、FM1702SL，、FM1715N、FM1725N。
◆TI公司的基站芯片：RI-R6C-001A、TRF7960。
◆EM公司基站芯片：EM4094、EM4294。
(2)單片機的選擇和使用
對于非接觸射頻卡的信息處理，根據功能和速度的要求，可以選擇不同的方案。各種CPU芯片各有優(yōu)缺點(diǎn)。
◆8051單片機：價(jià)格低廉，入門(mén)簡(jiǎn)單，貨源充足。
◆AVR單片機：價(jià)格適中，速度快，外設豐富。
◆ARM：功能強大，速度快，可運行RTOS。
(3)ISO14443-3、ISO14443-4
這兩部分是學(xué)習和操作非接觸CPU卡的核心。
①I(mǎi)SO／IEC14443-3規定了鄰近卡(PICCs)進(jìn)入鄰近耦合設備(PCDs)時(shí)的輪尋，通信初始化階段的字符格式，幀結構，時(shí)序信息。REQ和ATQ命令內容，從多卡中選取其中一張的方法，初始化階段其他必需的參數。這部分規定同時(shí)適用于A(yíng)型PICCs和B型PICCs。
②ISO／IEC14443-4規定了非接觸半雙功塊的傳輸協(xié)議，并定義了激活和停止協(xié)議的步驟。這部分傳輸協(xié)議同時(shí)適用于A(yíng)型卡和B型卡。
(4)IS07816-4
這一部分是學(xué)習和操作，SAM的基礎，其中規定了：由接口設備至卡以及相反方向所發(fā)送的報文、命令和響應的內容；在復位應答期間卡所發(fā)送的歷史字節的結構及內容；當處理交換用的行業(yè)間命令時(shí)，在接口處所看到的文件和數據的結構；訪(fǎng)問(wèn)卡內文件和數據的方法；定義訪(fǎng)問(wèn)卡內文件和數據的權利的安全體系結構；安全報文交換的方法；訪(fǎng)問(wèn)卡所處理算法的方法(本標準不描述這些算法)。

6 SAM卡在系統中的應用
根據應用方式，SAM卡在系統中的應用可分為：
①硬密鑰，即在終端機具中安裝SAM卡座，所有的認證都是由安裝在SAM卡座中的SAM卡進(jìn)行運算的。這樣在終端機具維修時(shí)，只要取出SAM卡座中的SAM卡，這臺終端機具就是空的了。所以，所有的銀行設備都采用SAM卡的認證模式。
②軟密鑰，即終端機具中沒(méi)有SAM卡座，這個(gè)密鑰的運算實(shí)際上是由終端機具完成的，這樣客戶(hù)的密鑰就等于存在終端機具中，廠(chǎng)家拿回終端機具維修時(shí)，極易造成密鑰流失。

結 語(yǔ)
Mifare算法的破解，給城市公用事業(yè)IC卡系統安全敲響了警鐘。在科技化、信息化飛速發(fā)展的當今時(shí)代，只有不斷創(chuàng )新、不斷提高城市公用事業(yè)IC卡系統的安全系數及技術(shù)水平，才能有更高、更遠的發(fā)展，也才能為國家的信息發(fā)展作出貢獻。非接觸CPU卡智能卡技術(shù)正成為一種技術(shù)上更新?lián)Q代的選擇，用CPU卡替換邏輯加密卡的時(shí)代已到來(lái)。