智能卡

“智能一卡通”是以IC卡技術為核心，以計算機和通信技術為手段，將智能建築內部的各項設施連接成為一個有機的整體，用户通過一張IC卡便可完成通常的鑰匙、資金結算、考勤和某些控制操作，如用lC卡開啓房門、IC卡就餐、購物、娛樂、會議、停車、巡更、辦公、收費服務等各項活動。而不必像以往攜帶多把沉重的鑰匙開門，去各個對應部門交費等繁雜的操作。整個系統可根據需要對各部門進行監控管理和決策，各局部系統和終端可自動將收集到的信息整理歸納，供系統查詢、彙總、統計、管理和決策。通過IC卡可互相溝通，既滿足各個職能管理的獨立性，又保證整體管理的一致性。從不同使用場合可以分為：校園智能一卡通，小區智能一卡通，辦公大樓智能一卡通，企業智能一卡通，酒店智能一卡通，智能大廈智能一卡通等。根據卡片類型可以分為：IC卡（使用最為廣泛），ID卡（逐步淘汰中），CPU卡（發展趨勢）

IC卡是集成電路卡（Integrated CircuitCard）的英文簡稱，在有些國家也稱之為智能卡、智慧卡、微芯片卡等。將一個專用的集成電路芯片鑲嵌於符合ISO7816標準的PVC（或ABS等）塑料基片中，封裝成外形與磁卡類似的卡片形式，即製成一張IC卡。當然也可以封裝成紐扣、鑰匙、飾物等特殊形狀。

IC卡的最初設想是由日本人提出來的。1969年12月，日本的有村國孝（KunitakaArimura）提出一種製造安全可靠的信用卡方法，並於1970年獲得專利，那時叫ID卡（IdentificationCard）。1974年，法國的羅蘭·莫雷諾（RolandMoreno）發明了帶集成電路芯片的塑料卡片，並取得了專利權，這就是早期的IC卡。1976年法國布爾（Bull）公司研製出世界第一枚IC卡。1984年，法國的PTT（Posts,Telegraphs andTelephones）將IC卡用於電話卡，由於IC卡良好的安全性和可靠性，獲得了意想不到的成功。隨後，國際標準化組織（ISO，International StandardizationOrganization）與國際電工委員會（IEC，International ElectrotechnicalCommission）的聯合技術委員會為之制訂了一系列的國際標準、規範，極大地推動了IC卡的研究和發展。

IC卡較之以往的識別卡，具有以下特點：一是可靠性高──IC卡具有防磁、防靜電、防機械損壞和防化學破壞等能力，信息可保存100年以上，讀寫次數在10萬次以上，至少可用10年；二是安全性好；三是存儲容量大；四是類型多。從全球範圍看，IC卡的應用範圍已不再侷限於早期的通信領域，而廣泛地應用於金融財務、社會保險、交通旅遊、醫療衞生、政府行政、商品零售、休閒娛樂、學校管理及其它領域。

在中國，隨着金卡工程建設的不斷深入發展，IC卡已在眾多領域獲得廣泛應用，並取得了初步的社會效益和經濟效益。2000年，全國IC卡發行量約為2.3億張，其中電信佔據了大部分市場份額。公用電話IC卡1.2億多張，移動電話SIM卡超過4200萬張，其它各類IC卡約6000萬張。2001年IC卡總出貨量約3.8億張，較上年增長26%；發行量約3.2億張，較上年增長40%。從應用領域來看，公用電話IC卡發行超過1.7億張，SIM卡發行5500萬張，公交IC卡為320萬張，社保領域髮卡為1400萬張，其它髮卡為8000萬張。

儘管IC卡的發行量保持了較高的增長率，但市場銷售額在IT市場中的比重還很小。據CCID統計，2001年中國計算機市場銷售額約2502億元，而IC卡市場銷售額不到21億元。IC卡市場還構不成中國IT業的亮點，對IT市場的拉動作用並不明顯。這一方面制約IT企業對IC卡技術的投入，另一方面，也預示着中國IC卡市場的巨大發展空間。隨着政府管理和支持力度的加大、技術研發水平的提升，IC卡市場競爭格局將發生深刻的變化。由於高端芯片、核心模塊、金融POS機、生產設備等被國外企業所掌握，造成國外品牌對一些細分市場的相對壟斷。隨着政府智能卡項目的啓動，移動通信市場的逐步開放，國內企業技術實力和工藝流程的優化，使得國外品牌市場份額受到很大程度的限制，而國內品牌將會有快速的發展。一些從電信市場成長起來的國內IC卡企業，依託雄厚的資金和技術實力，將在身份證、金融、社保、交通等領域繼續拓展業務，直接參與國際化競爭。

2002年乃至今後5年，是中國IC卡應用向縱深發展的時期。中國IC卡市場格局必將由無序走向有序，市場競爭必將由有限走向無限，IC卡市場將逐步走向成熟，進入微利時代。在這種形勢下，單純的髮卡量和新產品的數量並不能衡量IC卡產業與市場的發展水平，市場發展的程度最終取決於IC卡的應用水平及其帶來的社會效益。從可持續發展的角度講，加強行業規範，推動IC卡企業由產品和技術型轉向應用和服務型，將成為中國IC卡市場發展的重要趨勢。

1970年，法國人羅蘭德·莫瑞諾（Roland Moreno）第一次將可進行編程設置的IC（IntegratedCircuit）芯片放於卡片中，使卡片具有更多的功能。當時，他對這項技術的描述是：鑲嵌有可進行自我保護存儲器的卡片。這樣就誕生了世界上第一張IC卡。

在此後的三十多年裏，隨着超大規模集成電路技術、計算機技術以及信息安全技術等的發展，IC卡種類更加豐富，技術也更趨成熟，已在國內外得到了廣泛的應用。

基片：多為PVC材質，也有塑料或是紙製

接觸面：金屬材質，一般為銅製薄片，集成電路的輸入輸出端連結到大的接觸面上，這樣便於讀寫器的操作，大的接觸面也有助於延長卡片使用壽命；觸點一般有8個（C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8,C4和C8設計為將來保留用），但由於歷史原因有的智能卡設計成6個觸點（C1 C2 C3 C5 C6 C7）。另外，C6原來設計為對EEPROM供電，但因後來EEPROM所需的程序電壓（Programming Voltage）由芯片內直接控制，所以C6通常也就不再使用了。

集成芯片：通常非常薄，在0.5mm以內，直徑大約1/4釐米，一般成圓形，方形的也有，內部芯片一般有CPU RAM ROM EPROM。

卡內操作系統COS(Chip Operating System)。卡內操作系統用於響應外界設備對卡片發送的指令，例如驗證計算，讀寫數據，讀卡號，寫入密鑰，鎖定數據區，非法操作自動銷燬卡片的相關設置，驗證讀卡器權限等等的操作。

卡內存儲的數據，一般存儲的數據有：驗證讀卡器權限用的算法，被驗證的密鑰，卡號，數據區（例如：深圳通，羊城通之類的公交卡可以保存餘額、辦卡日期，停車場的卡可以保存進場時間，就餐卡可以保存剩餘金額、使用者信息），

智能卡有什麼用途？

從功能上來説，智能卡的用途可歸為如下四點：

1．身份識別-運用內含微計算機系統對數據進行數學計算，確認其唯一性。

2．支付工具-內置計數器（counter）替代成貨幣、紅利點數、等，數字體的數據。

3．加密/解密-網絡迅速發展的情況下，電子商務的使用率亦大幅成長，部分廠商表示，網絡消費最重要的在於身份的真實性、資料的完整性、交易的不可否認以及合法性，藉由密碼機制如DES、RSA、MD5等，除可增加卡片的安全性外，還可採用離線作業，以降低網絡上的通訊成本。

4．信息-由於GSM行動電話的普及，SIM卡需求量大增，加速智能卡的技術發展，使得行動電話從原來單純的電話功能，延伸到今日的網絡聯機等功能。其信息存儲的功能，使其有着廣泛的商業應用如：

銀行競爭漸趨激烈，為提高客户的忠誠度，並吸引更多新客户加入，各家銀行推出各式紅利優惠方案，並改善客服制度，而藉由智能卡的使用，不僅可達到全天24小時自由轉帳功能，並可以減低銀行員以及客户的書面作業程序時間。市場上已有多家銀行發行智能卡，而MasterCard以及VISA兩大信用卡集團也即將換髮智能卡。

一旦健保卡IC化，個人醫療紀錄可儲存於芯片中，不論到那家醫院就診，皆可得知個人醫療狀況，醫師可立即得知病患的就診紀錄，病患也可免除報表填寫的時間，並減少醫院病歷檔案維護成本。此外，國民身分證也可IC化，並將所有個人辨識資料例如指紋、生日、個人檔案存入芯片中，還可作為護照使用，新加坡以及馬來西亞政府已開始使用。

門禁控制對企業及學校來説相當重要，智能卡除了可用作一般門禁管理外，還可儲存小額款項，與一般商店合作消費，提高卡片的功能性，例如英國某門禁系統製造商將原本使用於門禁上的智能卡同時可應用於提款機上，便結合了門禁與電子錢包的功能。

2011年，中國IC卡實現銷售收入約90億元，比2010年增長11.1%，銷售數量達24.3億張，比上年增長13.6%，創歷史新高。預計未來三年，中國IC卡行業有望以14%左右速度增長。截止2011年底，中國電信領域採購的IC卡累計達60億張左右，是中國IC卡第一消費市場。2011年中國移動用户數達到了9.9億，移動用户滲透率為72.0%，同時，中國SIM卡市場髮卡量達到8.9億張。隨着移動用户滲透率的進一步攀升，中國SIM卡的增長速度會逐漸放緩，未來3-5年最終進入平穩期。未來兩年，中國二代身份證市場將處於髮卡穩定期。不過,2014年首批二代證（十年有效期）到期將又一次帶動中國身份證IC卡市場的增長。截至2011年底，中國社保卡累計發行量僅為1.9億，滲透率不足14%；根據人社部規劃，十二五期間中國社保卡的發行量有望達到6.1億。所以，預計2015年前，中國社保卡發行量將有較大幅度的增長。

除此之外，中國金融IC卡、健康卡、移動支付、城市通卡等IC卡細分市場，在政府政策的支持和市場的推動下，也有望產生較大幅度的增長。

優點

1便於隨身攜帶：光卡可以方便地放到錢包中或者卡包中，可以郵寄。

2存儲容量大：一張卡可保存4-6兆字節的信息。其它便攜式信息介質（磁卡、IC卡、縮微膠片）均無法與其相比。

3信息記錄的高可靠性與高安全性：由於是激光打孔式的記錄方法，因此該卡片不怕任何電/磁干擾，有很強的抗水，抗污染及抗劇烈温度變化的能力。任何人以任何方法試圖改變卡中信息的內容，必須留下痕跡。

4高保密性：Canon光卡擁有獨特設計的光卡信息保密措施，可以作到一卡一碼，該碼無法用常規方法讀取，更無法破譯。

5相對價格便宜

下面將從不同的角度對IC卡進行詳細分類和簡單分析。

1． 存儲卡：卡內芯片為電可擦除可編程只讀存儲器EEPROM（Electrically Erasable ProgrammableRead-onlyMemory），以及地址譯碼電路和指令譯碼電路。為了能把它封裝在0.76mm的塑料卡基中，特製成0.3mm的薄型結構。存儲卡屬於被動型卡，通常採用同步通信方式。這種卡片存儲方便、使用簡單、價格便宜，在很多場合可以替代磁卡。但該類IC卡不具備保密功能，因而一般用於存放不需要保密的信息。例如醫療上用的急救卡、餐飲業用的客户菜單卡。常見的存儲卡有ATMEL公司的AT24C16、AT24C64等。

2．邏輯加密卡：該類卡片除了具有存儲卡的EEPROM外，還帶有加密邏輯，每次讀/寫卡之前要先進行密碼驗證。如果連續幾次密碼驗證錯誤，卡片將會自鎖，成為死卡。從數據管理、密碼校驗和識別方面來説，邏輯加密卡也是一種被動型卡，採用同步方式進行通信。該類卡片存儲量相對較小，價格相對便宜，適用於有一定保密要求的場合，如食堂就餐卡、電話卡、公共事業收費卡。常見的邏輯加密卡有SIEMENS公司的SLE4442、SLE4428，ATMEL公司的AT88SC1608等。

3．CPU卡：該類芯片內部包含微處理器單元（CPU）、存儲單元（RAM、ROM和EEPROM）、和輸入/輸出接口單元。其中，RAM用於存放運算過程中的中間數據，ROM中固化有片內操作系統COS（Chip OperatingSystem），而EEPROM用於存放持卡人的個人信息以及發行單位的有關信息。CPU管理信息的加/解密和傳輸，嚴格防範非法訪問卡內信息，發現數次非法訪問，將鎖死相應的信息區（也可用高一級命令解鎖）。CPU卡的容量有大有小，價格比邏輯加密卡要高。但CPU卡的良好的處理能力和上佳的保密性能，使其成為IC卡發展的主要方向。CPU卡適用於保密性要求特別高的場合，如金融卡、軍事密令傳遞卡等。國際上比較著名的CPU卡提供商有Gemalto(金雅拓)、G&D、Schlumberger等。

4．超級智能卡：在CPU卡的基礎上增加鍵盤、液晶顯示器、電源，即成為一超級智能卡，有的卡上還具有指紋識別裝置。VISA國際信用卡組織試驗的一種超級卡即帶有20個健，可顯示16個字符，除有計時、計算機匯率換算功能外，還存儲有個人信息、醫療、旅行用數據和電話號碼等。

5．光卡：在1981年由美國一家公司提出光卡概念，從而豐碩了卡片式數據存儲方式。光卡（Optical Card）由半導體激光材料組成的，能夠儲存記實並再生大量信息。光卡紀錄格局形成了兩種格局：Canon型和Delta型。這兩種形式均已被國際標準化組織接收為國際標準。光卡具有體積小，便於隨身攜帶，數據安全可靠，容量大，抗干擾性強，不易更改，保密性好和相對價格便宜等長處。

1．接觸式IC卡：該類卡是通過IC卡讀寫設備的觸點與IC卡的觸點接觸後進行數據的讀寫。國際標準ISO7816對此類卡的機械特性、電器特性等進行了嚴格的規定。

2．非接觸式IC卡：該類卡與IC卡設備無電路接觸，而是通過非接觸式的讀寫技術進行讀寫（如光或無線技術）。其內嵌芯片除了CPU、邏輯單元、存儲單元外，增加了射頻收發電路。國際標準ISO10536系列闡述了對非接觸式IC卡的規定。該類卡一般用在使用頻繁、信息量相對較少、可靠性要求較高的場合。

3．雙界面卡：將接觸式IC卡與非接觸式IC卡組合到一張卡片中，操作獨立，但可以共用CPU和存儲空間。

4．混合卡：混合卡也存在多種形式，將IC芯片和磁卡同做在一張卡片上，將接觸式和非接觸式融為一體，一般都稱為“混合卡”。

1． 串行IC卡：IC卡與外界進行數據交換時，數據流按照串行方式輸入輸出，電極觸點較少，一般為6個或者8個。由於串行IC卡接口簡單、使用方便。國際標準ISO7816所定義的IC卡就是此種卡。

2． 並行IC卡：IC卡與外界進行數據交換時以並行方式進行，有較多的電極觸點，一般在28到68之間。主要具有兩方面的好處，一是數據交換速度提高，二是現有條件下存儲容量可以顯著增加。

1． 金融卡：也稱為銀行卡，又可以分為信用卡和現金卡兩種。前者用於消費支付時，可按預先設定額度透支資金；後者可作為電子錢包或者電子存摺，但不能透支。

2． 非金融卡：也稱為非銀行卡，涉及範圍十分廣泛，實際包含金融卡之外的所有領域，諸如電信、旅遊、教育和公交等等。

主動卡 (Active card)-內含供電設備（電池），甚至有屏幕、鍵盤。

被動卡 (Passive card)-由外部提供電源。

智能卡與IRD電壓分別有3V 5 V ± 10%，即 2.7 V to 5.5 V.GSM智能卡也是5V，但手機內部其他部件都是3V，所以和智能卡有個額外的電壓轉換部件。

卡片內部運作除了硬件之外還有其軟件，通常會需要一個內核COS（Chip OperatingSystem）提供服務，也就是智能卡操作系統， 通常稱為芯片操作系統COS，COS一般都有自己的安全體系，其安全性能通常是衡量COS的重要技術指標。 COS功能包括：傳輸管理、文件管理、安全體系、命令解釋。

智能卡內部軟件系統架構如下：硬件(Hardware) → COS → AP (Application)

有些COS可以提供Java語言的服務，產生一個分支稱為Java Card。Visa國際組織因此利用Java語言，發展出Visa OpenPlatform之卡片，後來則改稱為Global Platform。MasterCard國際組織則支持另一個MULTOS (MULTti Operating System)平台。不管是Global Platform或是MULTOS，應用服務提供者可以隨時在此兩者平台上開發新的應用程序單元（Applet）去運行特定的功能，不必再經過Mask開發之過程，大大減少了開發的費用與時間。

ISO 7816（接觸式智能卡，規定了規格/電氣特性/通訊協議/部件等各方面）

ISO 14443（非接觸式智能卡）