【安防知識(shí)網(wǎng)】城市一卡通的歷史

　　國內(nèi)各大中城市建設(shè)綜合管理信息系統(tǒng)(或稱“城市一卡通系統(tǒng)”)，又稱為城市通卡系統(tǒng)，其中最主要的一個(gè)構(gòu)成部分就是發(fā)行給用戶的IC卡介質(zhì)。在這個(gè)領(lǐng)域，有一個(gè)幾乎被業(yè)內(nèi)所熟知的名字——Mifare One，又叫M1卡，其正規(guī)的名字為“Mifare Standard”。該產(chǎn)品問世數(shù)十年來，聲名顯赫，橫掃包括城市一卡通系統(tǒng)在內(nèi)的幾乎所有非接觸支付和識(shí)別領(lǐng)域，以至于培育出Mifare產(chǎn)業(yè)，包括芯片設(shè)計(jì)、芯片制造、卡片封裝、讀寫IC的設(shè)計(jì)與制造、讀寫模塊的設(shè)計(jì)制造、相關(guān)讀寫設(shè)備與系統(tǒng)等在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，擁有眾多支持廠商。

　　隨著城市一卡通系統(tǒng)的發(fā)展與成熟，一卡通系統(tǒng)不再僅限于在有限行業(yè)內(nèi)使用，而是變成城市信息化平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分和數(shù)字城市的標(biāo)識(shí)。而應(yīng)用的領(lǐng)域、“錢包”里的金額和每筆交易金額的逐漸增多，其對卡片介質(zhì)的要求也隨之提高，同時(shí)，金融、社保、交通、加油、身份識(shí)別等各行業(yè)領(lǐng)域亦開始出現(xiàn)融合的趨勢。在這樣的情況下，M1的容量問題變得更加突出，即使4Kbytes的升級(jí)版已經(jīng)推出，也依然不能滿足市場要求。

　　隨著應(yīng)用范圍與交易金額的升級(jí)，城市一卡通的卡片由原來的類似計(jì)數(shù)器，漸漸變得如同真正的電子貨幣。用戶與發(fā)卡方、不同應(yīng)用方之間的信任問題變得更加重要，基于此的犯罪行為也變得越來越多，所涉金額越來越大——雖然每個(gè)系統(tǒng)都有健全完善的后臺(tái)，能夠在系統(tǒng)的結(jié)算數(shù)據(jù)中及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)各種異常的交易數(shù)據(jù)，但這也只能做到事后取證，而不能很好地進(jìn)行預(yù)防。

　　基于以上原因，隨后出現(xiàn)的CPU卡逐漸得到人們的關(guān)注。CPU卡能夠滿足更大的容量，具備更加安全的硬件軟件措施，但一直因?yàn)槌杀颈容^高，以及M1也沒有出現(xiàn)真正的安全性問題，所以CPU卡形成了有價(jià)無市的局面。直到有人宣稱M1可以在十幾分鐘內(nèi)就被破解，并且也已經(jīng)有黑客成功復(fù)制卡片，從M1到CPU卡的升級(jí)才終于被業(yè)內(nèi)提到日程上來。

　　誰來代替M1?

　　如果說M1被攻破是大家所關(guān)心的，那么大家更關(guān)注的是用什么來代替M1?從目前的情況來看主要有兩種。

　　其一是用M1的升級(jí)產(chǎn)品Mifare Plus，或者DESFire等，加入AES算法后提高產(chǎn)品的安全性，容量也可以達(dá)到8K。這種選擇的優(yōu)勢在于升級(jí)換代的工作量會(huì)比較小，缺點(diǎn)則是難以滿足逐步增多和復(fù)雜的城市一卡通多應(yīng)用需求，并且雖然增加了新的安全算法，但其安全性還有待進(jìn)一步考證。

　　其二是使用CPU卡片。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)鏈的完善，從芯片到卡片封裝的批量化，一直影響CPU卡片發(fā)展的價(jià)格問題也已經(jīng)解決，但目前運(yùn)營商的主要問題是如何完成從M1到CPU卡的升級(jí)工作，由于缺乏CPU卡及整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，所以對此項(xiàng)工作無從下手。我們很難說哪種方式更好，還需要根據(jù)城市的具體情況來全面考慮。

　　何為CPU卡?

　　IC卡也叫集成電路卡(Integrated Circuit Card)，是1970年由法國人Roland Moreno發(fā)明的，是將一個(gè)專用的集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中，然后封裝而成。

　　IC卡以嵌裝的芯片來劃分可成兩個(gè)大類，分別是存儲(chǔ)器卡和智能卡。存儲(chǔ)器卡采用存儲(chǔ)器芯片作為卡芯，只有“硬件”組成，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和安全邏輯控制等。在技術(shù)上IC卡又可以被分成兩類，分別是普通存儲(chǔ)器卡和邏輯加密存儲(chǔ)器卡。作為普通存儲(chǔ)器卡的卡芯芯片只含有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，通常簡稱為“存儲(chǔ)卡”;而邏輯加密存儲(chǔ)器卡則采用帶有安全邏輯的芯片作為卡芯，可對數(shù)據(jù)存取用密碼保護(hù)，通常簡稱為“加密卡”——前文部分所介紹的Mifare Classic卡片就屬于“加密卡”。[nextpage]

　　而智能卡，也簡稱CPU卡，是采用微處理器芯片作為卡芯，由硬件和軟件共同組成，包括硬件MPU(微處理器)、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、ROM(只讀存儲(chǔ)器)，軟件監(jiān)控程序或操作系統(tǒng)COS等。智能卡從使用方式上可分為接觸式、非接觸式兩大類。接觸式智能卡通過卡座可靠接觸才能對卡中內(nèi)容進(jìn)行讀寫，非接觸式智能卡(非接觸CPU卡與M1卡的比較見BOX)則通過特制的天線就能對卡中內(nèi)容進(jìn)行讀寫。由于芯片封裝在PVC卡內(nèi)部，不會(huì)出現(xiàn)接觸式IC卡芯片外露的現(xiàn)象，故卡片無污染問題，具有易保存、抗污染等優(yōu)點(diǎn)。

　　CPU卡核心——COS

　　COS是指生產(chǎn)IC卡的芯片公司或各大制卡公司開發(fā)的操作系統(tǒng)，如SIEMENS的CardOS、GEMPLUS的MCOS、握奇的TimeCOS等，每種COS都有其各自的特點(diǎn)。筆者以TimeCOS為例簡單介紹CPU卡的特點(diǎn)如下：

　　·支持在一張卡上實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同的應(yīng)用，可建立三級(jí)目錄;

　　·支持電子錢包功能，錢包大小可根據(jù)應(yīng)用需求設(shè)定;

　　·支持多種文件類型，包括二進(jìn)制、定長記錄、變長記錄、循環(huán)、錢包等;

　　·支持多種通訊速率;

　　·支持?jǐn)?shù)字簽名算法;

　　·支持Triple DES算法;

　　·支持安全散列算法，適用SHA算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮;

　　·支持線路保護(hù)功能，可以防止通信被非法竊取或篡改;

　　·可用作安全保密模塊，使用臨時(shí)工作密鑰進(jìn)行DES加密、解密或MAC運(yùn)算;

　　·支持多種容量選擇;

　　·可剪裁性，可根據(jù)用戶需求刪除、修改、增加命令以滿足特殊應(yīng)用需要。

　　總體來說，帶有COS操作系統(tǒng)的CPU卡具有存儲(chǔ)量大、數(shù)據(jù)保密性好、抗干擾能力強(qiáng)、存儲(chǔ)可靠、讀寫設(shè)備簡單、操作速度快、脫網(wǎng)工作能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛，已經(jīng)滲透到了諸如：金融、零售服務(wù)、社會(huì)安全、交通旅游、醫(yī)療保健、政府行政、教育等領(lǐng)域。

　　從M1到CPU卡升級(jí)在即

　　針對M1卡的安全隱患問題，眾多國家、地區(qū)均表示密切關(guān)注，而一些城市也正在規(guī)劃將原先的M1卡系統(tǒng)升級(jí)為更安全的CPU卡。但由于多數(shù)人之前并不能較多了解IC卡知識(shí)，遇到了許多問題和困惑，從而影響了整個(gè)系統(tǒng)升級(jí)的進(jìn)程。針對這些問題和困惑，筆者建議可向IC卡行業(yè)專業(yè)企業(yè)及人員咨詢了解，以制定更加安全有效的升級(jí)規(guī)劃。握奇就擁有專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，能夠提供升級(jí)的咨詢服務(wù)。

　　所謂CPU卡升級(jí)，是指將支持Mifare S50/70的城市通卡系統(tǒng)，通過一系列涉及軟件和硬件的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)同時(shí)支持Mifare卡與CPU卡的發(fā)行與交易，原有的Mifare卡可繼續(xù)使用，并不受影響。而對于發(fā)卡系統(tǒng)，其需要能夠兼容發(fā)行Mifare和CPU卡;終端能夠同時(shí)受理兩種卡，同時(shí)后臺(tái)系統(tǒng)能夠處理兩種類型卡片產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)。

　　因此，CPU卡的升級(jí)并不止是卡片的發(fā)行，其還包括安全認(rèn)證體系、終端設(shè)備、后臺(tái)系統(tǒng)的相應(yīng)完善。要實(shí)現(xiàn)以上的升級(jí)目標(biāo)，需要考慮遵循標(biāo)準(zhǔn)、卡片格式、交易流程、采購與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、與設(shè)備的兼容性、預(yù)留擴(kuò)展空間、應(yīng)用的前景、應(yīng)用的聯(lián)合與政策的影響等問題。

　　結(jié)語

　　M1被破解引發(fā)的IC卡行業(yè)的變革絕不是一朝一夕就可以完成的，這必將是一個(gè)長期的過程，還需要大家繼續(xù)探討和規(guī)劃，但不管怎么樣，我們都在變革中進(jìn)步著——IC卡更加安全和成熟——將是眾多IC卡芯片企業(yè)永遠(yuǎn)的目標(biāo)和使命。