智能卡的基本結(jié)構(gòu)

文章出處：http://www.nyfzw.net 作者：搜狐智能卡技術(shù)博客   人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月10日

    智能卡（Smart Card）也常被翻譯成“聰明卡”、“智慧卡”，還有另外一種稱呼叫做IC卡（Integrated Circuit Card）。一般是指在卡片中嵌入了集成電路芯片，可以利用芯片中的集成電路存儲(chǔ)單元，來進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和一些相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理工作。

    其中核心部分就是智能卡芯片，而芯片首先會(huì)被封裝成一個(gè)獨(dú)立的模塊，然后嵌入到塑料卡基上，對(duì)于非接觸卡片來說卡基上還要埋置設(shè)計(jì)好的天線。

    如果單獨(dú)把智能卡放在我們手上，我們根本沒有任何辦法來操作它，一個(gè)獨(dú)立的智能卡對(duì)于任何應(yīng)用系統(tǒng)而言都是毫無意義的。我們?yōu)榱瞬倏刂悄芸ǎ瑢?duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問，就必須要借助一個(gè)能夠操作智能卡的機(jī)具，通常叫做讀卡器，或者讀寫器（reader），或者終端（terminal），或者卡片受理設(shè)備CAD（card acceptance device）。我們通常熟悉的商場(chǎng)POS（point of sales）機(jī)，銀行ATM（auto-teller machine）機(jī)，手機(jī)，IC卡電表，IC卡水表，IC卡煤氣表，公交車或者地鐵里的驗(yàn)卡機(jī)等等，都可以稱作是終端設(shè)備。我們只有通過這些終端設(shè)備才能夠真正讓智能卡的作用得以發(fā)揮。

    所以從根本上講，智能卡的芯片至少要包括以下三部分：

    數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元

    這是智能卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的地方，按照有些公司的安全考慮，在進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)采用各種各樣的安全措施，常用的是地址亂碼（Address scrambling）技術(shù)，這樣即使將來芯片被別人打開，也不能夠正確獲取其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息。目前用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的技術(shù)主要有EEPROM和Flash兩種主要技術(shù)，它們之間的主要區(qū)別在于數(shù)據(jù)擦除的方式不同。EEPROM可以按照字節(jié)擦除，也就是說寫入的數(shù)據(jù)是多少就擦除多少，然后重新寫入；而Flash則要按照頁面的方式擦除，每個(gè)頁面的大小一般是64個(gè)字節(jié)或者256個(gè)字節(jié)。現(xiàn)在也有其他一些新興的存儲(chǔ)技術(shù)比如鐵電存儲(chǔ)等，但是在實(shí)際應(yīng)用中使用的還很少。

    邏輯控制單元

    這部分主要是控制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的訪問，也就是讀和寫的問題。通過不同的時(shí)序組合，或者是安全機(jī)制來許可或者拒絕來自外部的數(shù)據(jù)訪問要求。一般來說邏輯加密卡需要通過密碼的比對(duì)才能得到讀寫的權(quán)限，而普通的存儲(chǔ)卡只要命令的時(shí)序正確，就能夠訪問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的內(nèi)容。

    輸入輸出接口單元

    這部分是和外界的接口，所有發(fā)送給卡片的數(shù)據(jù)，以及卡片傳遞到外面的數(shù)據(jù)都是通過這個(gè)接口來實(shí)現(xiàn)的。按照卡片的接口形式，可以把卡片分成接觸式和非接觸式的，接觸式的卡片表面帶有接觸的觸點(diǎn)，操作接觸式卡片的終端設(shè)備內(nèi)部都有一個(gè)卡座，在進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的時(shí)候，卡片上的觸點(diǎn)和卡片上的觸點(diǎn)必須始終處于接觸狀態(tài)；而非接觸卡在和終端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的時(shí)候，只要在一定的距離內(nèi)就能夠正常操作，無需把卡片和終端接觸到一起；另外目前也有一些卡片兼?zhèn)浣佑|和非接觸兩種接口，我們稱之為雙界面卡。

    除了上面的這三個(gè)基本的單元之外，對(duì)于CPU卡而言（從嚴(yán)格的意義上講，只有具備CPU的卡片才能夠叫做真正的智能卡），還具有：

    用于數(shù)據(jù)處理的CPU單元

    用于執(zhí)行卡片中的嵌入式程序，完成某種特定的應(yīng)用功能。按照處理能力劃分目前有8位、16位和32位CPU應(yīng)用在智能卡中。按照CPU的種類劃分以51系列為主，還有68HC05系列，H8系列，精簡指令集的RISC系列和ARM系列等。

    用于存儲(chǔ)程序的ROM或者Flash單元

    用戶編寫的COS程序會(huì)被掩模到ROM中或者是下載到Flash中。

    用于緩存的RAM單元

    主要包括一些基本的寄存器和暫存數(shù)據(jù)的RAM。

    用于增強(qiáng)功能的加密引擎

    比如實(shí)現(xiàn)DES加密算法的硬件DES加密模塊，或者為了加快RSA加密處理的加密協(xié)處理器等。

    目前的智能卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間已經(jīng)可以達(dá)到若干兆，程序可以達(dá)到數(shù)百K，這都是隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步而取得的結(jié)果。比起當(dāng)年只有幾K的存儲(chǔ)空間來講，讓那些COS的編寫者更加得心應(yīng)手，開發(fā)的卡片功能也更加強(qiáng)大了。