智能卡介紹
智能卡（Smart Card 或 IC Card），又稱智慧卡、聰明卡、集成電路卡及IC卡，是指粘貼或嵌有集成電路芯片的一種便攜式卡片塑料。卡片包含了微處理器、I/O接口及存儲器，提供了數據的計算、訪問控制及存儲功能，卡片的大小、接點定義目前是由ISO規範統一，主要規範在 ISO7810 中。
智能卡也是內嵌有微芯片的塑料卡（通常是一張信用卡的大小）的通稱。一些智能卡包含一個RFID芯片，所以它們不需要與讀寫器的任何物理接觸就能夠識別持卡人。智能卡配備有CPU和RAM，可自行處理數量較多的數據而不會干擾到主機CPU的工作。智能卡還可過濾錯誤的數據，以減輕主機CPU的負擔。適應於端口數目較多且通信速度需求較快的場合。卡內的集成電路包括中央處理器CPU、可編程只讀存儲器EEPROM、隨機存儲器RAM和固化在只讀存儲器ROM中的卡內操作系統COS(Chip Operating System)。卡中數據分為外部讀取和內部處理部分。
智能卡發展歷史
IC卡是集成電路卡（Integrated Circuit Card）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（Identification Card）。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 Standardization Organization）與國際電工委員會（IEC，International Electrotechnical Commission）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，現在IC卡的應用範圍已不再局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、醫療衛生、政府行政、商品零售、休閒娛樂、學校管理及其它領域。
目前在中國，隨著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，社保領域發卡為1400萬張，其它發卡為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，也預示著中國IC卡市場的巨大發展空間。隨著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。隨著政府智能卡項目的啟動，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，依托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，單純的發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。
在此後的三十多年裡，隨著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。
智能卡相關規範
IC卡是一種很規範的產品，不論其外形，還是其內部芯片的電氣特性，甚至於其應用方法都受一些較嚴格的協議控制。最基礎最重要的一套規範是ISO/IEC 7816協議。這套協議不僅規定了IC卡的機械電氣特性，而且還規定了IC卡（特別是智能卡）的應用方法（包括COS中很多數據結構）。
除了7816協議之外，在各個可能應用IC卡的特定領域內還有一些更為具體的協議，比如在中國，金融領域制定PBOC規範，交通管理體系，社會福利體系都有其特定的規範。這些協議規範都是建立在7816協議基礎之上，且將7816協議加以具體化形成的。
當然，7816協議並不是獨立存在（定義）的，它裡面有很多概念引自於其它一些相關的協議規範。比如在7816協議中有一些數據的組織採用了「BER-TLV」，而有關「BER-TLV」這個概念的詳細表述則是在IEC 8825 ASN.1協議中給出。由此可見7816協議並非完全獨出心裁，能夠採用規範的概念的場合就不自作主張。這使得各種協議規範形成一個嚴密的體系。
智能卡的操作系統
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。
智能卡分類
智能卡是IC卡（集成電路卡）的一種，按所嵌的芯片類型的不同，IC卡可分為三類：
1.存儲器卡：卡內的集成電路是可用電擦除的可編程只讀存儲器EEPROM，它僅具數據存儲功能，沒有數據處理能力；存儲卡本身無硬件加密功能，只在文件上加密，很容易被破解。
2.邏輯加密卡：卡內的集成電路包括加密邏輯電路和可編程只讀存儲器EEPROM，加密邏輯電路可在一定程度上保護卡和卡中數據的安全，但只是低層次防護，無法防止惡意攻擊。
3.智能卡（CPU卡）。
下面將從不同的角度對IC卡進行詳細分類和簡單分析。
一、 根據鑲嵌的芯片的不同劃分為：
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、餐飲業用的客戶菜單卡。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說，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（Card Operating System），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Gemplus、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。
二、 根據卡與外界數據交換的界面不同劃分為：
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 ISO 7816 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 ISO 10536 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。
三、 根據卡與外界進行交換時的數據傳輸方式不同劃分為：
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，目前使用量最大。國際標準 ISO 7816 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。
四、 根據卡的應用領域不同可劃分為：
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折，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。
3．交通卡： 應用廣泛。
4．政府應用卡：現在應用較廣泛，比如最近大力推廣的社保卡。
智能卡用途
從功能上來說，智能卡的用途可歸為如下四點：
1．身份識別
2．支付工具
3．加密 / 解密
4．信息管理
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