《電子技術(shù)應(yīng)用》
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智能系統(tǒng)“一卡通”的現(xiàn)狀分析
智能交通網(wǎng)
未名
摘要: 所謂“一卡通”,就是在同一張卡上實現(xiàn)多種不同功能的智能管理,一張卡上通行很多的設(shè)備,而不是不同功能有不同的卡,不同的機在不同的卡上使用,例如萬卡科技的一卡通就能實現(xiàn)一卡多用。
Abstract:
Key words :

        所謂“一卡通”,就是在同一張卡上實現(xiàn)多種不同功能的智能管理,一張卡上通行很多的設(shè)備,而不是不同功能有不同的卡,不同的機在不同的卡上使用,例如萬卡科技的一卡通就能實現(xiàn)一卡多用。

        背景
        一卡通系統(tǒng)最根本的需求是“信息共享、集中控制”,因此系統(tǒng)的設(shè)計不應(yīng)是各單個功能的簡單組合,從統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一的身份認(rèn)證體系、數(shù)據(jù)傳輸安全、各類管理系統(tǒng)接口、異常處理等軟件總體設(shè)計思路的技術(shù)實現(xiàn)考慮,使各管理系統(tǒng),各讀卡終端設(shè)備綜合性能的智能化達(dá)到最佳系統(tǒng)設(shè)計。
        由于“信息共享、集中控制”的基本思想,一卡通被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),比如村民一卡通、校園一卡通,企業(yè)一卡通,醫(yī)保一卡通,城市一卡通等等。目前一卡通行業(yè)的科技發(fā)展日新月異,開始逐漸融入我們?nèi)粘J褂玫氖謾C卡當(dāng)中,目前內(nèi)蒙古電信建設(shè)的手機一卡通,已成為國內(nèi)手機一卡通應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)模板。


        一卡通的分類
        目前一卡通應(yīng)用于各行各業(yè),根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn),可以有不同的分類。根據(jù)一卡通的介質(zhì)來分,分為只讀型和讀寫型。只讀型的一卡通一般是運用卡上的ID號來實現(xiàn)身份認(rèn)證,并在后臺進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,如磁條卡,條碼卡,載有ID號的PVC卡,非接觸式IC卡(射頻卡)。讀寫型的一卡通運用范圍比較廣泛,卡片即作為身份認(rèn)證ID,也可以寫卡操作,讀寫型的卡片,即IC卡,分接觸式和非接觸式的,非接觸式的是當(dāng)今及以后的主流。非接觸式IC卡說就是射頻(RFID)卡,卡內(nèi)有內(nèi)置芯片,以飛利浦的Mifare卡為例,是有多個讀寫扇區(qū)組成,可以進(jìn)行加密、存儲、讀取、改寫。現(xiàn)今的射頻卡技術(shù)發(fā)展到CPU卡階段,除加密、存儲、讀取、改寫外,并具有運算及動態(tài)加密功能。CPU卡為今后的主流。而手機SIM/UIM卡近年來與射頻技術(shù)融合在一起,形成一個新的介質(zhì),即手機一卡通。
        根據(jù)運用的行業(yè)性質(zhì)來劃分,可以分為公用一卡通和民用一卡通。公用一卡通,一般是政府的單位發(fā)放,發(fā)卡量非常大,后臺軟件平臺比較復(fù)雜,穩(wěn)定性要求高,如消費卡,公交卡,市民卡,社??ǎt(yī)療卡等,廣義的說,身份證,也是公用一卡通的一種,只是僅限于公民的身份認(rèn)證。民用一卡通,就是五花八門,企業(yè)一卡通,居民小區(qū)一卡通,校園一卡通,消費一卡通,俱樂部會所一卡通等等,一般應(yīng)用于門禁、停車場管理、員工考勤就餐管理、會員消費管理、控水控電管理、學(xué)生上機管理、學(xué)校圖書管理等等,各個運用子系統(tǒng)逐年細(xì)化,發(fā)卡量相對較小,參與廠家眾多,呈百花齊放的態(tài)勢。
        根據(jù)運用的具體行業(yè),一卡通主要在智能樓宇、數(shù)字小區(qū)、數(shù)字化校園、移動通訊、電信、銀行、廣播電視、醫(yī)療衛(wèi)生、牢教等領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用,并取得良好的社會效應(yīng)。         “一卡通”概念詮釋
        一卡通系統(tǒng)是通過一張卡實現(xiàn)多種不同功能的智能管理。一張卡上通行很多的設(shè)備,而不是不同功能有不同的卡,不同的卡在不同的設(shè)備上使用。多種不同的設(shè)備都掛在一條數(shù)據(jù)線上,通過一條數(shù)據(jù)線跟管理計算機通訊,在同一套系統(tǒng)軟件,同一臺計算機上,同一個數(shù)據(jù)庫內(nèi),進(jìn)行不同數(shù)據(jù)的信息交換。實現(xiàn)卡的發(fā)行、取消、報失、卡的資料查詢等。
        各種使用功能準(zhǔn)確明了,方便快捷。廣泛應(yīng)用于城市公共交通、高速公路自動收費、智能大廈、各種公共收費、智能小區(qū)物業(yè)管理、考勤門禁管理、校園和廠區(qū)一卡通系統(tǒng)中。集RF射頻技術(shù)、智能卡應(yīng)用技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)于一體,來實現(xiàn)某一管理區(qū)域的集中管理,使人們充分享受現(xiàn)代科技給日常工作和生活帶來的便利和安全。
        在智能卡領(lǐng)域,在各種卡類雜志,“一卡通”運用得比較頻繁,但究竟什么是“一卡通”?其概念含義到底是什么?到目前還沒有準(zhǔn)確明晰、令人滿意的解釋。
        目前來說,“一卡通”概念應(yīng)該是“一卡一庫一線,即一條網(wǎng)絡(luò)線連接一個數(shù)據(jù)庫(PC機),通過一個綜合性的軟件,實現(xiàn)設(shè)置IC卡管理、查詢等功能,實現(xiàn)整個系統(tǒng)的“一卡通”。


        下面予以分別解釋說明:
        所謂“一卡”,就是在同一張卡上實現(xiàn)多種不同功能的智能管理,一張卡上通行很多的設(shè)備,而不是不同功能有不同的卡,不同的機在不同的卡上使用。有些錯誤的認(rèn)為,既然是“一卡通”設(shè)備,那么所有的卡(包括磁卡、lD卡、接觸式IC卡、非接觸式IC卡等)就都能讀、都能通了。“一卡通”,首先要求是該卡的讀寫設(shè)備必須與該卡一致。其次要求該卡必須是具有多分區(qū)及密碼校驗,保證彼此的獨立性、安全性、實用性的智能卡,如MFARE卡具有獨立密匙的16個功能分區(qū),在M|FARE系統(tǒng)設(shè)備里,只要MlFSREHHU卡留有空位,不將密碼封住,各設(shè)備相互之間訂好協(xié)議,則一個公司多種不同的設(shè)備,能用一張卡相通。不同的公司用同-類設(shè)備,同一張卡,只要是MFARE的技術(shù),及其模塊系統(tǒng),只要卡還有空的區(qū)域,就可以用,這就是所謂的“一卡”。
        所謂“一線”,就是一條線通多種信息,多種不同的設(shè)備都掛在一條線上,通過一條線跟PC機一個接口把所有的設(shè)備都串起來,進(jìn)行不同數(shù)據(jù)的信息交換。如果很多設(shè)備都掛在PC機上,那么每臺設(shè)備跟PC機就占了一條線,而PC機都需要給它提供通訊接口。這樣,設(shè)備多,通訊接口多,而計算機的的通訊接口是有限的,并不能滿足要求。而且在安裝使用過程中,做不到那么多線都跟PC機相通,這種做法是不可取的。
        所謂“一庫”,就是在同一個軟件、同一臺PC機上、同一個數(shù)據(jù)庫內(nèi)、實現(xiàn)卡的發(fā)行、卡的注銷、卡的報失、卡的資料查詢等,準(zhǔn)確明了、方便快捷,這叫“一庫”。現(xiàn)在,市面上所謂的“一卡通”,就是凡該公司做的設(shè)備都可以用該公司卡,至于誰的數(shù)據(jù)庫、誰的平臺、誰的軟件,到各自發(fā)行處去發(fā)行,這并不是真正的“一卡通”。只有在同一個軟件上面才能達(dá)到真正的“一卡通”。         “一卡通”的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
        由于“一卡通”的真正含義是“一卡一線一庫”。在結(jié)構(gòu)上便顯示出以下獨特的優(yōu)勢:
        1.數(shù)據(jù)共享:加快了數(shù)據(jù)交換的速度。
        2.全面檢索:因有一總數(shù)據(jù)庫,只要給出查詢字段名,就可在此庫中一次性查出相關(guān)所有記錄,提高效率,減少出錯。
        3.全面統(tǒng)計:因只有一個數(shù)據(jù)庫,報表可及時生成,無須再逐一查詢各個PC機。
        4.實時監(jiān)控查詢?nèi)魏我粋€終端機使用與記錄、情況。
        5.操作簡單:只需一次,最多二次步驟,即可實現(xiàn)功能,無需多次轉(zhuǎn)換。
        6.減少設(shè)備投資,降低成本。
        另外,因一卡通的“卡”具有多用性、兼容性,仍以MIFARE卡為例,其芯片可劃分為16個區(qū)域,且各個區(qū)域均可設(shè)置各自的區(qū)域密碼,其本身的安全可靠性、獨立性又可延伸為以下特點:
        1.功能分區(qū)域占用:不同功能分別占不同區(qū)域且可加密。
        2.軟件不同但可分區(qū)共用:不同軟件下,功能仍可分別占用不同區(qū)域,加密功能可獨立使用,互不干擾。
        例:某小區(qū)內(nèi),先安裝甲公司的“一卡通”設(shè)備,可實現(xiàn)五個功能,在發(fā)行專用IC卡時,占用了卡中的五個區(qū)域,并加密。稍后,乙公司又在這一小區(qū)安裝了由乙公司生產(chǎn)的終端設(shè)備,可用IC卡實現(xiàn)三個功能。這種情況下,可利用IC卡芯片之優(yōu)勢,將甲公司發(fā)行的IC卡,再在乙公司的軟件下發(fā)行,占用5/16以外的三個區(qū)域,且加密。依次類推,直至所有區(qū)域全被發(fā)行占用。以后此小區(qū)內(nèi),可持這張IC卡,通行甲、乙公司的終端設(shè)備,實現(xiàn)“一卡通”。


        智能系統(tǒng)“一卡通”現(xiàn)狀分析
        隨著科學(xué)技術(shù)的推廣運用,現(xiàn)代社會幾乎各個行業(yè)的眾多部門都召|(zhì)進(jìn)了IC卡智能管理系統(tǒng)。根據(jù)市場現(xiàn)狀,準(zhǔn)確實效的“一卡通”,已成為“勢所必出”的必然要求。于是,無論是制卡公司、芯片供應(yīng)商、系統(tǒng)集成商、應(yīng)用商,均推出了“一卡通”。
        其實,現(xiàn)在行業(yè)人士所說的“一卡通”,只是一種廣義上的單個功能組合后的產(chǎn)物。如某廠家生產(chǎn)出諸如門禁、停車場、巡更等單項智能系統(tǒng),有其各自獨立的設(shè)備和軟件,在市場趨勢下,廠家將這些系統(tǒng)組合在一起,安裝在某一區(qū)域,因為是一張IC卡通行,所以統(tǒng)稱為“一卡通”。
        這種所謂的“一卡通”具有如下不足之處:
        (一)多個軟件多個發(fā)行系統(tǒng):如果要實現(xiàn)一卡通行,則要在各個系統(tǒng)中逐一發(fā)行這張卡,相當(dāng)于逐一通告每個軟件,此卡可通行。操作流程繁瑣低效。
        (二)多個數(shù)據(jù)庫,多個PC機(即電腦):如果查詢某張IC卡之消費記錄,只能在各個PC機、數(shù)據(jù)庫上逐一錄入卡號、逐一查詢后,再加以統(tǒng)計。費時不便。
        (三)無共享數(shù)據(jù)庫,無法實現(xiàn)總統(tǒng)計、總檢索的一次性簡便操作的功能。
        (四)成本高,操作繁瑣。
        綜上所述,這種“一卡通不確切、成本高、費用大、數(shù)據(jù)運行速度慢,只能是作為未真正實現(xiàn)“一卡通”軟件功能之前的一種過渡。         實現(xiàn)“一卡通”軟硬件條件
        “一卡通”作為智能卡領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢,是一項復(fù)雜而講究的系統(tǒng)應(yīng)用工程,其硬件和軟件都要達(dá)到一定的條件和標(biāo)準(zhǔn),否則難以做到真正意義上的“一卡通”。
        首先,要有制作“一卡通”的卡。
        這種卡必須是多分區(qū),與分區(qū)密碼校驗,具有多用性、兼容性、安全性、可靠性的智能卡,這是“一卡通”的前提條件?,F(xiàn)在市面上卡類很多,從早期的條碼卡、磁卡到接觸式IC卡、再到非接觸式IC卡、CPU智能卡等。發(fā)展很快,也越來越先進(jìn)。構(gòu)造簡單,只讀不寫,無區(qū)域、無防偽、不多用的卡。如條碼卡、磁卡、ID卡以及一些不帶CPU功能的卡是不能做“一卡通”的。下面簡單介紹一下智能卡的種類和特點,其優(yōu)劣一覽便知:


        智能卡種類:
        1.加密存儲器卡(SecurityCards接觸型)
        2.非加密存儲器卡(MemoryCards接觸型)
        3.預(yù)付費卡(PrepaymentCards接觸型)
        4.CPU卡(SmartCards接觸型)
        5.射頻加密卡(RF1D非接觸卡)
        6.射頻CPU卡(RFID非接觸卡)
        7.P型IC卡(并行通信IC卡)
        特點:
        1.抗破壞性和耐用性:
        智能卡是由硅片來存儲信息的,先進(jìn)的硅片制作工藝完全可以保證卡的抗磁性、靜電及各種射線能力,而且由于硅片的體積小,里面有環(huán)氧層的保護(hù),外面有PCB板及基片的保護(hù)。因此,抗機械、化學(xué)破壞能力很強。這些在IS07816-1中都有詳細(xì)的規(guī)定。現(xiàn)在智能卡已做得十分精致、耐用。信息保存期都在100年以上。而且讀寫方便,讀寫次數(shù)高達(dá)100,000次以上,即使考慮到多種影響因素,一張智能卡也至少可以使用十年以上。
        2.存儲容量和靈活性:
        智能卡的容量可以做到幾干個字節(jié),而且智能卡上存儲區(qū)可以分割,可以有不同的訪問級別,這為信息處理及一卡多用提供了方便。
        3.加密性:
        智能卡系統(tǒng)具有很強的加密性,首先體現(xiàn)在芯片的結(jié)構(gòu)和讀取方式上,智能卡容量較大,而且存儲器的讀取和寫入?yún)^(qū)域可任意選擇。因此,靈活性較大,即使一般的存儲器卡,采用特定的技術(shù),也具備較強的保密性。對于加密存儲器卡,對卡密碼核對有嚴(yán)格的次數(shù)限制,超過規(guī)定的次數(shù),卡將被鎖死。智能卡的加密性,還體現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計上,由于智能卡屬于可以隨身攜帶的數(shù)字電路,而數(shù)字電路的各種硬件加密手段都可用來提高系統(tǒng)的加密性。另外,在軟件設(shè)計上,可采用各種加密算法,大大增強了系統(tǒng)的安全性。
        以上是針對“一卡通”的概念及其運用的粗淺看法,相信智能化“一卡通”的運用將一定會走向更實用更完美的境地。         其他說明:
        “一卡通用”、“一卡多用”已成為現(xiàn)今智能卡的應(yīng)用主題。作為目前全國最大的IC卡應(yīng)用領(lǐng)域之一,城市建設(shè)一卡通,涉及城市公交、地鐵、出租車、道橋收費、供水、供氣、供熱、住宅小區(qū)等許多領(lǐng)域,TimeCOS/DI正是符合該應(yīng)用要求的智能卡。
        這種智能卡在銀行使用時,可以插入讀卡器完成銀行業(yè)務(wù)。同時,在公交車或出租車使用時,無須將卡插入讀卡器中,只需將卡在裝有無線感應(yīng)區(qū)的讀卡器上晃一下即可,非常節(jié)約時間。因此,在城市生活中只要有一張"一卡通",您就可以打電話、乘公交、打的、購物、支付水電費、存取現(xiàn)金,處處倍感方便。
        同時還有其他的城市一卡通,比如可以覆蓋在百貨、餐飲、娛樂、家居、健身和美容、休閑與運動、酒店訂房、公共事業(yè)繳費等多項消費需求的。
        公交系統(tǒng)現(xiàn)狀:
        目前城市公交的管理方式大多為人工售票和無人售票的方式,支付方式有:現(xiàn)金、投幣、月票等;這些方式都存在一定的弊端,包括假幣、殘幣、找零、偽月票、過期月票等問題;同時不能準(zhǔn)確、及時的獲得乘車收費數(shù)據(jù)。停留在完全人工管理的階段。
        公交系統(tǒng)要求:
        交易處理快速、簡單、快捷無誤:可靠性高,交易準(zhǔn)確;交易量比較大,交易終端使用頻率高;終端要求維護(hù)簡單、維護(hù)費用低;讀寫機具抗干擾性強;支付方式安全性高,防偽造、防攻擊;系統(tǒng)效率高、管理和維護(hù)費用低;交易金額比較小。
        公交解決方案:
        采用TIMECOS/DI雙界面卡作為介質(zhì),用IC卡的方式實現(xiàn)乘車費用的支付,建立以雙界面卡和計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化公交信息自動處理系統(tǒng),實現(xiàn)貨幣的電子化。
        系統(tǒng)安全性:
        采用PBOC電子錢包,確保交易安全和正確;卡片支持3DES加密算法,確保數(shù)據(jù)的安全性;機具全封閉,抗破壞和抗干擾能力強;卡片支持防沖突機制,同時可處理多張卡片。
        系統(tǒng)優(yōu)勢:
        減少在零售機上,售票中數(shù)硬幣和清理紙幣及運送現(xiàn)金到銀行戶頭上的現(xiàn)金運作成本;減少在零售機上的現(xiàn)金運用,可防止小偷和罪犯蓄意攻擊,破壞機器錢箱,并能節(jié)省大量人力資源;交易無須插拔卡和固定方向,交易簡單、方便、快捷;一卡多應(yīng)用,降低發(fā)行費用,方便持卡人;乘車交易無需等候,減少等待或延遲時間;提高系統(tǒng)工作效率、降低系統(tǒng)運行費用;機具全封閉,適應(yīng)惡劣工作環(huán)境;非接觸操作、避免機械磨損故障;機具故障率低,易于維護(hù)和更換。
        系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化:
        符合建設(shè)部城市建設(shè)一卡通管理規(guī)范對卡片的要求;卡片接觸界面通過《中國人民銀行集成電路(IC)卡規(guī)范》檢測;卡片符合國際標(biāo)準(zhǔn)--------IEC/ISO14443;與傳統(tǒng)接觸式設(shè)備完全兼容。         系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu):
        卡片應(yīng)用特點:
        卡片包括一個微處理器芯片和一個與微處理器相連的天線線圈,由讀寫器產(chǎn)生的電磁場提供能量,卡片本身不需要電池,讀寫器能激活卡片,傳輸指令、接受卡片信號并加以運算處理。如果不考慮其非接觸的功能,它又是一張符合傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用習(xí)慣的普通CPU卡,符合ISO7816和PBOC對卡片的要求,完全兼容接觸式卡片應(yīng)用系統(tǒng)和讀寫機具,而且接觸方式與非接觸方式受同一個CPU的控制,共享卡片所有資源(存儲空間、電子錢包、安全機制等)。
        非接觸方式的操作具有無需插拔卡以及固定方向、操作方便、較高的抗環(huán)境污染和抗靜電能力、設(shè)備無需經(jīng)常維護(hù)等優(yōu)點。特別是在環(huán)境惡劣、流動性大的城市公交地鐵收費系統(tǒng)中,非接觸應(yīng)用的優(yōu)勢最為明顯。
        適用于交易量大,交易時間短,交易過程無需等候;
        一卡多用,一張卡片實現(xiàn)多個行業(yè)應(yīng)用;
        自助消費場所,機具全封閉;
        機具工作環(huán)境適應(yīng)惡劣,抗破壞和抗干擾能力強;
        系統(tǒng)安全性要求高;
        卡片防沖突機制,允許多張卡片同時進(jìn)入交易區(qū);
        應(yīng)用靈活、方便,根據(jù)不同應(yīng)用條件和要求,可任選采用接觸或非接觸交易方式;
        與傳統(tǒng)接觸式設(shè)備完全兼容;可在其上直接使用。
        節(jié)約時間、提高效率、降低系統(tǒng)運行和維護(hù)費用。
        在一張雙界面卡上,實現(xiàn)公共汽車、地鐵、輪渡、出租車等公交應(yīng)用,同時還可以實現(xiàn)水表、氣表、電子錢包消費等應(yīng)用。不需要插卡的方式實現(xiàn)快速和方便的交易、高效的數(shù)據(jù)和通訊安全性。
        產(chǎn)品應(yīng)用前景:
        卡片可擴展其它應(yīng)用:一張卡片可以集成多個不同應(yīng)用行業(yè)、多應(yīng)用同時發(fā)卡。可應(yīng)用其它領(lǐng)域:
        加油站自動加油系統(tǒng)
        公路橋梁聯(lián)網(wǎng)自動收費系統(tǒng)
        校園卡(學(xué)籍管理、校園消費和食堂就餐等)
        居民小區(qū)物業(yè)管理及消費卡
        企業(yè)一卡通
        安全控制和身份識別領(lǐng)域
        其它適合接觸式IC卡和非接觸式IC卡應(yīng)用的領(lǐng)域等,尤其接觸和非接觸混合應(yīng)用的領(lǐng)域。此產(chǎn)品在今后幾年當(dāng)中將有很大的市場潛力。
       

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