智能卡的基本結構

文章出處：http://m.luckydriving.com 作者：搜狐智能卡技術博客   人氣： 發(fā)表時間：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單元，來進行數據存儲和一些相應的數據處理工作。

    其中核心部分就是智能卡芯片，而芯片首先會被封裝成一個獨立的模塊，然后嵌入到塑料卡基上，對于非接觸卡片來說卡基上還要埋置設計好的天線。

    如果單獨把智能卡放在我們手上，我們根本沒有任何辦法來操作它，一個獨立的智能卡對于任何應用系統而言都是毫無意義的。我們?yōu)榱瞬倏刂悄芸?，對其中的數據進行訪問，就必須要借助一個能夠操作智能卡的機具，通常叫做讀卡器，或者讀寫器（reader），或者終端（terminal），或者卡片受理設備CAD（card acceptance device）。我們通常熟悉的商場POS（point of sales）機，銀行ATM（auto-teller machine）機，手機，IC卡電表，IC卡水表，IC卡煤氣表，公交車或者地鐵里的驗卡機等等，都可以稱作是終端設備。我們只有通過這些終端設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：

    數據存儲單元

    這是智能卡存儲數據的地方，按照有些公司的安全考慮，在進行數據存儲單元的設計時會采用各種各樣的安全措施，常用的是地址亂碼（Address scrambling）技術，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的數據信息。目前用于數據存儲的技術主要有EEPROM和Flash兩種主要技術，它們之間的主要區(qū)別在于數據擦除的方式不同。EEPROM可以按照字節(jié)擦除，也就是說寫入的數據是多少就擦除多少，然后重新寫入；而Flash則要按照頁面的方式擦除，每個頁面的大小一般是64個字節(jié)或者256個字節(jié)?，F在也有其他一些新興的存儲技術比如鐵電存儲等，但是在實際應用中使用的還很少。

    邏輯控制單元

    這部分主要是控制數據存儲單元的訪問，也就是讀和寫的問題。通過不同的時序組合，或者是安全機制來許可或者拒絕來自外部的數據訪問要求。一般來說邏輯加密卡需要通過密碼的比對才能得到讀寫的權限，而普通的存儲卡只要命令的時序正確，就能夠訪問數據存儲區(qū)的內容。

    輸入輸出接口單元

    這部分是和外界的接口，所有發(fā)送給卡片的數據，以及卡片傳遞到外面的數據都是通過這個接口來實現的。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，操作接觸式卡片的終端設備內部都有一個卡座，在進行數據通訊的時候，卡片上的觸點和卡片上的觸點必須始終處于接觸狀態(tài)；而非接觸卡在和終端設備進行數據通訊的時候，只要在一定的距離內就能夠正常操作，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。

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

    用于數據處理的CPU單元

    用于執(zhí)行卡片中的嵌入式程序，完成某種特定的應用功能。按照處理能力劃分目前有8位、16位和32位CPU應用在智能卡中。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。

    用于存儲程序的ROM或者Flash單元

    用戶編寫的COS程序會被掩模到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據的RAM。

    用于增強功能的加密引擎

    比如實現DES加密算法的硬件DES加密模塊，或者為了加快RSA加密處理的加密協處理器等。

    目前的智能卡數據存儲空間已經可以達到若干兆，程序可以達到數百K，這都是隨著半導體工藝的進步而取得的結果。比起當年只有幾K的存儲空間來講，讓那些COS的編寫者更加得心應手，開發(fā)的卡片功能也更加強大了。