感应IC卡
感应M1白卡
一、感应IC卡产品描述
感应IC卡是IC卡中的一种，感应IC卡又称射频IC卡、非接触式IC卡。感应IC卡成功地解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破，无源和免接触指的是感应IC卡通过内置天线来进行通讯，射频接口电路是关键的核心技术，它从读卡器接收射频能量，为芯片提供电源，并采用相移键控和加载调幅等技术实现卡与读卡器间的无线通讯。主要应用于公交、轮渡、地铁的自动收费系统，也大量应用在门禁管理、身份证明和电子钱包中。我们平时所用的公交卡就是感应IC卡。
感应IC卡由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准PVC卡片中，无外露部分。感应IC卡的电气部分由一个天线和ASIC组成，卡片的天线是只有几组绕线的线圈，很适于封装到标准卡片中，卡片的ASIC由一个高速（106KB波特率）的RF接口、一个控制单元和一个8K位EEPROM组成。感应IC卡的读写过程，是由IC芯片与读写器之间通过无线电波来完成读写操作的。感应IC卡是一种无源体，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成：一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与其本身的L/C产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作；另一部分则是结合数据信号，指挥芯片完成数据的修改、存储等，并返回给读写器，完成一次读写操作。
在我们公司所经营的系统产品中使用最广泛的卡就是感应IC卡，我们所销售的感应IC卡全部采用菲利浦公司生产的Philips Mifare 1 S50原装芯片，本章重点介绍的就是Philips Mifare 1 S50原装芯片感应IC卡，简称M1卡。
1．M1卡系统参数:
M1感应IC卡符合MIFARE 1国际标准，数据保存期为10年，可擦写次数无限（一般规定为10万次）。M1卡内嵌专用芯片，环型天线，加密控制逻辑电路和通讯逻辑电路，卡与读写器之间的通讯采用标准DES和RES交叉算法，具有极高的智能和保密性能。
2．感应IC卡生产流程：
卡片中料冲孔→芯片摆放定位→天线绕制→碰焊连接芯片与线圈→检验测试→印刷卡片面料→层压→叠合→检验测试→冲卡→检验→成品出厂。
3．M1卡具体介绍：
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卡内部结构
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指 标
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参 数
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指 标
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参 数
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产品芯片
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Philips Mifare 1 S50
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存储容量
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8Kbit，16个分区，每分区两组密码。
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工作频率
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13.56MHz
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封装材料
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PVC、ABS、PET、PETG、0.13mm铜线。
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读写距离
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2.5～10cm
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外形尺寸
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86x54x0.80±0.04mm
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读写时间
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1～2ms
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封装工艺
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超声波自动植线/自动碰焊。
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工作温度
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－20℃～85℃
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执行标准
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ISO 14443，ISO 7816。
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擦写寿命
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>100,000次
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典型应用
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企业一卡通、公交储值卡、高速公路收费、停车场、小区管理。
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数据保存
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>10年
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二、感应IC卡的主要优点
感应IC卡是世界上最近几年发展起来的一项新技术，在卡片靠近读写器表面时即可完成卡中数据的读写操作，它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，解决了无源(卡中无电源)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破，与接触式IC卡相比较，非接触式IC卡具有以下优点：
1．可靠性高
感应IC卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如：由于粗暴插卡、非卡外物插入、灰尘或油污导致接触不良等原因造成的故障。此外，感应IC卡表面无裸露的芯片，无须担心脱落、静电击穿弯曲、损坏等问题，既便于卡片的印刷，又提高了卡片使用的长久性。
2．操作方便、快捷
由于使用射频通讯技术，读写器在10cm范围内就可以对卡片进行读写，没有插拔卡的动作。感应IC卡使用时没有方向性，卡片可以任意方向掠过读写器表面，读写时间不大于0.1秒，大大提高了每次使用的速度。
3．安全防冲突
感应IC卡的序列号是唯一的，制造厂家在产品出厂前已将此序列号固化，不可更改，世界上没有任何两张卡的序列号会相同。感应IC卡与读写器之间采用双向验证机制，即读写器验证卡的合法性，同时卡也验证读写器的合法性。感应IC卡在操作前要与读写器进行三次相互认证，而且在通讯过程中所有数据被加密。卡中各个扇区都有自己的操作密码和访问条件。
三、感应IC卡的工作原理
射频读写器向感应IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；在这个电荷的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。
四、感应IC卡的主要技术
感应IC卡的核心是集成电路芯片，利用现代先进的微电子技术，将大规模集成电路芯片嵌在一块小小的塑料卡片之中，其开发与制造技术比磁卡复杂得多。感应IC卡主要技术包括硬件技术、软件技术及相关业务技术等。硬件技术一般包含半导体技术、RFID技术、基板技术、封装技术、终端技术及其他零部件技术等；而软件技术一般包括应用软件技术、通信技术、安全技术及系统控制技术等。
1．EEPROM技术
电擦除式可编程只读存储器是感应IC卡技术的核心。该技术使晶体管密度增大，改善了性能，增加了容量，达到在同样面积上存储更大数据量的目的。
作为数据或程序的存储空间，EEPROM的数据可以至少保持10年的时间，擦写次数达10万次以上。EEPROM技术还提供了很大的灵活性，通过设置不可修改的标志位，能够将EEPROM单元转变成可编程只读存储器、只读存储器或不可读的保密存储单元。
该技术的先进性使得带有保密存储器的IC卡得到快速发展和应用。例如，在各种收费系统(公用电话、电表、公路收费等等)及访问控制等领域获得了广泛的应用。以EEPROM为核心的 CPU卡也广泛应用于移动电话、银行部门、多应用卡及要求有公共密钥算法的高安全性应用领域。
2．RFID技术
射频识别RFID(Radio Frequency Identification)技术是一种利用电磁波进行信号传输的识别方法，被识别的物体本身应具有电磁波的接收和发送装置。
射频识别IC卡是一种使用电磁波和非触点来与终端通信的IC卡。使用此卡时，不需要把卡片插入到特定读写器插槽之中。一般来说，通信距离在几厘米至1米范围内。射频识别卡使用得较多，而且发展潜力较大。
射频识别IC卡有主动式和被动式之分。主动式卡是指卡片需要主动靠近读卡器，用户需要将卡在读卡器上晃过才完成交易；被动式卡不用出示卡片，只要走过读卡器的范围，即可完成交易。
目前世界上最先进的非接触IC卡就采用了独特的RFID技术，预计此种技术将有很大的市场潜力。
3．加密技术
感应IC卡中的CPU卡采用特殊的加密技术，不仅可以验证信息的正确性，同时还能检查通信双方身份的合法性，从而保证信息传送的安全性。这是通过感应IC卡中存储的银行密钥与读卡器兼黑盒子中存储的银行密钥的相互校验来实现的，从而保证了持卡者本身和读卡器双方都具有合法身份。总之，采用先进的加密技术后，不仅具有高度安全性、严谨性，还具有灵活便捷、成本低等优势。
除上述技术之外，还有Java卡技术、感应IC卡ISO标准化技术、感应IC卡生物认证技术及数据压缩技术等软、硬件新技术。由于感应IC卡技术含量越来越高，功能越来越强，使得感应IC卡的应用领域不断向纵深方向拓展。
五、感应IC卡的应用和应用领域
1．感应IC卡的应用
感应IC卡的开发、研制与应用是一项系统工程，涉及到计算机、通讯、网络、软件、卡的读写设备、应用机具等多种产品领域的多种技术学科。因此，全球感应IC卡产业在技术、市场及应用的竞争中迅速发展起来。感应IC卡已是当今国际电子信息产业的热点产品之一，除了在商业、医疗、保险、交通、能源、通讯、安全管理、身份识别等非金融领域得到广泛应用外，在金融领域的应用也日益广泛，影响十分深远。
感应IC卡虽然进入我国较晚，但在政府的大力支持下，发展迅速。1995年底，国家金卡办为统筹规划全国IC卡的应用，组织拟定了 (金卡工程非银行卡应用总体规划)。为保证IC卡的健康发展，在国务院金卡办的领导下，信息产业部、公安部、卫生部、国家工商管理局等各个部委纷纷制定了IC卡在本行业的发展规划。
①感应IC卡在银行系统的应用
银行卡大体分为两类：信用卡和储值卡。
信用卡，即贷记卡，有小额信贷功能，即可以小额透支。它要求持卡人有较高的信誉度，透支的钱应及时存入。
储值卡，即借记卡，不需要建档案，不需要担保，不能够透支，一般用于小额提取或消费。目前国内各商业银行所发放的银行卡大多数为借记卡。
据统计，发达国家的现钞流通量仅占流通实力的8％，基本上是信用卡及各种金融卡主宰金融市场。而我国的现钞流通量则高达25％以上，大量现金的“体外循环”为腐败现象的滋生和各种经济犯罪提供了生存土壤，不仅扰乱了经济秩序，还严重影响社会的稳定及人民币的价值和信誉。电子货币或银行IC卡的普遍应用，正是解决上述问题的有效办法。
目前的银行卡大多数仍为磁卡，在塑料卡片上有磁条和凸印字。磁条中记录账号和密码等基本信息，而实际款项存储在由网络连接的银行计算机硬盘上。用户提取或存入的款项在不同的银行账户之间进行资金往来。用户消费的款项由银行和商户之间进行结转和清算。这种磁卡在使用时需要访问主机账户，因此只能在联机处理时间内使用，其速度和稳定性取决于通信线路的质量，在网络达不到的场所则无法使用。
我国发展金卡的方针是“两卡并用，磁卡过渡，发展IC卡为主”。未来的发展趋势必将是感应IC卡逐步取代磁卡。
感应IC卡既可以由银行独自发行，又可以与各企事业单位合作发行联名卡。这种联名卡形成银行IC卡的专用钱包账户。例如，医疗保险专用钱包不得消费，不得提取现金，只能在指定医院等场所使用。当前，联名卡主要有保险卡、财税卡、交通卡、校园卡等多种。由于感应IC卡既方便又快捷，因此在发达国家已相当流行。亚特兰大奥运会期间，大量采用感应IC卡电子钱包，以支付交通、通讯、税收等费用。
②感应IC卡收费系统
它包括食堂就餐、电费、水费、煤气费、通信费等各种消费资源费用的收取。该类系统可以提高管理效率和可靠性。通过预先收费，可以增加管理部门的可用资金，为居民提供优质服务，改变对资源先消费后收费的不合理状况。对于用户而言，感应IC卡收费可消除收费人员入户的骚扰和准备现金零钱的烦恼；同时，还有利于用户根据自家用电、用水、用煤气的情况，进行计划消费。
③感应IC卡医疗保险系统
随着我国医疗体制的改革，居民持保险公司发行的IC卡到医院就医，就医费用将由保险公司支付。医疗IC卡除了具有医疗费用的支付功能外，卡内还可以存储病人的病历。病人看病可以到不同的医院，医生可根据卡内的病历信息快速进行诊断和治疗。
④公交管理系统
乘客持公交管理部门发行的预先付费感应IC卡乘车，上车时只需在汽车门口的收费机前晃一下(主动式卡)，收费机自动完成收费。这样，能有效地减少上下车时间，加快车辆周转速度，提高管理效益，杜绝贪污、假币现象。
其它，还有门禁管理系统、考勤管理系统、交警管理系统、工商管理系统、感应IC卡电子门锁系统、IC卡税务管理系统、高速公路收费系统等多种IC卡应用系统。
感应IC卡随着半导体技术、大规模集成电路芯片的发展而产生，也必将随着计算机技术、网络技术等的高速发展而迅速发展壮大。不断扩大感应IC卡的应用领域已成为社会发展的必然需求。
在全球IC产业市场竞争更加激烈的情况下，IC卡必然向更高层次方向发展。诸如从接触型IC卡向非接触型IC卡转移，从低存储容量的IC卡向高存储容量发展，从单功能IC卡向多功能IC卡转化，从单系统的IC卡向多系统IC卡转化，由非银行系统转向银行系统应用，由民用转向军用，由局域网向因特网迁移等。新技术不断涌现，IC卡品种繁多，这充分说明了IC卡的强大生命力。在未来的几年中，IC卡将会越来越多地渗入到人们的生活中。
2．感应IC卡的应用领域
现代社会生活中的人只需两样东西即走遍天下，一是钱，二是身份证件，而感应IC卡正好具有这两样东西的特征，一是作为电子货币，二是作为持卡人身份证明。可见卡的应用将是无处不在的。
（1）感应IC卡在金融领域的应用
感应IC卡用作信用卡、现金卡、电子钱包、储蓄卡、贷款证。
（2）感应IC卡在非金融领域的应用
①电表、水表、煤气表卡；
②考勤卡、门禁卡、门锁卡、食堂饭卡、员工卡、一卡通卡；
③娱乐消费卡、商场购物卡、优惠卡；
④电话卡、加油卡、公路交通收费卡、停车收费卡；
⑤地铁、公交车票卡；
⑥身份证、暂住证；
⑦其他用于身份证明卡。
六、感应IC卡的安全性
作为电子货币的感应IC卡，其上面记录有大量的重要信息，安全性是很重要的，作为感应IC卡应用系统开发者必须为感应IC卡系统提供合理有效的安全措施，以保证感应IC卡及其应用系统的数据安全。影响感应IC卡及应用系统安全的主要方式有：使用用户丢失或被窃的感应IC卡，冒充合法用户进入应用系统，获得非法利益；用伪造的或空白卡非法复制数据，进入应用系统；使用系统外的感应IC卡读写设备，对合法卡上的数据进行修改，改变操作级别等；在感应IC卡交易过程中，用正常卡完成身份认证后，中途变换感应IC卡，从而使卡上存储的数据与系统中不一致；在感应IC卡读写操作中，对接口设备与感应IC卡通信时所作交换的信息流进行截听、修改甚至插入非法信息，以获取非法利益，或破坏系统。常用的安全技术有:身份鉴别和感应IC卡合法性确认，报文鉴别技术，数据加密通讯技术等。这些技术采用可以保证感应IC卡的数据在存储和交易过程中的完整性、有效性和真实性，从而有效地防止对IC卡进行非法读写和修改。总体上，感应IC卡的安全包括物理安全和逻辑安全两方面：
1．物理安全
物理安全包括：IC卡本身的物理特性上的安全性，通常指对一定程度的应力、化学、电气、静电作用的防范能力；对外来的物理攻击的抵抗能力，要求IC卡应能防止复制、窜改、伪造或截听等。常采用的措施有：采用高技术和昂贵的制造工艺，使无法伪造；在制造和发行过程中，一切参数严格保密；制作时在存储器外面加若干保护层，防止分析其中内容，即很难破译；在卡内安装监控程序，以防止处理器或存储器数据总线和地址总线的截听。
2．逻辑安全
常用的逻辑安全措施有：存储器分区保护，一般将IC卡中存储器的数据分成3个基本区：公开区、工作区和保密区；用户鉴别，用户鉴别又叫个人身份鉴别，一般有验证用户个人识别PIN，生物鉴别，手写签名。下面只介绍生物鉴别技术中的一种——指纹识别技术：
指纹识别技术是利用指纹唯一、不变、不可伪造、随身携带等的特点和IC卡作为个性化数据载体及大容量内存的优势，既实现了人物合一的真实身份认证，又满足了各种应用系统对数据载体卡片化、脱机化的需求，是用软硬结合方式确保信息安全可靠实用的途径。
用IC卡保存指纹特征数据、使用人员信息、私钥等关键信息、通过指纹识别认证持卡人真实身份，解决网络信息安全瓶颈最有效的手段，是对信息安全(软件) 认证、密钥体系最有效的补充。既是IC卡应用更高层次的系统创新，又是用户真实身份认证领域的一次突破。智能卡读卡器验证卡的有效性，后指纹身份验证，通过双重验证，确保系统安全可靠。
可根据需要将指纹信息储存在IC卡内，通过输入用户的活体指纹信息与卡内的指纹资料进行比对，实现用户真实身份的认证及IC卡的各种应用。亦可将指纹资料储存在计算机或网络系统内，通过输入用户的活体指纹信息与储存的指纹信息资料进行比对，实现用户真实身份的认证，具有很大的灵活性。
指纹IC卡鉴别技术可广泛应用于网络通信、数据库管理、电子商务与电子支付中的权限设置、数据存取、密钥管理等。包括计算机系统、互联网、电子商务系统、政府、企业局域网系统中管理员的身份认证以及金融、保险、证券等行业重要系统及部门职员的授权管理，证券交易所、信用卡用户、保险受益人的身份认证以及安防业等应用。
七、感应IC卡的印刷
感应IC卡（即M1卡）的印刷方式：
M1卡可根据客户提供的图片进行印刷，印刷方式可分为小型胶印、数码印刷（大型胶印）、证卡打印和贴片。
1．小型胶印
特点：在卡的表面上能同时多种颜色印刷，效果比较鲜明，不怕水、油的浸泡，印刷的加工时间适中，一般印刷时间在3-7天，印刷前需先制版，印刷数量适用在500张卡以下。小型胶印对于一些色彩精细高、层次感强的图片印刷会产生偏色现象，因此我们建议若图片印刷要求比较高的，请选用数码印刷方式。
2．数码印刷（大型胶印）
特点：在制卡前，先制版然后在卡的两块PVC材料上用海得堡大型数码印刷机进行数码印刷，印刷好后再将两块PVC材料进行卡基铣槽、芯片注胶、芯片封装、胶片叠合、卡片封装、卡片层压、卡片涂膜、卡片裁切、卡片外观修复、芯片检测、最后验收。数码印刷的卡片坏卡率低，图片清晰度高、层次感强，不怕水、油的浸泡，从而受到大众客户的钟爱，但由于印刷制卡工艺复杂，印刷的加工时间较长，一般印刷时间在12-15天，印刷前需先制版，数量越多，价格越便宜。印刷数量适用在500张卡以上。
3．证卡打印
特点：用证卡打印机直接在标准卡（M1白卡）的卡面上进行直接打印，可做个性化的图片处理，做成人像卡，印刷时间快，但成本高，主要是证卡打印所需用到的耗材（如证卡打印机专用碳带）成本较高，不宜于大批量卡片印刷。虽然在卡的表面也能多种颜色印刷，而且加工时间较快，但是打印的效果比较模糊，打印时容易损坏卡内芯片，坏卡率高。
4．贴片
特点：在标准卡（M1白卡）的表面贴上一层已经印刷好的材料，成本较低，但是要尽量避免水、油的接触，以免脱落。
八、感应IC卡的其它说明
1．原装芯片感应卡和国产芯片感应卡的异同
单从外表看，原装芯片感应卡和国产芯片感应卡是分不出来的，要从使用的角度来区分两者之间的优劣。
（1）原装芯片感应卡与感应机具之间的感应距离要比国产芯片的感应距离要长；
（2）原装芯片感应卡的灵敏度、识别性、稳定性和兼容性要比国产芯片感应卡好得多。
2．何为原装芯片?何为国产芯片？
原装芯片指的是感应卡内封装的芯片为国际上认可的质量最为可靠、性价比最高的芯片生产厂家提供的芯片，如感应ID卡的芯片以台湾EM公司的芯片最为认可，感应IC卡的芯片以荷兰PHILIPS公司的MIFARE ONE芯片最为认可。原装芯片（包括EM和MF）的出厂额定刷卡次数均为10万次。但由于卡片封装工厂技术工艺的不同，经封装后的感应卡（即成品卡）寿命会不同，现行的成品卡工厂规定的保用寿命均为一年。
国产芯片指的是国内的一些芯片制造商生产的芯片，如上海复旦微电子、上海贝岭等。国产芯片卡的保用寿命也为一年，但由于产品的稳定性和兼容性不如原装芯片卡，在使用的过程中容易产生问题责任不清、售后服务难的问题，如有些国产芯片卡在某几台感应卡机具上可以使用，但在另外几台感应卡机具上无法使用；今天可以刷卡，明天不能刷卡，后天又可以刷卡了；在客户处不能刷卡，拿到工厂又可以刷卡了，出现诸如这样的问题，售后服务就很难保障了。
3．原装芯片感应卡的使用寿命
原装芯片（包括EM和MF）的出厂额定刷卡次数均为10万次。但由于卡片封装工厂技术工艺的不同，经封装后的感应卡（即成品卡）寿命会不同，现行的成品卡工厂规定的保用寿命均为一年。
4．感应卡的使用须知
（1）请爱护使用，保持卡面清洁，最好将感应卡装入保护套内，配合卡套、挂绳或胸卡钩使用。
（2）不要把感应卡和钥匙链及带磁性的物体放在一起，注意防挤压、防弯折、防刮擦、防磨损和防摔，注意不要把感应卡放在裤袋内，以防弯折。
（3）勿在高温、高磁等恶劣环境中使用。
（4）勿接触腐蚀性液体或化学药品。
5．本公司销售感应M1卡的说明
本公司奉行只做优质原装芯片感应卡，不做国产芯片感应卡的感应卡卡片销售政策。
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