智能卡技术与应用发展浅析
作者: cbismb记者
责任编辑: 阚智
来源: cbismb
时间: 2014-04-04 09:32
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随着科技发展的进步,智能卡已越来越融入人们的生活,在电信、金融、社保、交通、旅游、校园、加油、公安、电子身份认证等几乎所有领域,在用户身份识别、安全认证及多种应用等各方面,都有广泛应用。
智能卡(SmartCard),也叫IC卡,通常是指带有微处理器MPU和存储器等微型集成电路芯片的、具有标准规格的卡片。目前的智能卡必须遵循ISO7816标准,该标准详细规定了智能卡的外形、厚度、触点位置、电信号、接口协议等。
按芯片处理能力智能卡可划分为普通智能卡、增强智能卡和高级智能卡三种。普通智能卡内部仅设置通用标准部件如MPU、存储器,简单的安全逻辑等,并且每一部件的功能也较为简单。增强智能卡内部除设置一般通用标准部件外,还设置密码运算协处理器(CAU)及增强功能的安全逻辑等,其余部件的功能也有相应的加强,其中CAU多支持如DES的对称密码算法。高级智能卡内部除设置一般通用标准部件外,还设置高性能的CAU及安全逻辑等,其余部件的功能也经专门设计而有很大提高,其中CAU多支持如RSA的非对称密码算法。另外,此种芯片在制造上采取了较高的硬件安全保护措施。
按应用领域智能卡可划分为电信智能卡和非电信智能卡。电信智能卡即SIM、RUIM、USIM卡等。非电信智能卡涵盖银行卡、公交一卡通、身份识别卡等应用于非电信行业的卡片。
按硬件形态智能卡可划分为接触式智能卡、非接触式智能卡、双界面智能卡、支持USB(MMC)高速接口卡片等。按软件平台形态智能卡可划分为JAVA卡和Native(非JAVA卡)卡。
目前,智能卡技术不断发展,应用已深入各行各业的诸多方面。电信智能卡、各种非电信智能卡技术与应用在各自行业中飞速发展。以下将针对智能卡典型行业应用发展现状进行简短分析。
电信智能卡应用发展现状
随着电信智能卡业务及需求的不断发展,对卡片的容量、处理能力、支持业务功能、接口多样化上的需求也呈现多样化发展。
电信智能卡的容量从最初的8K发展到128K甚至256K,高达M级的超大容量卡已有实际需求并开始试商用;数据存贮介质先后采用EEPROM、Flash、NorFlash、NandFlash等;
芯片处理能力也在逐步提高,包括8位向准16位甚至32位平台演进、各种协处理器和硬件IP的嵌入、PLL等;
卡片从最初只支持基本通话和短信功能,到支持SP固定菜单业务、菜单可动态下载删除管理的OTA技术实现、远程文件管理、品牌可视化和品牌变更以及支持后期程序下载、业务通用性等逐步发展;业务数据通道从最初单一的短信通道发展到支持BIP通道;
电信智能卡接口从最初单一的ISO7816接口,发展到支持RFID非接触接口、MMC高速接口,并逐步开始支持IC-USB高速接口、支持eNFC的SWP接口等,并且未来将会出现多种接口融合的卡片。
随着移动通信网络的发展,相应卡片也随之发展,从SIM到UICC/USIM、RUIM到EVDO-UIM不断发展。
智能卡技术与应用发展趋势
从上述智能卡各行业应用情况可以看出,一方面智能卡的技术不断发展,即处理能力不断增强、容量逐渐增大、功能不断增加、接口不断扩展;另一方面智能卡的应用范围越来越广阔。同时,各行业应用有逐步融合的趋势,跨行业、多功能、多应用卡已初见雏形。但受困于跨行业应用协调问题、产业链尚未成熟等基本情况,该趋势仍处于发展的初级阶段。
高安全性
智能卡将具备更高的安全功能,如采用更安全可靠的算法、安全架构。并且能够扩展到不同的应用。发展方向:
1、安全架构有更高的要求,防攻击能力需大幅提高。如密钥的导出机制、密钥长度、用户认证机制增强,安全度达到银行应用的高度;
2、PKI:在未来3G多媒体业务应用中,有必要将版权保护等应用与PKI安全架构融合,扩展运营商走国际化标准技术路线的可能性。未来移动支付的广泛需求,对此类安全同样有急迫需求;
3、机卡分离的DRM将倍受关注并实施;
4、多种安全下载应用的机制和渠道。
高处理能力
电信智能卡作为运营商的业务主要承载体,未来对其高速通讯能力、高速处理能力和大容量存储能力将会提出更高要求。强大的CPU处理能力,提高吞吐量,改进实时响应速度,甚至向更复杂的集成电路系统迈进成为重要发展方向。
强大的实时操作系统RTOS
Chip OS能够更快更强,需要支持多任务、多调度,多进程/线程。因此,简单的COS已无法满足需求,移植或开发强大的实时操作系统RTOS为必然发展趋势。
超大容量发展趋势
能够具备更大的卡片内存容量,提供各种应用(特别是出于运营目的)存储的可能,甚至成为手机及其他终端设备的硬盘。
超大容量存储介质的安全存贮、文件保护将成为发展重点。
丰富的行业应用及业务能力
简单容量发展比不过SD卡和MMC卡,应用趋势需要重点考虑。具备更好的片上业务,提供运营掌控,降低对UE等终端设备的依赖,将对应用的扩展和推广起到至关重要的作用。
1、基于Internet的信息服务是未来运营商业务的主要增长点,而如何方便快捷地访问运营商所提供的各种信息服务,并友好地展示给用户,与运营商的业务模式紧密相关,它决定了终端和智能卡所要扮演的角色。
电信行业SIM-BASED WEB SERVER会有广阔的发展舞台。
2、多功能、多应用集成卡片,各行业IC融合是公认的和必然的发展之路。如EMV、移动支付、手机电视、指纹身份认证、个人电子信息等。
卡硬件形态的多样性
多种形式的硬件形态也是在智能卡技术大爆炸时代的必然需求。
1、USB(MMC)、SWP(RF非接触接口)融合在一张卡片中;
2、7816接口有被USB高速接口取代的可能。
3、通过外围设备去表现更丰富的应用界面和用户感受,甚至有技术实现了银行卡大卡片自身具备显示能力。
支持多种通讯媒介
智能卡可以作为独立实体与终端设备通信,同时也可以通过这些终端设备与网络通信。
以电信智能卡为例,为了使SIM和各种SIM-less终端设备更便利地通信,SIM可以独立拥有各种近距离通信接口(如红外、蓝牙、ZIGDEE等),或在终端上装有近距离通信接口(如专用终端可以允许其他设备通过它与SIM建立透明通信连接),SIM与终端设备间的通信必须是安全的,协议也应该易于集成在各种终端上。
能独立工作的系统实体
在智能卡发展过程中,其被动从属地位限制了更广阔的发展空间,已明显感觉到现有硬件条件的局限性,我们甚至可以大胆设想,智能卡有可能发展为独立的设备,可以独立于终端发展。
1、向有源、有CLK发展,使智能卡具备独立工作能力;
2、突破STK(USAT)的限制,真正实现对包括手机在内的终端的主动性工作,不再简单的从属地位;
3、集成GPS模块,具备定位导航功能等;
4、广泛扩展到独立工作的微型模块应用场合。
结束语
智能卡行业发展至今,已处于技术发展的一个大爆炸时代,甚至开始突破传统意义上的智能卡,向集成电路系统发展。智能卡的芯片处理能力、容量、多种接口均有较大发展,功能更加强大,需要更多的技术积累和研发,多功能、多应用智能卡融合多行业业务不但成为可能,更将成为主要发展趋势。智能卡在人们的生活中将会发挥更加重要和广泛的作用。