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1、提高IC卡裝置寫卡數(shù)據(jù)可靠性方法研究楊振野 陳坤城 朱文華摘要:本文分別從IC卡應用系統(tǒng)的硬件和軟件兩個方面研究了如何提高IC卡裝置寫卡數(shù)據(jù)的可靠性問題,并給出了實用的解決方案。關鍵詞:IC卡 數(shù)據(jù) 可靠性當前,盡管IC卡的安全性和可靠性存在較多問題1,但仍然大量使用。在IC卡應用系統(tǒng)中,存在的最大問題就是IC卡寫卡數(shù)據(jù)的可靠性問題。IC卡內(nèi)數(shù)據(jù)的一旦有錯勢必導致嚴重后果。據(jù)統(tǒng)計,一般的IC卡應用裝置寫卡數(shù)據(jù)出錯的概率約在1/40000。盡管概率較小,但若以100張IC卡在同時使用,并以每張卡每分鐘寫入一次數(shù)據(jù)計算(如網(wǎng)吧),則會表現(xiàn)為每天都有2-3的出錯機率。顯然,這令用戶難以忍受。造成IC

2、卡寫卡數(shù)據(jù)出錯的原因較多,主要有電源、電磁兼容性和人為破壞等因素。本文分別從軟件和硬件兩方面對上述因素所造成的寫卡出錯問題進行了深入的研究,并給出了實用的解決方案。一電源因素IC卡的供電電壓偏低是導致IC卡寫卡出錯的主要原因之一。按照國際標準2 的規(guī)定,IC卡的供電電壓為4.755.25V。但事實上,由于IC卡的質(zhì)量等因素的不確定性,實際應用中供電電壓一旦小于4.90V就會變得不可靠。因為IC卡的密碼驗證過程中有寫卡流程,所以極易導致燒卡。對于采用三極管控制供電電壓的方案,由于供電控制三極管的壓降(0.6V)存在,真正提供給IC卡的電壓已難以滿足標準要求。所以,宜采用MOS門(如74HC系列)

3、電路并圖1卡的供電聯(lián)的方式供電。對于只有讀卡而無寫卡(密碼校驗只在一個瞬間即可完成,故寫卡電流不大)要求的場合,僅采用一個門輸出并配合儲能電容即可,并不需要多個門電路并聯(lián)。此外,由于有些地區(qū)(尤其是中小城市)電網(wǎng)電壓波動范圍過大,以至IC卡裝置的整流輸出電壓降至穩(wěn)壓范圍以外,導致IC卡供電電壓出現(xiàn)向下波動。對于這種情況,必須提高變壓器副端電壓,并同時加大整流濾波電容。當然,更理想的方案是采用開關電源。二電磁干擾因素產(chǎn)生電磁干擾的因素很多,如當電網(wǎng)電壓出現(xiàn)突發(fā)脈沖、IC卡裝置與PC機連接而又未采取隔離措施、IC卡裝置連接有電磁閥或移相觸發(fā)的晶閘管等情況,都會產(chǎn)生較為嚴重的電磁干擾。如未采取必要措

4、施,必將出現(xiàn)寫卡數(shù)據(jù)出錯、燒壞IC卡或IC卡裝置死機等情況。根據(jù)具體情況,可以選用的措施主要有如下幾種:1 220V交流供電回路加裝交流電源濾波器各種電磁干擾中,抑制快速脈沖群干擾最為困難。對于干擾較嚴重的場合,可采用如圖所示的電路。圖抑制快速脈沖群干擾的實用方案采用上述交流電源濾波器時,務必注意接好牢可靠的低阻大地地線。圖中的電感元件為電源濾波磁珠,購買磁珠自行繞制濾波效果更好。筆者采用圖設計IC卡預付費電能表通過了相關標準的電磁兼容性檢驗3,磁珠為28.5EMI吸收磁環(huán),繞42匝。2 于PC機與IC卡用卡裝置的接口線中串聯(lián)磁珠由于磁珠限制了數(shù)據(jù)脈沖的上升斜率,這種方法對于高速數(shù)據(jù)通訊(1M

5、以上)難以適用。3 于IC卡接口各線上加裝箝位二極管如圖3所示,確保IC卡接口線上的電壓處于允許范圍之內(nèi)。圖3卡接口線電壓箝位電路4 于5V供電的各易受快速瞬變脈沖群的干擾處加裝TVS管與采用穩(wěn)壓管或壓敏電阻相比,采用這種元件的優(yōu)點在于反映時間短,僅僅幾個皮秒。但無論是采用管、穩(wěn)壓二極管還是壓敏電阻,都存在一旦被持續(xù)脈沖擊穿后造成電源短路的問題,從而導致設備故障率上升。所以,若不到必須的程度,不宜采取此項措施。5 將卡裝置的供電電源與產(chǎn)生強電磁干擾的控制元件的用電分開供電。6 當成本允許時,將主回路的觸點式繼電器改為固態(tài)繼電器;將主回路晶閘管的移相觸發(fā)方式改為過零觸發(fā)方式。三人為因素 人為因素

6、主要出現(xiàn)在正當進行寫IC卡操作時,IC卡突然被拔出。由于許多IC 第一次讀卡并讀取寫卡成功標志第一次寫卡讀第一次寫卡數(shù)據(jù)并校驗校驗寫卡成功標志? YESNO 校驗是否成功? NO第二次讀卡并讀取寫卡成功標志YES 將寫卡成功標志寫入IC卡 校驗寫卡成功標志? YES延時3秒置出錯標志第二次寫卡讀第二次寫卡數(shù)據(jù)并校驗讀卡退出NO 校驗是否成功?YES 將寫卡成功標志寫入IC卡 圖4能有效避免人為干擾的讀/寫卡流程寫卡退出卡寫卡時伴隨著LED閃爍,IC卡更容易遭受到人為的惡意攻擊。這時寫入IC卡的數(shù)據(jù)多為FF或其它的亂碼。除非采用自彈式IC卡座,否則這一現(xiàn)象難以避免。針對這種情況,我們采取了如圖4所示的軟件流程則可以有效地避免。寫卡流程中的兩次寫卡的內(nèi)容是完全相同的,但寫入IC卡的地址并不相同。實質(zhì)上是連續(xù)寫了兩次卡。如果有人將卡拔出,則可以保證至少有一次寫卡是成功的。在讀卡時,根據(jù)金額的變化和寫卡成功標志的判別,則完全可以保證讀卡數(shù)據(jù)正確。參考文獻:1 楊振野等IC卡應用裝置密碼防破解的方法現(xiàn)代計算機,2001,No.52 ISO/IEC 7816-3 Smart Card Standard:Definedefine t

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