CPU卡的介紹

CPU卡:也稱智能卡，卡內(nèi)的集成電路中帶有微處理器CPU、存儲(chǔ)單元(包括隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM(FLASH)、用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器EEPROM)以及芯片操作系統(tǒng)COS。裝有COS的CPU卡相當(dāng)于一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，不僅具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，同時(shí)具有命令處理和數(shù)據(jù)安全保護(hù)等功能。

由于沒(méi)有掌握關(guān)鍵的生產(chǎn)工藝，原來(lái)我國(guó)設(shè)計(jì)的CPU卡芯片一直在國(guó)外生產(chǎn)。目前我國(guó)自主設(shè)計(jì)、制造的CPU卡容量達(dá)到了128K。

CPU卡可適用于金融、保險(xiǎn)、交警、政府行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，具有用戶空間大、讀取速度快、支持一卡多用等特點(diǎn)，并已經(jīng)通過(guò)中國(guó)人民銀行和國(guó)家商秘委的認(rèn)證。

要了解什么是CPU卡，就必須從IC卡說(shuō)起。

IC卡是集成電路卡(Integrated Circuit Card)的簡(jiǎn)稱，是鑲嵌集成電路芯片的塑料卡片，其外形和尺寸都遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)。芯片一般采用不易揮發(fā)性的存儲(chǔ)器(ROM、EEPROM)、保護(hù)邏輯電路、甚至帶微處理器CPU。

帶有CPU的IC卡才是真正的智能卡。按照嵌入集成電路芯片的形式和芯片類型的不同IC卡大致可分為接觸式，非接觸式、雙界面卡。

由于當(dāng)前世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)正在向國(guó)際化方向發(fā)展，全球化的金融服務(wù)系統(tǒng)紛紛建立起來(lái)，這就帶來(lái)了一個(gè)卡的互操作性問(wèn)題。同一張卡，在不同的國(guó)家、不同的環(huán)境下都要能夠使用。要解決這個(gè)問(wèn)題，只有制定一系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，使CPU卡及其接口設(shè)備制造商按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，制造統(tǒng)一接口規(guī)格的產(chǎn)品，以保證不同國(guó)家、不同行業(yè)都采用統(tǒng)一的CPU卡軟硬件技術(shù)規(guī)范開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，這樣才能實(shí)現(xiàn)不同廠家生產(chǎn)的CPU卡之間的互換性和接口設(shè)備的共享。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織從1987年開(kāi)始，相繼制定和頒布了CPU卡的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。有關(guān)CPU卡本身的標(biāo)準(zhǔn)有:

● ISO 10536:識(shí)別卡-非接觸式的集成電路卡

● ISO 7816:識(shí)別卡-帶觸點(diǎn)的集成電路卡

● ISO7816-1:規(guī)定卡的物理特性。卡的物理特性中描述了卡應(yīng)達(dá)到的防護(hù)紫外線的能力、X光照射的劑量、卡和觸點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度、抗電磁干擾能力等等。

● ISO7816-2:規(guī)定卡的尺寸和位置。

● ISO7816-3:規(guī)定卡的電信號(hào)和傳輸協(xié)議。傳輸協(xié)議包括兩種:同步傳輸協(xié)議和異步傳輸協(xié)議

● ISO7816-4:規(guī)定卡的行業(yè)間交換用命令。包括:在卡與讀寫(xiě)間傳送的命令和應(yīng)答信息內(nèi)容;在卡中的文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及訪問(wèn)方法;定義在卡中的文件和數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限及安全結(jié)構(gòu)。

CPU卡片基本特性:

● 符合ISO 14443 TypeA和ISO 7816接口的雙界面CPU 卡

● 硬件DES/3DES 協(xié)處理器

● 硬件RSA 協(xié)處理器

● 硬件SM1協(xié)處理器

● 硬件真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器

CPU卡功能要求:

● 支持PBOC2.0 借記貸記應(yīng)用

● 支持PBOC2.0 基于借貸記的小額支付應(yīng)用

● 支持PBOC2.0非接觸式IC卡支付應(yīng)用(即QPBOC)

● 支持PBOC2.0 電子錢包的應(yīng)用

● 支持DDA/CDA 認(rèn)證

COS的全稱是Chip Operating System(片內(nèi)操作系統(tǒng))，它一般是緊緊圍繞著它所服務(wù)的智能卡的特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的。由于不可避免地受到了智能卡內(nèi)微處理器芯片的性能及內(nèi)存容量的影響，因此，COS在很大程度上不同于我們通常所能見(jiàn)到的微機(jī)上的操作系統(tǒng)(例如DOS、UNIX等)。

首先，COS是一個(gè)專用系統(tǒng)而不是通用系統(tǒng)。即:一種COS一般都只能應(yīng)用于特定的某種(或者是某些)智能卡，不同卡內(nèi)的COS一般是不相同的。因?yàn)镃OS一般都是根據(jù)某種智能卡的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍而特定設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，盡管它們?cè)谒鶎?shí)際完成的功能上可能大部分都遵循著同一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

其次，與那些常見(jiàn)的微機(jī)上的操作系統(tǒng)相比較而言，COS在本質(zhì)上更加接近于監(jiān)控程序、而不是一個(gè)通常所謂的真正意義上的操作系統(tǒng)，這一點(diǎn)至少在目前看來(lái)仍是如此。因?yàn)樵诋?dāng)前階段，COS所需要解決的主要還是對(duì)外部的命令如何進(jìn)行處理、響應(yīng)的問(wèn)題，這其中一般并不涉及到共享、并發(fā)的管理及處理，而且就智能卡在2013年的應(yīng)用情況而言，并發(fā)和共享的工作也確實(shí)是不需要的。

COS在設(shè)計(jì)時(shí)一般都是緊密結(jié)合智能卡內(nèi)存儲(chǔ)器分區(qū)的情況，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO /IEC 7816系列標(biāo)準(zhǔn))中所規(guī)定的一些功能進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)。但是由于智能卡的發(fā)展速度很快，而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定周期相對(duì)比較長(zhǎng)一些，因而造成了當(dāng)前的智能卡國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)還不太完善的情況，據(jù)此，許多廠家又各自都對(duì)自己開(kāi)發(fā)的COS作了一些擴(kuò)充。截止到2013年11月份，還沒(méi)有任何一家公司的COS產(chǎn)品能形成一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。因此這里將主要結(jié)合現(xiàn)有的(指1994年以前)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)講述COS的基本原理以及基本功能，在其中適當(dāng)?shù)亓信e它們?cè)谀承┊a(chǎn)品中的實(shí)現(xiàn)方式作為例子。

COS的主要功能是控制智能卡和外界的信息交換，管理智能卡內(nèi)的存儲(chǔ)器并在卡內(nèi)部完成各種命令的處理。其中，與外界進(jìn)行信息交換是COS最基本的要求。在交換過(guò)程中，COS所遵循的信息交換協(xié)議包括兩類:異步字符傳輸?shù)?T=0協(xié)議以及異步分傳輸?shù)腡=l協(xié)議。這兩種信息交換協(xié)議的具體內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)機(jī)制在ISO/IEC7816-3和ISO/IEC7816-3A3標(biāo)準(zhǔn)中作了規(guī)定;而COS所應(yīng)完成的管理和控制的基中功能則是在ISO/IEC7816-4標(biāo)準(zhǔn)中作出規(guī)定的。在該國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，還對(duì)智能卡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及COS的基本命令集作出了較為詳細(xì)的說(shuō)明。

至于ISO/IEC7816-1和2，則是對(duì)智能卡的物理參數(shù)、外形尺寸作了規(guī)定，它們與COS的關(guān)系不是很密切。