智慧卡從基礎開始學習smartcard basic knowledge
智慧卡(英語:Smart card 或 IC Card),又稱智慧卡、聰明卡、積體電路卡[1]及IC卡,是指貼上或嵌有積體電路晶片的一種行動式卡片塑料。卡片包含了微處理器、I/O介面及儲存器,提供了資料的運算、訪問控制及儲存功能,卡片的大小、接點定義目前是由ISO規範統一,主要規範在ISO7810中。常見的有電話IC卡、身份IC卡,以及一些交通票證和儲存卡。
基片:現在多為聚氯乙烯材質,也有塑料或是紙製接觸面:金屬材質,一般為銅製薄片,積體電路的輸入輸出端連結到大的接觸面上,這樣便於讀寫器的操作,大的接觸面也有助於延長卡片使用壽命;觸點一般有8個(C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8, C4和C8設計為將來保留用),但由於歷史原因有的智慧卡設計成6個觸點(C1 C2 C3 C5 C6 C7)。另外,C6原來設計為對EEPROM供電,但因後來EEPROM所需的程式電壓(Programming Voltage)由晶片內直接控制,所以C6通常也就不再使用了。整合晶片:通常非常薄,在0.5mm以內,直徑大約1/4釐米,一般成圓形,方形的也有,內部晶片一般有智慧卡與IRD電壓分別有3V, 5V ±10%,即2.7V至5.5V。GSM智慧卡也是5V,但手機內部其他部件都是3V,所以和智慧卡有個額外的電壓轉換部件。
依電源分類
依資料傳輸方式分類
- 接觸式 (Contact card) 讀寫需要IO線路接觸。
- 非接觸式 (Contact less card) 使用RF、紅外線、感應電動勢、非IO線路接觸,(非接觸技術類似RFID技術)。
- 混合式(Hybrid-card 或 Combi-card)同時擁有接觸與非接觸介面。
運作
卡片內部運作除了硬體之外還有其軟體,通常會需要一個核心COS(Card Operating System)提供服務,其內部軟體系統架構如下: 硬體 (Hardware) → COS → AP (Application)
有些COS可以提供Java語言的服務,產生一個分支稱為Java Card。Visa國際組織因此利用Java語言,發展出Visa OpenPlatform之卡片,後來則改稱為Global Platform。MasterCard國際組織則支援另一個MULTOS (MULTti Operating System)平臺。不管是Global Platform或是MULTOS,應用服務提供者可以隨時在此兩者平臺上開發新的應用程式單元(Applet)去執行特定的功能,不必再經過Mask開發之過程,大大減少了開發的費用與時間。
相關標準
- ISO 7816(接觸式智慧卡,規定了規格/電氣特性/通訊協議/部件等各方面)
- ISO 14443(非接觸式智慧卡)
通訊相關用途的智慧卡(IC卡)
- GSM SIM 卡,或 3G 行動電話的 USIM 卡:由各行動電話公司發行。
- IC電話卡:適用於該電信公司設定的 IC卡式公用電話。
金融用途的智慧卡(IC卡)
- IC金融卡。由各銀行發行。
- IC信用卡。例如:VISA Wave, MasterCard® Paypass™ ,EMV晶片信用卡等。
使用者身份模組(Subscriber Identity Module,SIM ),通常稱為“SIM卡”,是儲存行動電話服務的使用者身份識別資料的智慧卡。SIM還能夠儲存簡訊資料和電話號碼。SIM卡主要用於GSM系統,但是相容的模組也用於UMTS的UE(USIM)和IDEN電話。有人把CDMA2000和cdmaOne的RUIM卡和UIM卡,也稱作SIM卡,雖然兩者作用類似,並遵守了一樣的所有機械、電氣標準和部分軟體標準,但是上層應用並不一定相容。
SIM由CPU、ROM、RAM、EEPROM和I/O電路組成。使用者使用SIM時,實際上是手機向SIM卡發出命令,SIM卡應該根據標準規範來執行或者拒絕;SIM卡並不是單純的資訊儲存器。
SIM物理規格遵守UICC的規定,有四種型號:
- 最早的版本的尺寸是與標準信用卡相同(85×54×0.78毫米),觸點則符合ISO 7816對ID-1型IC卡的規定。
- 由於手機小型化,目前的SIM卡,又稱“Mini SIM”,一般裁剪為25×15毫米的插入式(如圖所示,即UICC plug in)。發售時一般嵌在一個ID-1型卡中,使用前沿著預製切口取下。
- 2010年,歐洲電信標準協會(European Telecommunications Standards Institute)再從Mini SIM發展出縮小為15×12毫米的“Micro SIM”卡,Micro SIM卡首次使用在蘋果公司所推出的iPad及iPhone 4。
- 2011年,蘋果公司提出“Nano SIM”卡(8.8×12.3毫米)標準,經過2012年的一番競爭,該標準被歐盟採納為4FF標準。現在盛傳歐洲各電訊商正屯積數以百萬計的“Nano SIM”卡以應付預計同年秋天開始發售的iPhone 5。
APDU= Application Protocol data unit, 是智慧卡與智慧卡讀卡器之間傳送的資訊單元
協議資料單元PDU(ProtocolDataUnit)是指對等層次之間傳遞的資料單位
協議資料單元(ProtocolDataUnit)物理層的PDU是資料位(bit),資料鏈路層的PDU是資料幀(frame),網路層的PDU是資料包(packet),傳輸層的PDU是資料段(segment),其他更高層次的PDU是資料(data)。
應用協議資料單元(APDU)傳輸協議資料單元(TPDU)IC卡的應用越來越廣泛,從儲存卡到邏輯加密卡,目前CPU卡已經逐漸在應用中佔據主導地位。CPU卡根據通訊協議可分為兩種:接觸式和非接觸式。接觸式CPU卡主要採用兩種通訊協議:T=0和T=1通訊協議。T=0是非同步半雙工字元傳輸協議,T=1是非同步半雙工塊傳輸協議。目前T=0通訊協議的應用較為廣泛,國內外大多數CPU卡都支援該協議,在金融交易中也採用這種通訊協議。