智能卡终端

出处：尤新亮发布于：2008-11-22 08:52:18

　　智能卡和外部世界的惟一联系是串行接口，再没有其他能交换数据的通路。因此，需要一种附加设各来完成对智能卡的电气连接，本书中统称这种设各为终端。然雨，也使用其他的名称，诸如接口设各IFD（Inter Face Device）；芯片接受设各CAD（Chip Accepting Device）；IC卡阅读器CCR（Chip Card Reader），智能卡阅读器①和智能卡适配器等。所有智能卡终端的基本功能都是相同的，即为智能卡提供电源并建立起与它相连的数据传输通道。

　　任何终端都不仅由一个接触部件，一个电压变换器和一个时钟发生器组成，它们经常具有自己的处理器和相关的存储器，采用8位或16位的体系结构。在简单的设各中，这种处理器可能是微控制器的一部分，但更常见的情况为它是单独计算机的一个部件。通常，终端由其制造商用C语言编程，也有少量终端是由C＋＋语言编程的，图1为终端的典型结构图。

　　图1 具有显示器、键盘、磁卡阅读器和安全模块的智能卡终端的典型
　　结构。这类终端常用于一些销售点，使得顾客可用各种类型的
　　卡来支付费用（如信用卡、借记卡和电子钱包）。必要时可使用
　　一种受到特别保护的小键盘，以防止侵犯（如PIN键盘）

　　允许第3方对终端编程和在智能卡中置人可执行程序代码的困难是相同的，因而要采用同样的解决办法。1996年，欧洲开放终端结构OTA（Open Terminal Architecture）组织推出的采用前向解释器（Forth interpreter）是试图解决此向题的第1次尝试。用于终端的Java语言也已出现，EMV规范显然包含了可的程序编码的概念。

　　终端本身没有硬盘驱动器，这就意味着它们必需把其程序和数据存储在有后备电池的RAM，EEPROM或快速擦写EEPROM中。通常，这种情况下使用的存储量为兆字节数量级。

　　和具有相似结构技术的智能卡相反，终端的构建有许多不同的方式，基本上可区分为便携式和固定式两类。便携式终端是由电池供电的，而固定式终端则选用市电电网供电，或经由数据接口供电。终端也可按照用户接口来分类：为了便于在现场使用，便携式终端都有显示器和简单的键盘；固定终端也有显示器和键盘，但它们有固定的链路与更的计算机系统相连。如果终端不具备人机接口（即没有显示器和键盘），则必须把它和计算机直接相连，以提供对智能卡和用户之间的链路，图2和图3为典型的终端之例。

　　图2 典型的智能卡终端举例（它可经串行接口与计算机相连）

　　图3 用于金融交易的典型的便携式智能卡终端举例（可使用信用卡，借记卡和
　　电子钱包。这种终端具有集成的安全模块和内置打印机，可以脱机使用）

　　也有少数终端具有红外接口，它们通常支持国际红外数据协会IrDA（Inflrared DataAssociation）标准，可直接与个人数字助理PDA（Personal Digital Assistant）或移动电话通信，用户可以认为自己的设备是值得信任的，因而无需输人PIN到陌生的终端中去。

　　便携式和固定终端的划分引伸出了更进一步的特性区别，即如何使用终端的问题。联机终端在工作期间与运程计算机有不间断的连接，该计算机掌管了一部分控制功能。一个典型的例子是日常实际访问控制的终端，它完全由和它始终相连的后台系统所控制。

　　相反类型的终端是脱机终端，相对于系统而言，这种终端的工作是完全独立的。然而，尽管有各种类型的联机终端，实际上却没有“纯粹的”脱机终端，所有脱机终端有时也需要与后台系统交换数据。例如，需要更新黑名单或升级终端软件。

　　在典型的室内应用中，终端和远程计算机的物理链路常采用电缆或光缆。然而，也可采用与近的计算机中心的电话线相连，销售点的支付终端正是这种线路。根据应用情况可采用拨号连接或固定连接。由于固定链路（专用线）较昂贵，越来越倾向于仅在需要时使用电话线，以便降低运行成本，这意味着终端必需配各拨号调制解调器。

　　E卡（从前称PCMCIA卡）式的智能卡终端不太适合于这种划分方案，它们能联机或脱机使用，可用于台式或便携式计算机。这种终端是智能卡和计算机之间的简便而又便宜的硬件接口，参见图4。使用PC卡终端的前提条件是要有PC卡插槽，根据制造商的不同，这种卡槽可以是I型卡槽（3/1Jm高）或Ⅱ型卡槽（5mm高）。有些PC卡式智能卡终端包含有用于智能卡的扩展存储器和用于大量数据加密和解密的IC协处理器，以及智能卡接口。这类终端只有几毫米厚，非常通用。在某些情况下，它们开辟了智能卡的全新的应用领域。使用这种终端在没有外加电缆，电源和外部硬件的条件下，智能卡可以和标准的℃及其软件一起工作，应用领域非常广泛，包括对专门的PC功能访问的保护，软件复制保护和数字签名对电子邮件的传送保护。

　　图4 典型的℃卡格式的智能卡终端的外观图

　　还可以使用一种“软磁盘终端”，它们提供了智能卡和PC机之间交换数据的简单方法。这种终端具有3.5英寸软盘机的外形，并含有很薄的接触部件，电源控制电路和从软盘驱动器读写头来往传输数据的线圈。在这种3.3mm厚的软盘终端上有足够的空间用于插入智能卡。在PC机方面，需要有适当的驱动软件以处理数据交换。将智能卡以简单而经济的方式集成到现有的系统中去是一种很好的方法。

　　多年的研究和开发，使早期的双芯片智能卡变成了具有强大的微控制器的现代智能卡。同时，终端的发展也经历了类似的技术革命，初的终端常常具有非常原始的机械和电气结构，部分原因是由于用户的经验不足，其结果是使智能卡微控制器频繁受到伤害，并过早损坏。今天，大多数终端制造商已经克服了起初的困难，对于所有的终端和制造商来说，终端的技术特性和规范都是一样的，在用户的选择中，外形的设计扮演了重要的角色。

　　就功能而言，智能卡终端包括了两个方面：用于卡的接触部件和终端计算机。把智能卡插人卡阅读器并实现电气连接，基本上只是机械方面的功能，计算机用来实现终端的电气性能，管理用户接口以及建立对系统的链路。在简单的情况下，它是一个单独的微控制器，在技术上较复杂的方案中，它是一个单板计算机，图5所示为终端之一例。