四川大学网络教育学院 电气工程及其自动化专业 杨洪敏 DH1091N2001
（1）安全机制问题：因为射频技术的特点，导致IC卡中数据在通信过程中被截取的可能性很大，如何防止保密信息的泄漏是一大问题。作为安全性的解决办法之一，射频信号传输的是通过加密处理的数据，必须有同样的解密算法才能破解其中的信息，并且在实现通讯之前必须先进行读卡机具和卡的相互认证才可继续进行通讯。 (2)防冲突机制：如果在操作过程中同时出现多张卡，如何防止卡之间的数据干扰，保证读/写卡操作的正确完成。非接触卡在出现多卡进入读卡机具作用范围时，通过基于BIT冲突检测协议（Type A），或者则是字节、帧及命令（Type B）完成防冲突（Type A型和Type B型卡的区别在后面进行阐述）。
（3）电源及电源功耗的设计：由于射频IC卡的工作能源是通过射频收发电路由空间电磁波提供的。由此可见，电磁波能量的大小决定了卡上IC的工耗，也决定了IC芯片的功能。所以其在功耗参数上则要求尽量的小，这样射频信号的能量才能满足IC卡的工作要求。要克服这个问题只有从两个方面来解决，首先是在芯片的制作材料上进行技术革新，降低芯片的功耗。另一个方法就是提高射频能量，从射频欧中获取足够的电能保证卡上IC卡片正常工作。
（4）通讯的调制解调方式：为了实现IC卡与终端之间的正确的通讯，必须为其数据的传输制定相应的协议，才能在IC卡和终端之间进行正确的交流。而作为将模拟信号转换为数字信号进行传送的调制解调方式对通讯的完成是非常的关键的，非接触式IC卡通过两种方式进行调制解调，这也是Type A和Type B型卡的区别之一。
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2.2 非接触式IC卡射频技术的发展
非接触式IC卡在目前的应用中，由于本身射频技术和卡芯片 技术的限制，卡片需要较低的功耗。从而导致无法在卡片上实现CPU的嵌入，所以非接触式IC卡多为ASIC卡，ASIC的加密采用的是逻辑电路加密的方法，其灵活和可靠性都不是很高。所以，这直接导致了非接触卡在金融系统和电子商务应用上的限制。所以在以后的发展中，射频卡的发展方向则是基于在其中实现CPU，以达到扩展其应用领域的目的。
前面曾经提到过，由于射频卡的能量供给都是由射频信号提供的，所以射频功率的大小决定了射频卡的功耗。而卡片上集成CPU需要占用更多的功耗，于是，解决能量供给的问题就是射频技术发展所需要解决的问题。提高射频信号的功率，以提供足够的能量保障卡芯片和CPU的正常工作，这也是解决接触式IC卡和非接触式IC卡兼容问题的最为经济和现实的途径。
非接触式IC卡技术目前国际上具有代表性的两大非接触式IC卡技术是LEGIC技术和MIFARE技术。LEGIC技术是由瑞士KABA公司提供的非接触式IC卡读写技术，MIFARE技术是由Philips公司提供的非接触式IC卡读写技术。这两种技术都采用13.56MHz的近距离非接触式IC卡通讯频率标准，其读写速度和读写距离是相同的，在通讯安全上均采用符合ISO9798国际标准的3次互感校验技术，以对卡和读写设备的合法性进行相互校验；在数据通讯上均采用DSA算法对通讯数据进行加密，以确保卡上的数据不被非法的修改。但是
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这两种技术也有很多不同点，现将这两种技术的不同特点比较如下： （1）MIFARE采用密码读写控制方式，即读写设备的监控程序要掌握相应的系统密码才能对IC卡内的数据进行不同操作(如读、写、增值、减值等)。LEGIC采用授权读写控制方式,即读写设备必须先获得“设备授权卡”的授权后才能读写本系统的IC卡,而卡的初始化又必须经过上级授权卡的授权,并且只可以在专用的授权设备上进行。 （2）MIFARE读写模块与监控计算机之间采用符合单片机外部总线标准的并行标准，读写过程可由监控程序逐步控制。LEGIC模块与监控计算机之间采用串行通讯方式，读写进程由模块自动完成。 （3）在防冲撞功能上，MIFARE允许多卡同时进入读写范围，再由读写设备逐一处理。LEGIC采用同一时间内只能读写一张卡的防冲撞模式。
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第3章 MIFARE技术
MIFARE技术是Philips公司推出了一种非接触式/双界面IC卡技术，目前已被ISO/IEC制定为国际标准：ISO/IEC 14443 TYPE A标准。MIFARE非接触式IC卡目前占据世界非接触式IC卡市场80％的份额。Philips公司基于MIFARE 技术推出了四种产品：
1、MIFARE Classic非接触式IC卡，包括MIFARE Standard(MIFARE 1)、MIFARE Standard 4K和MIFARE Light三种非接触式IC卡
2、MIFARE Ultralight
3、MIFARE双界面IC卡，包括MIFARE PRO和MIFARE PROX两种
4、MIFARE读卡器组件
下面重点介绍本课题涉及到的MIFARE Standard(MIFARE 1)非接触式IC卡和MIFARE读写器组件。
3.1 MIFARE 1非接触式IC卡特点
MIFARE 1 IC卡的核心是Philips公司的MIFARE 1 IC S50（-01，-02，-03，-04）系列微模块（微晶片）。它确定了卡片的特性以及卡片读卡器的诸多性能。
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MIFARE1IC卡内建有高速的CMOS EEPROM、MCU等。卡片上除了IC微晶片及一副高效率天线外，无任何其他元件。
卡片上无源（无任何电池），工作时的电源能量由卡片读卡器天线发送无线电载波信号耦合到卡片上天线而产生电能，一般可达2V以上，供卡片上IC工作。工作频率13.56MHz。
射频卡标准操作距离为100mm（由MFCM500作为读卡器核心模块）和25mm（由MFCM200作为读卡器核心模块）。与卡片读卡器的通信速率高达106Kbit/s。
MIFARE 1 IC智能(射频)卡上具有先进的数据通信加密并双向验证密码系统；且具有防重叠功能：能在同一时间处理重叠在卡片读卡器天线的有效工作距内的多张重叠的卡片。
MIFARE 1 IC智能(射频)卡与读卡器通信使用握手式半双工通信协议；卡片上有高速的CRC协处理器，符合CCITT标准。
卡片制造时具有唯一的卡片系列号，没有重复的相同的两张MIFARE卡片。卡片上内建8K（bit）EEPROM存储容量并划分为16个扇区，每个扇区划分为4个数据存储块，每个扇区可由多种方式的密码管理。卡片上还内建有增值/减值的专项的数学运算电路，非常适合公交/地铁等行业的检票/收费系统。卡片上的数据读写可超过10万次以上；数据保存期可达10年以上，且卡片抗静电保护能力达2KV以上。
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