IC卡公交收费机设计-MIFARE-1卡存储结构与特性课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,http:/ 1,卡存储结构与特性,电子与信息工程学院,docin/sundae_meng,IC卡公交收费机设计（一）MIFARE 1卡存储结构与,1,课 程 目 标,MIFARE 1,卡存储结构与读写操作,MIFARE 1,卡值块结构与值操作,MIFARE 1,卡防冲突特性与防冲突操作,MIFARE 1,卡安全特性与存取控制设置,docin/sundae_meng,课 程 目 标 MIFARE 1卡存储结构与读写操作doci,2,项目开发,IC,卡公交收费系统,系统需求分析：,具备小额电子钱包功能，定额方式收费,操作方便快捷,工作距离,3GHz,）。,按卡内芯片供电方式：卡内带电池的有源卡和卡内无电池、由读写器以无线感应方式供电的无源卡,按使用过程中的读写方式：只读卡（,ID,卡）和读写卡,（带,EEPROM,）,docin/sundae_meng,非接触式IC卡的分类按片内IC：存储卡、逻辑加密卡、CPU卡,9,不同频段射频卡的特点,特点,频段,工作频率,数据传输速率,读写距离,读写区域,低频,125134KHz,慢,适中,(1m),较为均匀,高频,13.56MHz,较快,适中,(1m),较为均匀,超高频,860960MHz,快,远,(10m),很难定义,不同频段射频卡的特点 特点工作频率数据传输速,非接触式,IC,卡的国际标准,标准组织,阵营,频段,技术规范,EPCglobal,全球产品电子代码管理中心,欧美企业,沃尔玛、思科、敦豪快递、麦德龙和吉列等,UHF(860-960 MHz),电子产品代码,(EPC),、电子标签规范和互操作性、识读器,-,电子标签通信协议、中间件软件系统接口等,ISO/IEC,国际标准组织,/,国际电工委员会,全球非盈利工业标准组织,多个频段,识别卡与身份识别,ISO/IEC14443,自动识别,ISO/IEC15693,ISO/IEC18000,UID,泛在技术核心组织,日本电子厂商、,IT,企业,2.45GHz,和,13.56MHz,电子标签超微芯片部分规格,非接触式IC卡的国际标准标准组织阵营频段技术规范EPCglo,非接触式,IC,卡的,ISO/IEC,国际标准,注释：,ICC,集成电路卡,CICCClose-Coupled ICC,，紧密（密耦合）卡；,PICCProximity ICC,，称为接近（近耦合）卡；,VICCVicinity ICC,，称为邻近（疏耦合）卡。,CD Coupling Device,，是读写器中发射电磁波的部分,docin/sundae_meng,非接触式IC卡的ISO/IEC国际标准注释：ICC集成电,12,ISO/IEC14443,国际标准,现阶段,ISO/IEC 14443,（草案）主要有两个体系并存：,ISO/IEC14443-Type A,、,ISO/IEC14443-TypeB,。,TypeA,：,以,PHILIPS,公司为代表，包括,SIEMENS,、,HITACHI,、,GEMPLUS,、,G&D,和,Schlumberger,等公司,TypeB,：,以,ST,（意法半导体）、,MOTOROLA,、,ATMEL,、韩国,SAMSUNG,和日本的,NEC,等公司为代表。,docin/sundae_meng,ISO/IEC14443国际标准docin/sundae_m,13,ISO/IEC18000,国际标准,18000-1,：物理层,18000-2,：低于,135KHz,通信的空中接口的参数；,18000-3,：在,13.56MHz,通信的空中接口的参数；,18000-4,：在,2.45GHz,通信的空中接口的参数；,18000-5,：,5.8GHz,通信的空中接口的参数；,18000-6,：,860-960MHz,通信的空中接口的参数；,18000-7,：,433MHz,通信的空中接口的参数；,docin/sundae_meng,ISO/IEC18000国际标准docin/sundae_m,14,项目实现之第一步,卡型选择,低频非接触式,ID,卡,高频非接触式逻辑加密卡,超高频非接触式,IC,卡,数据传输速率低，防冲突性能差；没有加密，不安全,数据传输率高，防冲突性能好，安全性高,读写距离远，防冲突性能好；容易受周围环境干扰，读写器成本高,docin/sundae_meng,项目实现之第一步卡型选择低频非接触式ID卡数据传输速率低,15,目前高频卡的产品主要包括：,ISO14443TypeA,卡,Mifare 1 S50,卡,、,Ultra Light,卡,LEGIC Type A,卡、上海公交卡即华虹,IC,卡、复旦微电子,Type A,卡,ISO14443TypeB,卡,ATMEL RF020,ISO15693,（电子标签）卡,PHILIPS I-Code2,、,TI Tag-it,标签,I-CODE,（电子标签）卡,PHILIPS I-Code,、上海贝岭,BL75R02,SONY Felica,卡,香港八达通、深圳通,中国二代身份证,市场主流卡型,docin/sundae_meng,目前高频卡的产品主要包括：市场主流卡型docin/sunda,16,Mifare 1,非接触式,IC,卡,基本性能指标：,卡内器件：,无线智能卡芯片,Mifare MF1 IC S50+,天线线圈,标准：,遵从,ISO/IEC 14443 Type A,标准,工作频率：,13.56MHz,数据传送速率：,106kbit/s,（,9.4s/bit,）,docin/sundae_meng,Mifare 1非接触式IC卡 基本性能指标：docin/s,17,Mifare 1,卡片的存储结构,存储容量：,1024,8,位字长（即,1KB,），,存储介质：,EEPROM,分为,16,个扇区（扇区,0 15,）,每个扇区有,4,个块（,Block,）块,0,、块,1,、块,2,和块,3,。,每个块有,16,个字节。,一个扇区共有,16 Byte,4=64 Byte,docin/sundae_meng,Mifare 1卡片的存储结构 存储容量：10248位字长,18,块功能详解,1,）厂商块,地址：扇区,0,块,0,内容：,IC,卡厂商标志，包含卡序列号,SN,、卡类型号,TagType,及卡容量字节等关键数据。,特性：只读，安全防伪,例：,420A7E0036 88 0400 4481740630373937H,卡类型号,TagType,卡序列号,SN,卡容量字节,SIZE,docin/sundae_meng,块功能详解1）厂商块卡类型号TagType卡序列号SN卡容量,19,块功能详解,2,）数据块（块,02,）,每块,16,字节。可由区尾块中的存取控制位（,access bits,）配置为：,读写块：,用作一般的数据操作，可用读,/,写命令直接读,/,写整个块,值块：,用作定值操作，可以进行加值,/,减值（,INC/DEC,）的运算。,数据块数据,的读,/,写,/,加值,/,减值条件：,符合该块存取条件的要求,+,通过该扇区的密码认证。,docin/sundae_meng,块功能详解2）数据块（块02）docin/sundae_m,20,块功能详解,3,）区尾块,（,Sector Trailer,）,每个扇区的块,3,为区尾块，包含：,KEY A,（,6B,）,+Access bits,（,4B,）,+KEY B,（,6B,）,例：,A0A1A2A3A4A5 FF078069 B0B1B2B3B4B5,密钥,A,默认值,存取控制位,默认值,密钥,B,默认值,docin/sundae_meng,块功能详解 3）区尾块（Sector Trailer）密钥,21,MIFARE 1,卡特点：,支持城市一卡通,EEPROM,存储器结构提供多应用：,1K,字节,EEPROM,，,16,个扇区,4,数据块,/,扇区，,16,字节,/,块。用户可以定义每一个存储器块的访问条件。每个扇区,(,每应用,),拥有各自,独立的密钥,支持带密钥层次的多应用,。,适合定额收费：,卡芯片中内建有增值,/,减值的专项数学运算电路，非常适合公交,/,地铁等行业的定额收费系统,docin/sundae_meng,MIFARE 1卡特点：支持城市一卡通EEPROM存储器结构,22,MIFARE 1卡防冲突特性,利用每张卡全球唯一的,SN,实现二进制树状搜索防冲突算法。,例：,SN1,：,420A7E00,SN2,：,420A7E01,SN3,：,421A7E01,冲突,1,选择,SN2,、,SN3,冲突,2,选择,SN3,docin/sundae_meng,MIFARE 1卡防冲突特性利用每张卡全球唯一的SN实现二进,23,POWER OFF,状态,IDLE,状态,READY,状态,ACTIVE,状态,HALT,状态,RESET,REQUEST,命令,ANTICOLLISION,命令,启动防冲突循环,读取卡回送的,UID,（,SN,）,HALT,命令,SELECT UID,命令,应用：,AUTENTICATION/READ/WRITE/INC/DEC,命令,WAKE UP,命令,MIFARE,卡,防冲突流程,docin/sundae_meng,POWER OFF状态IDLE状态READY状态ACTIVE,24,MIFARE 1,卡特点：,支持多卡同时操作,卡芯片与读写芯片中都内嵌防冲突模块，可实现真正的（硬件）防冲突，可高速识别天线范围内的多张卡，适应多人同时刷卡。,docin/sundae_meng,MIFARE 1卡特点：支持多卡同时操作卡芯片与读写芯片中都,25,MIFARE 1卡的安全特性,密码认证：所有扇区需通过密码认证才能进行读/修改操作。,存取控制：所有块可通过设置存取控制条件限制存取。,docin/sundae_meng,MIFARE 1卡的安全特性密码认证：所有扇区需通过密码认证,26,Mifare 1,卡的密码认证方式,Mifare 1,卡的密码的认证采用了三次相互认证的方法，具有很高的安全性。,docin/sundae_meng,Mifare 1 卡的密码认证方式 Mifare 1 卡的密,27,（,A,）环：,Mifare 1,卡向读写器发送一个随机数据,RB,；,（,B,）环：读写器收到,RB,后向,Mifare 1,卡片发送一个令牌数据,TOKEN AB=,用读写器中存放的密码加密后的,RB+,读写器发出的一个随机数据,RA,；,（,C,）环：,Mifare 1,卡片收到,TOKEN AB,后，用卡中的密码对,TOKEN AB,的加密的部分进行解密得到,RB,，并校验第一次由（,A,）环中,Mifare 1,卡片发出去的随机数,RB,是否与（,B,）环中接收到的,TOKEN AB,中的,RB,相一致；若读写器与卡中的密码及加,/,解密算法一致，将会有,RB=RB,，校验正确，否则将无法通过校验；,（,D,）环：如果（,C,）环校验是正确的，则,Mifare 1,卡片用卡中存放的密码对,RA,加密后发送令牌,TOKEN BA,给读写器；,（,E,）环：读写器 收到令牌,TOKEN BA,后，用读写器中存放的密码对令牌,TOKEN BA,中的,RA,（随机数）进行解密得到,RA,；并校验第一次由（,B,）环中读写器发出去的随机数,RA,是否与（,D,）环中接收到 的,TOKEN BA,中的,RA,相一致；同样，若读写器与卡中的密码及加,/,解密算法一致，将会有,RA=RA,，校验正确，否则将无法通过校验；,docin/sundae_meng,（A）环：Mifare 1卡向读写器发送一个随机数据RB；,28,（,A,）环：,Mifare 1,卡取随机数,RB=1100,，,KEY1=1010,，,加密,/,解密算法：异或，发送,RB,给读写器,（,B,）环：读写器取随机数,