公交卡“互联互通”之技术方案解析

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1、公交卡“互联互通”之技术方案解析作者：李汉江日期：2010-12-03简历：李汉江，上海华虹集成电路有限责任公司；2005.4～2010.4年任职设计部，工程师；2010.4～至今任职销售部，非接触式CPU卡产品应用工程师。曾负责上海公交，上海/无锡/嘉兴三地互联互通兼容性研究，非接触式系列产品失效分析（FA）等。摘要：本文阐述了公交卡“互联互通”的几种技术方案，并分析了各自方案的优缺点。并评述了目前“互联互通”的瓶颈点与技术实现层面的关系。关键词：公交卡；非接触式CPU卡；互联互通；PSAM卡密钥；发卡母卡1引言目前，“城市一体化”，“区域一体化”，这样的词经常出现在媒体报端

2、，而作为普通人来说，具体到公交卡，一卡通行多城市，能够支付公共交通，就是盼望的“一体化”的具体实现，可以尽享交通卡的便利。目前各城市的公交卡事业，发展得如火如荼。但是城市之间的互联互通，还真是凤毛麟角，目前仅听说有些小区域的互联互通，便利性已经凸现。那么，互联互通的目前情况原因在那呢？技术层面上都有哪些方案呢？是技术层面导致“互联互通”的目前情况吗？2名词解释和符号互联互通：A城市公交卡到B城市公交系统的消费终端上进行乘车刷卡或者商户小额消费，并后期结算正确。PSAM卡：能为不同密钥的用户卡做认证，其页码：15/15保存用户卡的卡片母密钥（仅限于需要的密钥）。对用户卡验证时，卡

3、片母密钥对卡的特征值分散，得到卡片密钥。PSAM卡与用户卡的密钥同步。应用程序（终端）通过PSAM卡验证用户卡的合法性。发卡母卡：保存用户卡的卡片母密钥，发行用户卡时，卡片母密钥对卡的特征值（通常是卡号或序列号等）分散，得到卡片密钥。在发卡时为用户卡提供密钥下载。流加密：目前市面上非接触式逻辑卡多采用这种加密方式。即通信中的每一个bit都要和密钥的对应的bit进行响应运算（一般是异或操作）。外部认证：终端和卡片的一种交互方式，卡片确认机具合法的方式。PBOC2.0：《中国金融集成电路（IC）卡规范》。1正文1.1互联互通的支持环节本节第一个内容讲述“消费的一般过程”及“消费的一

4、般过程具体到实际支持环节”描述；第二、三、四、五部分内容讲述每个支持环节的作用。页码：15/151.1.1综述1.1.1.1消费终端和卡片形成消费的一般过程：图3.1.1.1消费的一般过程a)卡片初识：确定卡片的基本类型并确保双方能够建立通信。b)身份认证：这里面包含两方面，一为算法，另一为密钥体系所必须的要素。c)读写钱包：读取消费钱包并判断卡上余额足够否并扣除消费金额并写回钱包并保存该条消费记录；最好有统一的卡结构，否则机具需要能够识别不同的卡结构。页码：15/15a)记录并清算：卡片和终端机具交易结束，终端的保存记录传回清算系统依据双方认可的清算协议进行清算。上述的所有环

5、节，都需要为互联互通提供条件。1.1.1.1“消费的一般过程”具体到实际支持环节图3.1.1.2“消费的一般过程”具体到实际支持环节页码：15/151.1.1消费终端参与整个消费过程，其软件是关键，具体到每个实际环节的功能描述：“卡片初识”：提供硬件环境。“身份认证”：主导认证过程，作为沟通消费卡和PSAM的桥梁。这个里面还有一个隐含的内容就是“认证方式”，是“流加密”还是“外部认证”。“读写钱包（消费）”：能够识别卡的卡结构。“记录并清算”：保存的记录结构需互联的双方认可。所以互联互通的所有要素中其很关键，考虑第一要素。1.1.2PSAM卡（含算法和密钥系统）提供算法和系统密

6、钥。在收到终端获取的卡片本次随机数和要求加密的指令后，PSAM卡通过卡上的固有算法，加入欲消费待认证的卡的特征数据，和PSAM卡自身保存的系统密钥，进行分散，消费终端利用该分散后得到的密钥认证欲消费的卡。以目前情况和发展趋势来看，这块内容是互联互通的突破因素。1.1.3发卡系统（含发卡母卡或加密机）主要是卡结构和每张卡片的密钥创立。发卡的时候定义了卡的文件结构。卡结构是互联互通的一个关键因素。若参与互联互通城市的公交卡的卡结构相同，则消费终端的软件需求少，否则，终端的软件需求多，则互联互通的难度加大。密钥的创立：经过算法和卡的特征加上“发卡母卡或者加密机保存的系统密钥”再加卡片

7、本次认可的随机数，由发卡母卡或者加密机分散出密钥并写入卡片密钥文件，该密钥和对应PSAM卡经过相同算法和卡的特征分散的密钥一致。1.1.4清算系统页码：15/15该清算软件要能够从机具采集数据，并进行统计，并生成报表。该环节相对简单，一般PC端软件稍作修改或（和）增加即可支持互联互通。1.1目前公交系统的一般情况及趋势本节第一个内容讲述目前常见城市公交系统在上面四个“支持环节”的概况。在第二个内容提供PBOC2.0的标准卡结构和消费/充值流程；在第三个内容讲述基于对称算法（DES）所形成的密