摘要：本文首先比較分析了RFID、用戶識(shí)別卡、近場(chǎng)支付類SIM卡及JAVA卡等智能卡的特性，然后提出了智能卡滿足合物聯(lián)網(wǎng)背景下典型行業(yè)發(fā)展需求的相關(guān)應(yīng)用方案，最后給出智能卡在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)下的應(yīng)用建議。
　　引言
　　物聯(lián)網(wǎng)的基本理念是通過(guò)信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。感知延伸層是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中涉及面最廣的一層，智能卡在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中屬于感知延伸層部分。
　　傳統(tǒng)智能卡市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)讓企業(yè)的生存空間急劇縮小，近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的興起給智能卡重新振作帶來(lái)一個(gè)非常好的機(jī)會(huì)。智能卡作為一種感知物理世界，存儲(chǔ)信息，傳送數(shù)據(jù)的載體，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，智能卡的應(yīng)用與發(fā)展越來(lái)越快，其在金融、物流、家居、食品溯源等方面得到更廣泛的應(yīng)用。
　　智能卡技術(shù)分析
　　智能卡（smart card）是一種內(nèi)嵌芯片的塑料卡，此類卡按照類型不同，可具備存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)以及被讀寫等功能，智能卡可以分為接觸式卡和非接觸式卡兩大類，其中：
　　1.接觸式卡
　　接觸式卡需要讀卡器進(jìn)行信息的讀寫操作。與信用卡上的磁帶條不同，這種卡的表面上鑲嵌著一個(gè)小的金屬片，當(dāng)把卡插入讀卡器時(shí)，這個(gè)小金屬片就會(huì)同一個(gè)電子接頭相接觸，通過(guò)這個(gè)電子接頭對(duì)芯片讀寫數(shù)據(jù)。從卡的結(jié)構(gòu)來(lái)分，接觸式卡主要分為以下兩類卡：

• 存儲(chǔ)卡：存儲(chǔ)卡不包含復(fù)雜的處理器，它不能動(dòng)態(tài)的管理文件。存儲(chǔ)卡與讀卡器的通信是同步通信。IC電話機(jī)中的IC卡就是存儲(chǔ)卡。


　　目前在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中廣泛采用的智能卡主要是微處理器卡（SIM卡，銀行卡等都是微處理器卡）和非接觸是卡，尤其是RFID、用戶識(shí)別卡、近場(chǎng)支付類SIM卡及JAVA卡等，以下針對(duì)這幾種卡原理和性能上進(jìn)行分析比較。
　　2.1 RFID
　　RFID的基本工作原理是利用空間電感額耦合或者電耦合來(lái)進(jìn)行通信，以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別被標(biāo)識(shí)物體的目的。將RFID標(biāo)簽安裝在被識(shí)別物體上（粘貼、插放、掛佩、植入等），當(dāng)被標(biāo)志物體進(jìn)入無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)的閱讀范圍時(shí)，標(biāo)簽和讀寫器之間進(jìn)行非接觸式信息通信，標(biāo)簽向讀寫器發(fā)送攜帶信息，讀寫器接收這些信息并進(jìn)行解碼，傳輸給后臺(tái)處理計(jì)算機(jī)，完成整個(gè)信息處理過(guò)程。
　　RFID技術(shù)具有如下特性：數(shù)據(jù)的讀寫功能；標(biāo)簽容易小型化和多樣化；耐環(huán)境性；可重復(fù)使用；穿透性強(qiáng)；數(shù)據(jù)的記憶容量大，與傳統(tǒng)的條形碼相比，條形碼識(shí)別物品的種類，而RFID技術(shù)確定每一個(gè)單獨(dú)的物體對(duì)象。
　　RFID系統(tǒng)的工作頻段可以為低頻（LF）（30-300kHz，典型頻率有125 kHz，134.2 kHz）、高頻（HF）（3-30MHz，典型頻率為13.56M Hz）、超高頻（UHF）（300-968MHz，典型頻率869.6MHz、915.3MHz）、微波（MW）（2.45-5.8GHz，典型頻率為2.45GHz）等四個(gè)頻段，具體的頻點(diǎn)由各個(gè)國(guó)家或地區(qū)的無(wú)線電管理部門確定。根據(jù)不同的工作頻段，在無(wú)源的情況下，其技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用范圍也不同，如下表所示：
　　由于RFID的應(yīng)用牽涉到眾多行業(yè)，因此其相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)盤根錯(cuò)節(jié)，非常復(fù)雜。從類別看，RFID標(biāo)準(zhǔn)可以分為以下四類：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（如RFID技術(shù)、IC卡標(biāo)準(zhǔn)等）；數(shù)據(jù)內(nèi)容與編碼標(biāo)準(zhǔn)（如編碼格式、語(yǔ)法標(biāo)準(zhǔn)等）；性能與一致性標(biāo)準(zhǔn)（如測(cè)試規(guī)范等）；應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)（如船運(yùn)標(biāo)簽、產(chǎn)品包裝標(biāo)準(zhǔn)等）。
　　具體來(lái)講，RFID相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)涉及電氣特性、通信頻率、數(shù)據(jù)格式和元數(shù)據(jù)、通信協(xié)議、安全、測(cè)試、應(yīng)用等方面。
　　與RFID技術(shù)和應(yīng)用相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)主要有：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）、國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）、世界郵聯(lián)（UPU）。此外還有其他的區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)（如EPC global、UID Center、CEN）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)（如BSI、ANSI、DIN）和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（如ATA、AIAG、EIA）等也制定與RFID相關(guān)的區(qū)域、國(guó)家、或產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)不同的渠道提升為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
　　2.2 用戶識(shí)別卡
　　SIM(Subscriber Identity Module) 用戶識(shí)別模塊最基本的特性，一個(gè)是做身份標(biāo)識(shí)，一個(gè)是做安全服務(wù)。身份標(biāo)識(shí)是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)，也可以做很多應(yīng)用方面的數(shù)據(jù)鑒權(quán)等方面。從安全服務(wù)上來(lái)說(shuō)，它可以安全存儲(chǔ)一些信息，或者說(shuō)比較機(jī)密的信息可以存儲(chǔ)在SIM卡里邊。同時(shí)SIM卡有自己的認(rèn)證能力和解決的能力。
　　傳感器終端專用SIM卡對(duì)于數(shù)據(jù)保存時(shí)間要求會(huì)更長(zhǎng)。普通SIM卡在手機(jī)里邊平均保存時(shí)間是10年左右，在工業(yè)或者特種行業(yè)下保存時(shí)間更長(zhǎng)，十年、十五年甚至更高。另外還有擦寫次數(shù)，物聯(lián)網(wǎng)用的卡片和手機(jī)用的卡片不一樣，平常的手機(jī)可以在每天開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)的次數(shù)并不是很多，正常的對(duì)SIM卡的擦寫只是開(kāi)關(guān)機(jī)的或者位置更換的時(shí)候；但是在機(jī)器領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，它的需求變化比較多，對(duì)擦寫次數(shù)非常高。我們?cè)诂F(xiàn)在一些行業(yè)反饋里邊已經(jīng)感受到，在這方面對(duì)SIM卡的質(zhì)量需求也比較高。還有相應(yīng)的速度，它的讀取、以及異常探索。比如說(shuō)在極高的溫度下能夠探測(cè)出來(lái)告訴SIM卡里邊的軟件。這里邊包括對(duì)芯片的影響，包括對(duì)程序的設(shè)計(jì)都有影響。還有一種需求比較多，對(duì)分裝工藝的影響，普通SIM卡分裝工藝都采用PVC的材料，會(huì)有些不能滿足當(dāng)前工業(yè)級(jí)的要求。比如說(shuō)抗震的要求，在車載方面，或者說(shuō)極其惡劣的環(huán)境下，終端的卡片會(huì)不停的振動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致有些接觸不良，抗震要求比較強(qiáng)烈。還有溫度、濕度、抗靜電等等方面都會(huì)有具體的要求。另外從安全角度來(lái)說(shuō)，也會(huì)有對(duì)于防盜這方面的要求。曾出現(xiàn)過(guò)放在機(jī)器里的卡片被盜用出現(xiàn)在人通信中的情況。
　　2.3近場(chǎng)支付類SIM卡技術(shù)
　　在近場(chǎng)支付中，目前市場(chǎng)上主要有13.56MHz和2.45GHz兩種主流技術(shù)方案，13.56M的技術(shù)方案包括NFC和握奇主推的SIMPASS方案：
　　NFC工作頻點(diǎn)在13.56MHz，通訊距離設(shè)計(jì)為4厘米。主要實(shí)現(xiàn)模擬非接觸式IC卡應(yīng)用、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通訊功能、讀卡機(jī)功能；
　　SIMPASS方案工作頻點(diǎn)也在13.56MHz，功能上只支持非接觸式IC卡應(yīng)用。產(chǎn)品外設(shè)交易距離感應(yīng)天線，導(dǎo)致用戶感受不佳，且易折損；
　　2.45GHz方案通過(guò)不同讀卡器模塊和設(shè)備，工作距離可控制在4厘米、5米和50米等范圍。主要實(shí)現(xiàn)非接觸式卡應(yīng)用、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)通訊、讀卡器功能。
　　13.56MHz和2.45GHz兩種技術(shù)方案，除了在終端側(cè)以及一些技術(shù)層面有所差異外，在業(yè)務(wù)層面以及系統(tǒng)架構(gòu)方面都有著共同之處。下表是近場(chǎng)支付卡業(yè)務(wù)特點(diǎn)：
　　2.4 JAVA卡
　　JAVA 卡是一種可以運(yùn)行 JAVA 程序的接觸式微處理器智能卡，在卡中運(yùn)行的程序叫Applet。Applet可以動(dòng)態(tài)裝載到JAVA 卡上。JAVA 卡的 API(JAVA Card Application Programming Interfaces Specification )為智能卡制定了一個(gè)JAVA語(yǔ)言的特殊子集。JAVA 卡和 JAVA 卡 API的出現(xiàn)使智能卡的編程變得既快又簡(jiǎn)單，同時(shí)這些卡的應(yīng)用程序(Applet)可以在任何支持 JAVA 卡 API 的智能卡上運(yùn)行�？梢哉f(shuō) JAVA 卡的出現(xiàn)立刻解決了 JAVA 卡出現(xiàn)之前智能卡所遇到的問(wèn)題。
　　JAVA 卡還有兩大優(yōu)點(diǎn)：支持一卡多用途和重用。支持一卡多用途是指 JAVA卡上可以同時(shí)存在多個(gè)不同的應(yīng)用。這些應(yīng)用可以來(lái)自同一個(gè)卡供應(yīng)商，也可以來(lái)自不同的卡供應(yīng)商。這樣一張 JAVA卡就可以完成不同的功能，例如，它可以有電子錢包功能，同時(shí)也可以有身份鑒別功能。重用是指 JAVA卡上的應(yīng)用可以根據(jù)需要進(jìn)行刪除或重新添加新的應(yīng)用，而無(wú)需更換新的智能卡，這樣大大增強(qiáng)智能卡的靈活性。
　　為了支持應(yīng)用的可移植性，所有的應(yīng)用使用標(biāo)準(zhǔn)K-JAVA進(jìn)行編程。為了確保主應(yīng)用和其他應(yīng)用提供方的密鑰完全隔離，需要?jiǎng)?chuàng)建特殊的密鑰和安全管理應(yīng)用，稱為安全域。其中，主安全域是最主要的JAVA卡組件，用來(lái)集中管理JAVA卡。
　　安全域是一種具有特殊權(quán)限的應(yīng)用，其擁有用于安全信道的建立密鑰，并進(jìn)行卡片應(yīng)用的管理。每一個(gè)應(yīng)用以及可執(zhí)行加載文件（Executable Load File）都與一個(gè)安全域相關(guān)聯(lián)。應(yīng)用可以使用它所關(guān)聯(lián)的安全域提供的安全服務(wù)。
　　所有卡片都必須至少擁有一個(gè)安全域：主安全域（Issuer Security Domain）。支持多安全域的卡片允許應(yīng)用提供方通過(guò)它所擁有的安全域來(lái)管理自己的應(yīng)用，并使用安全域密鑰向應(yīng)用提供密碼服務(wù)，這些安全域密鑰與主安全域完全隔離，并且不受主安全域的控制。
　　 　　

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卡技術(shù)與安全