智能卡技术 IC卡、RFID标签与物联网PDF电子书下载

第1章 智能卡、射频识别标签和物联网概论 1

1.1 智能卡和射频识别标签的基础知识 1

1.1.1 智能卡概述 1

1.1.2 接触式IC卡的读写器 2

1.1.3 射频识别标签与读写器 2

1.2 IC卡的应用 3

1.3 智能卡和RFID标签的安全问题 4

1.3.1 影响安全的若干基本问题 4

1.3.2 安全措施 5

1.3.3 密钥与认证 5

1.4 识别卡和RFID标签的国际标准 6

1.5 智能卡、RFID标签和物联网的诞生与发展 8

1.6 智能卡与RFID标签的架构 10

1.6.1 接触式IC卡的架构 10

1.6.2 非接触式IC卡和RFID的架构 11

1.7 本书的特点和内容简介 11

习题 13

第2章 [b] 磁卡 14

2.1 磁卡尺寸、磁条和磁道位置 14

2.2 磁条编码技术 15

2.3 低矫顽力磁条和高矫顽力磁条 18

2.3.1 基本概念及有关参数 18

2.3.2 测试方法 19

2.3.3 低矫顽力磁条 19

2.3.4 高矫顽力磁条 20

2.4 金融交易卡 21

2.5 主账号格式 23

2.6 磁卡存在的问题 24

习题 25

第3章 IC卡信息编码（数据元、数据对象和文件） 26

3.1 ASN.1 的基本编码规则 26

3.1.1 编码结构（BER-TLV） 26

3.1.2 通用类编码 28

3.2 IC卡使用的数据对象 29

3.2.1 数据对象的格式 29

3.2.2 数据对象的标记分配 30

3.2.3 编码举例 33

3.3 IC卡的文件系统 34

3.3.1 文件的种类 34

3.3.2 结构选择方法、数据引用方法和文件控制信息 35

习题 38

第4章 接触式IC卡的物理特性、触点、电信号和传输协议、ISO/IEC 7816-3110 40

4.1 接触式集成电路卡的物理特性 40

4.2 接触式集成电路卡的触点尺寸和位置 40

4.3 接触式集成电路卡的电信号和传输协议 41

4.3.1 触点的功能 41

4.3.2 接触式IC卡的操作过程和卡的复位 42

4.3.3 异步传输的复位应答ATR 45

4.3.4 历史字符 49

4.3.5 协议和参数选择PPS 52

4.3.6 异步半双工字符传输协议（T=0和T=1） 53

4.4 接触式集成电路卡（同步卡）的电信号和复位应答 57

4.4.1 触点的电特性 57

4.4.2 卡的复位 57

4.4.3 复位应答 59

4.4.4 触点的停活 60

4.5 [a] 接触式集成电路USB卡电气接口和操作规程ISO/IEC 7816-12 60

习题 61

第5章 智能卡的安全和鉴别 63

5.1 对智能卡安全的威胁 63

5.2 物理安全 63

5.3 逻辑安全 64

5.3.1 用户鉴别 64

5.3.2 存储区域保护 66

5.3.3 智能卡的通信安全与保密 67

5.4 密码技术 69

5.4.1 对称密码体制 71

5.4.2 非对称密码体制 79

5.4.3 单向密码体制 83

5.4.4 密钥管理 84

5.5 智能卡的安全使用 85

习题 87

第6章 智能卡的命令系统和安全体系 88

6.1 智能卡和读写器之间的命令-响应对 88

6.2 智能卡的安全体系结构 95

6.2.1 安全状态、安全属性和安全机制简介 95

6.2.2 安全属性 96

6.2.3 安全支持数据元 100

6.3 安全报文 101

6.3.1 SM字段和SM数据对象 101

6.3.2 [a] 基本SM数据对象 103

6.3.3 [a] 辅助的SM数据对象 105

6.3.4 [a] 安全环境 107

6.3.5 [a] 安全的命令-响应对 109

6.4 在ISO/IEC 7816中定义的命令 112

6.4.1 管理卡和文件的命令 113

6.4.2 数据单元处理命令 119

6.4.3 记录处理命令 121

6.4.4 数据对象处理命令 128

6.4.5 安全处理命令 131

6.4.6 传输处理命令 140

6.4.7 [a] 用于结构化卡查询语言的处理命令 141

6.4.8 多应用环境的应用管理命令 153

习题 156

第7章 射频识别技术基础（IC卡和RFID标签） 158

7.1 射频识别系统结构 158

7.2 射频技术 160

7.2.1 基带信号与载波调制信号 160

7.2.2 数字信号的编码方式 161

7.2.3 调制方式 162

7.2.4 负载调制和反向散射调制 164

7.2.5 表面声波电子标签的识别 167

7.3 扩频技术 168

7.4 多路存取（多标签射频识别） 170

7.5 无线局域网 173

7.5.1 IEEE 802.1 1体系结构 173

7.5.2 IEEE 802.1 1标准频谱 174

7.5.3 蓝牙无线网 174

7.5.4 无线局域网的特点 175

习题 175

第8章 非接触式IC卡国际标准ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693 176

8.1 ISO/IEC 14443-2射频能量和信号接口 176

8.1.1 能量传送 176

8.1.2 信号接口（Type A和Type B） 177

8.2 ISO/IEC 14443-3初始化和防冲突 180

8.2.1 轮询 180

8.2.2 Type A——初始化和防冲突 180

8.2.3 Type B——初始化和防冲突 190

8.3 ISO/IEC 14443-4传输协议 197

8.3.1 PICC Type A的激活序列 198

8.3.2 [a] 半双工分组传输协议 200

8.4 ISO/IEC 15693-2空中接口和初始化 203

8.4.1 VCD到VICC的通信信号接口 203

8.4.2 VICC到VCD的通信信号接口 205

8.5 ISO/IEC 15693-3防冲突和传输协议 208

8.5.1 命令和响应的通用格式、VICC状态及其转换 209

8.5.2 防冲突 211

8.5.3 命令和响应 214

8.6 [b] 扩展协议和扩展命令 217

8.6.1 扩展协议 217

8.6.2 扩展协议中的防冲突管理 218

8.6.3 扩展协议——VICC响应格式 221

8.6.4 扩展协议命令 224

习题 225

第9章 RFID标签空中接口标准ISO/IEC 18000系列 227

9.1 概述 227

9.2 空中接口标准化参数 227

9.3 ISO/IEC 18000-3:13.5 6MHz频率下的空中接口通信参数 230

9.3.1 模式1（M1）：物理层、防冲突系统和协议 230

9.3.2 模式2（M2）：物理层和媒体访问控制参数 230

9.3.3 模式2（M2）：命令与响应 237

9.3.4 模式2（M2）：防冲突管理 240

9.4 [b] ISO/IEC 18000-6:860～960MHz频率下的空中接口通信参数 242

9.4.1 概述 242

9.4.2 参数表 243

9.4.3 FM0返回链路（适合于类型A和类型B） 244

9.4.4 类型A前向链路（编码、数据元、协议和冲突仲裁） 245

9.4.5 类型A：命令与响应 249

9.4.6 类型B前向链路（编码、数据元、协议和冲突仲裁） 250

9.4.7 类型B：命令与响应 254

9.5 [b] ISO/IEC 18000-7:433MHz频率下的有源标签空中接口通信参数 257

9.5.1 物理层 257

9.5.2 数据链路层（数据包、命令响应） 257

9.5.3 标签采集和冲突仲裁 260

习题 260

第10章 IC卡及其专用芯片 262

10.1 [b] 存储器卡芯片 262

10.2 IC卡的逻辑加密芯片（接触式IC卡） 264

10.2.1 名词解释 264

10.2.2 功能框图 265

10.2.3 芯片内部存储区域分配（举例） 266

10.2.4 ATMEL公司的逻辑加密卡芯片 267

10.2.5 SIEMENS公司的逻辑加密卡芯片 272

10.2.6 熔丝电路 278

10.3 非接触式IC卡Mifare 279

10.3.1 Mifare standard 280

10.3.2 Mifare PRO 284

10.4 移动通信中的SIM卡 286

10.4.1 SIM卡概述 286

10.4.2 SIM卡的结构和工作原理 287

10.4.3 SIM卡的数据结构 289

10.5 智能卡的硬件环境和芯片 291

10.5.1 智能卡的微处理器 292

10.5.2 智能卡的存储器 297

习题 300

第11章 智能卡的操作系统 301

11.1 COS概述 301

11.2 一个简单的IC卡操作系统（SCOS）示例 302

11.3 COS的体系结构 306

11.4 COS的命令系统 312

11.5 COS设计原则 314

11.6 COS的测试 317

11.6.1 测试原则 317

11.6.2 设计工具与测试仪器 318

11.6.3 测试举例（SCOS的测试） 318

11.7 [a] Java智能卡 321

11.7.1 Java语言及简单程序举例 321

11.7.2 Java虚拟机 322

11.7.3 Java智能卡 324

习题 330

第12章 IC卡和RFID标签的读写器 331

12.1 IC卡读写器的组成 331

12.2 IC卡适配插座 332

12.3 接触式IC卡读写器的接口电路和读写控制 333

12.3.1 接触式IC卡读写器的接口电路 333

12.3.2 接触式IC卡读写器的控制与读写技术 334

12.4 非接触式IC卡和RFID读写器的接口电路和读写控制 338

12.4.1 非接触式IC卡读写器的基本结构 338

12.4.2 [b] MFRC500高集成度读写芯片 339

12.5 读写器在系统中的地位和发展趋势 350

12.5.1 读写器在系统中的地位和种类 350

12.5.2 射频识别读写器的发展趋势 351

习题 352

第13章 测试技术与标准 353

13.1 概述 353

13.2 IC卡的一般特性测试 353

13.3 接触式IC卡物理特性和电气特性测试方法 354

13.3.1 接触式IC卡物理特性测试方法 354

13.3.2 测试设备 355

13.3.3 异步卡（接触式IC卡）电气特性测试方法 355

13.3.4 读写器电气特性 355

13.3.5 接触式IC卡逻辑操作的测试方法 356

13.3.6 读写器逻辑操作测试方法 357

13.4 非接触式卡测试方法 358

13.5 智能卡命令系统的测试 358

习题 363

第14章 物联网技术基础 365

14.1 概述 365

14.1.1 物联网定义 365

14.1.2 物联网体系结构 365

14.2 条形码 366

14.3 RFID标签 370

14.4 传感器和传感网 371

14.4.1 传感器 371

14.4.2 传感网 372

14.4.3 物联网与互联网的关系 373

14.5 移动通信技术 374

14.6 无线网 375

习题 376

第15章 智能卡应用 377

15.1 中华人民共和国第二代居民身份证 377

15.2 北京市政交通一卡通 378

15.3 中国金融集成电路卡规范（电子钱包／电子存折） 379

15.3.1 电子钱包／电子存折卡的机电特性和传输协议 379

15.3.2 EP/ED的文件结构、应用选择和应用文件 382

15.3.3 EP/ED的命令与运行状态 387

15.3.4 EP/ED的安全机制和密钥管理 390

15.3.5 EP/ED的交易流程 394

15.3.6 中国金融集成电路卡新规范 399

15.4 借记／贷记IC卡规范和终端规范 399

15.4.1 文件和数据对象列表 399

15.4.2 借记／贷记1C卡交易流程 400

习题 403

第16章 RFID和物联网的应用 404

16.1 RFID的应用 404

16.1.1 一位系统 404

16.1.2 RFID在生产流水线中的应用 404

16.1.3 RFID在井下人员跟踪管理中的应用 406

16.1.4 RFID在图书管理中的应用 408

16.1.5 RFID在供应链管理中的应用 409

16.1.6 射频识别不停车收费系统 411

16.2 物联网的应用 412

16.2.1 物联网在物流业中的应用 412

16.2.2 物联网在交通管理系统中的应用 413

16.2.3 物联网在电网管理系统和其他系统中的应用 415

16.3 物联网与云计算 416

习题 418

附录A 识别卡领域国际标准制定情况 419

附录B[a] RSA密码算法的实现 423

附录C 智能卡的生命周期 428

C.1 智能卡设计与制造 428

C.1.1 芯片设计 428

C.1.2 [a] 芯片制造 429

C.1.3 模块制造 431

C.1.4 卡片制造 432

C.2 IC卡的初始化 432

C.3 个人化和发行 433

C.4 使用阶段 433

C.5 使用终结阶段 433

附录D 本课程的教学探讨 434

D.1 课前的必备知识和附录D的内容 434

D.2 智能卡和RFID标签中的数据 434

D.3 智能卡、RFID标签和物联网的安全 436

D.3.1 一般数据的差错校验与纠错 437

D.3.2 数据的安全保证 437

D.3.3 智能卡的安全体系（学习导引） 438

D.4 教学安排的几点设想 439

D.4.1 各章教学内容安排的参考意见 439

D.4.2 智能卡的硬件（SoC、命令系统）和软件（COS）的学习安排 440

附录E 英文缩写词 442

参考文献 449