基于MIFARE智能卡的电子钱包系统的设计1

基于MIFARE智能卡的电子钱包系统的设计
摘要
电子钱包是电子商务购物活动中常用的一种支付工具，成其适于小额购物。

随着我国信息化建设的逐步深入，特别是电子商务、电子政务的普及，电子支付手段越发显得重要。

目前智能卡在安全系统和电子商务的研究和应用成为各方研究的热点。

本文对智能卡的关键理论与安全技术进行研究，对基于智能卡的电子钱包的实用性、公平性等方面进行了有益的探索，设计了基于智能卡的电子钱包的基本模型，并予以实现，并从实际应用角度出发，给出一个可以在低计算能力、低存储量的硬件智能卡上实现离线电子支付的应用设计。

关键词：MIFARE、智能卡、电子钱包
Based on the Electronic Purse MIFARE Smart Card
System Design
Abstract
Electronic purse is e-commerce shopping activities in a common payment tool, As it is suitable for small shopping. With the development of information construction，especially the popularization of electronic commercial and electronic government information security becomes more and more important．The technology of digital signature becomes the research focus these days，which is the most effective way of assuring the information integrality and none repudiation．The goal for this thesis is mainly to make a description about the knowledge of software and hardware of smart card，especially about the internal structure，file organization and some key operations. In the light of the characteristics for key storage，information confidentiality and message authentication of smart card，it is emphasized on that the improved security smart card offers in the real world．
Key Words: MIFARE、Smart card、Electronic purse
1 前言
1.1智能卡的电子钱包国内外现状
1.1.1智能卡的发展
智能卡的名称来源于英文名词“Smart Card，又称集成电路卡，它将一个集成电路芯片镶嵌于塑料基片中，封装成为卡的形式。

智能卡的概念是70年代初提出来的，法国布尔(BULL)公司于1976年首先创造出智能卡产品(第一张由双晶片、即微处理器和存储器、组成的智能卡。

在此后的十几年间，除法国的布尔公司之外，世界上先后有Motorola，Thomson，Hitachi，OKI，Toshiba，Sharp，Atmcl，Gcmplus，Schlumbcrger，Philips等十几家公司相继投入了智能卡芯片和卡片成品的开发与生产，形成了一个世界性的新兴技术产业。

目前，智能卡系统应用己经发展成为一个独立的跨学科的专业领域，它将大量来自不同专业领域的技术综合在一起，诸如计算机技术、网络技术，数据库处理技术、基于智能卡的电子钱包设计与实现高频技术、电磁兼容性、半导体技术、数据保护和密码学、电信、制造技术和许多专业应用领域，是典型的跨多学科的应用系统。

智能卡系统的技术核心是卡用芯片技术，其应用和发展的基础在于微电子技术的提高。

智能卡标准是标准式智能卡设计制造与应用的支撑点，符合标准是智能卡赖以生存的条件。

智能卡的国际标准根据卡的类型分成两大类：接触式智能卡国际标准和非接触式智能卡国际标准。

智能卡自20世纪70年代问世以来发展迅速。

全球的智能卡的发行量从1992年的2．6亿张发展到2003年的30．6亿张。

各地区市场份额为：亚太地区占65．2％，欧洲占18．3％，美国占1．4％，其他国家占15．1％：从应用类别来看，电话卡占60．68％．SIM卡占18。

45％，金融卡占8．74％，其他占12．13％，2002年全球共发行6．9亿张的智能卡，其中欧洲占了60％，亚洲占了30％。

目前，国际上智能卡的应用已经进入高速发展时期，到2008年全球的智能片发行量达到63亿张。

MIFARE是Philips Electronics所拥有的13.56MHz非接触性辨识技术。

Philips并没有制造卡片或卡片阅读机，而是在开放的市场上贩售相关技术与芯片，卡片和卡片阅读机之制造商再利用它们的技术来创造独特的产品给一般使用者。

MIFARE经常被认为是一种智能卡的技术，这是因为它可以在卡片上兼具读写的功能。

事实上，MIFARE仅具备记忆功能，必须搭配处理器卡才能达到读写功能。

MIFARE的非接触式读写功能是设计来处理大众运输系统中的付费交易部分，其与众不同的地方是具备执行升幂和降序的排序功能，简化资料读取的过程。

尽管接触性智能卡也能够执行同样的动作，但非接触性智能卡的速度更快且操作更简单，而且卡片阅读机几乎不需要任何维修，卡片也较为耐用。

1.1.2电子钱包的发展
电子钱包作为一个重要的智能卡应用，在各国已经得到初步应用。

现在世界上使用比较多的电子钱包有Mondex、Visa Cash、Proton等。

荷兰是全球最大规模应用电子钱包的国家，其电子钱包系统技术都较为成功。

法国是智能卡的起源地，但电子钱包在法国却一直没有得到大的应用，现在法国正在进行电子钱包的试验，其中一个试验项目就是把电子钱包与公交电子车票结合起来的Modeus电子钱包项目。

我们国家的电子钱包的研究开发较国外晚一些，但是目前我国电子钱包已经在我们的生活中的到了广泛的应用。

我国正在努力研发实施在不同的地区，根据当地不同的具体情况，将电子钱包应用与其它种类的智能卡应用相结合，向消费者发行多应用卡。

我国的电子钱包的应用从整体上来说与发达国家和地区的应用相比差距还是很大的，主要原因是我国的电子钱包应用起步比较晚，基础建设滞后。

再就是中国人普遍有喜欢使用现金的习惯。

但从趋势上看，我国电子钱包的发展形势还是相当不错的。

现在中国电子钱包应用最广泛的领域应属城市公共交通的电子车票系统，不仅在北京，上海、天津、南京等大中城市已普遍应用．而且在一些小城市也正在逐步地推广。

电子车票系统方便了市民出行，提高了公共交通的运行效率，减少了成本支出。

1.2本设计的目的、意义、主要内容及技术要求
1.1.1 目的及意义
本课课题主要训练学生的硬件电路设计及熟练运用汇编语言、C语言、VHDL 语言进行程序设计及软硬件统调试工作。

熟练正确地应用PROTEUS、KEIL等软件，培养解决设计与调试等领域具体问题的能力；学生通过所做课题,熟悉单片机应用系统开发研制的过程，软硬件设计的工作方法，工作内容，工作步骤；对学生进行基本技能训练。

该研究项目属于电子信息硬件设计，要求系统整体电路的原理图设计和PCB 设计及抗干扰设计、低功耗设计及系统的调试等。

主要内容及技术要求：
1.1.2 主要内容
（1）基于MIFARE智能卡的电子钱包的硬件设计，主要包括电子钱包电路的分析和设计
（2）用单片机课程设计或EDA课程设计中制作的开发板来做控制及显示电路（3）系统的调试。

1.1.3 技术要求：
由于本题目所用原理是RF数据传输故在设计中应注意防干扰及根据通信协议保证通信的可靠性。

该设计要求学生具有扎实的电子技术基础知识，无线电RF 传输知识、高频电子电路知识和结合CAD软件具有独立设计电子电路原理图及PCB 板的能力，牢固掌握能够熟练掌握单片机的原理、应用及接口技术，同时还要掌
握常用的相关软件应用，如PROTELDXP、KEIL、PROTEUS、MAXPLUSII等软件，学生应能熟练运用汇编语言、C语言、VHDL语言进行程序设计及软硬件统调。