射頻 IC 卡 POS 機(jī)軟件設(shè)計(jì)

文章出處：http://xianjuhong.com 作者：郭明超,饒?jiān)鋈?amp;nbsp;  人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年10月07日

    1　引言

    射頻IC卡,是一種非接觸式IC卡,它成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和IC卡技術(shù)結(jié)合起來(lái),解決了無(wú)源(IC卡中無(wú)電源)和免接觸這一難題,在卡片靠近讀寫(xiě)器表面時(shí),讀卡器即可完成對(duì)卡片數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作,射頻IC卡是電子器件領(lǐng)域的一大突破。

    我國(guó)于1993年開(kāi)始建立“金卡工程”,射頻IC卡技術(shù)隨之得到迅速發(fā)展和應(yīng)用。2004 年公安部門(mén)開(kāi)始采用射頻IC卡換發(fā)第二代居民身份證,到2008年5 月份,全國(guó)累計(jì)已制發(fā)證件7. 75 億張。建設(shè)事業(yè)IC卡已廣泛應(yīng)用到城市公共交通、市政公用、數(shù)字社區(qū)以及燃?xì)?、自?lái)水、供暖、路橋收費(fèi)、停車(chē)場(chǎng)管理、公園景點(diǎn)等眾多領(lǐng)域,其中上海、廣州、杭州、大連等20多個(gè)城市實(shí)現(xiàn)了多領(lǐng)域應(yīng)用。北京市“交通一卡通”IC卡應(yīng)用始于2000年,截至2008年5月已累計(jì)發(fā)卡2050萬(wàn)張。廣州發(fā)行“羊城通”850萬(wàn)張。金融行業(yè)和全球銀行卡組織聯(lián)手推行銀行IC卡,即向EMV遷移。人民銀行牽頭進(jìn)一步完善我國(guó)金融IC卡標(biāo)準(zhǔn),積極探索銀行IC卡實(shí)現(xiàn)小額支付。

    由此,作為射頻IC卡電子交易系統(tǒng)使用的POS機(jī)也得到迅速發(fā)展,但各IC卡機(jī)具廠家使用的軟件標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,如何在POS機(jī)硬件標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的前提下,提供通用功能和標(biāo)準(zhǔn)接口的射頻卡POS機(jī)軟件系統(tǒng),以便POS產(chǎn)品通用,方便用戶,是我們要解決的問(wèn)題之一。同時(shí),隨著CPU射頻IC卡價(jià)格的降低,高安全性的CPU射頻IC卡將得到大量推廣,同時(shí)逐漸取代邏輯加密射頻IC卡,如何實(shí)現(xiàn)邏輯加密射頻IC卡系統(tǒng)向CPU卡系統(tǒng)平穩(wěn)過(guò)渡,又是一個(gè)技術(shù)上需要迫切解決的問(wèn)題?；诖?我們提出了射頻IC卡POS機(jī)軟件升級(jí)設(shè)計(jì)的一些技術(shù)方案。

    2　射頻IC卡POS 機(jī)軟件設(shè)計(jì)

    2. 1　射頻IC卡POS 機(jī)軟件設(shè)計(jì)

    2. 1. 1　POS機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)信息

    (1) POS參數(shù): POS機(jī)終端號(hào)、MAC號(hào)、軟件版本號(hào)、營(yíng)業(yè)員號(hào)。

    (2)交易流水信息表:物理卡號(hào)、卡片帳號(hào)、交易流水號(hào)、交易前金額、交易額、交易后金額、交易日期、卡片交易序號(hào)。

    (3)帳戶黑白名表:卡片帳戶狀態(tài)表示,對(duì)掛失卡片做掛失標(biāo)志,對(duì)已解除掛失的卡片解除掛失標(biāo)志。

    (4)設(shè)置卡片余額限額

    設(shè)置個(gè)人帳戶的最大余額,設(shè)置單筆交易、日交易限額費(fèi),從而最大限度保護(hù)卡片帳戶人的利益,又作為系統(tǒng)異常交易漏洞的堵塞,如機(jī)具、卡片、通訊等異常帶來(lái)的不可預(yù)測(cè)的帳務(wù)問(wèn)題。POS機(jī)對(duì)卡片余額、日交易限額進(jìn)行驗(yàn)證。

    2. 1. 2　信息安全管理

   (1) POS機(jī)密鑰管理:要確保POS機(jī)合法使用,即只有使用該系統(tǒng)用戶的密鑰才能使用該P(yáng)OS機(jī),否則,系統(tǒng)拒絕接收該P(yáng)OS機(jī)的一切業(yè)務(wù)。為此,POS機(jī)需要專用SAM卡加密芯片,實(shí)現(xiàn)加密信息不出芯片,防止對(duì)數(shù)據(jù)加密前后的對(duì)比統(tǒng)計(jì)分析。

    (2) POS機(jī)交易流水的合法性保存、傳輸、接收。在POS機(jī)內(nèi)保存的交易流水,要確保交易流水是可信的,不能偽造。POS機(jī)對(duì)交易流水進(jìn)行MAC校驗(yàn),確保存儲(chǔ)的交易流水?dāng)?shù)據(jù)是POS機(jī)正常生成的。

    2. 1. 3　數(shù)據(jù)通訊管理

    (1)將POS機(jī)采集的數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī),對(duì)重復(fù)、超時(shí)未應(yīng)答報(bào)文,都要做相應(yīng)處理,防止交易流水丟失和重傳。

    ①POS機(jī)設(shè)置交易序列號(hào)

    為記錄電子交易記錄的先后順序,除POS機(jī)增加時(shí)鐘記錄交易時(shí)間外,在卡片中要設(shè)計(jì)卡片交易序列號(hào), POS機(jī)設(shè)計(jì)要記錄該筆交易的卡片序列號(hào),準(zhǔn)確反映卡片交易順序。同時(shí),每臺(tái)POS機(jī)內(nèi)記錄所有交易的流水序列。

    ②POS機(jī)交易上傳記錄

    POS機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的交易記錄采用隊(duì)列形式存儲(chǔ),確保按交易順序上傳記錄,同時(shí)POS機(jī)具有查看未上傳電子交易記錄筆數(shù)、未上傳金額的功能。在系統(tǒng)交易監(jiān)控計(jì)算機(jī)上有聯(lián)機(jī)日志和最近交易流水信息,以準(zhǔn)確判斷數(shù)據(jù)回收情況。

    (2)通訊接口采用8583報(bào)文,通訊采用面向連接的TCP / IP協(xié)議、使用CRC校驗(yàn)數(shù)據(jù)。

    (3)物理通訊線路的通訊測(cè)試對(duì)POS機(jī)物理通訊傳輸狀況進(jìn)行模擬測(cè)試,便 于維護(hù)檢修。

    2. 1. 4　報(bào)文信息的分類(lèi)管理

    POS機(jī)報(bào)文可分成交易流水、帳戶黑白名單、軟件版本更新、密鑰更新、模擬測(cè)試等幾類(lèi),針對(duì)不同的報(bào)文類(lèi)別,執(zhí)行不同的交互處理。如,對(duì)POS機(jī)軟件的在線下載功能,通過(guò)軟件下載報(bào)文類(lèi)別,結(jié)合POS機(jī)安全管理權(quán)限,可以實(shí)現(xiàn)軟件的在線升級(jí)服務(wù)。

    2. 2　射頻IC卡系統(tǒng)帳務(wù)管理設(shè)計(jì)

    一卡通系統(tǒng)卡片和系統(tǒng)上各有一套帳務(wù),必然會(huì)存在兩套帳務(wù)不一致問(wèn)題,設(shè)計(jì)采用以系統(tǒng)帳戶余額為準(zhǔn),卡片上余額只作為防止系統(tǒng)賬戶余額透支使用,卡片余額都小于等于系統(tǒng)帳戶余額,為此,需要采用下列技術(shù)保證系統(tǒng)帳務(wù)公平合理。

    2. 2. 1　營(yíng)業(yè)交易采用先寫(xiě)卡后寫(xiě)POS機(jī)方式

    在進(jìn)行電子交易時(shí),先寫(xiě)卡片數(shù)據(jù),后寫(xiě)POS機(jī)數(shù)據(jù)。由于存在寫(xiě)卡時(shí)間差,可能會(huì)造成卡片數(shù)據(jù)已寫(xiě)上、POS機(jī)數(shù)據(jù)沒(méi)寫(xiě)上,但卡片已移出卡片感應(yīng)區(qū)的情況。系統(tǒng)設(shè)計(jì)按照卡片余額減少時(shí)始終先進(jìn)行寫(xiě)卡操作,消費(fèi)交易不成功按沒(méi)有交易結(jié)算處理。POS機(jī)交易沒(méi)成功,系統(tǒng)按沒(méi)有發(fā)生交易處理,即按商戶沒(méi)有收到交易款項(xiàng)處理,這種情況下會(huì)出現(xiàn)卡片余額小于系統(tǒng)個(gè)人帳戶余額情況。同時(shí),對(duì)于寫(xiě)卡不成功情況,在POS機(jī)上有未成功標(biāo)識(shí)。

    (1)帳戶充值采用先寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)后寫(xiě)卡片方式在給帳戶增款時(shí),先寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)庫(kù)操作成功,再寫(xiě)POS機(jī),最后寫(xiě)卡,即使寫(xiě)卡不成功,出現(xiàn)單邊帳,可以通過(guò)沖正業(yè)務(wù)完成,不會(huì)造成卡片余額大于系統(tǒng)帳戶余額。

    (2)設(shè)置交易流水回收周期

    設(shè)置交易流水回收周期的目的,是確保在一定日期內(nèi)所有POS機(jī)的交易數(shù)據(jù)都及時(shí)上傳至電子交易系統(tǒng)?；厥罩芷趦?nèi)商戶必須保證POS與數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)機(jī)通訊,并保證POS提交完畢所有交易流水。持卡人卡片丟失要及時(shí)掛失,在申請(qǐng)掛失之時(shí)到回收周期結(jié)束,持卡人發(fā)生的消費(fèi)額由持卡人承擔(dān),回收周期之后,商戶未及時(shí)上傳交易流水,造成的損失由商戶承擔(dān)。

    (3)保證商戶營(yíng)業(yè)數(shù)據(jù)及時(shí)上傳

系統(tǒng)要具備POS機(jī)未上傳營(yíng)業(yè)數(shù)據(jù)檢查功能。如果POS數(shù)據(jù)一直不上傳,商戶要聯(lián)系一卡通系統(tǒng)維護(hù)人員,檢查通訊線路,確保通訊暢通,確保黑名單及時(shí)下載到POS機(jī),避免給自己造成損失。

    (4)換卡操作需要申請(qǐng),在數(shù)據(jù)回收周期過(guò)后才能修卡和換卡

    由于存在著卡片丟失或卡片寫(xiě)壞情況,需要把系統(tǒng)內(nèi)該卡片賬戶余額轉(zhuǎn)到新卡片上或?qū)ㄆ囝~進(jìn)行修復(fù),必須要等到回收周期內(nèi)數(shù)據(jù)都上傳后再進(jìn)行修卡和換卡操作,否則該持卡人換卡或修卡前產(chǎn)生的電子交易流水無(wú)法記賬,給商戶帶來(lái)?yè)p失。為此,可以給修卡人或換卡人發(fā)行應(yīng)急卡,應(yīng)急卡不記名,不掛失,不修卡,不退款。

    2. 3　CPU卡PO S 機(jī)和邏輯加密射頻卡PO S 機(jī)兼容技術(shù)

    2. 3. 1　CPU 卡POS機(jī)內(nèi)PSAM卡的文件結(jié)構(gòu)

    CPU卡POS機(jī)內(nèi)PSAM卡的文件結(jié)構(gòu)在符合

    建設(shè)事業(yè)集成電路( IC)卡產(chǎn)品檢測(cè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)前提下,這些文件建立后能兼容目前通用一卡通系統(tǒng)的密鑰結(jié)構(gòu),采用密鑰卡下裝,原來(lái)存儲(chǔ)在SAM卡中的營(yíng)業(yè)號(hào)( SAM卡號(hào))和黑名單最大號(hào)存儲(chǔ)到EF16(0016) (終端信息文件)中。交易終端的PSAM卡文件結(jié)構(gòu),如圖1所示。

    2. 3. 2　POS機(jī)自動(dòng)識(shí)別邏輯加密卡和CPU卡功能為了能夠兼容CPU卡和Mifare1卡,必須增加針對(duì)CPU卡操作的代碼,并且在卡片進(jìn)入POS機(jī)的刷卡感應(yīng)區(qū)時(shí),能自動(dòng)識(shí)別是CPU 卡還是Mifare1卡。針對(duì)不同的卡片,調(diào)用不同的程序,達(dá)到兼容的目的。 

    3　結(jié)束語(yǔ)

    基于上述設(shè)計(jì)思想建立的邏輯加密射頻IC卡(MIFARE ONE IC S50) POS機(jī)與電子交易系統(tǒng),已在全國(guó)上百個(gè)單位運(yùn)行使用,使用情況良好。該設(shè)計(jì)同樣適用于M IFARE ONE IC S70射頻卡及其兼容卡電子交易系統(tǒng)。射頻IC邏輯加密IC卡電子交易系統(tǒng)與只讀ID卡電子交易系統(tǒng)相比,最大優(yōu)點(diǎn)是POS機(jī)可以脫機(jī)工作,卡片不會(huì)透支,適用面廣。但在存款、帳戶補(bǔ)貼、卡片掛失功能上,不如射頻ID卡電子交易系統(tǒng)方便。以上介紹的射頻CPU IC卡POS機(jī)的應(yīng)用推廣,將完成對(duì)現(xiàn)有射頻邏輯加密IC卡系統(tǒng)的平穩(wěn)升級(jí)過(guò)渡。

    (文/蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,郭明超,饒?jiān)鋈?