中心議題：

• 介紹接觸卡
  、非接觸卡及雙界麵卡
• 分析采用非接觸式預付費智能電表電表的好處
• 非接觸式預付費智能表係統的工作方式
• 非接觸式預付費智能表係統的IC卡安全性問題
• 非接觸式預付費智能表係統時需要考慮的關鍵問題

【class1】：全麵剖析智能電表結構和原理
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80013457?source=lecture
【class2】：詳解智能電表的主流計量芯片方案
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80013544?source=lecture
【class4】：智能電表電源管理及其省電設計方案
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80013574?source=lecture
【class5】：PLC技術在智能電表上的應用方案
http://m.0-fzl.cn/art/artinfo/id/80013799?source=lecture

本ben文wen旨zhi在zai通tong過guo對dui非fei接jie觸chu式shi預yu付fu費fei智zhi能neng表biao解jie決jue方fang案an的de介jie紹shao

，使shi大da家jia對dui非fei接jie觸chu式shi預yu付fu費fei智zhi能neng表biao係xi統tong有you一yi個ge整zheng體ti的de認ren識shi。通tong過guo本ben文wen，我wo們men將jiang會hui為wei大da家jia介jie紹shao非fei接jie觸chu式shi預yu付fu費fei智zhi能neng表biao係xi統tong工gong作zuo過guo程cheng，它ta帶dai給gei用yong戶hu的de好hao處chu

，以yi及ji智zhi能neng卡ka安an全quan性xing問wen題ti和he使shi用yong非fei接jie觸chu式shi預yu付fu費fei智zhi能neng表biao係xi統tong時shi需xu要yao考kao慮lv的de關guan鍵jian問wen題ti等deng。

接觸卡、非接觸卡及雙界麵卡簡介

自從1978年世界上第一張智能卡問世以來,曆經20多年的發展,智能卡已經深入到社會生活的各個角落,接觸式IC卡(以下簡稱接觸卡)率先在人們的日常生活中得到了普遍的應用。但在接觸卡的普及過程中,許多弊端逐步顯現:卡在讀寫器上經常拔插造成的磨損導致接觸不良,從而 引起數據傳輸錯誤,並且卡與讀寫器之間的磨損也大大縮短了卡和讀寫器的使用壽命;另外,接觸卡的通訊速率較低,再加上插拔卡的動作延誤,造成每一筆交易需要較長時間的等待。

為了解決這些問題,非接觸式IC卡(以下簡稱非接觸卡)應運而生。相對於接觸卡,非接觸卡的優點是:它通過無線電波與讀寫設備進行通 訊,無裸露觸點,與讀寫器間也無機械接觸,可靠性和使用壽命高;它的通訊速率高於接觸卡,在一定距離範圍內可以從任意方向與讀寫設備通訊,從而使操作更為 方便、快捷。因此,非接觸卡在很多場合已經取代了接觸卡,在卡市場所占的份額越來越大。

但到目前為止,智卡領域裏包括居民用預付費電能表設計和安裝的大多是接觸卡應用係統,原有大量的接觸卡係統不能馬上轉型到非接觸卡係統,於是就產生了雙界麵IC卡(下簡稱雙界麵），一種集接觸卡與非接觸卡接口功能於一體的智能卡，它包括一個微處理芯片和一個與微處理器相連接的天線線圈，2種讀寫方式受同一個CPU控製，卡片所有資源共享，從外部物理特征上雙界麵卡與接觸卡沒有明顯差異。

采用非接觸式預付費智能電表電表的好處

借助於非接觸卡的技術特點，與采用接觸卡電表相比較，采用非接觸卡的電能表具有以下優點：

操作方便 
、快捷。由於采用非接觸無線通訊、電表對在感應範圍內的卡就可以進行操作
、免去了插拔卡，使得IC卡不易損壞，而且非接觸卡在使用時既沒有正反麵之分，也沒有方向性和角度限製、非常方便用戶使用。非接觸卡支持的通訊速率高達106Kbps遠高於接觸卡
，讀寫時間不大於0.1s，由此提高了單次完成電表充值交易的速度
，縮短了用戶的等待時間。

可靠性高。非接觸卡與電能表之間沒有機械接觸
，這就從根本上消除了由於接觸讀寫而產生的各種故障
，如：由於粗暴插卡


，非卡外物插入
，灰塵或油汙導致接觸不良造成的故障；而且卡中的IC芯片和感應天線完全密封在標準的PVC中，這也進一步提高了應用可靠性和卡的使用壽命。

 抗攻擊。接觸卡電能表的插卡卡座很容易對其外電場（如打火機
、燃氣點火器等）進行攻擊
，造成電表死機，不能正常工作。非接觸卡電能表為全密封結構
，完成避免了這種攻擊。

數據傳輸安全性高。接觸卡通過卡座觸點實現與表單片機的通訊操作，攻擊者可以方便地通過檢測卡座觸點的方式截獲通訊數據
；而非接觸卡通過磁場耦合能量的方式實現與表單片機的通訊操作，提高了攻擊者的分析成本。

非接觸式預付費智能表係統的工作方式

首先，消費者為支付公用事業費用可通過銀行
、非接觸式終端機或者互聯網向非接觸式智能卡上充值；然後，在消費者家中，智能卡中的充值金額可轉到非接觸式智 能表中

，消費者就可安心享用公用事業服務了；如智能卡中餘額不足，消費者可在商店購買充值卡向智能卡中充值即可。消費者家中也可留一張備用卡，以防智能卡 中zhong餘yu額e不bu足zu或huo者zhe消xiao費fei者zhe不bu想xiang或huo不bu能neng立li即ji向xiang智zhi能neng卡ka中zhong充chong值zhi等deng情qing況kuang。否fou則ze，一yi旦dan智zhi能neng卡ka中zhong餘yu額e不bu足zu，消xiao費fei者zhe就jiu不bu能neng享xiang用yong公gong用yong事shi業ye服fu務wu了le。可ke以yi預yu見jian在zai不bu久jiu的de將jiang來lai，手shou機ji有you 可能代替智能卡實現這些功能。 [page]
zhinengdianbiaoxuyaozhinengchanpinyuzhipeitao。yufufeidianbiaoshiruhegongzuode？feijiechudianbiaoxitongbaohanyingjianheruanjianlianggebufen。yingjianbaokuoyigefeijiechudukaqi

，yigezhukongzhiqi，waiweishebei，yigetianxianhepeitaobufen；軟件包括微控製器固件，主機驅動程序軟件和演示軟件。 從上麵的框架圖來看，智能卡明顯是一個很複雜的係統，包含很多不同的元件。其中包括微控製器、顯示驅動器、實時時鍾、邏輯產品（一般產品

，串行EEPROM，橋接芯片

，UART

， 具有I2C的溫度傳感器）


，電源管理產品（starplug家庭）
，普遍適用的分立（BISS晶體管，肖特基二極管，可再生能源技術）和無線通信模塊等。

非接觸式預付費智能表係統的IC卡安全性問題

安全性極高的IC卡
，可降低被操控的風險。 IC卡除提供最優化功能和最高安全性外，它還擁有簡便易操作的先進操作係統和開放平台解決方案。首先在設計、製作IC卡的過程中，一切參數都應嚴加保密。另外在設計IC卡芯片時必須根據對智能卡芯片的攻擊方法來製定相應的安全設計策略，主要可以采取如下安全設計策略。

(1)外加保護層：外加專防分析存儲器內容的若幹保護層
，讓黑客難以全部剝離這些保護層而不損及存儲器。

(2)電荷保護：在E PROM電路裏留有少量表示信息的電荷，一旦分析者用探針接近該電路，電荷便會消失，從而無法探測到存儲器的內容。      

(3)不可截聽：對黑客來說，不斷詢問存儲器單元並錄下信號波形是必不可少的。芯片監控程序可防止對處理器／存儲器數據總線和地址總線的截聽。     

 (4)使用變化的加密密鑰和加密算法：為了防止黑客通過使用微探針監聽總線上的信號破密，可在卡中使用不同的加密密鑰和加密算法，然後在它們之間每隔幾周 就jiu切qie換huan一yi次ci，且qie芯xin片pian的de算suan法fa和he密mi鑰yao的de存cun放fang區qu域yu在zai沒mei有you被bei廣guang播bo呼hu叫jiao激ji活huo以yi前qian不bu能neng被bei處chu理li器qi控kong製zhi。從cong而er使shi早zao期qi的de被bei動dong監jian測ce總zong線xian難nan以yi發fa現xian這zhe些xie秘mi密mi。     

(5)采用頂層探測器網格：充分利用深亞微米CMOS技ji術shu提ti供gong的de多duo層ceng金jin屬shu，在zai重zhong要yao的de信xin號hao線xian頂ding層ceng構gou成cheng探tan測ce器qi網wang格ge能neng夠gou連lian續xu監jian測ce短duan路lu和he斷duan路lu。當dang有you電dian時shi，它ta能neng防fang止zhi激ji光guang切qie割ge或huo選xuan擇ze性xing的de蝕shi刻ke去qu獲huo取qu總zong線xian的de內nei容rong。根gen據ju探tan測ce器qi輸shu出chu，芯xin片pian可ke立li即ji觸chu發fa電dian路lu將jiang非fei易yi失shi性xing存cun儲chu器qi中zhong的de內nei容rong全quan部bu清qing零ling。
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(6)永久關閉測試態：在晶圓測試完成後，將測試態永久關閉，這樣將能阻止黑客使用測試態攻擊射頻卡。
安全性極高的IC卡，可降低被操控的風險。IC卡的讀卡器中含有安全訪問模塊（SAMs），如電子護照一樣安全性極高，並滿足通用標準EAL5+。這種智能卡充分利用高安全性
、低功耗
、性能最優化的技術，將用於公鑰基礎設施的異常強勁的協同處理器和對稱密鑰加密結合起來支持RSA
、ECC、DES和AES。 除提供最優化功能和最高安全性外，它還擁有簡便易操作的先進操作係統和開放平台解決方案。

非接觸式預付費智能表係統時需要考慮的關鍵問題

1
、技術是昂貴的，但是不使用將更加昂貴

盡(jin)管(guan)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)預(yu)付(fu)費(fei)智(zhi)能(neng)表(biao)係(xi)統(tong)的(de)初(chu)始(shi)投(tou)資(zi)較(jiao)高(gao)，但(dan)其(qi)收(shou)益(yi)豐(feng)厚(hou)
，兼(jian)具(ju)經(jing)濟(ji)效(xiao)益(yi)和(he)社(she)會(hui)效(xiao)益(yi)。首(shou)先(xian)，智(zhi)能(neng)表(biao)係(xi)統(tong)比(bi)以(yi)往(wang)價(jia)格(ge)更(geng)低(di)，這(zhe)促(cu)使(shi)全(quan)球(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)地(di)區(qu) 選用智能表係統。在歐洲，三年來單個智能表的價格已從300美元降到了50美元。因此
，安裝智能表的初始成本已不像前幾年那麼高了。意大利國家電力公司埃奈爾花費30億美元安裝了3千萬個智能表（每個約合100美元
，因而每年節省7億美元，五年內就將投資成本全部收回。
目前，發行非接觸式卡是具有成本效益的，該卡可以使用很多年。對於一個擁有100萬(wan)客(ke)戶(hu)的(de)公(gong)司(si)來(lai)講(jiang)，發(fa)行(xing)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)卡(ka)可(ke)消(xiao)除(chu)結(jie)算(suan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)成(cheng)本(ben)，因(yin)而(er)每(mei)年(nian)可(ke)節(jie)省(sheng)幾(ji)百(bai)萬(wan)美(mei)元(yuan)。結(jie)算(suan)成(cheng)本(ben)是(shi)電(dian)網(wang)公(gong)司(si)的(de)主(zhu)要(yao)成(cheng)本(ben)之(zhi)一(yi)
，而(er)預(yu)付(fu)費(fei)係(xi)統(tong)則(ze)可(ke)降(jiang)低(di)或(huo)者(zhe)完(wan)全(quan)消(xiao)除(chu)結(jie)算(suan)成(cheng)本(ben)。
非接觸式卡或其他的非接觸式設備（如手機）還可提供別的服務
，如大型超市發放會員卡可提高顧客忠誠度，政府可發放10元麵值的卡用於相關社會福利等。
另外，還有之前提到過的，非接觸式預付費係統可消除惡意欠費的風險，由此而節省的費用可占到電網公司收益的10%。
非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)預(yu)付(fu)費(fei)智(zhi)能(neng)係(xi)統(tong)帶(dai)來(lai)的(de)社(she)會(hui)效(xiao)應(ying)也(ye)是(shi)不(bu)可(ke)忽(hu)視(shi)的(de)。首(shou)先(xian)，此(ci)係(xi)統(tong)可(ke)使(shi)更(geng)多(duo)的(de)人(ren)享(xiang)用(yong)公(gong)用(yong)事(shi)業(ye)服(fu)務(wu)，因(yin)此(ci)提(ti)高(gao)了(le)社(she)會(hui)福(fu)利(li)，並(bing)減(jian)少(shao)了(le)偷(tou)電(dian)偷(tou)水(shui)等(deng)犯(fan)罪(zui)行(xing)為(wei)；其次
，此係統降低了人均水電用量，減少了二氧化碳排放量，因此改善了人們的生活質量。
因此，即使新技術的初始投資成本高昂

，收益也是立竿見影的。“技術是昂貴的，但是不使用將更加昂貴。”非接觸式預付費智能電表係統在全球範圍內的迅速應用已經使其價格更低

，過渡更快。

2
、智能電表的技術改革和行業標準問題

智能電表是公用事業改革的一部分內容
，但是，要想實現最大收益
，業務明確、技術的正確選擇和恰當實施是前提。智能係統正是在提高效率和降低操作
、零售甚至生產成本的大背景下而研發的，非接觸式預付費智能係統能更快地獲得這些收益。

似si乎hu減jian少shao需xu求qiu不bu是shi賣mai方fang所suo追zhui求qiu的de目mu標biao。但dan是shi通tong過guo應ying用yong智zhi能neng電dian表biao係xi統tong

，公gong用yong事shi業ye公gong司si不bu隻zhi是shi減jian少shao需xu求qiu
，而er是shi更geng好hao地di控kong製zhi該gai係xi統tong並bing避bi免mian因yin偷tou電dian而er引yin起qi的de損sun失shi，同tong時shi減jian少shao了le 管guan理li費fei用yong，獲huo得de了le更geng高gao的de收shou益yi。減jian少shao水shui電dian用yong量liang可ke使shi公gong用yong事shi業ye公gong司si推tui遲chi甚shen至zhi避bi免mian建jian設she新xin的de發fa電dian站zhan。眾zhong所suo周zhou知zhi，建jian設she發fa電dian站zhan成cheng本ben極ji高gao而er且qie投tou資zi回hui收shou期qi很hen長chang。另ling外wai，應ying用yong智zhi能neng表biao還hai可ke以yi促cu進jin新xin能neng源yuan的de使shi用yong
，從cong而er達da到dao保bao護hu環huan境jing和he降jiang低di二er氧yang化hua碳tan排pai放fang量liang的de目mu的de。

zhinengbiaoxingyehaimeiyouwanquantongyikaifangdejishubiaozhun，jinguanxianzaixingyeneicunzaiyixiebiaozhun
，danshiyouchuxianleyixiexindebiaozhun。yixiezhuanjiarenwei，jiuruhulianwangdeyingyongdaidonglejisuanjijishudegexinyingyongyiyang，zhinengdianwangdeyingyongyenengweinengyuanchuangxinheyingyongtigongpingtai，congerzhegepingtaikedaidongshijieshangguimozuidazuizhongyaodechanyezhiyifashengzhuanbian。

總結

非fei接jie觸chu式shi電dian表biao符fu合he技ji術shu發fa展zhan趨qu勢shi的de新xin產chan品pin，它ta具ju有you龐pang大da的de社she會hui發fa展zhan潛qian力li和he技ji術shu優you勢shi。它ta的de推tui廣guang應ying用yong將jiang有you力li推tui動dong城cheng市shi信xin息xi化hua進jin程cheng，方fang便bian廣guang大da電dian力li用yong戶hu在zai購gou電dian方fang麵mian的de使shi用yong。