CN101425202B - 一次性电子钱包及对其进行减法操作和读取余额的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一次性电子钱包，芯片部分包括OTP存储器，OTP分为供用户读写的操作区和用于存储器内作减法标记的非用户操作区，用户通过密码数据块决定其他块的读写权限，0扇区的第零块为该电子钱包的唯一标识符，第零个扇区中包含钱包的面值块。本发明还公开了对一次性电子钱包减法操作的方法，1.校验；2.以倒序方法寻找第一个找到的被编程比特的地址；3.判断减法值是否合法；4.判断是否满足执行减法的条件；5.减法操作。本发明还公开了对去一次性电子钱包余额的方法，1.校验；2.以倒序方法寻找第一个找到的被编程比特的地址；3.读取余额。本发明降低了一次性电子钱包的成本，减少操作时间，增加交易的安全性。

Description

一次性电子钱包及对其进行减法操作和读取余额的方法

技术领域

本发明涉及一种进行安全电子交易的电子钱包，特别涉及一种具有低成本和高安全性的一次性电子钱包，本发明还涉及对上述电子钱包进行减法操作方法以及读取该电子钱包余额的方法。

背景技术

电子钱包是电子商务活动中顾客常用的一种电子支付工具，是公共交通系统和小额购物以及购买小商品时的新式钱包。它是具有存储值的只能卡，一般基于射频识别技术，并包括芯片、天线和封装三个主要组成部分。电子钱包的芯片存储值可以是数字现金和其他电子货币，可以在相应的装置上消费，并且可以显示有多少钱存在用户的电子钱包内。如公共交通卡可以在相应的公共交通卡读卡机上读出其存储值，在公共交通卡的读卡机上进行消费。

随着电子商务和技术的发展，电子钱包的使用已经越来越多。但是，现有的电子钱包都是基于EEPROM(电可擦除可编程只读存储器，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)工艺的，其成本难以下降，对电子钱包的利用和普及起到了阻碍的作用。而且现有的电子钱包在相应的读卡机上消费进行余额的减法运算时，对存储器的编程时间至少需要4ms，较长的操作时间增加了利用电子钱包消费时操作的失误率，给电子钱包的安全使用带来隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一次性电子钱包，不仅具有较低的成本，而且操作快速，安全性高，为此，本发明还提供上述一次性电子钱包的实现方法。

为解决上述技术问题，本发明一次性电子钱包的技术方案是，包括芯片，天线和封装，其特征在于，其芯片部分包括OTP(一次可编程只读存储器，One Time Programming)存储器，该OTP存储器分为供用户读写的用户操作区和用于存储器内作减法标记、记录默认密码和密码指针的非用户操作区，用户操作区分为四个存放数据的扇区，每个扇区分为四个数据块，第零扇区第零数据块为该电子钱包的唯一标识符块，用来存放该电子钱包的唯一标识符，第零扇区第一数据块为该电子钱包的面值块，用来存放该电子钱包的面值，第零扇区第二数据块为该电子钱包的用户数据块，用来存放用户数据，第零扇区第三数据块为密码数据块，用来存放密码数据，第一扇区至第三扇区的每个扇区都包含一个密码数据块，用来存放密码数据，还包括三个用户块，用来存放用户数据，非用户操作区包含多个数据块，在用户操作区中，除了第零个扇区的第零数据块之外，用户通过各个扇区的密码数据块决定对应扇区用户块的读写权限，第零个扇区的第零块为该电子钱包的唯一标识符块，该唯一标识符在出厂之后不能修改，第零扇区的第一数据块为电子钱包的面值块，该面值块中以32个比特标定电子钱包的单位值U，同时以16个比特标定单位值可使用的次数T，该电子钱包的面值等于单位值U乘以单位值可使用的次数T，单位值已使用的次数为UT，并且第UT个比特的值为1，单位值可使用的次数T减单位值已使用的次数UT为单位值还没有被使用的次数RT，单位值还没有被使用的次数RT乘以单位值U为电子钱包内的余额BA，电子钱包的读卡机从电子钱包中减去的值为减法值S。

本发明还提供一种对一次性电子钱包进行减法操作的方法，包括以下步骤：包括以下步骤：第一步，读卡机与电子钱包利用唯一标识符与密钥通过相互校验；第二步，从减法区的最后一个地址开始，以倒序方法递减地址，寻找最高位的被编程比特的地址，记录为LBAddr；第三步，从读卡机接受减法值S，用减法值S除以面值区的单位值U，得到商Q和余数R，如果余数R不为零，表明减法值S不是单位值U的整数倍，操作失败，如果余数R为零则进行第四步；第四步，用LBAddr减去减法区中的第一个比特的地址FBAddr，到得到单位值的使用次数UT，如果商Q和单位值的使用次数UT的和小于等于面值区中的次数T，则进行第五步，否则出错；第五步，LBAddr加上商Q得到新的编程地址NBAddr，接到读卡机的编程命令后，设置第NBAddr个比特值为1，并向读卡机返回减法操作成功的信息。

本发明还提供一种对一次性电子钱包读取余额的方法，包括以下步骤：包括以下步骤：第一步，读卡机与电子钱包利用唯一标识符与密钥通过相互校验；第二步，从减法区的最后一个地址开始，以倒序方法递减地址，寻找最高位的被编程比特的地址，记录为LBAddr；第三步，读卡机读取电子钱包的余额，当存储器的第零扇区中的密码数据块对应的密码指针为0，则读取存储器面值区中的值，当存储器的第零扇区中的密码数据块对应的密码指针为1，则用面值区的次数T减去单位值的使用次数UT，得到还没有使用的次数RT，再将单位值U乘以还没有使用的次数RT得到余额BA，然后返回给读卡机。

本发明的一次性电子钱包采用OTP降低了一次性电子钱包的成本，并且本发明一次性电子钱包的实现方法使得本发明的一次性电子钱包操作速度很快，据有更高的安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图1本发明一次性电子钱包存储器分配图；

图2为本发明中存储器第零扇区第零块示意图；

图3为本发明中存储器中一次性电子钱包的面值块示意图；

图4为对本发明一次性电子钱包进行减法操作方法流程示意图；

图5为对本发明一次性电子钱包读取余额方法流程示意图；

图6为对本发明中密码指针操作流程示意图。

具体实施方式

本发明一次性电子钱包，包括芯片，天线和封装，其中芯片部分包括OTP存储器，该存储器的大小可以根据实际需要决定，在本实施例中，OTP存储器的大小为8K比特，每个比特的初始值为0。如图1所示，整个存储器分成两个区域，一个是操作区，供用户做读写操作用，另外一个是非用户操作区，用于存储器内作减法标记、记录默认密码和密码指针，不对用户开放。用户操作区分为四个存放数据的扇区，每个扇区分为四个数据块，第零扇区第零数据块为该电子钱包的唯一标识符块，用来存放该电子钱包的唯一标识符，第零扇区第一数据块为该电子钱包的面值块，用来存放该电子钱包的面值，第零扇区第二数据块为该电子钱包的用户数据块，用来存放用户数据，第零扇区第三数据块为密码数据块，用来存放密码数据，第一扇区至第三扇区的每个扇区都包含一个密码数据块，用来存放密码数据，这些密码数据块可以存放电子钱包对应不同使用场合的密码，还包括三个用户块，用来存放用户数据，非用户操作区包含多个数据块，在用户操作区中，除了第零个扇区的第零数据块之外，用户通过各个扇区的密码数据块决定对应扇区用户块的读写权限。非用户操作区分为很多数据块，其中最后一个数据块为厂商写入的默认密码数据块，用来存储厂商写入的默认密码，非用户操作区的倒数第二个数据块的最后四个比特为密码指针，非用户操作区的其余空间用作减法标记，记录单位值的使用情况。每个扇区中包含一个密码数据块只能写一次，密码数据块未被操作时该密码数据块相对应的密码指针为0，此时可以针对密码数据块作写入操作，当密码数据块被操作之后该密码数据块相对应的密码指针为1，此时不能再对该密码数据块作写入操作。

在存储器的用户操作区的第零个扇区的第零块为该电子钱包的UID(唯一标识符，Unique Identifiers)，该唯一标识符的内容由厂商设定，唯一标识符的模式由厂商根据客户要求设定，并且该唯一标识符在出厂之后不能修改。唯一标识符可以为32位的唯一标识符，也可以为56位的唯一标识符。UID的内容和UID的模式写入UID块中，即写入存储器用户操作区第零个扇区的第零块。如图2所示，当用户操作区的第零个扇区的第零数据块的第十和第十一字节为0x0004时唯一标识符为32位，此时存储器用户操作区第零个扇区的第零数据块的0至3字节记录唯一标识符，4字节记录校验码。当用户操作区的第零个扇区的第零数据块的第十和第十一字节为0x0044时唯一标识符为56位，此时存储器用户操作区第零个扇区的第零数据块的0字节记录特征码，第1、2、3、5、6、7、8字节记录唯一标识符，4和9字节记录校验码，12至15字节为保留为将来使用的字节(reservedfor future use，简称RFU)。

存储器中用户操作区的第零个扇区第一数据块为钱包的面值块，如图3所示，该面值块中0至3字节记录单位值，4至7字节记录单位值的取反，8至11记录再次记录单位值，12、13字节记录单位值的使用次数，14、15字节记录单位值的使用次数的取反。该面值块中以32个比特标定电子钱包的单位值U，同时以16个比特标定单位值可使用的次数T，该电子钱包的面值等于单位值U乘以单位值可使用的次数T。

在存储器为8K的实施例中，存储器的减法区用最大6000个比特来记录单位值使用次数T。存储器减法区的一个比特只代表一个单位值，每一个比特都可以编程为1，但是不是每一个比特都必须编程为1。芯片内部的数字电路在查找单位值的使用次数时，只找减法区中最后一个被编程为1的比特，而不管从第一个比特到最后一个被编程为1的比特之间的任何编程情况。如果减法区中最后一个被编程为1的比特是在存储器减法区第10个比特，则表明单位值使用了10次，如果减法区中最后一个被编程为1的比特是在第2000个比特，则表明单位值使用了2000次。单位值的使用次数不能超过面值区的次数T，而次数T的最大值可以设定为6000，或者其他的正整数。

存储器减法区的一个比特只代表一个单位值，当一次性电子钱包在相应的读卡机上消费时，读卡机对一次性电子钱包做减法运算，每次做减法运算的值必须是单位值的整数倍，否则不能做进一步的操作。一次性电子钱包的芯片中还包括一个除法器，当一次性电子钱包接收到读卡机发过来的减法值后，将该减法值与面值区的单位值做一次除法运算，如果结果中的余数不为0，则表明减法值S不是单位值U的整数倍，从而中断所有操作。如果余数为0，则除法结果中的商Q留作下一步处理。

该存储器中单位值已使用的次数为UT，并且第UT个比特的值为1，单位值可使用的次数T减单位值已使用的次数UT为单位值还没有被使用的次数RT，单位值还没有被使用的次数RT乘以单位值U为电子钱包内的余额BA，电子钱包的读卡机从电子钱包中减去的值为减法值S。读卡机读电子钱包的余额BA时，当存储器的第零扇区中的密码没有被更改过，则读取存储器面值区中的值，当存储器的第零扇区中的密码已经被更改过，则用面值区的次数T减去单位值的使用次数UT，得到还没有使用的次数RT，再将单位值U乘以还没有使用的次数RT得到余额BA，然后返回给读卡机。

如图4所示，对本发明一次性电子钱包进行减法操作方法包括以下的步骤：

第一步，读卡机与电子钱包利用唯一标识符与密钥通过相互校验，当存储器用户操作区的第零数据块的第十和第十一字节为0x0004时唯一标识符为32位，当用户操作区的第零个扇区的第零数据块的第十和第十一字节为0x0044时唯一标识符为56位。

其中，在读卡机对电子钱包进行校验时，如图6所示，包括以下步骤，首先，电子钱包收到读卡机的校验指令后，读取要校验的密码数据块相应的密码指针；其次，如果密码指针等于1，表明相应的密码数据块已被编程，校验时使用密码数据块中的密码进行校验，如果密码指针为零，表明相应的密码数据块没有被编程，校验时使用默认密码数据块中的密码进行校验；再次，判断校验是否通过，若校验没有通过则向读卡机返回出错的信息，若校验通过，则判断读卡机是否发送对密码数据块编程密码的指令；最后，若读卡机发送对密码数据块编程密码的指令，则判断需要编程的密码对应的密码指针的数值，若密码指针为零，则在密码区中写入读卡机发送过来的密码值，设置相应的密码指针为1，并向读卡机返回成功信息，若需要编程的密码对应的密码指针的数值为1，则向读卡机返回出错信息。这样完成读卡机对电子钱包的校验。并且在对本发明的一次性电子钱包进行其他操作，而需要进行校验时都可以采用上述的校验方法。

第二步，从减法区的最后一个地址开始，以倒序方法递减地址，寻找最高位的被编程比特的地址，记录为LBAddr。即只找减法区中位数最大的被编程为1的比特，而不管从第一个比特到位数最大的被编程为1的比特之间的任何编程情况。如果采用倒序方法寻找到底减法区中位数最大的被编程为1的比特是在存储器减法区第n个比特，则表明单位值使用了n次，单位值使用的次数不能超过单位值可使用的次数T，在本实施例中T为6000。

第三步，从读卡机接受减法值S，用减法值S除以面值区的单位值U，得到商Q和余数R，如果余数R不为零，表明减法值S不是单位值U的整数倍，操作失败，如果余数R为零则进行第四步。

第四步，用LBAddr减去减法区中的第一个比特的地址FBAddr，到得到单位值的使用次数UT，如果商Q和单位值的使用次数UT的和小于等于面值区中的次数T，则进行第五步，否则出错。

第五步，LBAddr加上商Q得到新的编程地址NBAddr，接到读卡机的编程命令后，设置第NBAddr个比特值为1。采用这种方式，在做减法运算时对存储器的操作只需要编程一个比特，所需要的时间仅仅为500us，有效的减少了减法操作时电子钱包对存储器的编程时间。在这一步中，可以只设置第NBAddr个比特值为1，也可以设置比特位小于等于第NBAddr的比特值为1。

如图5所示，对本发明一次性电子钱包读取余额的方法包括以下步骤：

第一步，读卡机与电子钱包利用唯一标识符与密钥通过相互校验，当存储器用户操作区的第零数据块的第十和第十一字节为0x0004时唯一标识符为32位，当用户操作区的第零个扇区的第零数据块的第十和第十一字节为0x0044时唯一标识符为56位。

其中，在读卡机对电子钱包进行校验时，如图6所示，包括以下步骤，首先，电子钱包收到读卡机的校验指令后，读取要校验的密码数据块相应的密码指针；其次，如果密码指针等于1，表明相应的密码数据块已被编程，校验时使用密码数据块中的密码进行校验，如果密码指针为零，表明相应的密码数据块没有被编程，校验时使用默认密码数据块中的密码进行校验；再次，判断校验是否通过，若校验没有通过则向读卡机返回出错的信息，若校验通过，则判断读卡机是否发送对密码数据块编程密码的指令；最后，若读卡机发送对密码数据块编程密码的指令，则判断需要编程的密码对应的密码指针的数值，若密码指针为零，则在密码区中写入读卡机发送过来的密码值，设置相应的密码指针为1，并向读卡机返回成功信息，若需要编程的密码对应的密码指针的数值为1，则向读卡机返回出错信息。这样完成读卡机对电子钱包的校验。

第二步，从减法区的最后一个地址开始，以倒序方法递减地址，寻找最高位的被编程比特的地址，记录为LBAddr。即只找减法区中位数最大的被编程为1的比特，而不管从第一个比特到位数最大的被编程为1的比特之间的任何编程情况。如果采用倒序方法寻找到底减法区中位数最大的被编程为1的比特是在存储器减法区第n个比特，则表明单位值使用了n次，单位值使用的次数不能超过单位值可使用的次数T，在本实施例中T为6000。

第三步，读卡机读取电子钱包的余额，当存储器的第零扇区中的密码没有被更改过，则读取存储器面值区中的值，当存储器的第零扇区中的密码已经被更改过，则用面值区的次数T减去单位值的使用次数UT，得到还没有使用的次数RT，再将单位值U乘以还没有使用的次数RT得到余额BA，然后返回给读卡机。

本发明的一次性电子钱包采用成本较低的OTP存储器降低了一次性电子钱包的成本，使之可以得到更广泛的应用。而本发明实现一次性电子钱包的方法，不仅大大减少了读卡机对一次性电子钱包的操作时间，而且增加了交易的安全性。本发明的一次性电子钱包包括但不限于公共交通卡、银行卡、信用卡等。

Claims (9)

1.一种一次性电子钱包，包括芯片，天线和封装，其特征在于，其芯片部分包括OTP存储器，该OTP存储器分为供用户读写的用户操作区和用于存储器内作减法标记、记录默认密码和密码指针的非用户操作区，用户操作区分为四个存放数据的扇区，每个扇区分为四个数据块，第零扇区第零数据块为该电子钱包的唯一标识符块，用来存放该电子钱包的唯一标识符，第零扇区第一数据块为该电子钱包的面值块，用来存放该电子钱包的面值，第零扇区第二数据块为该电子钱包的用户数据块，用来存放用户数据，第零扇区第三数据块为密码数据块，用来存放密码数据，第一扇区至第三扇区的每个扇区都包含一个密码数据块，用来存放密码数据，还包括三个用户块，用来存放用户数据，非用户操作区包含多个数据块，在用户操作区中，除了第零个扇区的第零数据块之外，用户通过各个扇区的密码数据块决定对应扇区用户数据块的读写权限，第零个扇区的第零数据块为该电子钱包的唯一标识符块，该唯一标识符在出厂之后不能修改，第零扇区的第一数据块为电子钱包的面值块，该面值块中以32个比特标定电子钱包的单位值U，同时以16个比特标定单位值可使用的次数T，该电子钱包的面值等于单位值U乘以单位值可使用的次数T，单位值已使用的次数为UT，并且第UT个比特的值为1，单位值可使用的次数T减单位值已使用的次数UT为单位值还没有被使用的次数RT，单位值还没有被使用的次数RT乘以单位值U为电子钱包内的余额BA，电子钱包的读卡机从电子钱包中减去的值为减法值S。

2.根据权利要求1所述的一次性电子钱包，其特征在于，非用户操作区的最后一个数据块为厂商写入的默认密码数据块，用来存储厂商写入的默认密码，非用户操作区的倒数第二个数据块的最后四个比特为密码指针。

3.根据权利要求1所述的一次性电子钱包，其特征在于，所述的唯一标识符有两种模式，一种是32位的唯一标识符，另一种是56位的唯一标识符。

4.根据权利要求3所述的一次性电子钱包，其特征在于，所述的唯一标识符模式由用户操作区的第零个扇区的第零数据块的第十和第十一字节决定，当用户操作区的第零个扇区的第零数据块的第十和第十一字节为0x0004时唯一标识符为32位，当用户操作区的第零个扇区的第零数据块的第十和第十一字节为0x0044时唯一标识符为56位。

5.根据权利要求2所述的一次性电子钱包，其特征在于，用户操作区的每个扇区中包含的一个密码数据块只能写一次，密码数据块未被操作时相对应的密码指针为0，此时可以针对该密码数据块作写入操作，当密码数据块被操作之后相对应的密码指针为1，此时不能再对该密码数据块作写入操作。

6.一种对权利要求1所述的一次性电子钱包进行减法操作的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，读卡机与电子钱包利用唯一标识符与密钥通过相互校验；第二步，从减法区的最后一个地址开始，以倒序方法递减地址，寻找最高位的被编程比特的地址，记录为LBAddr；第三步，从读卡机接受减法值S，用减法值S除以面值区的单位值U，得到商Q和余数R，如果余数R不为零，表明减法值S不是单位值U的整数倍，操作失败，如果余数R为零则进行第四步；第四步，用LBAddr减去减法区中的第一个比特的地址FBAddr，到得到单位值的使用次数UT，如果商Q和单位值的使用次数UT的和小于等于面值区中的次数T，则进行第五步，否则出错；第五步，LBAddr加上商Q得到新的编程地址NBAddr，接到读卡机的编程命令后，设置第NBAddr个比特值为1，并向读卡机返回减法操作成功的信息。

7.根据权利要求6所述的对一次性钱包进行减法操作的方法，其特征在于，所述的第一步中读卡机对电子钱包进行校验时，包括以下步骤，首先，电子钱包收到读卡机的校验指令后，读取要校验的密码数据块相应的密码指针；其次，如果密码指针等于1，表明相应的密码数据块已被编程，校验时使用密码数据块中的密码进行校验，如果密码指针为零，表明相应的密码数据块没有被编程，校验时使用默认密码数据块中的密码进行校验；再次，判断校验是否通过，若校验没有通过则向读卡机返回出错的信息，若校验通过，则判断读卡机是否发送对密码数据块编程密码的指令；最后，若读卡机发送对密码数据块编程密码的指令，则判断需要编程的密码对应的密码指针的数值，若密码指针为零，则在密码区中写入读卡机发送过来的密码值，设置相应的密码指针为1，并向读卡机返回成功信息，若需要编程的密码对应的密码指针的数值为1，则向读卡机返回出错信息。

8.一种对权利要求1所述的一次性电子钱包读取余额的方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，读卡机与电子钱包利用唯一标识符与密钥通过相互校验；第二步，从减法区的最后一个地址开始，以倒序方法递减地址，寻找最高位的被编程比特的地址，记录为LBAddr；第三步，读卡机读取电子钱包的余额，当存储器的第零扇区中的密码数据块对应的密码指针为0，则读取存储器面值区中的值，当存储器的第零扇区中的密码数据块对应的密码指针为1，则用面值区的次数T减去单位值的使用次数UT，得到还没有使用的次数RT，再将单位值U乘以还没有使用的次数RT得到余额BA，然后返回给读卡机。

9.根据权利要求8所述的一次性电子钱包读取余额的方法，其特征在于，所述的第一步中读卡机对电子钱包进行校验时，包括以下步骤，首先，电子钱包收到读卡机的校验指令后，读取要校验的密码数据块相应的密码指针；其次，如果密码指针等于1，表明相应的密码数据块已被编程，校验时使用密码数据块中的密码进行校验，如果密码指针为零，表明相应的密码数据块没有被编程，校验时使用默认密码数据块中的密码进行校验；再次，判断校验是否通过，若校验没有通过则向读卡机返回出错的信息，若校验通过，则判断读卡机是否发送对密码数据块编程密码的指令；最后，若读卡机发送对密码数据块编程密码的指令，则判断需要编程的密码对应的密码指针的数值，若密码指针为零，则在密码区中写入读卡机发送过来的密码值，设置相应的密码指针为1，并向读卡机返回成功信息，若需要编程的密码对应的密码指针的数值为1，则向读卡机返回出错信息。

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