CN104463257A - 多功能读写卡器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能读写卡器，其包括：中央控制模块、通讯模块、数据存储模块、时钟及系统控制模块、IC卡接口模块以及电源模块。本发明是一款支持多种类型IC卡片的多功能读写卡器，将各种读写卡器功能进行统一，对通讯协议进行统一，满足了目前及将来IC卡预付费电能表及智能电表的售电及其他业务需要。同时具有安全认证识别功能，为提高整体系统的安全性提供了保证。简化和方便了供电部门进行售电等业务中的读写卡器的使用、安装和维护工作。为进行系统升级完善及推行各种类型的售电渠道（如自助售电设备、银行代售、超市代售、网络自助售电、POS机售电等）提供了保证。

Description

多功能读写卡器

技术领域

本发明涉及一种读写卡器，尤其涉及一款支持多种类型IC卡同时具有安全认证功能的多功能读写卡器。

背景技术

在国内电力领域，随着用电一户一表、计费到户的不断推广和实施，各种类型的IC卡预付费电能表被大量使用，并取得了巨大的社会效益和经济效益。但随着技术的不断更新，供电部门多年来购进并安装了各种类型的预付费电能表，其中使用的IC卡类型异常繁多，如根据芯片划分有各种存储卡、逻辑加密卡、CPU卡等，按结构形态分有卡片IC卡和各种电钥匙卡。这使得供电部门必须使用各种各样的多种读写卡器来保证售电系统的正常运行，保证之前安装的电能表能够继续使用。导致业务终端和售电终端往往需要连接多个读写卡器，给操作人员造成极大的不便。并且，随着电力部门面向社会服务水平的提高，需要提供各种类型的售电渠道，如自助售电设备、银行代售电、超市代售电、网络自助售电、POS机售电等。但是，多种读写卡器并存的情况给以上业务的开展造成了极大的阻碍。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够支持多种IC卡，同时具有安全认证功能的多功能读写卡器。该多功能读卡器将各种不同读写卡器功能进行统一，对通讯协议进行统一，满足目前及将来IC卡预付费电能表及智能电表的售电及其他业务需要，同时具有安全认证识别功能，为提高整体系统的安全性提供了保证。

为了解决上述问题，本发明包括：

中央控制模块，其是多功能读写卡器的核心处理单元，控制其它模块的正常工作，对经由其它模块传送或接收的数据进行数据组织和解析工作；对来自通讯模块的应答请求和指令进行应答和处理操作；实现各种类型IC卡接口的检测和读写卡操作，而且中央控制模块还肩负着与系统的安全认证工作；

通讯模块，其是多功能读写卡器与系统的数据交互接口，负责多功能读写卡器的数据输入和输出工作；

数据存储模块，其用于存储多功能读写卡器的关键数据以及IC卡读取过程中的缓存数据，并存储多功能读写卡器的唯一标识信息和用于系统安全认证的密钥；

时钟及系统控制模块，其为多功能读写卡器的各个模块提供系统工作时钟，为不同类型的IC卡提供相应的同步时钟，而且时钟及系统控制电路还具有温度补偿功能，能够补偿外部温度变化对时钟频率的影响；

IC卡接口模块，其包括多功能读写卡器内部的SAM卡接口、标准IC卡接口、电钥匙卡接口，IC卡接口模块分别为不同的接口提供不同的驱动和控制电路，并能依据插入卡的类型，自动切换电路；以及

电源模块，其为多功能读写卡器的各功能模块提供工作电源，而且电源模块还具有储能电路，在外部输入电源断开时，仍能够为时钟电路提供维持时钟正常工作的电源，确保系统时钟不丢失；并且在外部输入电源接通时，能够为储能电路充电。

本发明的有益效果为：

本发明是一款支持多种类型IC卡片的多功能读写卡器，将各种读写卡器功能进行统一，对通讯协议进行统一，满足了目前及将来IC卡预付费电能表及智能电表的售电及其他业务需要。同时具有安全认证识别功能，为提高整体系统的安全性提供了保证。简化和方便了供电部门进行售电等业务中的读写卡器的使用、安装和维护工作。为进行系统升级完善及推行各种类型的售电渠道（如自助售电设备、银行代售、超市代售、网络自助售电、POS机售电等）提供了保证。

附图说明

图1是本发明多功能读写卡器的原理框图；

图2是本发明多功能读写卡器的系统结构图；

图3是本发明多功能读写卡器的应用流程的图；

图4是本发明多功能读写卡器的安全认证流程的图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1本发明多功能读写卡器的原理框图。如图1所示，本发明的多功能读写卡器主要包括：中央控制模块、通讯模块、数据存储模块、时钟及系统控制模块、IC卡接口模块以及电源模块。

中央控制模块是多功能读写卡器的核心处理单元，控制其它模块的正常工作，对经由其它模块传送或接收的数据进行数据组织和解析工作；对来自通讯模块的应答请求和指令进行应答和处理操作；实现各种类型IC卡接口的检测和读写卡操作。此外，中央控制模块还肩负着与系统的安全认证工作。

通讯模块是多功能读写卡器与系统（售电系统）的数据交互接口，负责多功能读写卡器的数据输入和输出工作。通讯模块具有RS232和USB通讯接口，可以与PC机、POS机和ATM联机通讯。

数据存储模块用于存储多功能读写卡器的关键数据以及IC卡读取过程中的缓存数据，并存储多功能读写卡器的唯一标识信息和用于系统安全认证的密钥（Key）。

时钟及系统控制模块为多功能读写卡器的各个模块提供系统工作时钟，为不同类型的IC卡提供相应的同步时钟。此外，时钟及系统控制电路还具有温度补偿功能，能够补偿外部温度变化对时钟频率的影响。

IC卡接口模块包括多功能读写卡器内部的SAM卡接口、标准IC卡接口、电钥匙卡接口等。不同接口类型，驱动和控制电路也不同，IC卡接口模块分别为不同的接口提供不同的驱动和控制电路。并能依据插入卡的类型，自动切换电路。

电源模块主要为多功能读写卡器的各功能模块提供工作电源。例如，将从外部输入的DC5V至DC12V的直流电源，转换成IC卡接口工作需要的5V电源，转换成时钟电路需要的3V电源等。此外，电源模块还具有储能电路，在外部输入电源断开时，仍能够为时钟电路提供维持时钟正常工作的电源，确保系统时钟不丢失；并且在外部输入电源接通时，能够为储能电路充电。

下面参考图2说明本发明多功能读写卡器的系统结构。图2是示出本发明多功能读写卡器的系统结构的示意图。如图2所示，1是通讯接口，可以与PC、POS机、ATM的通讯接口连接，通讯接口可以是RS232接口或USB接口。2是电源输入接口，与外部的直流电源5至12伏直流电源连接。3是卡片式IC卡插槽，市面上常用的CPU卡、接触式逻辑加密卡、存储卡均可插入在该卡槽中，多功能读写卡器能够自动识别卡片类型，并依据卡片类型进行电路切换。4是多功能读写卡器的指示灯，具有电源指示灯、插卡指示灯和通讯指示灯，通过指示灯的指示状态（常亮或闪烁），用户可以判断多功能读写卡器的工作状态。5、6和7是电钥匙卡通讯接口，由于市面上的电钥匙可种类繁多，一种接口很难满足所有电钥匙卡，又由于各种电钥匙卡的读写方式和通讯协议是统一的，所以本多功能读写卡器提供了两个常用电钥匙卡插口和一个扩展电钥匙卡接口；对于不能在本多功能读写卡器主机上直接插入的电钥匙卡，可以通过扩展电钥匙接口连接一专用电钥匙卡接口模块，通过专用电钥匙卡接口模块与此类电钥匙卡连接。8和9是两个电钥匙卡的实例，其中电钥匙卡8可以直接插入在本实施例的读写卡器主机上，电钥匙卡9需要借助专用电钥匙卡接口模块与读写卡器连接。

在上文中，描述了本实施例的多功能读写卡器的工作原理和系统结构。下面将结合图3和图4描述本实施例的读写卡器的使用方法。图3是示出根据本发明的实施例的多功能读写卡器的应用流程的图；图4是示出根据本发明的实施例的多功能读写卡器的安全认证流程的图。

上文中提到每个多功能读写卡器都有自己的唯一标识信息，在本实施例中，每个多功能读写卡器具有一512bit长的唯一标识信息，其中包括多功能读写卡器的基本信息、生产日期、生产批号，还包括售电系统为多功能读写卡器分配的地址信息等。在使用多功能读写卡器之前，系统还为每个多功能读写卡器分配一个体密钥，个体密钥和唯一标识信息具有一一对应关系，且具有唯一性。

本实施例的多功能读写卡器在安装使用前，需要执行初始化操作，在初始化过程中，售电系统需要在系统数据库中为多功能读写卡器建立档案，记录多功能读写卡器的唯一标识码，并根据多功能读写卡器的业务安装流程，记录多功能读写卡器的地址信息、个体密钥和工作状态。

在多功能读写卡器接入系统之后，在进行读写卡操作之前，需要进行安全认证操作，在安全认证过程中要完成系统对多功能读写卡器的合法性认证和多功能读写卡器对系统的合法性认证，具体认证过程将在后面描述。安全认证通过之后，多功能读写卡器才能进行读写卡操作。在读写卡过程中，为了确保通讯数据的安全性，多功能读写卡器可与售电系统协商一线路传输密钥，在该线路传输密钥的保护下，对数据进行密文传输。

当由于某种原因，该多功能读写卡器不再使用时，可以执行多功能读写卡器回收操作，在系统数据库内的多功能读写卡器档案中，将多功能读写卡器的状态改为停用状态。处于停用状态下的多功能读写卡器，系统将不再进行多功能读写卡器的任何联机操作。当多功能读写卡器需要再次使用时，需要重新进行初始化过程。

下面结合图4说明本实施例的多功能读写卡器和系统的安全认证流程。

如图4所示，在安全认证过程中，售电系统首先验证读写卡器的合法性。在此过程中，售电系统首先获取多功能读写卡器的唯一标识信息和地址信息，依此在数据库档案中查找读写卡器的工作状态，当状态为使用状态时，继续执行安全认证操作。然后，系统随机产生一随机数R1，发送给多功能读写卡器，多功能读写卡器用自身的个体密钥对随机数R1进行加密，然后将加密结果R1’返回售电系统。售电系统从数据库中提取多功能读写卡器的个体密钥，验证R1’的正确性，如果正确，完成了系统对多功能读写卡器的合法性验证。如验证失败，系统跳出安全认证过程，向多功能读写卡器返回验证失败信息。

然后，在多功能读写卡器合法性验证通过之后，执行多功能读写卡器对售电系统的安全认证。在此过程中，多功能读写卡器随机产生一随机数R2，发送给售电系统，售电系统用多功能读写卡器的个体密钥对随机数R2进行加密，并将加密结果R2’返回多功能读写卡器。多功能读写卡器验证R2’的正确性，正确则验证通过，完成了多功能读写卡器对售电系统的安全认证。否则，多功能读写卡器向售电系统反馈验证失败信息。

在双方安全认证通过之后，执行后续的其它操作。为了确保交互数据的安全性，售电系统和多功能读写卡器可利用个体密钥和当前时间协商一线路保护密钥，对交互数据进行加密，确保数据的安全性。

虽然，在本实施例的安全认证过程中，我们采用对称密钥进行安全保护，但是本领域的技术人员应该认识到，本发明并不限于此，可以采用非对称算法，通过数据签名和鉴签机制，完成安全认证过程。

在上文中，已经描述了本发明的实施例，但是本发明并不限于此，在没有偏离本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改。

在本发明中，多功能读写卡器主要应用于用电领域的智能卡售电系统，但是，很显然，本发明的多功能读写卡器还可应用于有读写多种IC卡需求的其它领域。

Claims (1)

1.一种多功能读写卡器，其特征在于，包括：

中央控制模块，其是多功能读写卡器的核心处理单元，控制其它模块的正常工作，对经由其它模块传送或接收的数据进行数据组织和解析工作；对来自通讯模块的应答请求和指令进行应答和处理操作；实现各种类型IC卡接口的检测和读写卡操作，而且中央控制模块还肩负着与系统的安全认证工作；

通讯模块，其是多功能读写卡器与系统的数据交互接口，负责多功能读写卡器的数据输入和输出工作；

数据存储模块，其用于存储多功能读写卡器的关键数据以及IC卡读取过程中的缓存数据，并存储多功能读写卡器的唯一标识信息和用于系统安全认证的密钥；

时钟及系统控制模块，其为多功能读写卡器的各个模块提供系统工作时钟，为不同类型的IC卡提供相应的同步时钟，而且时钟及系统控制电路还具有温度补偿功能，能够补偿外部温度变化对时钟频率的影响；

IC卡接口模块，其包括多功能读写卡器内部的SAM卡接口、标准IC卡接口、电钥匙卡接口，IC卡接口模块分别为不同的接口提供不同的驱动和控制电路，并能依据插入卡的类型，自动切换电路；以及

电源模块，其为多功能读写卡器的各功能模块提供工作电源，而且电源模块还具有储能电路，在外部输入电源断开时，仍能够为时钟电路提供维持时钟正常工作的电源，确保系统时钟不丢失；并且在外部输入电源接通时，能够为储能电路充电。