CN106203581A - 内嵌智能芯片的安全数字存储卡、移动读卡终端机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内嵌智能芯片的安全数字存储卡、移动读卡终端机及控制方法，其中于安全数字存储卡内设置高安全性的智能芯片，使一般具有安全数字存储卡槽及天线读取模块的电子设备可当作交易时的刷卡机使用。

Description

内嵌智能芯片的安全数字存储卡、移动读卡终端机及其控制方法

技术领域

本发明是一种安全数字存储卡、移动读卡终端机及其控制方法，特别是有关于一种内嵌智能芯片的安全数字存储卡、移动读卡终端机及其控制方法。

背景技术

目前消费者越来越趋向于便利化且多功能的需求，导致以往携带大量现金及零钱的习惯已经改变。现今的消费者往往仅需携带具有非接触感应功能的智能卡片，便可进行搭乘公共客运或于店家内进行刷卡消费等交易行为。

发卡行号竞相推出不同类型的智能卡，故而导致智能卡的相关读取设备不断推陈出新。然而，智能卡虽然已经让消费者更加轻松便利，但对于市面上绝大部分的店家而言，以内建收单软件的电脑、收银机及刷卡感应机等建构的销售时点终端仍不完善，其不仅体积厚重而导致架设困难、搬迁不易，更必须花费高昂的成本。

由于交易行为须有高度的安全机制管控，一般的刷卡感应机是于内部直接安装安全模块(Security Access Module，SAM)或者仅设置安全模块卡槽，店家必须额外申办安全模块卡插入，于读取或传输卡片数据时皆须利用此安全模块，方能为其提供安全控制管理。因此，店家必须自行额外购买或客制化所需的刷卡感应机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内嵌智能芯片的安全数字存储卡、移动读卡终端机及其控制方法，使一般具有安全数字存储卡槽的电子设备可当作刷卡感应机使用。

因此，本发明的一实施方式在于提供一种内嵌智能芯片的安全数字存储卡，包含一存储卡接口介面、一存储卡控制器、一智能芯片接口介面以及一智能芯片。存储卡接口介面用以电连接外部一终端应用程序并根据终端应用程序传输一应用协议数据命令(Application Protocol Data Unit)、一身分验证数据及一交易数据。存储卡控制器电连接存储卡接口介面并转发应用协议数据命令。智能芯片接口介面电连接存储卡控制器。智能芯片包含一传输单元、一文件单元、一安全单元以及一应用单元，传输单元电连接智能芯片接口介面而传输应用协议数据命令、身分验证数据及交易数据。文件单元内包含一根目录文件以及复数应用目录文件。安全单元内设有一安全机制，此安全机制用以校验应用协议数据命令且加解密交易数据及身分验证数据。应用单元用以对根目录文件及应用目录文件执行应用协议数据命令并回传一响应信息，且应用单元监控管理传输单元、文件单元及安全单元。

此外，前述实施方式的一实施例的内嵌智能芯片的安全数字存储卡，其中根目录文件更具有一卡片金钥。且各应用目录文件更分别具有一应用金钥。安全机制更包含一个人识别码(Personal Identification Number，PIN)、一数字签章集合以及一加解密金钥集合。而加解密金钥集合更包含一交易授权码(Transaction Authentication Code，TAC)、一信息摘要(Massage Degist，MD)及一信息鉴别码(Massage AuthenticationCode，MAC)。交易授权码、信息摘要及信息鉴别码可采一MD5演算法、一SHA演算法、一DES演算法及一RSA演算法。智能芯片更包含一硬件随机数发生器，用以产生一随机金钥而加密交易数据及身分验证数据。安全数字存储卡更包含一无线收发模块，用以无线传输交易数据。安全数字存储卡更包含一存储器，用以储存交易数据。

本发明的另一实施方式在于提供一种应用于前述内嵌智能芯片的安全数字存储卡的控制方法，其步骤包含：使存储卡控制器检测应用协议数据命令是否合法。以及使存储卡控制器识别解析应用协议数据命令并转发给智能芯片。

本发明的再一实施方式在于提供一种移动读卡终端机，其应用于读取前述的内嵌智能芯片的安全数字存储卡，移动读卡终端机包含一传输接口、一控制模块、一天线读取模块以及一网络模块，传输接口电连接存储卡接口介面而符合一有线传输协定。控制模块电连接传输接口，控制模块内建一终端应用程序以配合内嵌智能芯片的安全数字存储卡进行交易，控制模块发出应用协议数据命令控制智能芯片并接收响应信息，且控制模块存取智能芯片。天线读取模块电连接控制模块，天线读取模块符合一无线传输协定，用以从一交易卡无线接收交易数据及身分验证数据。网络模块电连接控制模块且根据交易数据及身分验证数据网络连接一交易单位。

根据前述实施方式的一实施例的移动读卡终端机，其中有线传输协定可为一ISO7816协定。无线传输协定可为一ISO14443协定。

本发明的又一实施方式在于提供前述的移动读卡终端机的控制方法，其步骤包含如下：使移动读卡终端机发出一查询版本命令至存储卡控制器。使存储卡控制器回传一版本信息。使移动读卡终端机获取版本信息后发出一连接信息，通过存储卡控制器转发至智能芯片。使智能芯片自动重置并回传一回复重置信息，通过存储卡控制器转发至移动读卡终端机。使移动读卡终端机获取回复重置信息后发出应用协议数据命令，通过存储卡控制器转发至智能芯片。以及使智能芯片确认应用协议数据命令并回传响应信息，通过存储卡控制器转发至移动读卡终端机。

根据前述实施方式的一实施例的移动读卡终端机的控制方法，其步骤更包含：使移动读卡终端机发出一断接信息，通过存储卡控制器转发至智能芯片。以及使智能芯片执行断接信息，且存储卡控制器确认智能芯片执行断接信息后回复移动读卡终端机。

由此可知，前述实施方式及实施例的内嵌智能芯片的安全数字存储卡、移动读卡终端机及其控制方法，其硬件上利用安全数字卡已内嵌智能芯片的结构并配合可读取安全数字存储卡的移动读卡终端机，如此一来便可取代以往内建安全模块的读卡机。而软件的操作上，移动读卡终端机可读取内嵌智能芯片的安全数字存储卡内部数据，内嵌智能芯片的安全数字存储卡则可执行移动读卡终端机所发出的命令。藉此，前述两者结合可达成安全且便利的移动刷卡功能。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为绘示依照本发明一实施方式的内嵌智能芯片的安全数字存储卡的方块示意图。

图2为绘示依照本发明一实施方式的移动读卡终端机的方块示意图。

图3为绘示依照本发明一实施方式的内嵌智能芯片的安全数字存储卡的控制流程图。

图4为绘示依照本发明一实施方式的内嵌智能芯片的安全数字存储卡配合移动读卡终端机的控制流程图。

图5为绘示依照本发明一实施方式的内嵌智能芯片的安全数字存储卡配合移动读卡终端机的应用示意图。

附图标号

100：安全数字存储卡

110：存储卡接口介面

120：存储卡控制器

130：存储器

140：智能芯片接口介面

150：智能芯片

151：传输单元

152：文件单元

153：安全单元

154：应用单元

200：移动读卡终端机

200A：智能手机

200B：平板电脑

200C：笔记本电脑

210：传输接口

220：控制模块

230：天线读取模块

240：网络模块

310～320、410～480：步骤

500：交易卡

600：交易单位

TA：终端应用程序

APDU：应用协议数据命令

TD：交易数据

MF：根目录文件

AF：应用目录文件

SM：安全机制

ATR：响应信息

ID：身分验证数据

具体实施方式

请参阅图1，其为绘示依照本发明一实施方式的内嵌智能芯片的安全数字存储卡的方块示意图。安全数字存储卡100，包含一存储卡接口介面110、一存储卡控制器120、一存储器130、一智能芯片接口介面140以及一智能芯片150。

存储卡接口介面110用以电连接外部一终端应用程序TA，并根据终端应用程序TA传输一应用协议数据命令APDU、一身分验证数据ID及一交易数据TD。

存储卡控制器120电连接存储卡接口介面110并转发应用协议数据命令APDU、身分验证数据ID及交易数据TD。

存储器130电连接于存储卡控制器120，存储器130用以储存交易数据TD。图1上虽绘示一存储器130，但其数量在此并不限定。

智能芯片接口介面140电连接存储卡控制器120，藉此传输应用协议数据命令APDU、身分验证数据ID及交易数据TD。

智能芯片150通过智能芯片接口介面140连接存储卡控制器120，故智能芯片接口介面140符合一般读卡机的传输协议，而实现智能芯片150及存储卡控制器120两者间的物理、电气及驱动连接。智能芯片150包含一传输单元151、一文件单元152、一安全单元153以及一应用单元154。传输单元151电连接智能芯片接口介面140而传输应用协议数据命令APDU及交易数据TD。文件单元152内包含一根目录文件MF以及复数应用目录文件AF。安全单元153内设有一安全机制SM，此安全机制SM用以校验应用协议数据命令APDU且加解密交易数据TD及身分验证数据ID。应用单元154用以对根目录文件MF及应用目录文件AF执行应用协议数据命令APDU并回传一响应信息ATR，且应用单元154监控管理传输单元151、文件单元152及安全单元153。

前述的应用协议数据命令APDU指执行智能芯片150与外部终端通信的媒介，意即Application Protocol Data Unit。而终端应用程序TA为外部终端的控制程序，可对内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100下应用协议数据命令APDU。

此外在其余实施方式当中，智能芯片更可包含一硬件随机数发生器(未图示)，用以产生一随机金钥而加密交易数据。安全数字存储卡更可包含一无线收发模块(未图示)，用以不通过存储卡接口介面而无线传输交易数据。此外，内嵌智能芯片的安全数字存储卡亦可不具有存储器(None Nand Flash)，而将交易数据储存于智能芯片具有的电子擦洗式可复写唯读存储器(EEPROM)当中。

由于智能芯片150不允许外部终端直接访问其内部，故必须将文件单元152内的存储区划分为根目录文件MF以及复数应用目录文件AF，并配合安全单元153内的安全机制SM来加解密及验证。更详细地解释，根目录文件MF更具有一卡片金钥，用于个人化及预个人化时验证安全数字存储卡100。各应用目录文件AF更分别具有一应用金钥。而安全机制SM更可包含一个人识别码、一数字签章集合以及一加解密金钥集合。而加解密金钥集合更可包含一交易授权码、一信息摘要及一信息鉴别码。交易授权码、信息摘要及信息鉴别码可采一MD5演算法、一SHA演算法、一DES演算法及一RSA演算法，而各演算法已为通常知识，于此不再赘述。也就是说，外部终端发出的应用协议数据命令APDU需验证通过前述安全机制SM以及根目录文件MF、应用目录文件AF下金钥及密码的认证。

在这里要注意的是，安全数字存储卡100内除了智能芯片150外，另外还具有加解密元件(未图示)，其提供存储器130加解密功能，但安全性较智能芯片150低。

请再参阅图2，其为绘示依照本发明一实施方式的移动读卡终端机的方块示意图。移动读卡终端机200应用于读取前述的内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100。移动读卡终端机200包含一传输接口210、一控制模块220、一天线读取模块230以及一网络模块240。

传输接口210电连接存储卡接口介面110而符合全球SD协会所制定的SDIO协议中的一有线传输协定，而有线传输协定为ISO7816协定，使移动读卡终端机200通过传输接口210来读取安全数字存储卡100。

控制模块220电连接传输接口210，控制模块220内建终端应用程序TA以配合内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100进行交易，控制模块220发出应用协议数据命令APDU控制智能芯片150并接收响应信息ATR，且控制模块220存取安全数字存储卡100内的存储器130。

天线读取模块230电连接控制模块220，天线读取模块230符合全球SD协会所制定的SDIO协议中的一无线传输协定，用以从一交易卡无线接收交易数据及身分验证数据，无线传输协定为ISO14443协定。交易卡意指所有可进行非接触感应功能的卡片，例如Pay wave、Pay pass、qPBOC、Express Way或Mifare card等。

网络模块240电连接控制模块220且根据交易卡传来的身分验证数据ID及交易数据TD网络连接外部一交易单位，且通过智能芯片150进行交易确认。

藉此，使用者可利用移动读卡终端机200连接安全数字存储卡100，并利用内部嵌设的智能芯片150来保证传输数据的安全性。

再请参照图3及图4的流程后并配合图1及图2的元件说明，其中图3为绘示依照前述内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100的控制流程图，图4为绘示依照前述内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100配合移动读卡终端机200的控制流程图。

如图3所绘示，内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100的控制步骤如下：步骤310，使存储卡控制器检测应用协议数据命令是否合法。以及步骤320，使存储卡控制器识别解析应用协议数据命令并转发给智能芯片。

如图4所绘示，内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100配合移动读卡终端机200的控制步骤包含如下：步骤410，使移动读卡终端机发出一查询版本命令至存储卡控制器。步骤420，使存储卡控制器回传一版本信息。步骤430，使移动读卡终端机获取版本信息后发出一连接信息，通过存储卡控制器转发至智能芯片。步骤440，使智能芯片自动重置并回传一回复重置信息，通过存储卡控制器转发至移动读卡终端机。步骤450，使移动读卡终端机获取回复重置信息后发出应用协议数据命令，通过存储卡控制器转发至智能芯片。步骤460，使智能芯片确认应用协议数据命令并回传响应信息，通过存储卡控制器转发至移动读卡终端机。步骤470，使移动读卡终端机发出一断接信息，通过存储卡控制器转发至智能芯片。以及步骤480，使智能芯片执行断接信息，且存储卡控制器确认智能芯片执行断接信息后回复移动读卡终端机。

在解释前述的内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100配合移动读卡终端机200的控制步骤前，则须先说明安全数字存储卡100的控制步骤。步骤310及步骤320中，当移动读卡终端机200的终端应用程序TA发出应用协议数据命令APDU或者其他命令，须先经由安全数字存储卡100内的存储卡控制器120检测并解析，如果出现命令异常则返回异常状态给终端应用程序TA。这里的异常状态包含命令的流水号不符或者校验不正确。

当命令符合验证且并无异常状态时，则移动读卡终端机200必须先向存储卡控制器120要求其版本信息。而存储卡控制器120回复查询版本命令的要求后，则移动读卡终端机200接着要求智能芯片150重置，通过存储卡控制器120转发至智能芯片150，使智能芯片150重置后再转发回复重置信息至移动读卡终端机200。最后，便是移动读卡终端机200针对智能芯片150所发出的应用协议数据命令APDU，存储卡控制器120会记录内部通信状态，如果通信正常则返回智能芯片150回复的响应信息ATR，将内部通信状态、响应信息ATR及其数据按一定格式写入到存储器130当中，而等待移动读卡终端机200读取。如果移动读卡终端机200发出断接信息，则存储卡控制器120控制智能芯片150断开，并回复其断接信息。

请参照图1、图2及图5，其为绘示依照前述内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100配合移动读卡终端机200的应用示意图。前述所提及的移动读卡终端机200可以为智能手机200A、平板电脑200B、笔记本电脑200C或任何具有安全数字存储卡槽的电子装置，可对前述内嵌智能芯片150的安全数字存储卡100下命令并读取其内部数据。藉此，利用装载有安全数字存储卡100的智能手机200A、平板电脑200B或笔记本电脑200C感应交易卡500的数据资料并网络连接外部的交易单位600，协同内部的智能芯片150进行验证。

由此可知，前述内嵌智能芯片的安全数字存储卡、移动读卡终端机及其控制方法具有以下功效：

1.利用安全数字卡已内嵌智能芯片的结构并配合可读取安全数字存储卡的移动读卡终端机，可节省以往还须额外客制化内建安全模块的读卡机所花费的成本及时间。

2.同时搭配软件上的应用，使移动读卡终端机不仅可读取内嵌智能芯片的安全数字存储卡内部数据，且内嵌智能芯片的安全数字存储卡可相对应执行移动读卡终端机所发出的命令，让整个交易过程中受高安全性的金钥及密码保护。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，本领域相关技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视上附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (10)

1.一种内嵌智能芯片的安全数字存储卡，其特征在于，所述内嵌智能芯片的安全数字存储卡包含：

一存储卡接口介面，用以电连接外部一终端应用程序并根据所述终端应用程序传输一应用协议数据命令、一身分验证数据及一交易数据；

一存储卡控制器，其电连接所述存储卡接口介面并转发所述应用协议数据命令、所述身分验证数据及所述交易数据；

一智能芯片接口介面，其电连接所述存储卡控制器；以及

一智能芯片，包含：

一传输单元，其电连接所述智能芯片接口介面而传输所述应用协议数据命令、所述身分验证数据及所述交易数据；

一文件单元，所述文件单元内包含一根目录文件以及复数应用目录文件；

一安全单元，所述安全管理单元内设有一安全机制，所述安全机制用以校验所述应用协议数据命令且加解密所述交易数据及所述身分验证数据；以及

一应用单元，用以对所述根目录文件及所述应用目录文件执行所述应用协议数据命令并回传一响应信息，且所述应用单元监控管理所述传输单元、所述文件单元及所述安全单元。

2.根据权利要求1所述的内嵌智能芯片的安全数字存储卡，其特征在于，所述根目录文件更具有一卡片金钥，各所述应用目录文件更分别具有一应用金钥，所述安全机制更包含一个人识别码、一数字签章集合以及一加解密金钥集合，所述加解密金钥集合更包含一交易授权码、一信息摘要及一信息鉴别码，所述交易授权码、所述信息摘要及所述信息鉴别码是采一MD5演算法、一SHA演算法、一DES演算法及一RSA演算法。

3.根据权利要求1所述的内嵌智能芯片的安全数字存储卡，其特征在于，智能芯片更包含一硬件随机数发生器，用以产生一随机金钥而加密所述交易数据及所述身分验证数据。

4.根据权利要求1所述的内嵌智能芯片的安全数字存储卡，其特征在于，所述内嵌智能芯片的安全数字存储卡更包含一无线收发模块，用以无线传输所述交易数据。

5.根据权利要求1所述的内嵌智能芯片的安全数字存储卡，其特征在于，所述内嵌智能芯片的安全数字存储卡更包含一存储器，用以储存所述交易数据。

6.一种控制方法，其是应用于如权利要求1所述的内嵌智能芯片的安全数字存储卡，其特征在于，所述控制方法的步骤包含：

使所述存储卡控制器检测所述应用协议数据命令是否合法；以及

使所述存储卡控制器识别解析所述应用协议数据命令并转发给所述智能芯片。

7.一种移动读卡终端机，其是应用于读取如权利要求1所述的内嵌智能芯片的安全数字存储卡，其特征在于，所述移动读卡终端机包含：

一传输接口，其电连接所述存储卡接口介面而符合一有线传输协定；

一控制模块，其电连接所述传输接口，所述控制模块内建一终端应用程序以配合所述内嵌智能芯片的安全数字存储卡进行交易，所述控制模块发出所述应用协议数据命令控制所述智能芯片并接收所述响应信息，且所述控制模块存取所述智能芯片；

一天线读取模块，其电连接所述控制模块，所述天线读取模块符合一无线传输协定用以从一交易卡无线接收所述交易数据及所述身分验证数据；以及

一网络模块，其电连接所述控制模块且根据所述交易数据及所述身分验证数据连接一交易单位。

8.根据权利要求7所述的移动读卡终端机，其特征在于，所述有线传输协定为一ISO7816协定，所述无线传输协定为一ISO14443协定。

9.一种控制方法，其是用以控制如权利要求7所述的移动读卡终端机，其特征在于，所述控制方法的步骤包含：

使所述移动读卡终端机发出一查询版本命令至所述存储卡控制器；

使所述存储卡控制器回传一版本信息；

使所述移动读卡终端机获取所述版本信息后发出一连接信息，通过所述存储卡控制器转发至所述智能芯片；

使所述智能芯片自动重置并回传一回复重置信息，通过所述存储卡控制器转发至所述移动读卡终端机；

使所述移动读卡终端机获取所述回复重置信息后发出所述应用协议数据命令，通过所述存储卡控制器转发至所述智能芯片；以及

使所述智能芯片确认所述应用协议数据命令并回传所述响应信息，通过所述存储卡控制器转发至所述移动读卡终端机。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤更包含：

使所述移动读卡终端机发出一断接信息，通过所述存储卡控制器转发至所述智能芯片；以及

使所述智能芯片执行所述断接信息，且所述存储卡控制器确认所述智能芯片执行所述断接信息后回复所述移动读卡终端机。