CN116720537A - 一种公交卡数据的读取方法及读取系统 - Google Patents

一种公交卡数据的读取方法及读取系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116720537A
CN116720537A CN202311000788.1A CN202311000788A CN116720537A CN 116720537 A CN116720537 A CN 116720537A CN 202311000788 A CN202311000788 A CN 202311000788A CN 116720537 A CN116720537 A CN 116720537A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radio frequency
card
card reader
central processing
processing module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202311000788.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116720537B (zh
Inventor
王春兴
孙玉波
何政
李瑞艺
袁琳
姚文庆
张原嘉
冯若曦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Universal Magnetic Card Technology Co ltd
Original Assignee
Tianjin Universal Magnetic Card Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Universal Magnetic Card Technology Co ltd filed Critical Tianjin Universal Magnetic Card Technology Co ltd
Priority to CN202311000788.1A priority Critical patent/CN116720537B/zh
Publication of CN116720537A publication Critical patent/CN116720537A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116720537B publication Critical patent/CN116720537B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K17/00—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations
    • G06K17/0022—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations arrangements or provisious for transferring data to distant stations, e.g. from a sensing device
    • G06K17/0029—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations arrangements or provisious for transferring data to distant stations, e.g. from a sensing device the arrangement being specially adapted for wireless interrogation of grouped or bundled articles tagged with wireless record carriers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/10—Program control for peripheral devices
    • G06F13/12—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor
    • G06F13/124—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor where hardware is a sequential transfer control unit, e.g. microprocessor, peripheral processor or state-machine
    • G06F13/126—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor where hardware is a sequential transfer control unit, e.g. microprocessor, peripheral processor or state-machine and has means for transferring I/O instructions and statuses between control unit and main processor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/10—Program control for peripheral devices
    • G06F13/12—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor
    • G06F13/124—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor where hardware is a sequential transfer control unit, e.g. microprocessor, peripheral processor or state-machine
    • G06F13/128—Program control for peripheral devices using hardware independent of the central processor, e.g. channel or peripheral processor where hardware is a sequential transfer control unit, e.g. microprocessor, peripheral processor or state-machine for dedicated transfers to a network
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
    • G06F21/70—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer
    • G06F21/71—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer to assure secure computing or processing of information
    • G06F21/77—Protecting specific internal or peripheral components, in which the protection of a component leads to protection of the entire computer to assure secure computing or processing of information in smart cards
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10257—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves arrangements for protecting the interrogation against piracy attacks
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10297—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves arrangements for handling protocols designed for non-contact record carriers such as RFIDs NFCs, e.g. ISO/IEC 14443 and 18092
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Storage Device Security (AREA)

Abstract

本发明提出了一种公交卡数据的读取方法及读取系统，涉及射频IC卡信息读取技术领域，读卡器对射频IC卡进行读写操作时，激活射频IC卡中的射频天线持续发射频率固定的电磁波；中央处理模块对电磁波向外传送的信号进行加密处理，并与读卡器的射频采集模块进行数据传输；读卡器的射频采集模块对中央处理模块传输的数据进行采集、解密及存储。实现了公交卡信息的加密，避免读取和传输过程中泄露和被盗取，从而有效的保证数据信息的安全可靠传输和获取。

Description

一种公交卡数据的读取方法及读取系统
技术领域
本发明涉及射频IC卡信息读取技术领域，具体涉及一种公交卡数据的读取方法及读取系统。
背景技术
目前，射频IC卡在日常工作和生活中的应用越来越广泛，在射频IC卡应用中，正确读取射频IC卡中存储的数据是很必要的，现有射频IC卡的数据读取方式主要为静态模式，即相关数据信息以数字信息化的形式存储在射频IC卡的文件存储单元中。当射频IC卡插入读卡器时，射频IC卡中的数据信息将直接传输到读卡器的数据接收单元，并被读取相关数据信息内容。
现有技术中这种读卡器直接读取文件存储单元中的信息的实现方式，在数据读取过程中很容易导致数据信息的泄露和被盗读，数据信息传输过程中也很容易被截取，数据传输的安全度很低。因此，数据传输读取方式存在的主要问题就是数据传输安全性较低，读卡器的安全加密措施并不完善，从而导致读卡器在接收数据时可直接获取射频IC卡中的数据信息，容易造成数据被窃或丢失。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种公交卡数据的读取方法，包括如下步骤：
步骤一、读卡器对射频IC卡进行读写操作时，激活射频IC卡中的中央处理模块对信号进行加密处理；
中央处理模块采用双密钥并列加密方式，将接收到的信号分成m个消息块P1至Pm，密钥K0用于加密m个消息块P1至Pm，形成主密文块S01,…,S0m，密钥K1用于加密m个消息块P1至Pm，形成副密文块S11,…,S1m，将主密文块和副密文块进行异或运算，得到输出密文块S1,…,Sm；
将密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m交替排列，形成密文S1,S11,…,Sm，S1m，该用于传输的密文和经过加密的密钥K0一起形成用于传输的加密信号，等待被发送；
步骤二、通过射频IC卡中的射频天线持续发射频率固定的携带加密信号的电磁波，并与读卡器的射频采集模块进行数据传输；
步骤三、读卡器的射频采集模块对中央处理模块传输的数据进行采集、解密及存储；
对接收到的密文S1,S11,…,Sm，S1m进行解交替，得到密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m，对经过加密的密钥K0进行解密，作为解密密钥；
对密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m进行异或运算，得到主密文块S01,…,S0m，使用解密密钥K0对异或运算得到的主密文块S01,…,S0m进行解密，得到m个消息块P1至Pm，将解密获得的消息块P1至Pm进行存储。
进一步地，步骤二中：射频天线采用双线圈环形天线，设主线圈的匝数为N1，面积为S1，主线圈的消耗电流I1，设副线圈的匝数为N2，面积为S2，副线圈的消耗电流I2，
射频IC卡接收到的副线圈的电压V2为:
；
射频IC卡接收到的主线圈的电压V1为：
；
L1、L2分别为主线圈和副线圈的电感，H1、H2分别为主线圈和副线圈产生的磁场，u是真空中的磁导率常数，RL1为主线圈的欧姆电阻，RL2为副线圈的欧姆电阻，为磁力线和表面法线的夹角，j为虚数，/>为电磁波的频率。
进一步地，步骤三中，若对两组密文块解密后获得的消息块P1至Pm一致，则证明信号的完整性没有被破坏，将解密获得的消息块P1至Pm进行存储。
进一步地，步骤一中：射频IC卡内置有LC谐振单元，读卡器发出具有固定磁场频率的电源信号，该固定磁场频率与LC谐振单元的谐振频率相同，造成LC谐振单元发生共振，使谐振电路的电容内产生电荷，当积累的电荷使得电容达到电容阈值时，激活射频天线持续发射频率固定的电磁波。
进一步地，中央处理模块发布升级任务，读卡器和射频IC卡执行升级任务，包括以下步骤：
S1，中央处理模块进行版本发布并选择升级文件；
S2，升级文件计算哈希值并用私钥签名；
S3，产生动态对称密钥加密升级文件；
S4，发布新升级任务，生成升级包下载地址；
S5，读卡器和射频IC卡通过下载地址下载升级包并解密升级文件，使用步骤S3得到的对称密钥，对升级包进行解密，得到升级包原文，验签后实现升级。
本发明还提出了一种公交卡数据的读取系统，用于实现公交卡数据的读取方法，包括：射频IC卡和读卡器；
所述射频IC卡具有射频天线和中央处理模块，读卡器对射频IC卡进行读写操作时，激活射频IC卡中的中央处理模块对信号进行加密处理，通过射频天线持续发射频率固定的携带加密信号的电磁波，与读卡器进行数据传输；
所述读卡器具有射频采集模块和存储单元，所述射频采集模块对携带加密信号的电磁波进行采集和解密，存储单元保存采集解密后的数据。
进一步地，存储单元包括多个文件存储单元，存储数据信息，中央处理模块中也包括多个文件缓存单元，存储对应的解码信息，进行文件存储单元和文件缓存单元的单元匹配；
中央处理模块获取读卡器中包括多个文件存储单元的存储信息项，中央处理模块中包括多个文件缓存单元的解码信息项，根据每个存储信息项对应的解码信息项，确定读卡器中每个文件存储单元对应的中央处理模块中的文件缓存单元。
相比于现有技术，本发明具有如下有益技术效果：
读卡器对射频IC卡进行读写操作时，激活射频IC卡中的中央处理模块对信号进行加密处理；通过射频IC卡中的射频天线持续发射频率固定的携带加密信号的电磁波，并与读卡器的射频采集模块进行数据传输；读卡器的射频采集模块对中央处理模块传输的数据进行采集、解密及存储。实现了公交卡信息的加密，避免读取和传输过程中泄露和被盗取，从而有效的保证数据信息的安全可靠传输和获取。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的小型环形天线磁场分布示意图。
图2为本发明的升级方法流程图。
图3为本发明的公交卡数据的读取方法流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述系统中的各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的信号传输方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。
本发明的公交卡数据的读取系统包括：射频IC卡、读卡器。
射频IC卡包括IC芯片、中央处理模块和射频天线组成，封装在一个PVC卡片内，IC芯片及射频天线无任何外露部分，射频IC卡将射频识别技术和IC卡技术结合起来，在5-10cm范围内靠近读卡器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。
射频IC卡的射频天线，是射频IC卡中的信号发射件，具有向在一定范围和方向内辐射电磁波的能力。
中央处理模块对电磁波向外传送的信号进行加密处理，并与读卡器的射频采集模块进行数据传输。
读卡器具有射频采集模块和存储单元，射频采集模块具有高速射频接口，用来接收射频天线发送的电磁波，存储单元，用来保存采集到的信息。
在优选实施例中，存储单元包括多个文件存储单元，存储数据信息，中央处理模块中也包括多个文件缓存单元，存储对应的解码信息，进行文件存储单元和文件缓存单元的单元匹配，中央处理模块获取读卡器中包括的多个文件存储单元的存储信息项和中央处理模块中包括的多个文件缓存单元的解码信息项；根据每个存储信息项对应的解码信息项，确定读卡器中每个文件存储单元对应的中央处理模块中的文件缓存单元。
读卡器与中央处理模块匹配成功后，读卡器确定要访问的中央处理模块的文件缓存单元，并对该文件缓存单元内的密文进行解密，在经过相互认证之后就可以对信号数据进行存储。
公交卡数据的读取系统使用射频IC卡，与读卡器之间通过无线电磁波来完成读写操作。当读卡器对射频IC卡进行读写操作时，射频天线持续发出一组频率固定的电磁波。
射频IC卡的射频天线采用小型环形天线, 图1为小型环形天线磁场分布示意图。
小型环形天线在近场下的磁场公式给出了环形天线上的电流I与天线产生的磁场中的磁感应强度B之间的关系。
当环形天线为单匝线圈时，单匝环形天线线圈上流过的电流是均匀分布的，各电流元的磁场方向可以被分解为垂直方向和平行方向的磁场，其垂直方向的磁场强度相互抵消，平行方向的磁场强度互相增强。
点P的磁感应强度B为：
；
式中，u是真空中的磁导率常数，R为单匝线圈的半径，磁力线和单匝线圈表面法线的夹角，r为单匝线圈边上一点到P点的距离，x为单匝线圈圆心点到P点的距离，I为消耗电流，
当环形天线为N匝线圈时，沿环形天线线圈轴方向的磁场强度BN为:
；
当环形天线为双线圈时，设主线圈的匝数为N1，面积为S1，主线圈的消耗电流I1，设副线圈的匝数为N2，面积为S2，副线圈的消耗电流I2
射频IC卡接收到的环形天线的副线圈的电压为V2，即:
；
射频IC卡接收到的环形天线的主线圈的电压V1为：
；
L1、L2分别为主线圈和副线圈的电感，H1、H2分别为主线圈和副线圈产生的磁场,RL1为环形天线的主线圈的欧姆电阻，RL2为环形天线的副线圈的欧姆电阻，上式中为磁力线和表面法线的夹角，j为虚数，/>为电磁波的频率。
由上两式可以看出，射频IC卡接收天线两端的电压由读卡器天线发射的磁场、射频IC卡接收天线自身参数和射频IC卡内部电路消耗的电流共同决定。当读卡器天线发射功率一定时，某点的磁场强度就决定于该点与读卡器天线的距离，为了获得较大的能量，射频IC卡越靠近读卡器天线效果就越好。
在固定的距离上，要获得尽可能大的能量供应射频IC卡内部电路工作，射频IC卡接收天线的设计应该尽量减小天线自身欧姆电阻RL2。另外为了获得较远的工作距离，射频IC卡内部电路应该尽量降低消耗电流I2，要求设计低功耗电路以实现较远的工作距离。
IC芯片内置有LC谐振单元，读卡器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号，该电源信号由射频IC卡接收后，与LC谐振单元产生一个瞬间能量来供给IC芯片工作。另一部分是指令和数据信号，指挥IC芯片完成数据的读取。
读卡器发出的电源信号具有固定的磁场频率，该磁场频率与LC谐振单元的谐振频率相同，造成LC谐振单元发生共振，使谐振电路的电容内产生电荷，电荷单项传输到电容中聚集起来。
当LC谐振单元中的电容上积累的电荷使得电容达到电容阈值时，此电荷作为射频IC卡的电源信号，该电源信号激活射频天线持续发射频率固定的电磁波，通过电磁波向外传送射频IC卡内存储的信息信号。
设f0是射频IC卡选定的通信信号的频率值：
；
公式中L是环形天线的整体电感值，当环形天线为双线圈时，L=(L1+L2)/2L，C为谐振单元中的电容值，根据谐振原理，在给定的通信信号的频率值时，根据上式计算出达到最优匹配结果所需的电容值，进而射频IC卡启动电源信号。
被传送的信号由读卡器的射频采集模块捕捉，中央处理模块对通过电磁波向外传送的信号进行加密处理，具体包括：
读取通过电磁波向外传送的信号，读取到的信号为明文信号，加密的信号为密文信号，加密过程为将明文信号转换为密文信号。
在优选实施例中，中央处理模块采用双密钥并列加密方式，并列加密方式使用两个密钥：K0以及K1。
将接收到的信号分成m个消息块P1至Pm，密钥K0用于加密m个消息块P1至Pm，形成主密文块S01,…,S0m，密钥K1用于加密m个消息块P1至Pm，形成副密文块S11,…,S1m，将主密文块和副密文块进行异或运算，得到输出密文块S1,…,Sm。
将密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m交替排列，形成密文S1, S11,…,Sm，S1m，该用于传输的密文和经过加密的密钥K0一起形成用于传输的加密信号，等待被发送。
对接收到的密文S1, S11,…,Sm，S1m进行解交替，得到密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m，对经过加密的密钥K0进行解密，作为解密密钥。
对密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m进行异或运算，得到主密文块S01,…,S0m，使用解密密钥K0对异或运算得到的主密文块S01,…,S0m进行解密，得到m个消息块P1至Pm，将解密获得的消息块P1至Pm进行存储。
例如：主密文块为1001，副密文块为1100，则主密文块和副密文块进行异或运算后得到的密文块为0101；
密文块0101与副密文块1100进行异或运算后得到1001，正是主密文块。
在优选实施例中，公交卡数据的读取系统需要定期升级，中央处理模块发布升级任务，读卡器和射频IC卡执行升级任务，升级方法流程如图2所示，包括以下步骤：
S1，中央处理模块进行版本发布并选择升级文件；
S2，升级文件计算哈希值并用私钥签名；
对升级文件使用哈希算法计算得到消息摘要，哈希算法包括SHA1、SHA2和SM3，使用私钥对消息摘要进行签名，得到签名信息。
S3，产生动态对称密钥加密升级文件；
产生对称密钥对升级文件进行对称加密，得到加密的升级文件，一个加密的升级文件对应一个加密密钥，加密密钥动态生成。优选地，使用动态密钥对升级文件进行加密，一个升级文件对应一个加密密钥，实现不同升级文件采用不同密钥进行加密，确保了升级包的保密性。
S4，发布新升级任务；升级文件经过真实性、完整性和保密性安全措施后发布新升级任务，生成升级包下载地址。
S5，读卡器和射频IC卡在下载地址上，下载升级包并解密升级文件。下载完升级包后，使用步骤S3得到的对称密钥，对升级包进行解密，得到升级包原文；验签升级文件，验签通过后升级。
升级包解密生成升级包原文后，使用公钥对升级包进行验签，验证升级包的真实性和完整性，公钥需要提前预置在系统中，验签过程中使用的参数应与签名信息时保持对应，验签通过后执行读卡器和射频IC卡的软件升级。
图3为本发明的公交卡数据的读取方法流程图，包括如下步骤：
读卡器对射频IC卡进行读写操作时，激活射频IC卡中的中央处理模块对信号进行加密处理。
射频天线采用小型环形天线, 图1为小型环形天线磁场分布示意图。
小型环形天线在近场下的磁场公式给出了环形天线上的电流I与天线产生的磁场中的磁感应强度B之间的关系。
当环形天线为单匝线圈时，单匝环形天线线圈上流过的电流是均匀分布的，各电流元的磁场方向可以被分解为垂直方向和平行方向的磁场，其垂直方向的磁场强度相互抵消，平行方向的磁场强度互相增强。
点P的磁感应强度B为:
；
式中，u是真空中的磁导率常数，R为单匝线圈的半径，磁力线和单匝线圈表面法线的夹角，r为单匝线圈边上一点到P点的距离，x为单匝线圈圆心点到P点的距离，I为消耗电流，
当环形天线为N匝线圈时，沿环形天线线圈轴方向的磁场强度BN为:
；
当环形天线为双线圈时，设主线圈的匝数为N1，面积为S1，主线圈的消耗电流I1，设副线圈的匝数为N2，面积为S2，副线圈的消耗电流I2
射频IC卡接收到的环形天线的副线圈的电压为V2，即：
；
射频IC卡接收到的环形天线的主线圈的电压V1为：
；
RL1为环形天线的主线圈的欧姆电阻，RL2为环形天线的副线圈的欧姆电阻，上式中为磁力线和表面法线的夹角，j为虚数，/>为电磁波的频率。
由上两式可以看出，射频IC卡射频天线两端的电压由读卡器发射的磁场、射频IC卡射频天线自身参数和射频IC卡内部电路消耗的电流共同决定。当读卡器的发射功率一定时，某点的磁场强度就决定于该点与读卡器的距离，为了获得较大的能量，射频IC卡越靠近读卡器天线效果就越好。
在固定的距离上，要获得尽可能大的能量供应射频IC卡内部电路工作，射频IC卡接收天线的设计应该尽量减小天线自身欧姆电阻RL2。另外为了获得较远的工作距离，射频IC卡内部电路应该尽量降低消耗电流I2，要求设计低功耗电路以实现较远的工作距离。
中央处理模块对预向外传送的信号进行加密处理，具体包括：
读取预向外传送的信号，读取到的信号为明文信号，加密的信号为密文信号，加密过程为将明文信号转换为密文信号。
在优选实施例中，中央处理模块采用双密钥并列加密方式，并列加密方式使用两个密钥：K0以及K1。
将接收到的信号分成m个消息块P1至Pm，密钥K0用于加密m个消息块P1至Pm，形成主密文块S01,…,S0m，密钥K1用于加密m个消息块P1至Pm，形成副密文块S11,…,S1m，将主密文块和副密文块进行异或运算，得到输出密文块S1,…,Sm。
将密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m交替排列，形成密文S1, S11,…,Sm，S1m，该用于传输的密文和经过加密的密钥K0一起形成用于传输的加密信号，等待被发送。
通过射频IC卡中的射频天线持续发射频率固定的携带加密信号的电磁波，并与读卡器的射频采集模块进行数据传输，读卡器的射频采集模块对中央处理模块传输的数据进行采集、解密及存储。
解密过程为：对接收到的密文S1, S11,…,Sm，S1m进行解交替，得到密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m，对经过加密的密钥K0进行解密，作为解密密钥。
对密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m进行异或运算，得到主密文块S01,…,S0m，使用解密密钥K0对异或运算得到的主密文块S01,…,S0m进行解密，得到m个消息块P1至Pm，将解密获得的消息块P1至Pm进行存储。
上述加密解密过程就是解密密钥可以从加密密钥中推算出来,加密密钥和解密密钥是相同的,它要求发送方和接收方在安全通信之前,商定一个对加密密钥进行加密传输和接收后解密的密钥，避免加密密钥在传输中被破解。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种公交卡数据的读取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、读卡器对射频IC卡进行读写操作时，激活射频IC卡中的中央处理模块对信号进行加密处理；
中央处理模块采用双密钥并列加密方式，将接收到的信号分成m个消息块P1至Pm，密钥K0用于加密m个消息块P1至Pm，形成主密文块S01,…,S0m，密钥K1用于加密m个消息块P1至Pm，形成副密文块S11,…,S1m，将主密文块和副密文块进行异或运算，得到输出密文块S1,…,Sm；
将密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m交替排列，形成密文S1,S11,…,Sm,S1m，所述密文和经过加密的密钥K0一起形成用于传输的加密信号；
步骤二、通过射频IC卡中的射频天线持续发射频率固定的携带所述加密信号的电磁波，并与读卡器的射频采集模块进行数据传输；
步骤三、读卡器的射频采集模块对中央处理模块传输的数据进行采集、解密及存储；
对接收到的密文S1,S11,…,Sm,S1m进行解交替，得到密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m，对经过加密的密钥K0进行解密，作为解密密钥；
对密文块S1,…,Sm与副密文块S11,…,S1m进行异或运算，得到主密文块S01,…,S0m，使用解密密钥K0对异或运算得到的主密文块S01,…,S0m进行解密，得到m个消息块P1至Pm，将解密获得的消息块P1至Pm进行存储。
2.根据权利要求1中所述的公交卡数据的读取方法，其特征在于，步骤二中：射频天线采用双线圈环形天线，设主线圈的匝数为N1，面积为S1，主线圈的消耗电流I1，设副线圈的匝数为N2，面积为S2，副线圈的消耗电流I2，
射频IC卡接收到的副线圈的电压V2为:
；
射频IC卡接收到的主线圈的电压V1为：
；
L1、L2分别为主线圈和副线圈的电感，H1、H2分别为主线圈和副线圈产生的磁场，u是真空中的磁导率常数，RL1为主线圈的欧姆电阻，RL2为副线圈的欧姆电阻，为磁力线和表面法线的夹角，j为虚数，/>为电磁波的频率。
3.根据权利要求1中所述的公交卡数据的读取方法，其特征在于，步骤三中，若对两组密文块解密后获得的消息块P1至Pm一致，则证明信号的完整性没有被破坏，将解密获得的消息块P1至Pm进行存储。
4.根据权利要求1中所述的公交卡数据的读取方法，其特征在于，步骤一中：射频IC卡内置有LC谐振单元，读卡器发出具有固定磁场频率的电源信号，该固定磁场频率与LC谐振单元的谐振频率相同，造成LC谐振单元发生共振，使谐振电路的电容内产生电荷，当积累的电荷使得电容达到电容阈值时，激活射频天线持续发射频率固定的电磁波。
5.根据权利要求1中所述的公交卡数据的读取方法，其特征在于，中央处理模块发布升级任务，读卡器和射频IC卡执行升级任务，包括以下步骤：
S1，中央处理模块进行版本发布并选择升级文件；
S2，升级文件计算哈希值并用私钥签名；
S3，产生动态对称密钥加密升级文件；
S4，发布新升级任务，生成升级包下载地址；
S5，读卡器和射频IC卡通过下载地址下载升级包并解密升级文件，使用步骤S3得到的对称密钥，对升级包进行解密，得到升级包原文，验签后实现升级。
6.一种公交卡数据的读取系统，用于实现如权利要求1-5任意一项所述的公交卡数据的读取方法，其特征在于，包括：射频IC卡和读卡器；
所述射频IC卡具有射频天线和中央处理模块，读卡器对射频IC卡进行读写操作时，激活射频IC卡中的中央处理模块对信号进行加密处理，通过射频天线持续发射频率固定的携带加密信号的电磁波，与读卡器进行数据传输；
所述读卡器具有射频采集模块和存储单元，所述射频采集模块对携带加密信号的电磁波进行采集和解密，存储单元保存采集解密后的数据。
7.根据权利要求6中所述的公交卡数据的读取系统，其特征在于，存储单元包括多个文件存储单元，存储数据信息，中央处理模块中也包括多个文件缓存单元，存储对应的解码信息，进行文件存储单元和文件缓存单元的单元匹配；
中央处理模块获取读卡器中包括多个文件存储单元的存储信息项，中央处理模块中包括多个文件缓存单元的解码信息项，根据每个存储信息项对应的解码信息项，确定读卡器中每个文件存储单元对应的中央处理模块中的文件缓存单元。
CN202311000788.1A 2023-08-10 2023-08-10 一种公交卡数据的读取方法及读取系统 Active CN116720537B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311000788.1A CN116720537B (zh) 2023-08-10 2023-08-10 一种公交卡数据的读取方法及读取系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311000788.1A CN116720537B (zh) 2023-08-10 2023-08-10 一种公交卡数据的读取方法及读取系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116720537A true CN116720537A (zh) 2023-09-08
CN116720537B CN116720537B (zh) 2023-10-10

Family

ID=87868342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311000788.1A Active CN116720537B (zh) 2023-08-10 2023-08-10 一种公交卡数据的读取方法及读取系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116720537B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030083326A (ko) * 2002-04-20 2003-10-30 엘지전자 주식회사 암호화 방법
US20040032950A1 (en) * 2002-08-15 2004-02-19 Graunke Gary L. Method and apparatus for composable block re-encryption of publicly distributed content
CN101599188A (zh) * 2009-07-10 2009-12-09 广东南方信息安全产业基地有限公司 一种基于ipa安全认证的门禁系统
JP2010056848A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Kddi Corp 暗号化装置、暗号化方法、プログラム、およびプログラム記憶媒体
CN103455768A (zh) * 2013-08-26 2013-12-18 中国科学院数据与通信保护研究教育中心 一种usb安全存储方法及系统
CN108270549A (zh) * 2017-12-28 2018-07-10 深圳市泛海三江科技发展有限公司 一种远程控制门禁的密钥加密及解密方法
US20210319143A1 (en) * 2021-06-25 2021-10-14 Intel Corporation Memory bus link authentication and encryption mechanisms for hardware-based replay protection
CN114244524A (zh) * 2021-12-09 2022-03-25 中信银行股份有限公司 一种基于区块链的数据共享方法及系统
CN114398916A (zh) * 2021-07-21 2022-04-26 威海北洋光电信息技术股份公司 射频无障碍人员通道机的数据加密处理方法
WO2022096141A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-12 Barclays Execution Services Limited Method for processing encrypted data
WO2022160231A1 (zh) * 2021-01-29 2022-08-04 华为技术有限公司 用于读取数据的方法和装置
WO2022244079A1 (ja) * 2021-05-17 2022-11-24 三菱電機株式会社 暗号文変換システム、変換鍵生成方法、及び、変換鍵生成プログラム

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030083326A (ko) * 2002-04-20 2003-10-30 엘지전자 주식회사 암호화 방법
US20040032950A1 (en) * 2002-08-15 2004-02-19 Graunke Gary L. Method and apparatus for composable block re-encryption of publicly distributed content
JP2010056848A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Kddi Corp 暗号化装置、暗号化方法、プログラム、およびプログラム記憶媒体
CN101599188A (zh) * 2009-07-10 2009-12-09 广东南方信息安全产业基地有限公司 一种基于ipa安全认证的门禁系统
CN103455768A (zh) * 2013-08-26 2013-12-18 中国科学院数据与通信保护研究教育中心 一种usb安全存储方法及系统
CN108270549A (zh) * 2017-12-28 2018-07-10 深圳市泛海三江科技发展有限公司 一种远程控制门禁的密钥加密及解密方法
WO2022096141A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-12 Barclays Execution Services Limited Method for processing encrypted data
WO2022160231A1 (zh) * 2021-01-29 2022-08-04 华为技术有限公司 用于读取数据的方法和装置
WO2022244079A1 (ja) * 2021-05-17 2022-11-24 三菱電機株式会社 暗号文変換システム、変換鍵生成方法、及び、変換鍵生成プログラム
US20210319143A1 (en) * 2021-06-25 2021-10-14 Intel Corporation Memory bus link authentication and encryption mechanisms for hardware-based replay protection
CN114398916A (zh) * 2021-07-21 2022-04-26 威海北洋光电信息技术股份公司 射频无障碍人员通道机的数据加密处理方法
CN114244524A (zh) * 2021-12-09 2022-03-25 中信银行股份有限公司 一种基于区块链的数据共享方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张岚: "一类密钥同步更新的组合校验认证方法", 《电子与信息学报》, pages 1 - 10 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116720537B (zh) 2023-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20060050877A1 (en) Information processing apparatus and method, program, and recording medium
CN101860528B (zh) 认证设备和认证方法
WO2011035515A1 (zh) 一种用于无线支付的认证方法及系统
JP2011258070A (ja) 通信装置、通信方法、及び、通信システム
CN111970114B (zh) 文件加密方法、系统、服务器和存储介质
CN111316596B (zh) 具有身份验证的加密芯片
WO2012019397A1 (zh) 一种射频识别标签识别的方法及系统
CN103227793A (zh) 基于随机序列的rfid设备层信息安全传递方法及装置
CN111448815B (zh) 用于安全单向rfid标签识别的装置和系统及其操作方法
RU182969U1 (ru) Считыватель криптографических меток
CN104700125A (zh) 超高频射频识别系统的aes加密和验证
CN113545021B (zh) 预先授权设备的注册
CN116720537B (zh) 一种公交卡数据的读取方法及读取系统
US11533612B2 (en) Transceiver system
CN105847004B (zh) 用于由能够相互无接触通信的装置对物体认证的方法、对应的系统和物体
WO2011050549A1 (zh) 基于透明转发的双频段无线支付认证方法及系统
CN111132152B (zh) 一种基于多层密钥体制的rfid标签认证方法
US11363455B2 (en) Near field communication forum data exchange format (NDEF) messages with authenticated encryption
KR101215155B1 (ko) Ｒｆｉｄ 시스템에서 리더와 태그 사이의 통신 보안 방법 및 시스템
KR101668995B1 (ko) 암호화 장치 및 이를 이용한 보안 인증 시스템과 방법
CN104484590B (zh) 基于全维公钥认证的cpu卡读写器及系统认证方法
US11272358B2 (en) Near field communication forum data exchange format (NDEF) messages
CN108737113B (zh) 一种跟踪敏感物品外访情况的方法
CN116938529A (zh) 一种安全的数据传输方法及系统
A Mohammed Performance Analysis of Security Measures in Near Field Communication

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant