CN1186742C - 一种新型信息卡 - Google Patents

Abstract

一种无法破译的金卡，保密卡，主要由信息保存系统防止破译装置的密码，不仅密码本身有高可靠性，与现有技术的最大不同点在于能自动限制破译密码。任何人包括一些别有用心的合法用户都无法破译，伪造本装置。由于可以采用无接触型的信息交换方式，可靠性极高，不怕磁场，碰撞和高温。本发明完美的解决了安全问题，不仅可以用于金卡工程，也可以用于其它需要加密，保密的领域。

Description

一种新型信息卡

                    技术领域

本发明涉及金卡，保密卡技术，微电子技术，计算机技术，通讯技术领域。更准确地说涉及一种包括高保密卡技术，识别技术和计算机网络技术的一种新型信息卡装置。

                    背景技术

目前，随着经济的发展和日趋国际化，各国各地之间的异地交往越来越多，异地结算，信用卡，身份识别，无纸货币结算等先进的技术越来越得到广泛的应用。但是随之而来的利用高技术手段犯罪也越来越难以防范。目前使用的各类金卡信用卡等保密卡技术很难防止被伪造和仿制。MOTOROLA的专利申请采用在卡上设置一组开关的方法防止他人破译密码，技术较为先进。但是它也有很多缺点，并且仍未克服与其它信用卡技术同样的致命弱点。一是增加开关将使卡的体积增大失去卡式证件的优点。二是开关的位数不可能很多，且给使用者带来很大的不便。三是仍然无法保证卡本身被伪造和仿制。事实上卡上的一组开关的组合是很有限的，很难防止破译。最近报导的美国国家数据加密标准DES算法被攻破就是一个很好的例证。市场上的各种保密卡和上述MOTOROLA的专利，它们的共同缺点主要体现在三个方面。一是无法从根本上防止非法读出卡中数据。二是无法防止穷举式的破译。三是防范手段无法防止一些别有用心的合法用户破译和伪造。通过深入的分析我们可以看到，现有的保密卡技术有两个共同的特征：采用应答式工作方式和密匙加密。这种工作方式必须要求卡是可读的可写的。而读写的控制由密匙或外部附加的技术措施来保证。即然有了密匙即可控制卡的读写，而卡中的密码数据都是外部写入的，那么就无法防止穷举式破译或利用合法持卡者的身份进行非法破译。再加上保密卡金卡的技术大多用于金融和与金钱有关的各种行业。所以更容易引起不法之徒的挺而走险，因此很难使金融部门在大额结算上放心的使用。上述缺点严重的制约着金卡，保密卡技术的应用。也使电子货币和无纸结算无法真正的实现。

现有技术中有一种利用EPROM存储器实现密码的解码，控制为一体的技术方案。它的原理是：EPROM电路在未编程时所有的单元都是1(高电平)，如果我们只将其中的一个单元编为全0(低电平)，那么只有输入这一单元的地址，EPROM的输出才会出现全0，否则永远为全1。如果控制系统的输入定为低有效，把EPROM的输出连接控制系统的输入，那么只有EPROM的地址选中编为全0的那一单元时控制系统的输入才会为低电平，控制有效，EPROM的地址如果作为密码，存储器就能实现密码的解码。(含有计算机的电路只要EPROM的输出连接到任何一条I/O线，由软件检测这条线实现程序跳转就能对电路实现控制，如：进入死循环等)这就实现了解码，控制为一体的目的。本发明在研究中为了方便采用了EEPROM，可以电擦除改写，其它方面与EPROM是相同的。(参见电子电路大全，85年，EPROM密码开关)

现有技术中过压保护电路，当电压超过一定数值时给出控制信号。本发明将这一技术应用到高压控制电路，它的控制信号控制其它设备，但要反向应用。可控电源的种类和型号也很多。正触发，负触发以及电压等级完全可以满足本发明的要求。

现有技术中EPROM，EEPROM的读，写，擦除技术是很完备的。许多器件手册和单片机手册都有推荐的典型电路。特别是与单片机配套使用。单片机与EEPROM的接口和控制电路一般包括地址，数据总线；读写，擦除控制线等。软件程序也有介绍和推荐。现有技术中强迫单片机停止工作的技术手段很多。主要有强迫复位，中断，I/O输入(软件检测后跳转进入无限循环)等。现有技术中IC卡一般采用非易失存储器保存用户信息如：用户密码，存款额，存取记录等。本发明为了同时实现解码控制(EPROM密码开关)和保存信息使用了两块EEPROM芯片。

现有技术中IC卡一般采用输入用户密码，读卡装置将密码等信息传送给IC卡，卡上处理机将接收的密码和卡上保存的密码对比，如正确则将信息写入保存装置(如，是存是取，数额大小等)的方法。如果错误则输出错误信息。(有的读卡装置不再退卡，也就是所谓的吃卡，造成吃卡的各种原因令银行不胜其烦)虽然各种方法很多但实质原理大同小异。上述各种技术方案的缺陷是很难克服的。

现有技术中对用户帐户、密码管理使用最完善，最成熟的，要数计算机领域的服务器操作系统(如WINDOWS NT 4.0操作系统)。该技术将使用管理系统的分为系统管理员、操作员、用户等多种不同级别的‘用户’。他们都有自己的帐户和密码，不同的级别有不同的权限，不同的规则。管理员拥有系统最高的权限，用户的权限是管理员根据系统规则设定的，并可以修改和重新设定。该技术可以设定用户试登录多少次未能成功后(也就是用户登录时输入的名称、密码不正确)，记录该用户的登录次数和出错标志，将它锁定在系统之外禁止其登录(参见设置帐户的原则章节)。系统在锁定用户后，只是停止密码帐户错误的用户，并不是完全停止工作(因为是多用户操作系统)它监视管理员帐户，当有以管理员身份登录的‘用户’(合法的管理员帐户、密码或口令)成功的登录后，可以通过‘用户管理器’解除对用户的锁定，清除错误标志或重新指定用户帐户和密码口令，写入用户的配置文件、登录脚本以及其它记录用户信息的文件中。管理员帐户是一个内置帐户，在任何情况下都不能删除或停用管理员帐户(包括锁定其它用户的情况下)。这些技术手段完全是由软件实现的。(参见WINDOWS NT 4.0安装与配置手册‘管理用户’1997年7月)此技术对管理员、操作员、用户等分级管理的技术手段与现有技术中金融卡使用时‘发卡单位、用卡单位如商场、用户等’的实际情况非常相近。

现有存储器件技术中，不同类型的存储器写入，擦除的技术是不同的。如EPROM存储器的改写，必须要使用专用紫外线擦除器先对芯片进行擦除，然后再写入；而EEPROM存储器的改写，也要先进行电擦除然后写入。绝大多数存储器的写入都要在存储器为全1的初始状态下进行。

现有银行卡技术中，由于发卡单位负责制定卡应用中的规则，编制卡应用中的各种应用程序。用户的信息、密码等最初的信息是由发卡单位在第一次‘发卡’时写入卡中的。现有IC卡技术一般带有单片机和EEPROM等存储器，系统编程和将用户信息初始写入卡中的存储器不存在任何技术问题。并且在任何情况下他们都要保证自身的信息通道的畅通无阻，不被锁定，确保发卡单位对卡的写入、修改、重写等特权的实现。这些现有软件技术是完全可以实现的。

                    发明内容

本发明的目的是提供一种保密程度高，无法伪造，适用于各种开放式银行系统，安全可靠的无法破译的金卡，保密卡装置。

本发明的另一个目的是提供一种保密程度高，无法仿制，适用于各种保密系统和各种信息，通讯加密解密系统，无法破译的保密装置。

实现本发明的方法；一种新型信息卡装置，包括：中央处理系统、输入输出系统、电源和控制系统、信息保存系统：

所述中央处理系统(5)包括：中央处理电路、程序存储器电路与接口、通讯电路与接口、定时电路与接口、中断电路与接口、控制电路与接口、输入输出电路与接口、总线接口、附属电路；

所述输入输出系统(6)包括：输入电路(17)与接口(18)、输出电路(20)与接口(21)、时钟电路(24)与接口(25)、主输入电路(22)与接口(23)、外部复位电路(16)；

所述电源和控制系统(7)包括：高压控制电路(10)、系统电源电路(11)、信息保存系统电源电路(12)、控制和接口电路(13)、电源正极接触面(1)、电源负极接触面(3)；

所述信息保存系统(9)包括：保存电路(19)、控制电路(14)、接口电路(15)、附属电路(8)；

所述中央处理系统(5)由数字电路组成，所述程序存储器电路与接口、通讯电路与接口、定时电路与接口、中断电路与接口、控制电路与接口、输入输出电路与接口、总线接口、附属电路均与中央处理电路相连接；

所述输入输出系统(6)、信息保存系统(9)、信息保存系统的附属电路(8)、电源和控制系统(7)都与中央处理系统(5)相连接；所述信息保存系统(9)与信息保存系统的附属电路(8)相连接；

所述输入输出系统(6)的主输入电路(22)经接口(23)连接中央处理系统(5)，所述主输入电路(22)接收到外部输入的用户信息后，经其接口(23)传送到中央处理系统(5)；

所述输入输出系统(6)的输入电路(17)经接口(18)连接中央处理系统(5)，所述输入电路(17)接收到外部输入的发卡单位的信息后，经接口(18)传送到中央处理系统(5)；

所述时钟电路(24)经接口(25)连接中央处理系统(5)，所述时钟电路(24)接收到外部时钟信号后经接口(25)传送到中央处理系统(5)；所述外部复位电路(16)连接时钟电路接口(25)和中央处理系统(5)；

所述输入输出系统(6)的输出电路(20)经接口(21)连接中央处理系统(5)，所述信息卡装置的全部输出信息，由中央处理系统(5)通过接口(21)与输出电路(20)向外部传送；

所述电源正极接触面(1)与电源和控制系统(7)连接，所述电源负极接触面(3)连接所述信息卡装置的公共地端；所述高压控制电路(10)、系统电源电路(11)、信息保存系统电源电路(12)，都与电源正极接触面(1)以及控制和接口电路(13)相连接；所述控制和接口电路(13)连接到中央处理系统(5)；

所述系统电源电路(11)供给除保存电路(19)外的整个装置的电源：信息保存系统电源电路(12)连接保存电路(19)，供给保存电路(19)的电源；所述高压控制电路(10)通过控制和接口电路(13)控制系统电源电路(11)、信息保存系统电源电路(12)和中央处理系统(5)；

所述信息保存系统(9)的保存电路(19)与信息保存系统的附属电路(8)相连接；所述信息保存系统的附属电路(8)是保存电路采用不同类型存储器件正常工作所需的附属电路；所述保存电路(19)由保存装置和附属电路组成，通过控制电路(14)和接口电路(15)连接到中央处理系统(5)；所述保存装置包括存放用户信息的存储器和存储器密码开关；所述保存电路(19)中的附属电路是不同类型存储器密码开关正常工作所需的附属电路；

总电源由本装置上两个互相绝缘的导电平面输入；整个装置作成一体，全部密封在卡式的结构中。

所述保存装置保存的信息可以是电信息，磁信息或其它种类的信息。

所述输入输出系统(6)可以是串行输入输出电路，也可以是并行输入输出电路，可以采用异步方式也可以采用同步方式。

所述保存装置电信息的保存可以使用PROM、EPROM、EEPROM、FLASH MEMORY电路或其它种类的电路，也可以由CMOS电路和电池电路组成。

所述输入输出系统(6)可以采用光电式输入输出电路，无接触型信息交换方式。

所述中央处理系统(5)可以用分开的部件组成，也可以采用单片机或其它的数字处理电路组成。

所述信息卡的结构可以密封或不密封，也可以制成不是卡式的其它结构类型。

其中保存装置保存的信息可以是电信息，磁信息，或其它种类的信息，不同的信息类型保存装置也不同。其中控制电路和接口电路受控于中央处理系统，并保障保存装置正常工作。输入输出系统的各输入，输出电路与接口，可以是串行输入输出电路，也可以是并行输入输出电路。即可以采用异步方式，也可以采用同步方式，并且各种传输协议或通讯标准都可以采用，输入输出系统的输入电路，输出电路即可采用无接触的光电器件，也可采用各类有接触的器件。上述各种局部方式的变化都不会影响整个装置的正常工作和功能。

信息保存系统的保存装置控制着整个系统的工作，限制装置的非法操作，任何非法的操作都将使系统自锁，只有用专门设备才能使装置恢复正常。

实现上述技术方案完全是使用现有技术中的技术手段。利用保存装置(存储器)实现“限制装置的非法操作”(密码解码)“控制着整个系统的工作”(控制)。显然现有技术中有一种利用EEPROM存储器实现密码的解码，控制为一体的技术方案，(EEPROM密码开关)能够实现上述目的。将用户输入的密码作为地址读取EEPROM中相应单元的内容，它的输出就是密码是否正确的判断。它的输出接到单片机的I/O线，由软件检测此线的状态如错误则擦除EEPROM(使所有单元为全1)跳入无限循环程序停止装置的操作。同时也实现了系统的自锁。这是现有技术中软件的常用手段。

所述主输入电路和输入电路的独立设置使用户和发卡单位有了不同权限，不同路径，不同的操作规程，彻底的实现了安全隔离。

所述擦除EEPROM所有单元为全1，由现有EEPROM技术可以知道，当存储器为全1时是初始状态。这种方法实际上使卡进入了没有用户密码初始的状态，用户的其他信息没有任何变化，这时候只需要应用现有技术，由发卡单位象最初发卡时写用户密码一样，采用相同的方法以用户密码为地址将全0写入EEPROM对应的单元就能使卡恢复正常。

所述高压控制电路控制整个电源和控制系统，在信息保存系统的保存电路所需全部电源未正常加载前，使装置不能工作。确保信息保存系统的保存装置控制功能的实现。

本发明的最大特点是采用信息保存系统防止破译装置的密码，不仅密码本身有高可靠性，最重要的也是区别于现有各种方式的最大不同点在于：限制破译密码，任何非法对密码的读取都会使整个装置自锁，而无法再使用，只有在具有特权的机关使用专门设备才能恢复，这种限制是由信息保存系统实现的，它使得任何人都无法使用穷举的方式破译密码。由于信息保存系统与整个装置密封在一起，外部无法接触无法改写，可靠性保密性非常高，如果不知道装置的编码和使用专门的设备，即使产品的设计者本人也无法破译密码。事实上世界上加密性能最好的密码从根本上讲都是能够被码译的，只有限制或不允许破译的密码才是真正无法破译的密码。本发明正是完美的实现了这一目的。因此，本发明是根本无法破译和伪造的。由于可以采用无接触型的信息交换方式，可靠性高不怕磁，碰撞和高温。目前，电子货币无纸结算等高技术在各领域普及推广<特别是大金额结算方面>的最大障碍是没有一种无法伪造的结算工具。我们完全有理由相信，本发明在上述领域中的应用，将使其工作方式和结算方法产生根本性的变革和进步，必将产生巨大的经济效益和社会效益。下面仅是本发明的一种较佳的实施方案。

                      附图说明

图1是无法破译的金卡，保密卡装置的结构示意图。

图2是无法破译的金卡，保密卡装置的框图。

图3是无法破译的金卡，保密卡装置的原理框图。

                    具体实施方式

参见图1，图2，图3。其中是1是电源正极接触面，2是外壳，3是电源负极接触面，4是线路板，5是中央处理系统，采用INTEL公司的8051单片机，包括：中央处理电路，程序存储器电路与接口，串行通讯电路与接口，定时电路与接口，中断电路与接口，控制电路与接口，输入输出接口电路，总线接口，附属电路。6是输入输出系统。7是电源和控制系统。9是信息保存系统，8是信息保存系统的附属电路。10是电源和控制系统7中的高压控制电路，11是7中的系统电源电路，12是7中的信息保存系统电源电路。13是7中的控制和接口电路。14是信息保存系统中的控制电路。15是信息保存系统中的接口电路，19是信息保存系统9中的保存电路。17是输入输出系统6中的光电式输入电路，18是17的接口电路。20是6中的光电式输出电路，21是20的接口电路。22是6中的光电式主输入电路，23是22的接口电路。24是6中的光电式时钟电路。25是时钟电路24的接口电路。16是中央处理系统5的外部复位电路。

本发明有着非常广泛的用途。除了用于金融机构的金卡工程，特别是大额无纸结算外，也可以用于其它领域。它的高保密，无法伪造和无法破译的特性，将会对许多需要加密，保密的领域产生重大的影响和推动作用。

如：可将本发明用于通讯，信息交换中的加密和解密。由于本发明无法伪造和无法在外部非法读出。因此用它存放加密解密的密码非常安全。可以在发送接收装置中不存放任何加，解密算法或部件，只在需要工作时再将本装置插入。这样就使企图破译的人在通讯前根本无法窃知加，解密的方法，再加上本发明对其写入的内容可以很方便的改写，不断的变换密匙。所以用它作为加，解密工具是非常可靠的，是绝对安全的。

如：本发明可以用于重要设施的保密，如金库，机要室，重要仓库等设施的安全防范。用本发明作为防范系统的密匙。由于本发明无法伪造和破译，可以极大的提高防范的安全性。

又如：本发明可以用于重要设备的安全保卫。  如重要的计算机，重要的车辆，通讯设备等，大可到飞机舰船，小可到电话机都可使用。

以上仅简单的描述了本发明的几种用途和一种较佳的实施方法。本领域的普通技术人员和其它科技工作者，在了解了本发明的精神实质后。可以对此作出许多修改变化，以及在其它领域的推广应用，而不致超出本发明的范围。

Claims (7)

1、一种新型信息卡装置，包括：中央处理系统、输入输出系统、电源和控制系统、信息保存系统；其特征在于：

所述中央处理系统(5)包括：中央处理电路、程序存储器电路与接口、通讯电路与接口、定时电路与接口、中断电路与接口、控制电路与接口、输入输出电路与接口、总线接口、附属电路；

所述输入输出系统(6)包括：输入电路(17)与接口(18)、输出电路(20)与接口(21)、时钟电路(24)与接口(25)、主输入电路(22)与接口(23)、外部复位电路(16)；

所述电源和控制系统(7)包括：高压控制电路(10)、系统电源电路(11)、信息保存系统电源电路(12)、控制和接口电路(13)、电源正极接触面(1)、电源负极接触面(3)；

所述信息保存系统(9)包括：保存电路(19)、控制电路(14)、接口电路(15)、附属电路(8)；

所述中央处理系统(5)由数字电路组成，所述程序存储器电路与接口、通讯电路与接口、定时电路与接口、中断电路与接口、控制电路与接口、输入输出电路与接口、总线接口、附属电路均与中央处理电路相连接；

所述输入输出系统(6)、信息保存系统(9)、信息保存系统的附属电路(8)、电源和控制系统(7)都与中央处理系统(5)相连接；所述信息保存系统(9)与信息保存系统的附属电路(8)相连接：

所述输入输出系统(6)的主输入电路(22)经接口(23)连接中央处理系统(5)，所述主输入电路(22)接收到外部输入的用户信息后，经其接口(23)传送到中央处理系统(5)；

所述输入输出系统(6)的输入电路(17)经接口(18)连接中央处理系统(5)，所述输入电路(17)接收到外部输入的发卡单位的信息后，经接口(18)传送到中央处理系统(5)；

所述时钟电路(24)经接口(25)连接中央处理系统(5)，所述时钟电路(24)接收到外部时钟信号后经接口(25)传送到中央处理系统(5)；所述外部复位电路(16)连接时钟电路接口(25)和中央处理系统(5)；

所述输入输出系统(6)的输出电路(20)经接口(21)连接中央处理系统(5)，所述信息卡装置的全部输出信息，由中央处理系统(5)通过接口(21)与输出电路(20)向外部传送；

所述电源正极接触面(1)与电源和控制系统(7)连接，所述电源负极接触面(3)连接所述信息卡装置的公共地端；所述高压控制电路(10)、系统电源电路(11)、信息保存系统电源电路(12)，都与电源正极接触面(1)以及控制和接口电路(13)相连接：所述控制和接口电路(13)连接到中央处理系统(5)；

所述系统电源电路(11)供给除保存电路(19)外的整个装置的电源；信息保存系统电源电路(12)连接保存电路(19)，供给保存电路(19)的电源；所述高压控制电路(10)通过控制和接口电路(13)控制系统电源电路(11)、信息保存系统电源电路(12)和中央处理系统(5)；

所述信息保存系统(9)的保存电路(19)与信息保存系统的附属电路(8)相连接；所述信息保存系统的附属电路(8)是保存电路采用不同类型存储器件正常工作所需的附属电路；所述保存电路(19)由保存装置和附属电路组成，通过控制电路(14)和接口电路(15)连接到中央处理系统(5)；所述保存装置包括存放用户信息的存储器和存储器密码开关；所述保存电路(19)中的附属电路是不同类型存储器密码开关正常工作所需的附属电路；

总电源由本装置上两个互相绝缘的导电平面输入；熬个装置作成一体，全部密封在卡式的结构中。

2、如权利要求1所述的信息卡，其特征在于：所述保存装置保存的信息可以是电信息，磁信息或其它种类的信息。

3、如权利要求1所述的信息卡，其特征在于：所述输入输出系统(6)可以是串行输入输出电路，也可以是并行输入输出电路，可以采用异步方式也可以采用同步方式。

4、如权利要求1、2所述的信息卡，其特征在于：所述保存装置电信息的保存可以使用PROM、EPROM、EEPROM、FLASH MEMORY电路或其它种类的电路，也可以由CMOS电路和电池电路组成。

5、如权利要求1、3所述的信息卡，其特征在于：所述输入输出系统(6)可以采用光电式输入输出电路，无接触型信息交换方式。

6、如权利要求1、2、3所述的信息卡，其特征在于：所述中央处理系统(5)可以用分开的部件组成，也可以采用单片机或其它的数字处理电路组成。

7、如权利要求1、2、3所述的信息卡，其特征在于：所述信息卡的结构可以密封或不密封，也可以制成不是卡式的其它结构类型。

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