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M1卡与ID卡的工作原理硬件一、MF1卡MF1射频卡又称MF1非接触式IC卡，它成功地解决了无源（卡中无电源）和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。主要用于公交、轮渡、地铁的自动收费系统，也应用在门禁管理、身份证明和电子钱包。1）主要指标容量为8K位EEPROM分为16个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节,以块为存取单位，每个扇区有独立的一组密码及访问控制，每张卡有唯一序列号，为32位具有防冲突机制，支持多卡操作无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路数据保存期为10年，可改写10万次，读无限次工作温度：-20℃~50℃(温度为90%)工作频率：13.56MHZ通信速率：106KBPS读写距离：10mm以内（与读写器有关）2）工作原理卡片的电气部分只由一个天线和ASIC组成。天线：卡片的天线是只有几组绕线的线圈，很适于封装到IS0卡片中。ASIC：卡片的ASIC由一个高速（106KB波特率）的RF接口，一个控制单元和一个8K位EEPROM组成。工作原理：读写器向M1卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷，在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内储存，当所积累的电荷达到2V时，此电容可做为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接取读写器的数据。3）M1射频卡与读写器的通讯复位应答（Answertorequest）M1射频卡的通讯协议和通讯波特率是定义好的，当有卡片进入读写器的操作范围时，读写器以特定的协议与它通讯，从而确定该卡是否为M1射频卡，即验证卡片的卡型。防冲突机制(AnticollisionLoop)当有多张卡进入读写器操作范围时，防冲突机制会从其中选择一张进行操作，未选中的则处于空闲模式等待下一次选卡，该过程会返回被选卡的序列号。选择卡片(SelectTag)选择被选中的卡的序列号，并同时返回卡的容量代码。三次互相确认(3PassAuthentication)选定要处理的卡片之后，读写器就确定要访问的扇区号，并对该扇区密码进行密码校验，在三次相互认证之后就可以通过加密流进行通讯。（在选择另一扇区时，则必须进行另一扇区密码校验。）对数据块的操作读(Read)：读一个块；写(Write）：写一个块；加（Increment）：对数值块进行加值；减（Decrement）：对数值块进行减值；存储（Restore）：将块中的内容存到数据寄存器中；传输（Transfer）：将数据寄存器中的内容写入块中；中止（Halt）：将卡置于暂停工作状态；二、ID卡市面上常见的ID卡为只读式非接触IC卡，它靠读卡器感应供电并读出存储在芯片EEPROM中的唯一卡号，卡号在封卡前一次写入，封卡后不能更改。无源和免接触是该芯片两个最突出的特点，射频接口电路是关键的核心技术，它从读卡器接收射频能量，为芯片产生电源和时钟，并采用相移键控和加载调幅等技术实现卡与读卡器间的无线通讯。非接触式ID卡具有操作方便、快捷、可靠等突出优点，获得了广泛应用。一）ID卡主要特点*载波频率为125KHZ；*卡向读卡器传送数据的调制方式为加载调幅；*卡内数据编码采用抗干扰能力强的BPSK相移键控方式；*卡向读卡器数据传送速率为3.9kbps；*数据存储采用EEPROM，数据保存时间超过10年；*数据存储容量共64位，包括制造商、发行商和用户代码；*卡号在封卡前写入后不可再更改，绝对确保卡号的唯一性和安全性；*芯片除封装成标准卡片形状外，还可根据应用需要封装成筹码等多种形状。二）ID卡工作原理系统由卡、读卡器和后台控制器组成。工作过程如下：（1）读卡器将载波信号经天线向外发送；（2）卡进入读卡器的工作区域后，由卡中电感线圈和电容组成的谐振回路接收读卡器发射的载波信号，卡中芯片的射频接口模块由此信号产生出电源电压、复位信号及系统时钟，使芯片“激活”；（3）芯片读取控制模块将存储器中的数据经调相编码后调制在载波上，经卡内天线回送给读卡器；（4）读卡器对接收到的卡回送信号进行解调、解码后送至后台计算机；（5）后台计算机根据卡号的合法性，针对不同应用做出相应的处理和控制。三）ID卡应用范围与接触式IC卡相比，非接触式ID卡无需插拔卡，避免了由于机械接触不良导致的各种故障，因而具有操作方便、快捷、可靠、寿命长等突出优点，特别适用于人流量大的场合。非接触式ID卡主要可应用于身份识别和寻址控制，如门禁、保安、考勤等领域，也可扩展应用到展览会、公园、旅店、餐厅等公共场所的门票、优惠卡等。以及生产过程、邮政包裹、航空铁路运输、产品包装、交通等部门的物流、电子标签、防伪标志、一次性票证等众多领域。虽然它仅是一种只读卡，但利用后台计算机控制管理，即使是涉及收费管理的问题也可以在一定范围应用，如食堂就餐收费管理等。针对具体应用，可将持卡人的个人资料送入后台计算机，建立数据库并配置应用软件，使用时通过读卡器将读到的卡号送至后台计算机，从数据库中调出持卡人的个人资料，而后根据具体应进行操作，因而应用范围极其广阔ID卡结构与工作原理以及IC卡与ID卡定义IC卡全称集成电路卡(IntegratedCircuitCard)，又称智能卡(SmartCard)。可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠，使用更方便，如一卡通系统、消费系统、考勤系统等，目前主要有PHILIPS的Mifare系列卡。ID卡全称身份识别卡(IdentificationCard)，是一种不可写入的感应卡，含固定的编号，主要有台湾SYRIS的EM格式、美国HID、TI、MOTOROLA等各类ID卡。标准ID卡目前应用较广泛的低频卡（ID卡），我公司除可以提供厚卡外，更可以提供带印刷的薄卡，我公司的低频印刷薄卡符合银行卡的0.76mm厚度的标准。产品广泛应用于考勤管理系统、门禁管理系统、消费管理系统、巡更管理系统等领域性能特点·技术成熟可靠读取距离十分稳定，不受身体屏蔽或环境条件变化的影响，甚至在靠近钥匙和硬币时也不受影响。·便于使用HID美术设计，客户指定ID号码，可放入钱包或手袋。·易于管理外印卡号和编程ID号码的交叉参照清单，便于系统的管理。·使用寿命长免电池的无源设计可供无限次读取。·耐用牢固、坚韧，不易裂损。质量指标尺寸：85(长)×54(宽)×1.8(厚)mm(厚卡)85(长)×54(宽)×0.8(厚)mm(薄卡)封装材料：PVC、ABS、PET、PETG、0.13mm铜线封装工艺：超声波自动植线/自动碰焊技术参数芯片：EM/MifareI工作频率：125KHZ感应距离：2.5～10cm温度范围：－20℃～85℃IC卡在使用时，必须要先通过IC卡与读写设备间特有的双向密钥认证后，才能进行相关工作，从而使整个系统具有极高的安全保障。所以，就必须对出厂的IC卡进行初始化(即加密)，目的是在出厂后的IC卡内生成不可破解的一卡通系统密钥，以保证一卡通系统的安全发放机制。IC卡初始化加密后，交给用户使用时，客户通过IC卡发行系统，又将各用户卡生成自己系统的专用密钥。这样，就保证了在其它用户系统发行的用户卡不能在该系统使用，保证了系统的专一性，从而保证了系统的安全使用机制。ID卡与磁卡一样，都仅仅使用了“卡的号码”而已，卡内除了卡号外，无任何保密功能，其“卡号”是公开、裸露的。所以说ID卡就是“感应式磁卡”，也就根本谈不上需要还是不需要初始化的问题。初始化过程为什么不交由用户自己做呢？这是因为：A如果由用户自己初始化，就不能防范用户内部人员作弊。因为用户在使用一卡通系统时，若有员工用社会上买来的卡随意初始化，便可随意发行成住户才能使用的住户卡，甚至可随意给卡充值消费，这不仅将造成严重作弊后果，也将导致一卡通系统的安全出现使用机制上的严重漏洞。B另外，若用户买到劣质出厂卡自己初始化，而在系统上不能使用，则会使系统使用性能不良或瘫痪，这将造成事故责任不清。C初始化过程在厂家执行，主要是IC卡安全密钥认证机制的基本需要，也是IC卡系统集成商的行规。就像城市公共交通IC卡一样，这些卡在交给公交系统使用前，每张卡的密钥都要进行出厂加密控制。D如果因用户缺乏专业性管理而万一丢失了初始化授权用的密钥卡，用户和厂家将无法补用该卡。所以，初始化工作由厂家做，才有安全保障，当然也可依用户的实际情况来处理。三、IC卡系统与ID卡系统的比较1、安全性：IC卡的安全性远大于ID卡。ID卡内的卡号读取无任何权限，易于仿制。IC卡内所记录数据的读取、写入均需相应的密码认证，甚至卡片内每个区均有不同的密码保护，全面保护数据安全，IC卡写数据的密码与读出数据的密码可设为不同，提供了良好分级管理方式，确保系统安全。2、可记录性：ID卡不可写入数据，其记录内容(卡号)只可由芯片生产厂一次性写入，开发商只可读出卡号加以利用，无法根据系统的实际需要制订新的号码管理制度。IC卡不仅可由授权用户读出大量数据，而且亦可由授权用户写入大量数据(如新的卡号、用户的权限、用户资料等)，IC卡所记录内容可反复擦写。3、存储容量：ID卡仅仅记录卡号；而IC卡(比如Philipsmifare1卡)可以记录约1000个字符的内容。4、脱机与联网运行：由于ID卡卡内无内容，故其卡片持有者的权限、系统功能操作要完全依赖于计算机网络平台数据库的支持。而IC卡本身已记录了大量用户相关内容(卡号、用户资料、权限、消费余额等大量信息)，完全可以脱离计算机平台运行，实现联网与脱机自动转换的运行方式，能够达到大范围使用、少布线的需求。5、一卡通扩展应用：ID卡由于无记录、无分区，只能依赖网络软件来处理各子系统的信息，这就大大增加对网络的依赖；如果在ID卡系统完成后，用户欲增加功能点，则需要另外布线，这不仅增加了工程施工难度，而且增加了不必要的投资。所以说，使用ID卡来做系统，难以进行系统扩展，难以实现真正的一卡通。而IC卡存储区自身分为16个分区，每个分区有不同的密码，具有多个子系统独立管理功能，如第一分区实现门禁、第二分区实现消费、第三分区实现员工考勤等等。充分实现一卡通的目的，并且可以做到完全模块化设计，用户即使要增加功能点，也无需再布线，只需增加硬件和软件模块，这便于IC卡系统以后的随时升级扩展，实现平稳升级，减少重复投资。6、智能化系统的维护和运行：比如：电脑发行了一张新的用户ID卡，就必须通过ID卡系统的网络，用人工方式将所有ID卡号一个个下载到各ID卡读卡控制器中，否则ID卡被作为无效卡而不能使用；若要更改用户权限，则需在每个ID卡控制器上输入有权限的ID卡号。又比如：在系统投入使用后经常要新增ID卡，则每新增一张卡或修改了某一张卡片的权限，就必需在该卡可用的所有控制器上输入该卡片号码，这就大大增加了人工操作和维护的工作量和时间。另外，如果多几个一卡通子系统，或子系统稍大一点时，系统维护管理的复杂程度将是呈几何级数增，将直接导致系统不能正常运行。而采用IC卡的一卡通系统，IC卡发行后，卡本身就是一个数据信息载体，即使通讯网络不通，读写控制器照常实现脱机读写卡运行。若更改用户权限，可将用户的权限直接写在IC卡内，新增用户更改权限只需修改卡片即可，完全不必对各个控制器进行修改，从技术机制上避免了管理者到处更改控制器卡片使用权限的问题，达到了提高管理效率、实现智能化管理的目地。7、性价比：虽然ID卡片及ID卡读卡器较IC卡卡片及读卡器便宜，但从整个一卡通系统的构成(布线成本、结构组成)上看，两个系统的价格相当，而只有IC卡系统运行才能稳定、可靠，因而IC卡系统的性价比要远高于ID卡系统。另外，考虑到当今各实施单位硬件环境不很成熟，系统维护人员对电脑知识不很熟悉的现实情况，不可能建立或维护一套完备的网络系统，来支持ID卡一卡通系统的24小时不断网运转。所以，满足联网和脱机运行互相适应的智能IC卡一卡通系统，是当今用户的唯一选择。8、一卡通行业有两个定论：ID卡不可能做成一卡通(如上所述)，ID卡不可能做消费，除非能接受其不足之处(如