多功能讀寫卡器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多功能讀寫卡器，其包括：中央控制模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘及系統(tǒng)控制模塊、IC卡接口模塊以及電源模塊。本發(fā)明是一款支持多種類型IC卡片的多功能讀寫卡器，將各種讀寫卡器功能進行統(tǒng)一，對通訊協(xié)議進行統(tǒng)一，滿足了目前及將來IC卡預付費電能表及智能電表的售電及其他業(yè)務需要。同時具有安全認證識別功能，為提高整體系統(tǒng)的安全性提供了保證。簡化和方便了供電部門進行售電等業(yè)務中的讀寫卡器的使用、安裝和維護工作。為進行系統(tǒng)升級完善及推行各種類型的售電渠道（如自助售電設備、銀行代售、超市代售、網(wǎng)絡自助售電、POS機售電等）提供了保證。
【專利說明】多功能讀寫卡器

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種讀寫卡器，尤其涉及一款支持多種類型IC卡同時具有安全認證功能的多功能讀寫卡器。

【背景技術(shù)】
[0002]在國內(nèi)電力領域，隨著用電一戶一表、計費到戶的不斷推廣和實施，各種類型的IC卡預付費電能表被大量使用，并取得了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。但隨著技術(shù)的不斷更新，供電部門多年來購進并安裝了各種類型的預付費電能表，其中使用的IC卡類型異常繁多，如根據(jù)芯片劃分有各種存儲卡、邏輯加密卡、CPU卡等，按結(jié)構(gòu)形態(tài)分有卡片IC卡和各種電鑰匙卡。這使得供電部門必須使用各種各樣的多種讀寫卡器來保證售電系統(tǒng)的正常運行，保證之前安裝的電能表能夠繼續(xù)使用。導致業(yè)務終端和售電終端往往需要連接多個讀寫卡器，給操作人員造成極大的不便。并且，隨著電力部門面向社會服務水平的提高，需要提供各種類型的售電渠道，如自助售電設備、銀行代售電、超市代售電、網(wǎng)絡自助售電、POS機售電等。但是，多種讀寫卡器并存的情況給以上業(yè)務的開展造成了極大的阻礙。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠支持多種IC卡，同時具有安全認證功能的多功能讀寫卡器。該多功能讀卡器將各種不同讀寫卡器功能進行統(tǒng)一，對通訊協(xié)議進行統(tǒng)一，滿足目前及將來IC卡預付費電能表及智能電表的售電及其他業(yè)務需要，同時具有安全認證識別功能，為提高整體系統(tǒng)的安全性提供了保證。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明包括:
[0005]中央控制模塊，其是多功能讀寫卡器的核心處理單元，控制其它模塊的正常工作，對經(jīng)由其它模塊傳送或接收的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)組織和解析工作；對來自通訊模塊的應答請求和指令進行應答和處理操作；實現(xiàn)各種類型IC卡接口的檢測和讀寫卡操作，而且中央控制模塊還肩負著與系統(tǒng)的安全認證工作；
[0006]通訊模塊，其是多功能讀寫卡器與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互接口，負責多功能讀寫卡器的數(shù)據(jù)輸入和輸出工作；
[0007]數(shù)據(jù)存儲模塊，其用于存儲多功能讀寫卡器的關鍵數(shù)據(jù)以及IC卡讀取過程中的緩存數(shù)據(jù)，并存儲多功能讀寫卡器的唯一標識信息和用于系統(tǒng)安全認證的密鑰；
[0008]時鐘及系統(tǒng)控制模塊，其為多功能讀寫卡器的各個模塊提供系統(tǒng)工作時鐘，為不同類型的IC卡提供相應的同步時鐘，而且時鐘及系統(tǒng)控制電路還具有溫度補償功能，能夠補償外部溫度變化對時鐘頻率的影響；
[0009]IC卡接口模塊，其包括多功能讀寫卡器內(nèi)部的SAM卡接口、標準IC卡接口、電鑰匙卡接口，IC卡接口模塊分別為不同的接口提供不同的驅(qū)動和控制電路，并能依據(jù)插入卡的類型，自動切換電路；以及
[0010]電源模塊，其為多功能讀寫卡器的各功能模塊提供工作電源，而且電源模塊還具有儲能電路，在外部輸入電源斷開時，仍能夠為時鐘電路提供維持時鐘正常工作的電源，確保系統(tǒng)時鐘不丟失；并且在外部輸入電源接通時，能夠為儲能電路充電。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:
[0012]本發(fā)明是一款支持多種類型IC卡片的多功能讀寫卡器，將各種讀寫卡器功能進行統(tǒng)一，對通訊協(xié)議進行統(tǒng)一，滿足了目前及將來IC卡預付費電能表及智能電表的售電及其他業(yè)務需要。同時具有安全認證識別功能，為提高整體系統(tǒng)的安全性提供了保證。簡化和方便了供電部門進行售電等業(yè)務中的讀寫卡器的使用、安裝和維護工作。為進行系統(tǒng)升級完善及推行各種類型的售電渠道(如自助售電設備、銀行代售、超市代售、網(wǎng)絡自助售電、POS機售電等)提供了保證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明多功能讀寫卡器的原理框圖；
[0014]圖2是本發(fā)明多功能讀寫卡器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖3是本發(fā)明多功能讀寫卡器的應用流程的圖；
[0016]圖4是本發(fā)明多功能讀寫卡器的安全認證流程的圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0018]圖1本發(fā)明多功能讀寫卡器的原理框圖。如圖1所示，本發(fā)明的多功能讀寫卡器主要包括:中央控制模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘及系統(tǒng)控制模塊、IC卡接口模塊以及電源模塊。
[0019]中央控制模塊是多功能讀寫卡器的核心處理單元，控制其它模塊的正常工作，對經(jīng)由其它模塊傳送或接收的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)組織和解析工作；對來自通訊模塊的應答請求和指令進行應答和處理操作；實現(xiàn)各種類型IC卡接口的檢測和讀寫卡操作。此外，中央控制模塊還肩負著與系統(tǒng)的安全認證工作。
[0020]通訊模塊是多功能讀寫卡器與系統(tǒng)(售電系統(tǒng))的數(shù)據(jù)交互接口，負責多功能讀寫卡器的數(shù)據(jù)輸入和輸出工作。通訊模塊具有RS232和USB通訊接口，可以與PC機、POS機和ATM聯(lián)機通訊。
[0021]數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲多功能讀寫卡器的關鍵數(shù)據(jù)以及IC卡讀取過程中的緩存數(shù)據(jù)，并存儲多功能讀寫卡器的唯一標識信息和用于系統(tǒng)安全認證的密鑰(Key)。
[0022]時鐘及系統(tǒng)控制模塊為多功能讀寫卡器的各個模塊提供系統(tǒng)工作時鐘，為不同類型的IC卡提供相應的同步時鐘。此外，時鐘及系統(tǒng)控制電路還具有溫度補償功能，能夠補償外部溫度變化對時鐘頻率的影響。
[0023]IC卡接口模塊包括多功能讀寫卡器內(nèi)部的SAM卡接口、標準IC卡接口、電鑰匙卡接口等。不同接口類型，驅(qū)動和控制電路也不同，IC卡接口模塊分別為不同的接口提供不同的驅(qū)動和控制電路。并能依據(jù)插入卡的類型，自動切換電路。
[0024]電源模塊主要為多功能讀寫卡器的各功能模塊提供工作電源。例如，將從外部輸入的DC5V至DC12V的直流電源，轉(zhuǎn)換成IC卡接口工作需要的5V電源，轉(zhuǎn)換成時鐘電路需要的3V電源等。此外，電源模塊還具有儲能電路，在外部輸入電源斷開時，仍能夠為時鐘電路提供維持時鐘正常工作的電源，確保系統(tǒng)時鐘不丟失；并且在外部輸入電源接通時，能夠為儲能電路充電。
[0025]下面參考圖2說明本發(fā)明多功能讀寫卡器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖2是示出本發(fā)明多功能讀寫卡器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖2所示，I是通訊接口，可以與PC、POS機、ATM的通訊接口連接，通訊接口可以是RS232接口或USB接口。2是電源輸入接口，與外部的直流電源5至12伏直流電源連接。3是卡片式IC卡插槽，市面上常用的CPU卡、接觸式邏輯加密卡、存儲卡均可插入在該卡槽中，多功能讀寫卡器能夠自動識別卡片類型，并依據(jù)卡片類型進行電路切換。4是多功能讀寫卡器的指示燈，具有電源指示燈、插卡指示燈和通訊指示燈，通過指示燈的指示狀態(tài)(常亮或閃爍)，用戶可以判斷多功能讀寫卡器的工作狀態(tài)。5、6和7是電鑰匙卡通訊接口，由于市面上的電鑰匙可種類繁多，一種接口很難滿足所有電鑰匙卡，又由于各種電鑰匙卡的讀寫方式和通訊協(xié)議是統(tǒng)一的，所以本多功能讀寫卡器提供了兩個常用電鑰匙卡插口和一個擴展電鑰匙卡接口 ；對于不能在本多功能讀寫卡器主機上直接插入的電鑰匙卡，可以通過擴展電鑰匙接口連接一專用電鑰匙卡接口模塊，通過專用電鑰匙卡接口模塊與此類電鑰匙卡連接。8和9是兩個電鑰匙卡的實例，其中電鑰匙卡8可以直接插入在本實施例的讀寫卡器主機上，電鑰匙卡9需要借助專用電鑰匙卡接口模塊與讀寫卡器連接。
[0026]在上文中，描述了本實施例的多功能讀寫卡器的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。下面將結(jié)合圖3和圖4描述本實施例的讀寫卡器的使用方法。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的多功能讀寫卡器的應用流程的圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的多功能讀寫卡器的安全認證流程的圖。
[0027]上文中提到每個多功能讀寫卡器都有自己的唯一標識信息，在本實施例中，每個多功能讀寫卡器具有一 512bit長的唯一標識信息，其中包括多功能讀寫卡器的基本信息、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批號，還包括售電系統(tǒng)為多功能讀寫卡器分配的地址信息等。在使用多功能讀寫卡器之前，系統(tǒng)還為每個多功能讀寫卡器分配一個體密鑰，個體密鑰和唯一標識信息具有對應關系，且具有唯一'I"生。
[0028]本實施例的多功能讀寫卡器在安裝使用前，需要執(zhí)行初始化操作，在初始化過程中，售電系統(tǒng)需要在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中為多功能讀寫卡器建立檔案，記錄多功能讀寫卡器的唯一標識碼，并根據(jù)多功能讀寫卡器的業(yè)務安裝流程，記錄多功能讀寫卡器的地址信息、個體密鑰和工作狀態(tài)。
[0029]在多功能讀寫卡器接入系統(tǒng)之后，在進行讀寫卡操作之前，需要進行安全認證操作，在安全認證過程中要完成系統(tǒng)對多功能讀寫卡器的合法性認證和多功能讀寫卡器對系統(tǒng)的合法性認證，具體認證過程將在后面描述。安全認證通過之后，多功能讀寫卡器才能進行讀寫卡操作。在讀寫卡過程中，為了確保通訊數(shù)據(jù)的安全性，多功能讀寫卡器可與售電系統(tǒng)協(xié)商一線路傳輸密鑰，在該線路傳輸密鑰的保護下，對數(shù)據(jù)進行密文傳輸。
[0030]當由于某種原因，該多功能讀寫卡器不再使用時，可以執(zhí)行多功能讀寫卡器回收操作，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的多功能讀寫卡器檔案中，將多功能讀寫卡器的狀態(tài)改為停用狀態(tài)。處于停用狀態(tài)下的多功能讀寫卡器，系統(tǒng)將不再進行多功能讀寫卡器的任何聯(lián)機操作。當多功能讀寫卡器需要再次使用時，需要重新進行初始化過程。
[0031]下面結(jié)合圖4說明本實施例的多功能讀寫卡器和系統(tǒng)的安全認證流程。
[0032]如圖4所示，在安全認證過程中，售電系統(tǒng)首先驗證讀寫卡器的合法性。在此過程中，售電系統(tǒng)首先獲取多功能讀寫卡器的唯一標識信息和地址信息，依此在數(shù)據(jù)庫檔案中查找讀寫卡器的工作狀態(tài)，當狀態(tài)為使用狀態(tài)時，繼續(xù)執(zhí)行安全認證操作。然后，系統(tǒng)隨機產(chǎn)生一隨機數(shù)R1，發(fā)送給多功能讀寫卡器，多功能讀寫卡器用自身的個體密鑰對隨機數(shù)Rl進行加密，然后將加密結(jié)果R1’返回售電系統(tǒng)。售電系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中提取多功能讀寫卡器的個體密鑰，驗證R1’的正確性，如果正確，完成了系統(tǒng)對多功能讀寫卡器的合法性驗證。如驗證失敗，系統(tǒng)跳出安全認證過程，向多功能讀寫卡器返回驗證失敗信息。
[0033]然后，在多功能讀寫卡器合法性驗證通過之后，執(zhí)行多功能讀寫卡器對售電系統(tǒng)的安全認證。在此過程中，多功能讀寫卡器隨機產(chǎn)生一隨機數(shù)R2，發(fā)送給售電系統(tǒng)，售電系統(tǒng)用多功能讀寫卡器的個體密鑰對隨機數(shù)R2進行加密，并將加密結(jié)果R2’返回多功能讀寫卡器。多功能讀寫卡器驗證R2’的正確性，正確則驗證通過，完成了多功能讀寫卡器對售電系統(tǒng)的安全認證。否則，多功能讀寫卡器向售電系統(tǒng)反饋驗證失敗信息。
[0034]在雙方安全認證通過之后，執(zhí)行后續(xù)的其它操作。為了確保交互數(shù)據(jù)的安全性，售電系統(tǒng)和多功能讀寫卡器可利用個體密鑰和當前時間協(xié)商一線路保護密鑰，對交互數(shù)據(jù)進行加密,確保數(shù)據(jù)的安全性。
[0035]雖然，在本實施例的安全認證過程中，我們采用對稱密鑰進行安全保護，但是本領域的技術(shù)人員應該認識到，本發(fā)明并不限于此，可以采用非對稱算法，通過數(shù)據(jù)簽名和鑒簽機制，完成安全認證過程。
[0036]在上文中，已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明并不限于此，在沒有偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改。
[0037]在本發(fā)明中，多功能讀寫卡器主要應用于用電領域的智能卡售電系統(tǒng)，但是，很顯然，本發(fā)明的多功能讀寫卡器還可應用于有讀寫多種IC卡需求的其它領域。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能讀寫卡器，其特征在于，包括: 中央控制模塊，其是多功能讀寫卡器的核心處理單元，控制其它模塊的正常工作，對經(jīng)由其它模塊傳送或接收的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)組織和解析工作；對來自通訊模塊的應答請求和指令進行應答和處理操作；實現(xiàn)各種類型IC卡接口的檢測和讀寫卡操作，而且中央控制模塊還肩負著與系統(tǒng)的安全認證工作； 通訊模塊，其是多功能讀寫卡器與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互接口，負責多功能讀寫卡器的數(shù)據(jù)輸入和輸出工作； 數(shù)據(jù)存儲模塊，其用于存儲多功能讀寫卡器的關鍵數(shù)據(jù)以及IC卡讀取過程中的緩存數(shù)據(jù)，并存儲多功能讀寫卡器的唯一標識信息和用于系統(tǒng)安全認證的密鑰； 時鐘及系統(tǒng)控制模塊，其為多功能讀寫卡器的各個模塊提供系統(tǒng)工作時鐘，為不同類型的IC卡提供相應的同步時鐘，而且時鐘及系統(tǒng)控制電路還具有溫度補償功能，能夠補償外部溫度變化對時鐘頻率的影響； IC卡接口模塊，其包括多功能讀寫卡器內(nèi)部的SAM卡接口、標準IC卡接口、電鑰匙卡接口，IC卡接口模塊分別為不同的接口提供不同的驅(qū)動和控制電路，并能依據(jù)插入卡的類型，自動切換電路；以及 電源模塊，其為多功能讀寫卡器的各功能模塊提供工作電源，而且電源模塊還具有儲能電路，在外部輸入電源斷開時，仍能夠為時鐘電路提供維持時鐘正常工作的電源，確保系統(tǒng)時鐘不丟失；并且在外部輸入電源接通時，能夠為儲能電路充電。
【文檔編號】G06K17/00GK104463257SQ201310419206
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月15日
【發(fā)明者】王子興, 賈培剛, 孫繼科, 劉濱, 馬濤, 鐘珊, 王延, 方艷軍 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司