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第1章 智能卡、射频识别标签和物联网概论1

1.1 智能卡和射频识别标签的基础知识1

1.1.1 智能卡概述1

1.1.2 接触式IC卡的读写器2

1.1.3 射频识别标签与读写器2

1.2 IC卡的应用3

1.3 智能卡和RFID标签的安全问题4

1.3.1 影响安全的若干基本问题4

1.3.2 安全措施5

1.3.3 密钥与认证5

1.4 识别卡和RFID标签的国际标准6

1.5 智能卡、RFID标签和物联网的诞生与发展8

1.6 智能卡与RFID标签的架构10

1.6.1 接触式IC卡的架构10

1.6.2 非接触式IC卡和RFID的架构11

1.7 本书的特点和内容简介11

习题13

第2章 [b] 磁卡14

2.1 磁卡尺寸、磁条和磁道位置14

2.2 磁条编码技术15

2.3 低矫顽力磁条和高矫顽力磁条18

2.3.1 基本概念及有关参数18

2.3.2 测试方法19

2.3.3 低矫顽力磁条19

2.3.4 高矫顽力磁条20

2.4 金融交易卡21

2.5 主账号格式23

2.6 磁卡存在的问题24

习题25

第3章 IC卡信息编码（数据元、数据对象和文件）26

3.1 ASN.1 的基本编码规则26

3.1.1 编码结构（BER-TLV）26

3.1.2 通用类编码28

3.2 IC卡使用的数据对象29

3.2.1 数据对象的格式29

3.2.2 数据对象的标记分配30

3.2.3 编码举例33

3.3 IC卡的文件系统34

3.3.1 文件的种类34

3.3.2 结构选择方法、数据引用方法和文件控制信息35

习题38

第4章 接触式IC卡的物理特性、触点、电信号和传输协议、ISO/IEC 7816-311040

4.1 接触式集成电路卡的物理特性40

4.2 接触式集成电路卡的触点尺寸和位置40

4.3 接触式集成电路卡的电信号和传输协议41

4.3.1 触点的功能41

4.3.2 接触式IC卡的操作过程和卡的复位42

4.3.3 异步传输的复位应答ATR45

4.3.4 历史字符49

4.3.5 协议和参数选择PPS52

4.3.6 异步半双工字符传输协议（T=0和T=1）53

4.4 接触式集成电路卡（同步卡）的电信号和复位应答57

4.4.1 触点的电特性57

4.4.2 卡的复位57

4.4.3 复位应答59

4.4.4 触点的停活60

4.5 [a] 接触式集成电路USB卡电气接口和操作规程ISO/IEC 7816-1260

习题61

第5章 智能卡的安全和鉴别63

5.1 对智能卡安全的威胁63

5.2 物理安全63

5.3 逻辑安全64

5.3.1 用户鉴别64

5.3.2 存储区域保护66

5.3.3 智能卡的通信安全与保密67

5.4 密码技术69

5.4.1 对称密码体制71

5.4.2 非对称密码体制79

5.4.3 单向密码体制83

5.4.4 密钥管理84

5.5 智能卡的安全使用85

习题87

第6章 智能卡的命令系统和安全体系88

6.1 智能卡和读写器之间的命令-响应对88

6.2 智能卡的安全体系结构95

6.2.1 安全状态、安全属性和安全机制简介95

6.2.2 安全属性96

6.2.3 安全支持数据元100

6.3 安全报文101

6.3.1 SM字段和SM数据对象101

6.3.2 [a] 基本SM数据对象103

6.3.3 [a] 辅助的SM数据对象105

6.3.4 [a] 安全环境107

6.3.5 [a] 安全的命令-响应对109

6.4 在ISO/IEC 7816中定义的命令112

6.4.1 管理卡和文件的命令113

6.4.2 数据单元处理命令119

6.4.3 记录处理命令121

6.4.4 数据对象处理命令128

6.4.5 安全处理命令131

6.4.6 传输处理命令140

6.4.7 [a] 用于结构化卡查询语言的处理命令141

6.4.8 多应用环境的应用管理命令153

习题156

第7章 射频识别技术基础（IC卡和RFID标签）158

7.1 射频识别系统结构158

7.2 射频技术160

7.2.1 基带信号与载波调制信号160

7.2.2 数字信号的编码方式161

7.2.3 调制方式162

7.2.4 负载调制和反向散射调制164

7.2.5 表面声波电子标签的识别167

7.3 扩频技术168

7.4 多路存取（多标签射频识别）170

7.5 无线局域网173

7.5.1 IEEE 802.1 1体系结构173

7.5.2 IEEE 802.1 1标准频谱174

7.5.3 蓝牙无线网174

7.5.4 无线局域网的特点175

习题175

第8章 非接触式IC卡国际标准ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693176

8.1 ISO/IEC 14443-2射频能量和信号接口176

8.1.1 能量传送176

8.1.2 信号接口（Type A和Type B）177

8.2 ISO/IEC 14443-3初始化和防冲突180

8.2.1 轮询180

8.2.2 Type A——初始化和防冲突180

8.2.3 Type B——初始化和防冲突190

8.3 ISO/IEC 14443-4传输协议197

8.3.1 PICC Type A的激活序列198

8.3.2 [a] 半双工分组传输协议200

8.4 ISO/IEC 15693-2空中接口和初始化203

8.4.1 VCD到VICC的通信信号接口203

8.4.2 VICC到VCD的通信信号接口205

8.5 ISO/IEC 15693-3防冲突和传输协议208

8.5.1 命令和响应的通用格式、VICC状态及其转换209

8.5.2 防冲突211

8.5.3 命令和响应214

8.6 [b] 扩展协议和扩展命令217

8.6.1 扩展协议217

8.6.2 扩展协议中的防冲突管理218

8.6.3 扩展协议——VICC响应格式221

8.6.4 扩展协议命令224

习题225

第9章 RFID标签空中接口标准ISO/IEC 18000系列227

9.1 概述227

9.2 空中接口标准化参数227

9.3 ISO/IEC 18000-3:13.5 6MHz频率下的空中接口通信参数230

9.3.1 模式1（M1）：物理层、防冲突系统和协议230

9.3.2 模式2（M2）：物理层和媒体访问控制参数230

9.3.3 模式2（M2）：命令与响应237

9.3.4 模式2（M2）：防冲突管理240

9.4 [b] ISO/IEC 18000-6:860～960MHz频率下的空中接口通信参数242

9.4.1 概述242

9.4.2 参数表243

9.4.3 FM0返回链路（适合于类型A和类型B）244

9.4.4 类型A前向链路（编码、数据元、协议和冲突仲裁）245

9.4.5 类型A：命令与响应249

9.4.6 类型B前向链路（编码、数据元、协议和冲突仲裁）250

9.4.7 类型B：命令与响应254

9.5 [b] ISO/IEC 18000-7:433MHz频率下的有源标签空中接口通信参数257

9.5.1 物理层257

9.5.2 数据链路层（数据包、命令响应）257

9.5.3 标签采集和冲突仲裁260

习题260

第10章 IC卡及其专用芯片262

10.1 [b] 存储器卡芯片262

10.2 IC卡的逻辑加密芯片（接触式IC卡）264

10.2.1 名词解释264

10.2.2 功能框图265

10.2.3 芯片内部存储区域分配（举例）266

10.2.4 ATMEL公司的逻辑加密卡芯片267

10.2.5 SIEMENS公司的逻辑加密卡芯片272

10.2.6 熔丝电路278

10.3 非接触式IC卡Mifare279

10.3.1 Mifare standard280

10.3.2 Mifare PRO284

10.4 移动通信中的SIM卡286

10.4.1 SIM卡概述286

10.4.2 SIM卡的结构和工作原理287

10.4.3 SIM卡的数据结构289

10.5 智能卡的硬件环境和芯片291

10.5.1 智能卡的微处理器292

10.5.2 智能卡的存储器297

习题300

第11章 智能卡的操作系统301

11.1 COS概述301

11.2 一个简单的IC卡操作系统（SCOS）示例302

11.3 COS的体系结构306

11.4 COS的命令系统312

11.5 COS设计原则314

11.6 COS的测试317

11.6.1 测试原则317

11.6.2 设计工具与测试仪器318

11.6.3 测试举例（SCOS的测试）318

11.7 [a] Java智能卡321

11.7.1 Java语言及简单程序举例321

11.7.2 Java虚拟机322

11.7.3 Java智能卡324

习题330

第12章 IC卡和RFID标签的读写器331

12.1 IC卡读写器的组成331

12.2 IC卡适配插座332

12.3 接触式IC卡读写器的接口电路和读写控制333

12.3.1 接触式IC卡读写器的接口电路333

12.3.2 接触式IC卡读写器的控制与读写技术334

12.4 非接触式IC卡和RFID读写器的接口电路和读写控制338

12.4.1 非接触式IC卡读写器的基本结构338

12.4.2 [b] MFRC500高集成度读写芯片339

12.5 读写器在系统中的地位和发展趋势350

12.5.1 读写器在系统中的地位和种类350

12.5.2 射频识别读写器的发展趋势351

习题352

第13章 测试技术与标准353

13.1 概述353

13.2 IC卡的一般特性测试353

13.3 接触式IC卡物理特性和电气特性测试方法354

13.3.1 接触式IC卡物理特性测试方法354

13.3.2 测试设备355

13.3.3 异步卡（接触式IC卡）电气特性测试方法355

13.3.4 读写器电气特性355

13.3.5 接触式IC卡逻辑操作的测试方法356

13.3.6 读写器逻辑操作测试方法357

13.4 非接触式卡测试方法358

13.5 智能卡命令系统的测试358

习题363

第14章 物联网技术基础365

14.1 概述365

14.1.1 物联网定义365

14.1.2 物联网体系结构365

14.2 条形码366

14.3 RFID标签370

14.4 传感器和传感网371

14.4.1 传感器371

14.4.2 传感网372

14.4.3 物联网与互联网的关系373

14.5 移动通信技术374

14.6 无线网375

习题376

第15章 智能卡应用377

15.1 中华人民共和国第二代居民身份证377

15.2 北京市政交通一卡通378

15.3 中国金融集成电路卡规范（电子钱包／电子存折）379

15.3.1 电子钱包／电子存折卡的机电特性和传输协议379

15.3.2 EP/ED的文件结构、应用选择和应用文件382

15.3.3 EP/ED的命令与运行状态387

15.3.4 EP/ED的安全机制和密钥管理390

15.3.5 EP/ED的交易流程394

15.3.6 中国金融集成电路卡新规范399

15.4 借记／贷记IC卡规范和终端规范399

15.4.1 文件和数据对象列表399

15.4.2 借记／贷记1C卡交易流程400

习题403

第16章 RFID和物联网的应用404

16.1 RFID的应用404

16.1.1 一位系统404

16.1.2 RFID在生产流水线中的应用404

16.1.3 RFID在井下人员跟踪管理中的应用406

16.1.4 RFID在图书管理中的应用408

16.1.5 RFID在供应链管理中的应用409

16.1.6 射频识别不停车收费系统411

16.2 物联网的应用412

16.2.1 物联网在物流业中的应用412

16.2.2 物联网在交通管理系统中的应用413

16.2.3 物联网在电网管理系统和其他系统中的应用415

16.3 物联网与云计算416

习题418

附录A 识别卡领域国际标准制定情况419

附录B[a] RSA密码算法的实现423

附录C 智能卡的生命周期428

C.1 智能卡设计与制造428

C.1.1 芯片设计428

C.1.2 [a] 芯片制造429

C.1.3 模块制造431

C.1.4 卡片制造432

C.2 IC卡的初始化432

C.3 个人化和发行433

C.4 使用阶段433

C.5 使用终结阶段433

附录D 本课程的教学探讨434

D.1 课前的必备知识和附录D的内容434

D.2 智能卡和RFID标签中的数据434

D.3 智能卡、RFID标签和物联网的安全436

D.3.1 一般数据的差错校验与纠错437

D.3.2 数据的安全保证437

D.3.3 智能卡的安全体系（学习导引）438

D.4 教学安排的几点设想439

D.4.1 各章教学内容安排的参考意见439

D.4.2 智能卡的硬件（SoC、命令系统）和软件（COS）的学习安排440

附录E 英文缩写词442

参考文献449