基于第二代身份證的無線手持式設(shè)備的研究

文章出處：http://www.xujuanpiju.com 作者：北京航空航天大學(xué) 黎妹紅 楊東凱 張其善   人氣： 發(fā)表時間：2011年10月26日

摘要：提出一種閱讀第二代身份證的技術(shù)方案，方案中的無線手持式設(shè)備集讀卡、數(shù)據(jù)傳送和語音通訊于一體，另外還包括多項針對身份證的專用功能。基于該方案成功設(shè)計了一款樣機(jī)，工程實踐驗證該方案切實可行。

    關(guān)鍵詞：身份證 Type B 自動報警 驗證 解密

隨著IC技術(shù)的飛速發(fā)展，集成IC技術(shù)的第二代身份證卡替代第一代紙質(zhì)身份證已經(jīng)是勢在必行。國家公安部宣布，2004年底開始，到2008年年底完成所有的換證工作。

第二代身份證采用邏輯加密卡，對信息讀取包括視讀和機(jī)讀兩種種方式，機(jī)讀方式需要經(jīng)過認(rèn)證，而且在身份證中存放的是密文信息。對身份證的讀取和驗證可以通過查驗人檢驗和遠(yuǎn)程控制中心檢測兩種方式。因此，本文提出一種在原有移動通訊終端（例如手機(jī)）的基礎(chǔ)上集成讀卡功能的方案，從而從達(dá)到讀卡、語音通訊和數(shù)據(jù)傳送的目的。通常情況下查驗身份證的人員都是國家的執(zhí)法人員（警察等），他們可以通過視讀的方式簡單識別身份證持有人的真?zhèn)危部梢酝ㄟ^無線手持式設(shè)備讀出身份證信息并在該設(shè)備上顯示，同時還可以通過該移動設(shè)備把身份證信息傳送到控制中心作進(jìn)一步的身份驗證，最后返回驗證結(jié)果。

另外，針對閱讀第二代身份證的設(shè)備，除了讀卡（查驗身份證）、語音通訊和數(shù)據(jù)傳送功能以外，它還具有一些專用功能，例如單鍵報警、自動報警、工作量統(tǒng)計、自檢、密碼保護(hù)以及預(yù)留功能等。對于警務(wù)人員來說，這種設(shè)計方案將會減輕他們的裝備負(fù)擔(dān)，從而大大提高工作效率。

1 原理設(shè)計

本無線手持式設(shè)備是在已有的移動通訊終端的基礎(chǔ)上集成讀卡模塊。這里的移動通訊終端實際上使用的是已有的手機(jī)開發(fā)平臺。設(shè)備的原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其工作過程是：當(dāng)IC卡身份證進(jìn)入到讀卡天線的有效范圍內(nèi)時，用戶按“讀卡鍵”開始讀取身份證信息；存放在身份證中的信息是密文信息，經(jīng)過解密模塊自動變成明文，然后送給手機(jī)的處理器，由用戶選擇是否發(fā)送給控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程驗證。因此從功能上該設(shè)備可分為兩部分：通訊部分和讀卡部分，這兩部分是獨立的。

    手機(jī)各功能部件之間的連接以及通訊協(xié)議已經(jīng)成型，利用已有的技術(shù)就可以完成語音通話和數(shù)據(jù)傳送功能，這里將主要介紹手機(jī)與讀卡模塊和解密模塊之間的連接。第二代IC卡身份證采用非接觸式的邏輯加密卡，卡與讀卡模塊之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)為ISO/IEC14443的Type B協(xié)議，它們的數(shù)據(jù)傳輸率為106kbps（載波頻率為13.56MHz）。由于兩者之間的數(shù)據(jù)主要是彩色照片以及個人的身份信息，數(shù)量量較小（不超過4K字節(jié)），因此這樣的傳輸率滿足實際要求。讀卡部分的原理圖如圖2所示，其中讀卡芯片使用Philips的MF RC531芯片，體積小（SO32封裝尺寸為20×10×2，單位為mm），能夠讀寫符合AtypeA&B標(biāo)準(zhǔn)的所有IC卡。

另外，根據(jù)實際需要還可以添加其它功能部件，例如增加數(shù)碼相機(jī)功能、增加藍(lán)牙耳機(jī)插孔等，同時還應(yīng)該預(yù)留接口以便擴(kuò)展。

2 功能描述

由于閱讀身份證的無線手持式設(shè)備的特殊性，它的主要用戶是要用戶是警務(wù)人員，因此將其主要功能分成如下三部分。

（1）一般功能

該功能主要是作為手機(jī)的功能用途：

·通話功能：支持GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的語音通話。

·短信息（SMS）功能：支持短信息發(fā)送/接收功能。對于未攜帶身份證的被查驗人，可以通過短信息方式把身份證號、姓名等信息傳送到控制中心進(jìn)行驗證。在GPRS未覆蓋地區(qū)，也需要利用短信息功能發(fā)送身份信息（不包括圖像）進(jìn)行驗證。

·輸入法功能：支持中英文切換/輸入，支持多種中文輸入法。

·上網(wǎng)功能：利用GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能和內(nèi)嵌的網(wǎng)頁瀏覽器進(jìn)行上網(wǎng)瀏覽。

·電子郵件接收/發(fā)送功能。

·數(shù)碼相機(jī)功能：內(nèi)置30萬像素數(shù)碼相機(jī)。

·輸入法功能：支持中英文切換/輸入，支持多種中文輸入法。

·上網(wǎng)功能：利用GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能和內(nèi)嵌的網(wǎng)頁瀏覽器進(jìn)行上網(wǎng)瀏覽。

·電子郵件接收/發(fā)送功能。

·數(shù)碼相機(jī)功能：內(nèi)置30萬像素數(shù)碼相機(jī)。

·其它輔助功能：例如通訊錄、記事本、計算器等。

    （2）身份證信息閱讀功能

該功能主要指能夠識讀符合ISO/IEC 14443 TYPE B標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式身份證，具體有：

·識別假身份證：所讀的身份證是否為ISO14443 TYPE B卡。

·驗證所讀出的數(shù)據(jù)格式與第二代身份證是否一致。

·驗證身份證的有效性（期限等參數(shù)）。

·彩屏顯示身份證照片和文本信息。

（3）專用功能

該功能主要為警務(wù)人員提供特殊功能，具體有：

·自檢功能：系統(tǒng)上電后進(jìn)入自檢狀態(tài)，檢驗各部件的狀態(tài)。

·密碼功能：只有通過密碼認(rèn)證的用戶才能夠使用設(shè)備。

·單鍵報警功能：利用所設(shè)置的專用隱蔽式報警鍵，3s內(nèi)連續(xù)按3次即可觸發(fā)該功能。

·自動報警功能：系統(tǒng)自檢通過后進(jìn)入提示狀態(tài)，在有限時間（可設(shè)置）內(nèi)如果未通過密碼認(rèn)證，則進(jìn)入自動報警狀態(tài)。

·數(shù)據(jù)清除功能：對已查驗的機(jī)讀身份證信息自動清除，主要是為了保護(hù)被查驗人的個人隱私。

·工作量統(tǒng)計功能：查驗身份證的個數(shù)自動累計，主要用于統(tǒng)計工作量。

·其它功能：支持網(wǎng)絡(luò)定位、VPN虛擬專網(wǎng)、群呼響應(yīng)功能等以及預(yù)留其它功能接口。

3 設(shè)計實現(xiàn)

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，即在原有的手機(jī)平臺上增加讀卡模塊和解密模塊，這兩個模塊的尺寸直接影響手持式設(shè)備的大小。由于解密芯片（由公安部指定）和筆者所選用的MF RC531芯片很小，因此，手持式設(shè)備的最終尺寸主要取決于手機(jī)的大小。

系統(tǒng)軟件從功能上也分為兩部分：通訊部分和讀卡部分，其中通訊部分的技術(shù)已經(jīng)成型，這里將主要給出讀卡部分的軟件流程圖。在硬件和軟件設(shè)計方面，通訊部分和讀卡部分不管是從功能上還是從結(jié)構(gòu)上都是獨立的，因此讀卡部分的加入對系統(tǒng)的復(fù)雜度影響不大，這樣大大減輕了硬、軟件的設(shè)計負(fù)擔(dān)。從軟件工程的角度看，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)更容易維護(hù)和升級。

圖3所示為設(shè)備的工作流程圖，其定義了多種不同的工作狀態(tài)，下面將簡單介紹這些狀態(tài)。

    自檢狀態(tài)：系統(tǒng)對各個部件進(jìn)行自檢，并指示其狀態(tài)是否正常。

提示狀態(tài)：自檢通過后，系統(tǒng)將提示并等待用戶提供密碼，即進(jìn)入提示狀態(tài)，并開始計時。

正常工作狀態(tài)：在規(guī)定時間內(nèi)密碼驗證通過后，系統(tǒng)即進(jìn)入正常工作狀態(tài)，自動統(tǒng)即進(jìn)入正常工作狀態(tài)，自動連接到GPRS網(wǎng)上（在GPRS未覆蓋地區(qū)連接GSM網(wǎng)）。此時可以進(jìn)行語音通話、數(shù)據(jù)傳輸、閱讀（驗證）身份證等。

自動報警狀態(tài)：在規(guī)定的時間內(nèi)密碼驗證未通過，系統(tǒng)即進(jìn)入自動報警狀態(tài)，自動連接到GPRS網(wǎng)上（在GPRS未覆蓋地區(qū)連接GSM網(wǎng)），連續(xù)向控制中心發(fā)送報警信息。對于合法用戶的誤操作，他可以通過按取消鍵來取消報警。

單鍵報警狀態(tài)：使用人員在規(guī)定時間內(nèi)連續(xù)按下3次隱蔽的報警鍵后，系統(tǒng)即進(jìn)入單鍵報警狀態(tài)，以GPRS數(shù)據(jù)方式或短信息方式發(fā)送報警求援信號到控制中心。

故障狀態(tài)：如果系統(tǒng)自檢未通過，則進(jìn)入故障狀態(tài)，提示本機(jī)出現(xiàn)故障。

在我國開始即將推出第二代身份證之際，本文提出一種用于讀取身份證信息的解決方案，也就是在已有的手機(jī)平臺上集成讀取身份證卡的功能，這樣該設(shè)備將具有讀卡、語音通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽瑫r由于該設(shè)備的特殊性筆者還添加了大量的專用功能。這種設(shè)計方案便得使用該設(shè)備的警務(wù)人員大大減輕了裝備的負(fù)擔(dān)從而提高了工作效率。

展望IC卡技術(shù)的發(fā)展，CPU卡、Java卡、生物認(rèn)證卡、一目測通技術(shù)和Type B技術(shù)是未來的發(fā)展方向，同時也可能是未來身份證的發(fā)展方向。不過本方案對這種未來的身份證技術(shù)也會有很強(qiáng)的兼容性，因為它本身就可以兼容邏輯加密卡、CPU卡和Type A&B技術(shù)，因此，有理由相信基于第二代身份證的無線手持式技術(shù)一定會大有應(yīng)用前景的。