【正文】 總之， IC 卡技術(shù)還有一廣闊的發(fā)展空間和美好的發(fā)展前景。也代表著這些領(lǐng)域的領(lǐng)先水平。 （ 4） 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè) 共 35 頁(yè) 通過(guò)約定的算法對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行完整性檢驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^(guò)程中 沒(méi)有被篡改，進(jìn)一步保證數(shù)據(jù)通訊的安全，也可以避免因通訊錯(cuò)誤而造成的不利影響。讀寫(xiě)終端中使用了硬件加密電路對(duì)待 上 傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行 DFS 加密計(jì)算，密鑰可通過(guò)Inter 網(wǎng)設(shè)定。使得非法用戶和遺失的 IC 卡馬上不能進(jìn)入系統(tǒng)使用，保證了發(fā)卡機(jī)構(gòu)和合法用戶的利益。但是在一般使用場(chǎng)合，如機(jī)房管理，根據(jù)上面的第二個(gè)安全性原則，這樣的安全措施已經(jīng)夠了。邏輯加密卡的使用有效的保證了 IC卡不被非法盜用。持卡人通過(guò)輸入身份驗(yàn)證碼 PIN 來(lái)證明自己是 IC 卡的合法使用者， PIN碼的輸入最多只有 3 次機(jī)會(huì)，如果 3 次都沒(méi)有輸入正確的 PIN，卡片將永遠(yuǎn)作廢，無(wú)法再重復(fù)使用。 （ 1）對(duì)持卡人和卡的合法性的相互檢驗(yàn) 使用邏輯加密卡實(shí)際就能在一定程度上保證持卡人的合法身份。在投入使用之前應(yīng)進(jìn)行安全性的檢查和認(rèn)證，對(duì)系統(tǒng)可能受到的攻擊進(jìn)行分析，并采取有效的措施防止因安全問(wèn)題而造成系 統(tǒng)使用者的損失，這種過(guò)程應(yīng)該是全方面的，包括系統(tǒng)的硬件、軟件、數(shù)據(jù)等方面。 IC 卡的費(fèi)用遠(yuǎn)大于獲取的利益。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè) 共 35 頁(yè) IC 卡管理系統(tǒng)的安全性考慮 IC 卡管理系統(tǒng)的安全性是其生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是 IC 卡管理系統(tǒng)的重要特性。 對(duì)終端設(shè)備誤操作 ： 對(duì)終端設(shè)備的操作，可能是由完全無(wú)相應(yīng)知識(shí)的人員來(lái)進(jìn)行的。通過(guò)大量信息的分析，就有可能得出 IC 卡或設(shè)備的響應(yīng)規(guī)律或復(fù)制特征。 冒充合法持卡人使用 IC 卡 ： 在 IC 卡使用過(guò)程中，由于被盜竊或遺失，使得非授權(quán)持卡人可能冒充合法持卡人使用 IC 卡，并利用其他設(shè)備來(lái)跟蹤探測(cè) IC 卡的密碼，以便獲取卡內(nèi)資金和資料信息或欺騙打開(kāi)各種受控設(shè)備。 用干擾信號(hào)破壞對(duì) IC 卡的操作 ： 在 IC 卡的讀寫(xiě)過(guò)程中，對(duì)某信號(hào)線在特定的時(shí)刻施加干擾信號(hào)，以使 IC 卡中的數(shù)據(jù)混亂或無(wú)法正確地紀(jì)錄和修改。而對(duì)一個(gè)終端設(shè)備來(lái)說(shuō)，其自身可能無(wú)法判斷與之打交道的信號(hào)是來(lái)自真正的合法 IC 卡，還是來(lái)自非法的模擬信號(hào)。對(duì)于系統(tǒng)的不同部分可能存在的潛在非法攻擊主要表現(xiàn)為 以下 幾種情況。這里從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度考察一下對(duì)安全性問(wèn)題的處理。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 共 35 頁(yè) 第四章 IC 卡系統(tǒng)安全問(wèn)題 隨著 IC 卡的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，針對(duì) IC 卡及其系統(tǒng)的各種攻擊性犯罪現(xiàn)象也可能將隨之出現(xiàn)。 對(duì) IC 卡操作的軟件編寫(xiě)，主要是編好 IC 卡的復(fù)位及命令模式、輸出數(shù)據(jù)模式、處理模式共 四個(gè)子程序，編程時(shí)， 嚴(yán)格按照 上述 Siemens 公司提供的 SLE4442操作時(shí)序圖 進(jìn)行編寫(xiě)。此后 IC 卡在內(nèi)部連續(xù)計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，直到第 n 個(gè)時(shí)鐘脈沖之后再附加一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沿， I/O 線被再次置高，完成 IC卡的內(nèi)部處理過(guò)程。 ： I / O0 1 2C L Kn 圖 圖數(shù)據(jù)處理模式時(shí)序圖 處理模式是 IC 卡作內(nèi)部處理的模式，時(shí)序如圖 所示。時(shí)序如圖 所示。在第 33 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿， I/O 線被置成高狀態(tài)而關(guān)閉。當(dāng) RST 線從高 (H 狀態(tài) )轉(zhuǎn)到低 (L 狀態(tài) )時(shí)，第 一個(gè)數(shù)據(jù)位 (LSB)的內(nèi)容被送到 I/O線上。 I/O 線上數(shù)據(jù)變化只在 CLK 信號(hào)的下降沿才有效。 IC 卡命令及功能如表 所示。需要注意的是 ,在使用比較校驗(yàn)數(shù)據(jù)命令時(shí) ， 必須嚴(yán)格執(zhí)行 ， 任何變動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致失敗 ， 以至于不能進(jìn)行擦除 、 寫(xiě)操作。//左移 1位 } } 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 共 35 頁(yè) IC 卡讀寫(xiě)程序設(shè)計(jì) IC 卡的命令格式 IC 卡上 I/O 的所有數(shù)據(jù)的改變都是由 CLK 脈沖的 下降沿觸發(fā)的 。 p。//送段碼 P2=sel。i4。 sel=0x04。數(shù)碼管原理圖如圖 所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 共 35 頁(yè) A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713C L K8MR9abcdefgdpU41 64 _ S M GabcdefgdpP 20P 21V C CT19 01 3T29 01 3T39 01 3T49 01 3R31KR41KR51KR61KP22P23P24P25a b c d e f g dp12 34 567891011124a b c d e f g dpC O M 1 C O M 2 C O M 3 C O M 41 2 3D S 1S M G 4 圖 顯示電路示意圖 數(shù)碼管顯示子 程序： 顯示按鍵內(nèi)容：根據(jù)前面設(shè)計(jì)的硬件模塊，單片機(jī)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描。 本系統(tǒng)選用共陰極數(shù)碼管，采用動(dòng)態(tài)顯示即可滿足要求。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高、較穩(wěn)定的顯示。動(dòng)態(tài)顯示就是指各 LED輪流地一遍一遍顯示各自的字符，雖然在同一時(shí)間只有一位顯示器在工作 (點(diǎn)亮 )，但因人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝效應(yīng)，看到的是各 LED 在同時(shí)顯示不同字形。在動(dòng)態(tài)顯示電路中， CPU定時(shí)對(duì)各個(gè)顯示器進(jìn)行掃描，每次只能使一個(gè)器件顯示，這樣可大大節(jié)省 I/O口，且大大減少了功耗。 LED 顯示電路的 軟件和硬件 設(shè)計(jì) 在靜態(tài)顯示電路中，因?yàn)槊看屋敵龊蟊３诛@示不變 ，僅在待顯示數(shù)字需要改變時(shí)，才更新顯示內(nèi)容，所以占用機(jī)時(shí)少，顯示穩(wěn)定可靠。由于人眼的視覺(jué)暫留，只要每位顯示間隔足夠短，如此循環(huán)就可以使各位顯示出將要顯示的字符，達(dá)到顯示目的。若要各位 LED 能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻只 讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字形碼，這樣同一時(shí)刻只有一位顯示出字符。 LED 動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè) (C7 段 LED)或兩個(gè) (“米 ”字段 LED)8 位 I/O控制，形成段選線的多路復(fù)用。這種顯示方式接口編程容易，管理簡(jiǎn)單，但占用口線資源較多。 LED 顯示方式分靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。把每個(gè)顯示字段對(duì)應(yīng)于一個(gè)二進(jìn)制位，這些二進(jìn)制位組成字型編碼，這樣不同的顯示字符就對(duì)應(yīng)于不同的字型碼，顯示字符時(shí)，在顯示 I/O驅(qū)動(dòng)線輸出相應(yīng)的字型碼，就可以顯示不同的字符。前面兩種顯示器使用最多，下面就 LED 顯示器的基本原理和使用方法做簡(jiǎn)要說(shuō)明。 從以上分析得到鍵盤(pán)掃描程序的流程圖如 圖 所示，程序見(jiàn)附錄。 按下述 4 種組合依次輸出： 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 在每組行輸出時(shí)讀取 ，若全為 “1”，則表示為 “0”這一行沒(méi)有鍵閉 合，否則有鍵閉合。 ，應(yīng)識(shí)別出是哪一個(gè)鍵閉合。 。 具體做法是： 。 （ 4）判斷閉合鍵是否釋 放，如沒(méi)釋放則繼續(xù)等待。 （ 2）鍵盤(pán)掃描取得閉合鍵的行、列值。每個(gè)按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量 “0”和 “1”。 44 矩陣鍵盤(pán)識(shí)別處理每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。由于矩陣鍵盤(pán)中行、列線為 多鍵共用，因此只有配和行列線才能確定閉合鍵的位置。無(wú)按鍵動(dòng)作時(shí)，行線處于高電平狀態(tài)，而畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 共 35 頁(yè) 當(dāng)有鍵按下時(shí)，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。其他幾個(gè)空白鍵，留待后續(xù)開(kāi)發(fā)使用。 本設(shè)計(jì)中采用非編碼鍵盤(pán)，設(shè)計(jì)成矩陣形式， 鍵盤(pán)原理圖如圖 。非編碼鍵盤(pán)硬件電路極為簡(jiǎn)單。通常，鍵盤(pán)有編碼和非編碼兩種。使用中斷方式時(shí)，在沒(méi)有鍵按下時(shí)，不占用 CPU 處理時(shí)間，只有當(dāng)有鍵按下時(shí)產(chǎn)生鍵盤(pán)中斷，由中斷程序識(shí)別鍵并執(zhí)行功能程序，這種方式使用最多。在編程掃描中， CPU 反復(fù)地掃描鍵盤(pán)，等待用戶的輸入命令，而執(zhí)行鍵入命令或處理輸入數(shù)據(jù)時(shí)， CPU 不再響應(yīng)輸入要求，直到 CPU 返回重新掃描鍵盤(pán)為止。 (3)鍵盤(pán)的工作方式 鍵盤(pán)掃描只是 CPU 的工作內(nèi)容之一， CPU 在忙于各項(xiàng)工作時(shí)，如何處理鍵盤(pán)的輸入取決于鍵盤(pán)的工作方式，鍵盤(pán)工作方式的選擇應(yīng)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)中 CPU 工作的忙、閑情況而定。矩陣式鍵盤(pán)適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，它把鍵盤(pán)輸入線分為行線和列線，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。這種方法電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵需占用一根輸入口線，I/O 資源浪費(fèi)大。 (2)按鍵接口設(shè)計(jì)和按鍵識(shí)別方法 按鍵接口設(shè)計(jì)有兩種方法，獨(dú)立式按鍵和矩陣式鍵盤(pán)。軟件消抖是在第一次檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)程序 (一般幾十毫秒 )再確認(rèn)該鍵 是否仍閉合，如果還是閉合狀態(tài)則確認(rèn)該鍵按下，從而消除抖動(dòng)和干擾影響 。消除抖動(dòng)通常有硬件、軟件兩種消除方法。鍵盤(pán)的軟硬件設(shè)計(jì)涉 及下面幾個(gè)方面的問(wèn)題 : (1)按鍵的確認(rèn) 鍵的閉合與否反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，如果高電平表示斷開(kāi)，那么低電平則表示閉合，通過(guò)電平的高低狀態(tài)的檢測(cè)便可確認(rèn)鍵按下與否。這里簡(jiǎn)單介紹一下 IC 卡引腳信號(hào) 連接 ： VDD、 GND——電源 ， 工作電壓+5V； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè) 共 35 頁(yè) V ccRstCL K I / OS 1 SLE 4442 卡卡座GNDNCS 2空P 0 . 7INT 0P 0 . 0 89 C 51P 0 . 1P 0 . 2+ 5 V 圖 IC 卡與單片機(jī) 接口電路原理圖 RST——IC 卡復(fù)位信號(hào) ； CLK——IC 卡傳輸數(shù)據(jù)所需的時(shí)鐘信號(hào) ； I/O——雙向數(shù)據(jù)線 ,所有數(shù)據(jù)均通過(guò)該引腳進(jìn)行傳送 (漏極開(kāi)路 )。 （ 4） P0 口設(shè)計(jì)為 與 IC 卡卡座的接口， AT89C51 單片機(jī)通過(guò) IC 卡座完成單片機(jī)與 IC 卡的連接。 （ 3）數(shù)碼管顯示電路由 P2 口控制，單片機(jī)對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描。 （ 2）矩陣式鍵盤(pán)由 P1 口來(lái)控制， ， ， ， 接行線， 、 、 接列線。 AT89C51 接口分配及 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)是該系統(tǒng)的核心器件，其控制著所有的外圍電路，并及時(shí)響應(yīng)外部請(qǐng)求。 。 個(gè)中斷源，可編為二個(gè)優(yōu)先級(jí)。 個(gè)全雙工串行接口。 個(gè)專用存儲(chǔ)器。 片內(nèi) FlashROM，片內(nèi)外程序存儲(chǔ)器尋址范圍 64KB。 中 斷 控 制 器C P UO S C總 控 制 器串 行 口4 K BR O M1 2 K BR A M4 個(gè) I / O 口定 時(shí) 器 / 計(jì) 數(shù) 器C / T 0 , C / T 1T 0 T 1R X D T X DP 0 P 1 P 2 P 3A L E X T A L 1X T A L 2P S E N R DW R I N T 0 I N T 1 圖 89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu) 主要功能部件 89C51 的主要功能部件包括： 位 CPU。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 共 35 頁(yè) AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖 所示，它包括 CPU、存儲(chǔ)器（ ROM、 RAM）、I/O 接口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷控制器等。最后，在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)能進(jìn)行獨(dú)立操作的位處理器，它有自己的累加器以及可尋址的 RAM、特殊功能寄存器和 I/O 口，并設(shè)有專門(mén)的按位操作的指令。用戶可根據(jù)需要將它設(shè)定為移位寄存器方式，以擴(kuò)充 I/O 接口和外接同步輸入、輸出設(shè)備；或用作異步通信接口，以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)或多機(jī)通信。利用 SFR 還可以完成對(duì)定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口和中斷的控制。要理解單片機(jī)的工作原理，必須對(duì)這些特殊功能寄存器的工作過(guò)程有清楚的了解。因此，單片機(jī)對(duì)外并不存在專用的數(shù)據(jù)總線和地址總線，而是采用分時(shí)復(fù)用技術(shù)來(lái)解決片外數(shù)據(jù)和地址的傳送問(wèn)題。為了解決實(shí)際允許的引腳數(shù)和需要的引腳數(shù)之間的矛盾，單片機(jī)的引出線一般都設(shè)計(jì)為多功能型。因此， CPU 可以進(jìn)行操作的存儲(chǔ)器可分為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器及內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。采用這種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)主要考慮到單片機(jī)的控制特點(diǎn)，即需要較大的程序存儲(chǔ)空間和較小的隨機(jī)數(shù)存儲(chǔ)空間。 控制芯片 AT89C51 AT89C51 單片機(jī)在存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)上，嚴(yán)格地將程序存儲(chǔ)器（ ROM）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）在空間上分開(kāi)，并使用不同的尋址方式和地址指針。如果能進(jìn)行各種交易，待 交易完成之后將數(shù)據(jù)送往中央主機(jī) (讀寫(xiě)器管理中心 )。此時(shí)，用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)輸人密碼，然后，讀寫(xiě)器系統(tǒng)開(kāi)始校驗(yàn)密碼，如果密碼正確，則各種交易可以進(jìn)行了。 本讀寫(xiě)器系