基于第二代身份證的無(wú)線(xiàn)手持式設(shè)備的研究
文章出處：http://m.botanicstilllife.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(shí)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(wú)線(xiàn)手持式設(shè)備集讀卡、數(shù)據(jù)傳送和語(yǔ)音通訊于一體，另外還包括多項(xiàng)針對(duì)身份證的專(zhuān)用功能。基于該方案成功設(shè)計(jì)了一款樣機(jī)，工程實(shí)踐驗(yàn)證該方案切實(shí)可行。
關(guān)鍵詞：身份證 Type B 自動(dòng)報(bào)警 驗(yàn)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(shì)在必行。國(guó)家公安部宣布，2004年底開(kāi)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(duì)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(guò)認(rèn)證，而且在身份證中存放的是密文信息。對(duì)身份證的讀取和驗(yàn)證可以通過(guò)查驗(yàn)人檢驗(yàn)和遠(yuǎn)程控制中心檢測(cè)兩種方式。因此，本文提出一種在原有移動(dòng)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(yǔ)音通訊和數(shù)據(jù)傳送的目的。通常情況下查驗(yàn)身份證的人員都是國(guó)家的執(zhí)法人員（警察等），他們可以通過(guò)視讀的方式簡(jiǎn)單識(shí)別身份證持有人的真?zhèn)危部梢酝ㄟ^(guò)無(wú)線(xiàn)手持式設(shè)備讀出身份證信息并在該設(shè)備上顯示，同時(shí)還可以通過(guò)該移動(dòng)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(yàn)證，最后返回驗(yàn)證結(jié)果。
另外，針對(duì)閱讀第二代身份證的設(shè)備，除了讀卡（查驗(yàn)身份證）、語(yǔ)音通訊和數(shù)據(jù)傳送功能以外，它還具有一些專(zhuān)用功能，例如單鍵報(bào)警、自動(dòng)報(bào)警、工作量統(tǒng)計(jì)、自檢、密碼保護(hù)以及預(yù)留功能等。對(duì)于警務(wù)人員來(lái)說(shuō)，這種設(shè)計(jì)方案將會(huì)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(jì)
本無(wú)線(xiàn)手持式設(shè)備是在已有的移動(dòng)通訊終端的基礎(chǔ)上集成讀卡模塊。這里的移動(dòng)通訊終端實(shí)際上使用的是已有的手機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。設(shè)備的原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其工作過(guò)程是：當(dāng)IC卡身份證進(jìn)入到讀卡天線(xiàn)的有效范圍內(nèi)時(shí)，用戶(hù)按“讀卡鍵”開(kāi)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(guò)解密模塊自動(dòng)變成明文，然后送給手機(jī)的處理器，由用戶(hù)選擇是否發(fā)送給控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程驗(yàn)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(dú)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(yǔ)音通話(huà)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(gè)人的身份信息，數(shù)量量較?。ú怀^(guò)4K字節(jié)），因此這樣的傳輸率滿(mǎn)足實(shí)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?。⊿O32封裝尺寸為20×10×2，單位為mm），能夠讀寫(xiě)符合AtypeA&B標(biāo)準(zhǔn)的所有IC卡。
另外，根據(jù)實(shí)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(shí)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(wú)線(xiàn)手持式設(shè)備的特殊性，它的主要用戶(hù)是要用戶(hù)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(huà)功能：支持GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的語(yǔ)音通話(huà)。
·短信息（SMS）功能：支持短信息發(fā)送/接收功能。對(duì)于未攜帶身份證的被查驗(yàn)人，可以通過(guò)短信息方式把身份證號(hào)、姓名等信息傳送到控制中心進(jìn)行驗(yàn)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(yàn)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(yè)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(wàn)像素?cái)?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(yè)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(wàn)像素?cái)?shù)碼相機(jī)。
·其它輔助功能：例如通訊錄、記事本、計(jì)算器等。
（2）身份證信息閱讀功能
該功能主要指能夠識(shí)讀符合ISO/IEC 14443 TYPE B標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式身份證，具體有：
·識(shí)別假身份證：所讀的身份證是否為ISO14443 TYPE B卡。
·驗(yàn)證所讀出的數(shù)據(jù)格式與第二代身份證是否一致。
·驗(yàn)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(zhuān)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(yàn)各部件的狀態(tài)。
·密碼功能：只有通過(guò)密碼認(rèn)證的用戶(hù)才能夠使用設(shè)備。
·單鍵報(bào)警功能：利用所設(shè)置的專(zhuān)用隱蔽式報(bào)警鍵，3s內(nèi)連續(xù)按3次即可觸發(fā)該功能。
·自動(dòng)報(bào)警功能：系統(tǒng)自檢通過(guò)后進(jìn)入提示狀態(tài)，在有限時(shí)間（可設(shè)置）內(nèi)如果未通過(guò)密碼認(rèn)證，則進(jìn)入自動(dòng)報(bào)警狀態(tài)。
·數(shù)據(jù)清除功能：對(duì)已查驗(yàn)的機(jī)讀身份證信息自動(dòng)清除，主要是為了保護(hù)被查驗(yàn)人的個(gè)人隱私。
·工作量統(tǒng)計(jì)功能：查驗(yàn)身份證的個(gè)數(shù)自動(dòng)累計(jì)，主要用于統(tǒng)計(jì)工作量。
·其它功能：支持網(wǎng)絡(luò)定位、VPN虛擬專(zhuān)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(jì)實(shí)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(tái)上增加讀卡模塊和解密模塊，這兩個(gè)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(jì)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(dú)立的，因此讀卡部分的加入對(duì)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(jì)負(fù)擔(dān)。從軟件工程的角度看，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更容易維護(hù)和升級(jí)。
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(jiǎn)單介紹這些狀態(tài)。
自檢狀態(tài)：系統(tǒng)對(duì)各個(gè)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(guò)后，系統(tǒng)將提示并等待用戶(hù)提供密碼，即進(jìn)入提示狀態(tài)，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。
正常工作狀態(tài)：在規(guī)定時(shí)間內(nèi)密碼驗(yàn)證通過(guò)后，系統(tǒng)即進(jìn)入正常工作狀態(tài)，自動(dòng)統(tǒng)即進(jìn)入正常工作狀態(tài)，自動(dòng)連接到GPRS網(wǎng)上（在GPRS未覆蓋地區(qū)連接GSM網(wǎng)）。此時(shí)可以進(jìn)行語(yǔ)音通話(huà)、數(shù)據(jù)傳輸、閱讀（驗(yàn)證）身份證等。
自動(dòng)報(bào)警狀態(tài)：在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)密碼驗(yàn)證未通過(guò)，系統(tǒng)即進(jìn)入自動(dòng)報(bào)警狀態(tài)，自動(dòng)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(bào)警信息。對(duì)于合法用戶(hù)的誤操作，他可以通過(guò)按取消鍵來(lái)取消報(bào)警。
單鍵報(bào)警狀態(tài)：使用人員在規(guī)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)按下3次隱蔽的報(bào)警鍵后，系統(tǒng)即進(jìn)入單鍵報(bào)警狀態(tài)，以GPRS數(shù)據(jù)方式或短信息方式發(fā)送報(bào)警求援信號(hào)到控制中心。
故障狀態(tài)：如果系統(tǒng)自檢未通過(guò)，則進(jìn)入故障狀態(tài)，提示本機(jī)出現(xiàn)故障。
在我國(guó)開(kāi)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(tái)上集成讀取身份證卡的功能，這樣該設(shè)備將具有讀卡、語(yǔ)音通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽瑫r(shí)由于該設(shè)備的特殊性筆者還添加了大量的專(zhuān)用功能。這種設(shè)計(jì)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(cè)通技術(shù)和Type B技術(shù)是未來(lái)的發(fā)展方向，同時(shí)也可能是未來(lái)身份證的發(fā)展方向。不過(guò)本方案對(duì)這種未來(lái)的身份證技術(shù)也會(huì)有很強(qiáng)的兼容性，因?yàn)樗旧砭涂梢约嫒葸壿嫾用芸āPU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(wú)線(xiàn)手持式技術(shù)一定會(huì)大有應(yīng)用前景的。
