随着智能IC卡技术的发展，对于卡体本身的存储和加密特性有了更高的要求。传统的MIFARE 1卡已经逐步被具备更高加密技术的智能IC卡取代，CPU卡就是典型代表之一。将CPU卡应用于“一卡通”系统，可以使系统具备更高的功能扩展性，在使用安全性上也有了很大提高。且卡体本身用户存储空间更大、读取速度更快。再对现有系统软件进行必要升级，完成系统与CPU卡的整合。

　　1、CPU卡概述

　　CPU卡又叫智能卡，是一种具有微处理器芯片的IC卡，卡结构类似一台微型计算机系统。卡内的集成电路就像计算机主板一样，集成了中央处理器(CPU)、EEPROM、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)，在只读存储器中固化有片内操作系统，也就是COS。有的卡内芯片还集成了加密运算协处理器以提高安全性和工作速度。

　　CPU卡用户存储空间采用类似计算机操作系统的目录和文件式管理方式，当进行功能扩展时更加灵活，可以根据需要合理分配存储空间。卡体的微处理器与其自身的操作系统运行时，可进行分级加密和解密，用户在进行卡操作时需要进行多次密码认证，提高了系统的安全性。无论是从用户空间的存储容量，还是从安全加密特性上考虑，CPU卡都能适应当前发展的需要。CPU卡可应用于金融、保险、警务、政府等多个领域，具有一卡多用的特点，并已经通过中国人民银行和国家商秘委的认证。

　　2、MIFARE 1卡与CPU卡特性比较

　　对于CPU卡而言，它弥补了MIFARE 1的许多缺点，它与MIFARE 1卡有什么区别?那么CPU卡又有什么优势?下面做一下简单介绍：

　　(一).存储空间与分区

　　MIFARE 1卡存储空间非常有限，且采取固定扇区、分块管理的方式。

　　CPU卡存储空间是MIFARE 1卡的数倍，完全满足现在的存储需要，其采用的是类似操作系统的文件存储方式，设计非常灵活。

　　(二).密钥长度

　　MIFARE 1卡采用6字节密码，分扇区控制。

　　CPU卡使用16字节密钥，并可根据实际需要建立多级分区，实现多级分区多级密钥的组合控制，提高了使用上的安全性。

　　(三).加密认证算法

　　MIFARE 1卡采用专用不公开硬件逻辑算法，目前已被破解。

　　CPU卡采用通用公开软件或硬件加速算法，并可定制，且达到了金融标准。

　　(四).读写安全模块

　　MIFARE 1卡采用算法内置密钥外送，认证方式为卡片与专用基站芯片认证，此技术目前已被破解。

　　CPU卡采用通用读写模块透明传输，配合SAM密钥算法，认证在双方卡内部进行，传输过程中使用加密后的随机数，大大提高了读写时的安全性。

　　(五).交易流程

　　MIFARE 1卡的交易流程简单不规范，需自定义防拔流程。

　　CPU卡具备金融标准规范，也可由用户灵活设计，内置防拔流程。

　　(六).访问权限控制

　　MIFARE 1卡可进行只读、只写、读写、加、减操作。

　　CPU卡对不同文件类型灵活设计认证方式。

　　(七).CPU卡的优势

　　从系统安全角度出发，IC卡在安全性上也是不断进步的，CPU卡在安全性上其生命力是最旺盛的。CPU卡可以采用多种安全方式，甚至可以起到保护软件系统的作用。可以同时使用多种不同的应用，例如虚拟MIFARE 1卡的存储结构，即一卡多用。COS与软件系统的结合使用，提高了操作上的灵活性。

　　3、一卡通”系统升级方案

　　(一).系统升级总体思想

　　一卡多用是智能“一卡通”系统应实现的基本功能。即门禁、消费、医疗、报销系统等多个系统集于一卡，并预留出各种其它系统及应用的扩展空间，实现真正意义上的“一卡在手，便捷无忧”。

　　真正的智能“一卡通”系统应实现智能集中管理功能，即建立一个统一的集中管理中心，即门禁管理系统能与各子系统进行集中发卡、集中授权、集中挂失、统一管理，确保各子系统数据的同步和完整，实现真正意义上各子系统间的“资源共享”。

　　智能“一卡通”系统应建立一个共同的数据库，实现数据的统一存放和数据共享。同时应预留各种数据接口，以便与其他智能信息管理系统连接。

　　除使用CPU卡作为“一卡通”系统卡载体外，还要从两个方面考虑CPU卡安全门禁的升级，包括CPU卡密钥管理系统和CPU卡门禁读卡器。

　　1.CPU卡密钥管理系统

　　在以IC卡为应用载体的“一卡通”系统中，密钥的管理是整个系统的基础。用户可以通过密钥管理系统生成、发行和更新密钥，它直接关系到整个系统的安全。用户可以分类管理各类密钥，自行完成卡片初始化，保证了用户拥有密钥管理与发卡的主动权。

　　密钥数据可以是AB码单、密钥种子等。AB码单实际上也是密钥种子的一种形式，它将种子分成AB两部分，分别由两个人控制，这样可以提高安全性。

　　在CPU卡的初始化阶段，将要完成对卡片密钥的灌装和卡内结构的初始化工作。简单来说，首先应为CPU卡建立MF密钥文件;其次，根据应用的分类，建立相应的DDF与ADF密钥文件;最后，在各应用目录下建立EF文件。

　　2.CPU卡读卡器

　　CPU卡读卡器将认证安全机制引入门禁控制领域。采用支持CPU卡的读卡器，并应用事先制定的安全认证读写机制。可以在读卡器内部构建安全存取模块(SAM)，它与CPU卡建立了完整、严密的密钥管理体系。密钥注入SAM卡后，外部无法读取。将SAM卡插入读卡设备内，通过SAM卡与CPU卡双向认证。验证报文是由随机因子参与运算的，同一张卡片在一台设备上刷卡，每次都不相同，杜绝“伪卡”的出现。

　　(三).系统功能扩展

　　为了充分利用CPU卡的安全特性与高存储性，可以将更高级别的安全认证对象存入卡内。比较常见的有指纹认证，在门禁识别时，可以通过指纹认证来快速准确地进行“人证同一性”认定，有效防范冒用他人证件以及伪造证件等事件的发生。

　　将以CPU卡作为数据存储载体的“一卡通”系统进行功能扩展，可以实现考勤、巡更、外出人员管理、访客管理、会议签到功能等，甚至更进一步地实现停车场管理、电梯管理、能源控制管理。

　　综上所述，由于CPU卡自身的技术优势，可以将应用CPU卡的“一卡通”系统改造成功能齐全、安全认证到位的智能化“一卡通”系统。

　　4、CPU卡推广的挑战

　　就目前的CPU卡而言，卡片成本、与现有“一卡通”系统的兼容性以及易用性是其进一步应用的主要挑战。

　　目前，一般的CPU卡成本较传统的非接触式IC卡高出一倍，对于交通一卡通、银行卡等这些相对高端的应用能够接受，而对于企业事业单位“一卡通”系统、校园一卡通、停车场管理系统等应用，这种居高不下的成本必将限制其在这些领域的发展。

　　现阶段，大量的非接触IC卡系统特别是读写设备，基本上都是构建在MIFARE技术体系上。对于这么多的应用来讲，更换所有基础设施显然不是很现实，往往会造成成本的提高。那么，具有一个良好兼容性的CPU卡升级方案才是CPU技术快速发展的主要推力。

　　在CPU卡拓展非常好的领域，如交通一卡通、金融和电子政务等，因为应用对系统的交互性要求非常高，所以都有一个通用标准和规范。因此具有一个“即插即用”的CPU卡解决方案对CPU技术在这个领域的快速发展尤为重要。

　　着眼以上挑战，在对CPU卡进行选型时，一定要注意卡片成本、兼容性、易用性，只有这样才可以有力推动CPU卡技术在各领域的应用和发展。

　　5、结束语

　　总体来讲，“一卡通”系统的发展将更加迅速，应用也更加丰富。安全、集成将是其发展的目标与研究方向，对现有的系统进行升级并加以整合，已势在必行。由于CPU卡具备良好的安全加密特性，所以比较适用于安全防护类产品的应用。特别是高存储容量特性使其更适用于“一卡通”系统，实现一卡多用的目标。现阶段，使用CPU卡作为“一卡通”系统的升级卡，应该是不错的选择。