基于第二代身份證的無(wú)線(xiàn)手持式設備的研究

文章出處：http://psychicreadingswithdeb.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)手持式設備集讀卡、數據傳送和語(yǔ)音通訊于一體，另外還包括多項針對身份證的專(zhuān)用功能?；谠摲桨赋晒υO計了一款樣機，工程實(shí)踐驗證該方案切實(shí)可行。

    關(guān)鍵詞：身份證 Type B 自動(dòng)報警 驗證 解密

隨著(zhù)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(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，對信息讀取包括視讀和機讀兩種種方式，機讀方式需要經(jīng)過(guò)認證，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(guò)查驗人檢驗和遠程控制中心檢測兩種方式。因此，本文提出一種在原有移動(dòng)通訊終端（例如手機）的基礎上集成讀卡功能的方案，從而從達到讀卡、語(yǔ)音通訊和數據傳送的目的。通常情況下查驗身份證的人員都是國家的執法人員（警察等），他們可以通過(guò)視讀的方式簡(jiǎn)單識別身份證持有人的真偽，也可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)手持式設備讀出身份證信息并在該設備上顯示，同時(shí)還可以通過(guò)該移動(dòng)設備把身份證信息傳送到控制中心作進(jìn)一步的身份驗證，最后返回驗證結果。

另外，針對閱讀第二代身份證的設備，除了讀卡（查驗身份證）、語(yǔ)音通訊和數據傳送功能以外，它還具有一些專(zhuān)用功能，例如單鍵報警、自動(dòng)報警、工作量統計、自檢、密碼保護以及預留功能等。對于警務(wù)人員來(lái)說(shuō)，這種設計方案將會(huì )減輕他們的裝備負擔，從而大大提高工作效率。

1 原理設計

本無(wú)線(xiàn)手持式設備是在已有的移動(dòng)通訊終端的基礎上集成讀卡模塊。這里的移動(dòng)通訊終端實(shí)際上使用的是已有的手機開(kāi)發(fā)平臺。設備的原理結構圖如圖1所示，其工作過(guò)程是：當IC卡身份證進(jìn)入到讀卡天線(xiàn)的有效范圍內時(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，然后送給手機的處理器，由用戶(hù)選擇是否發(fā)送給控制中心進(jìn)行遠程驗證。因此從功能上該設備可分為兩部分：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)和數據傳送功能，這里將主要介紹手機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準為ISO/IEC14443的Type B協(xié)議，它們的數據傳輸率為106kbps（載波頻率為13.56MHz）。由于兩者之間的數據主要是彩色照片以及個(gè)人的身份信息，數量量較?。ú怀^(guò)4K字節），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標準的所有IC卡。

另外，根據實(shí)際需要還可以添加其它功能部件，例如增加數碼相機功能、增加藍牙耳機插孔等，同時(shí)還應該預留接口以便擴展。

2 功能描述

由于閱讀身份證的無(wú)線(xiàn)手持式設備的特殊性，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的功能用途：

·通話(huà)功能：支持GSM網(wǎng)絡(luò )內的語(yǔ)音通話(huà)。

·短信息（SMS）功能：支持短信息發(fā)送/接收功能。對于未攜帶身份證的被查驗人，可以通過(guò)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，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數據傳輸功能和內嵌的網(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。

·數碼相機功能：內置30萬(wàn)像素數碼相機。

·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數據傳輸功能和內嵌的網(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。

·數碼相機功能：內置30萬(wàn)像素數碼相機。

·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標準的非接觸式身份證，具體有：

·識別假身份證：所讀的身份證是否為ISO14443 TYPE B卡。

·驗證所讀出的數據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）。

·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(guò)密碼認證的用戶(hù)才能夠使用設備。

·單鍵報警功能：利用所設置的專(zhuān)用隱蔽式報警鍵，3s內連續按3次即可觸發(fā)該功能。

·自動(dòng)報警功能：系統自檢通過(guò)后進(jìn)入提示狀態(tài)，在有限時(shí)間（可設置）內如果未通過(guò)密碼認證，則進(jìn)入自動(dòng)報警狀態(tài)。

·數據清除功能：對已查驗的機讀身份證信息自動(dòng)清除，主要是為了保護被查驗人的個(gè)人隱私。

·工作量統計功能：查驗身份證的個(gè)數自動(dòng)累計，主要用于統計工作量。

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

3 設計實(shí)現

系統的硬件結構圖如圖1所示，即在原有的手機平臺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，手持式設備的最終尺寸主要取決于手機的大小。

系統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。在硬件和軟件設計方面，通訊部分和讀卡部分不管是從功能上還是從結構上都是獨立的，因此讀卡部分的加入對系統的復雜度影響不大，這樣大大減輕了硬、軟件的設計負擔。從軟件工程的角度看，這種設計結構更容易維護和升級。

圖3所示為設備的工作流程圖，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)：系統對各個(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)始計時(shí)。

正常工作狀態(tài)：在規定時(shí)間內密碼驗證通過(guò)后，系統即進(jìn)入正常工作狀態(tài)，自動(dòng)統即進(jìn)入正常工作狀態(tài)，自動(dòng)連接到GPRS網(wǎng)上（在GPRS未覆蓋地區連接GSM網(wǎng)）。此時(shí)可以進(jìn)行語(yǔ)音通話(huà)、數據傳輸、閱讀（驗證）身份證等。

自動(dòng)報警狀態(tài)：在規定的時(shí)間內密碼驗證未通過(guò)，系統即進(jìn)入自動(dòng)報警狀態(tài)，自動(dòng)連接到GPRS網(wǎng)上（在GPRS未覆蓋地區連接GSM網(wǎng)），連續向控制中心發(fā)送報警信息。對于合法用戶(hù)的誤操作，他可以通過(guò)按取消鍵來(lái)取消報警。

單鍵報警狀態(tài)：使用人員在規定時(shí)間內連續按下3次隱蔽的報警鍵后，系統即進(jìn)入單鍵報警狀態(tài)，以GPRS數據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)：如果系統自檢未通過(guò)，則進(jìn)入故障狀態(tài)，提示本機出現故障。

在我國開(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平臺上集成讀取身份證卡的功能，這樣該設備將具有讀卡、語(yǔ)音通訊和數據傳輸的功能，同時(shí)由于該設備的特殊性筆者還添加了大量的專(zhuān)用功能。這種設計方案便得使用該設備的警務(wù)人員大大減輕了裝備的負擔從而提高了工作效率。

展望IC卡技術(shù)的發(fā)展，CPU卡、Java卡、生物認證卡、一目測通技術(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)本方案對這種未來(lái)的身份證技術(shù)也會(huì )有很強的兼容性，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(wú)線(xiàn)手持式技術(shù)一定會(huì )大有應用前景的。