论文部分内容阅读
非接触式IC卡又称为射频卡,是IC卡领域的一项新兴技术,它是射频识别技术和IC卡技术相结合的产物。由于非接触式IC卡具有操作快捷、抗干扰性强、工作距离灵活、安全性高、便于“一卡多用”等特点,在自动收费、身份识别和电子钱包等领域具有接触式IC卡所无法比拟的优越性,具有广阔的市场前景。非接触式IC卡读写器是非接触式IC卡应用系统的关键设备之一,再加上近来应用广泛的非接触式IC卡Mifare 1卡的破解事件,设计一款更为安全有效的读写器对于构建一个安全的应用系统来说有着重要的意义。本文设计了基于MFRC500射频基站芯片和STC89C52RC单片机的非接触式IC卡读写器,并用该读写器结合所设计的上位机软件实现了Mifare 1 S50卡的读写卡操作、电子钱包操作、密码操作以及各块存储方式的控制;最后针对现有的低成本Mifare 1卡应用系统,提出了通过第三方加密算法AES对读写器和卡片之间传输的数据进行加密,并在读写器以及上位机上设计更为安全有效的认证方案,从而能够使得Mifare经典算法的破解不会对现有的系统构成威胁。本文在论述了非接触式IC卡Mifare 1 IC S50的三步认证过程、内部存储区结构特点、访问方式与权限以及非接触式IC卡所必须符合的国际标准ISO/IEC 14443的基础上,完成了非接触式IC卡读写器软硬件设计。硬件部分设计主要包括MCU控制部分设计、射频部分设计、天线部分设计、串行通信电路设计、声音提示及显示部分的设计等,给出了部分原理图;其中详细讨论了读写器天线的设计方法。软件设计包括射频基站芯片RC500的基本操作程序设计、Mifare卡的操作程序设计、读写器与上位机之间通信程序设计以及上位机软件的编写等。最后提出了AES算法在低成本Mifare 1卡系统中的应用,并设计了系统安全认证方案。实际运行结果表明本文设计的读写器能够完成Mifare 1卡的所有操作,并且在此读写器上可以进行安全认证机制的设计以及实验,对于开发安全有效的RFID系统提供可靠的实验平台。