第1章智能卡、射频识别标签和物联网概论1
1.1智能卡和射频识别标签的基础知识1
1.1.1智能卡概述1
1.1.2接触式IC卡的读写器2
1.1.3射频识别标签与读写器2
1.2IC卡的应用3
1.3智能卡和RFID标签的安全问题4
1.3.1影响安全的若干基本问题4
1.3.2安全措施5
1.3.3密钥与认证5
1.4识别卡和RFID标签的国际标准6
1.5智能卡、RFID标签和物联网的诞生与发展8
1.6智能卡与RFID标签的架构10
1.6.1接触式IC卡的架构10
1.6.2非接触式IC卡和RFID的架构11
1.7本书的特点和内容简介11
习题13
第2章\[b\]磁卡14
2.1磁卡尺寸、磁条和磁道位置14
2.2磁条编码技术15
2.3低矫顽力磁条和高矫顽力磁条18
2.3.1基本概念及有关参数18
2.3.2测试方法19
2.3.3低矫顽力磁条19
2.3.4高矫顽力磁条20
2.4金融交易卡21
2.5主账号格式23
2.6磁卡存在的问题24
习题25
第3章IC卡信息编码（数据元、数据对象和文件）26
3.1ASN.1的基本编码规则26
3.1.1编码结构（BERTLV）26
3.1.2通用类编码28
3.2IC卡使用的数据对象29
3.2.1数据对象的格式29
3.2.2数据对象的标记分配30
3.2.3编码举例33
3.3IC卡的文件系统34
3.3.1文件的种类34
3.3.2结构选择方法、数据引用方法和文件控制信息35
习题38
第4章接触式IC卡的物理特性、触点、电信号和传输协议、ISO/IEC 7816311040
4.1接触式集成电路卡的物理特性40
4.2接触式集成电路卡的触点尺寸和位置40
4.3接触式集成电路卡的电信号和传输协议41
4.3.1触点的功能41
4.3.2接触式IC卡的操作过程和卡的复位42
4.3.3异步传输的复位应答ATR45
4.3.4历史字符49
4.3.5协议和参数选择PPS52
4.3.6异步半双工字符传输协议（T=0和T=1）53
4.4接触式集成电路卡(同步卡)的电信号和复位应答57
4.4.1触点的电特性57
4.4.2卡的复位57
4.4.3复位应答59
4.4.4触点的停活60
4.5\[a\]接触式集成电路USB卡电气接口和操作规程ISO/IEC 78161260
习题61
第5章智能卡的安全和鉴别63
5.1对智能卡安全的威胁63
5.2物理安全63
5.3逻辑安全64
5.3.1用户鉴别64
5.3.2存储区域保护66
5.3.3智能卡的通信安全与保密67
5.4密码技术69
5.4.1对称密码体制71
5.4.2非对称密码体制79
5.4.3单向密码体制83
5.4.4密钥管理84
5.5智能卡的安全使用85
习题87
第6章智能卡的命令系统和安全体系88
6.1智能卡和读写器之间的命令响应对88
6.2智能卡的安全体系结构95
6.2.1安全状态、安全属性和安全机制简介95
6.2.2安全属性96
6.2.3安全支持数据元100
6.3安全报文101
6.3.1SM字段和SM数据对象101
6.3.2\[a\]基本SM数据对象103
6.3.3\[a\]辅助的SM数据对象105
6.3.4\[a\]安全环境107
6.3.5\[a\]安全的命令响应对109
6.4在ISO/IEC 7816中定义的命令112
6.4.1管理卡和文件的命令113
6.4.2数据单元处理命令119
6.4.3记录处理命令121
6.4.4数据对象处理命令128
6.4.5安全处理命令131
6.4.6传输处理命令140
6.4.7\[a\]用于结构化卡查询语言的处理命令141
6.4.8多应用环境的应用管理命令153
习题156
第7章射频识别技术基础(IC卡和RFID标签）158
7.1射频识别系统结构158
7.2射频技术160
7.2.1基带信号与载波调制信号160
7.2.2数字信号的编码方式161
7.2.3调制方式162
7.2.4负载调制和反向散射调制164
7.2.5表面声波电子标签的识别167
7.3扩频技术168
7.4多路存取（多标签射频识别）170
7.5无线局域网173
7.5.1IEEE 802.11体系结构173
7.5.2IEEE 802.11标准频谱174
7.5.3蓝牙无线网174
7.5.4无线局域网的特点175
习题175
第8章非接触式IC卡国际标准ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693176
8.1ISO／IEC 144432 射频能量和信号接口176
8.1.1能量传送176
8.1.2信号接口（Type A和Type B)177
8.2ISO/IEC 144433 初始化和防冲突180
8.2.1轮询180
8.2.2Type A——初始化和防冲突180
8.2.3Type B——初始化和防冲突190
8.3ISO/IEC 144434传输协议197
8.3.1PICC Type A的激活序列198
8.3.2\[a\]半双工分组传输协议200
8.4ISO/IEC 156932空中接口和初始化203
8.4.1VCD到VICC的通信信号接口203
8.4.2VICC到VCD的通信信号接口205
8.5ISO/IEC 156933防冲突和传输协议208
8.5.1命令和响应的通用格式、VICC状态及其转换209
8.5.2防冲突211
8.5.3命令和响应214
8.6\[b\]扩展协议和扩展命令217
8.6.1扩展协议217
8.6.2扩展协议中的防冲突管理218
8.6.3扩展协议——VICC响应格式221
8.6.4扩展协议命令224
习题225
第9章RFID标签空中接口标准ISO/IEC 18000系列227
9.1概述227
9.2空中接口标准化参数227
9.3ISO/IEC 180003：13.56MHz频率下的空中接口通信参数230
9.3.1模式1（M1）： 物理层、防冲突系统和协议230
9.3.2模式2（M2）： 物理层和媒体访问控制参数230
9.3.3模式2（M2）: 命令与响应237
9.3.4模式2（M2）： 防冲突管理240
9.4\[b\]ISO/IEC 180006: 860～960MHz频率下的空中接口通信参数242
9.4.1概述242
9.4.2参数表243
9.4.3FM0返回链路(适合于类型A和类型B)244
9.4.4类型A前向链路（编码、数据元、协议和冲突仲裁）245
9.4.5类型A： 命令与响应249
9.4.6类型B前向链路（编码、数据元、协议和冲突仲裁）250
9.4.7类型B： 命令与响应254
9.5\[b\]ISO/IEC 180007：433MHz频率下的有源标签空中接口通信参数257
9.5.1物理层257
9.5.2数据链路层（数据包、命令响应）257
9.5.3标签采集和冲突仲裁260
习题260
第10章IC卡及其专用芯片262
10.1\[b\]存储器卡芯片262
10.2IC卡的逻辑加密芯片(接触式IC卡)264
10.2.1名词解释264
10.2.2功能框图265
10.2.3芯片内部存储区域分配(举例)266
10.2.4ATMEL公司的逻辑加密卡芯片267
10.2.5SIEMENS公司的逻辑加密卡芯片272
10.2.6熔丝电路278
10.3非接触式IC卡Mifare279
10.3.1Mifare standard280
10.3.2Mifare PRO284
10.4移动通信中的SIM卡286
10.4.1SIM卡概述286
10.4.2SIM卡的结构和工作原理287
10.4.3SIM卡的数据结构289
10.5智能卡的硬件环境和芯片291
10.5.1智能卡的微处理器292
10.5.2智能卡的存储器297
习题300
第11章智能卡的操作系统301
11.1COS概述301
11.2一个简单的IC卡操作系统(SCOS)示例302
11.3COS的体系结构306
11.4COS的命令系统312
11.5COS设计原则314
11.6COS的测试317
11.6.1测试原则317
11.6.2设计工具与测试仪器318
11.6.3测试举例（SCOS的测试）318
11.7\[a\]Java智能卡321
11.7.1Java语言及简单程序举例321
11.7.2Java虚拟机322
11.7.3Java智能卡324
习题330
第12章IC卡和RFID标签的读写器331
12.1IC卡读写器的组成331
12.2IC卡适配插座332
12.3接触式IC卡读写器的接口电路和读写控制333
12.3.1接触式IC卡读写器的接口电路333
12.3.2接触式IC卡读写器的控制与读写技术334
12.4非接触式IC卡和RFID读写器的接口电路和读写控制338
12.4.1非接触式IC卡读写器的基本结构338
12.4.2\[b\]MFRC500高集成度读写芯片339
12.5读写器在系统中的地位和发展趋势350
12.5.1读写器在系统中的地位和种类350
12.5.2射频识别读写器的发展趋势351
习题352
第13章测试技术与标准353
13.1概述353
13.2IC卡的一般特性测试353
13.3接触式IC卡物理特性和电气特性测试方法354
13.3.1接触式IC卡物理特性测试方法354
13.3.2测试设备355
13.3.3异步卡（接触式IC卡）电气特性测试方法355
13.3.4读写器电气特性 355
13.3.5接触式IC卡逻辑操作的测试方法356
13.3.6读写器逻辑操作测试方法357
13.4非接触式卡测试方法358
13.5智能卡命令系统的测试358
习题363
第14章物联网技术基础365
14.1概述365
14.1.1物联网定义365
14.1.2物联网体系结构365
14.2条形码366
14.3RFID标签370
14.4传感器和传感网371
14.4.1传感器371
14.4.2传感网372
14.4.3物联网与互联网的关系373
14.5移动通信技术374
14.6无线网375
习题376
第15章智能卡应用377
15.1中华人民共和国第二代居民身份证377
15.2北京市政交通一卡通378
15.3中国金融集成电路卡规范（电子钱包/电子存折）379
15.3.1电子钱包/电子存折卡的机电特性和传输协议379
15.3.2EP/ED的文件结构、应用选择和应用文件382
15.3.3EP/ED的命令与运行状态387
15.3.4EP/ED的安全机制和密钥管理390
15.3.5EP/ED的交易流程394
15.3.6中国金融集成电路卡新规范399
15.4借记/贷记IC卡规范和终端规范399
15.4.1文件和数据对象列表399
15.4.2借记/贷记IC卡交易流程400
习题403
第16章RFID和物联网的应用404
16.1RFID的应用404
16.1.1一位系统404
16.1.2RFID在生产流水线中的应用404
16.1.3RFID在井下人员跟踪管理中的应用406
16.1.4RFID在图书管理中的应用408
16.1.5RFID在供应链管理中的应用409
16.1.6射频识别不停车收费系统411
16.2物联网的应用412
16.2.1物联网在物流业中的应用412
16.2.2物联网在交通管理系统中的应用413
16.2.3物联网在电网管理系统和其他系统中的应用415
16.3物联网与云计算416
习题418
附录A识别卡领域国际标准制定情况419
附录B\[a\]RSA密码算法的实现423
附录C智能卡的生命周期428
C.1智能卡设计与制造428
C.1.1芯片设计428
C.1.2\[a\]芯片制造429
C.1.3模块制造431
C.1.4卡片制造432
C.2IC卡的初始化432
C.3个人化和发行433
C.4使用阶段433
C.5使用终结阶段433
附录D本课程的教学探讨434
D.1课前的必备知识和附录D的内容434
D.2智能卡和RFID标签中的数据434
D.3智能卡、RFID标签和物联网的安全436
D.3.1一般数据的差错校验与纠错437
D.3.2数据的安全保证437
D.3.3智能卡的安全体系（学习导引）438
D.4教学安排的几点设想439
D.4.1各章教学内容安排的参考意见439
D.4.2智能卡的硬件(SoC、命令系统)和软件(COS)的学习安排440
附录E英文缩写词442
参考文献4491.1智能卡和射频识别标签的基础知识1
1.1.1智能卡概述1
1.1.2接触式IC卡的读写器（接口设备）2
1.1.3射频识别标签与读写器2
1.2IC卡的应用3
1.3智能卡和RFID标签的安全问题4
1.3.1影响安全的若干基本问题4
1.3.2安全措施5
1.3.3密钥与认证5
1.4识别卡和RFID标签的国际标准6
1.5智能卡、RFID标签和物联网的诞生与发展8
1.6智能卡与RFID标签的架构10
1.6.1接触式IC卡的架构10
1.6.2非接触式IC卡和RFID的架构11
1.7本书的特点和内容简介11
习题12
第2章磁卡14
2.1磁卡尺寸、磁条和磁道位置14
2.3低矫顽力磁条和高矫顽力磁条18
2.3.1基本概念及有关参数18
2.3.2测试方法19
2.3.3低矫顽力磁条19
2.3.4高矫顽力磁条20
2.4金融交易卡FTC21
2.5主账号格式23
2.6磁卡存在的问题24
习题25
第3章IC卡信息编码26
3.1ASN.1的基本编码规则26
3.1.1编码结构26
3.1.2通用类编码28
3.2IC卡使用的数据对象29
3.2.1数据对象的格式30
3.2.2数据对象的标记分配30
3.2.3编码举例33
3.3IC卡的文件系统34
3.3.1文件的种类34
3.3.2结构选择和数据引用方法35
思考题38
第4章接触式IC卡的物理特性、触点、电信号和传输协议40
4.1接触式集成电路卡的物理特性40
4.2接触式集成电路卡的触点尺寸和位置40
4.3接触式集成电路卡的电信号和传输协议41
4.3.1触点的功能41
4.3.2接触式IC卡的操作过程和卡的复位42
4.3.3异步传输的复位应答ATR45
4.3.4历史字符49
4.3.5协议和参数选择PPS52
4.3.6异步半双工字符传输协议53
4.4接触式集成电路卡(同步卡)的电信号和复位应答57
4.4.1触点的电特性57
4.4.2卡的复位57
4.4.3复位应答59
4.4.4触点的停活60
4.5\[a\]ISO/IEC 781612接触式集成电路USB卡电气接口和操作规程60
习题61
第5章智能卡的安全和鉴别63
5.1对智能卡安全的威胁63
5.2物理安全63
5.3逻辑安全64
5.3.1用户鉴别64
5.3.2存储区域保护66
5.3.3智能卡的通信安全与保密67
5.4密码技术69
5.4.1对称密码体制71
5.4.2非对称密码体制79
5.4.3单向密码体制83
5.4.4密钥管理84
5.5智能卡的安全使用85
习题87
第6章智能卡的命令系统和安全体系88
6.1智能卡和读写器之间的命令响应对88
6.2智能卡和读写器之间的命令响应对95
6.2.1安全体系结构95
6.2.2安全属性96
6.2.3\[a\]安全支持数据元100
6.3安全报文101
6.3.1SM字段和SM数据对象101
6.3.2\[a\]基本SM数据对象103
6.3.4安全环境107
6.3.5安全的命令响应对109
6.4在ISO/IEC 7816中定义的命令112
6.4.1管理卡和文件的命令113
6.4.2数据单元处理命令119
6.4.3记录处理命令121
6.4.4数据对象处理命令128
6.4.5安全处理命令131
6.4.6传输处理命令140
6.4.7\[a\]用于结构化卡查询语言的处理命令141
6.4.8多应用环境的应用管理命令154
习题157
第7章射频识别技术基础158
7.1射频识别系统结构158
7.2射频技术160
7.2.1基带信号与载波调制信号160
7.2.2数字信号的编码方式161
7.2.3调制方式162
7.2.4负载调制和反向散射调制164
7.2.5表面声波电子标签的识别167
7.3扩频技术168
7.4多路存取（多标签射频识别）170
7.5无线局域网173
7.5.1IEEE 802.11体系结构173
7.5.2IEEE 802.11标准频谱174
7.5.3蓝牙无线网174
7.5.4无线局域网特点175
习题175
第8章非接触式IC卡国际标准ISO/IEC 14443和ISO/IEC 15693176
8.1ISO／IEC 144432 射频能量和信号接口176
8.1.1能量传送176
8.1.2信号接口177
8.2ISO/IEC 144433 初始化和防冲突180
8.2.1轮询180
8.2.2Type A——初始化和防冲突180
8.2.3Type B——初始化和防冲突190
8.3ISO/IEC 144434传输协议197
8.3.1PICC Type A的激活序列198
8.3.2半双工分组传输协议200
8.4ISO/IEC 156932空中接口和初始化203
8.4.1VCD到VICC的通信信号接口203
8.4.2VICC到VCD的通信信号接口205
8.5ISO/IEC 156933防冲突和传输协议208
8.5.1命令（请求）和响应的通用格式、VICC状态及其转换209
8.5.2防冲突211
8.5.3命令和响应214
8.6扩展协议和扩展命令217
8.6.1扩展协议217
8.6.2扩展协议中的防冲突管理218
8.6.3扩展协议——VICC响应格式221
8.6.4扩展协议命令224
习题225
第9章RFID标签空中接口标准ISO/IEC 18000系列227
9.1概述227
9.2空中接口标准化参数227
9.3ISO/IEC 180003：13.56MHz频率下的空中接口通信参数230
9.3.1模式1（M1）： 物理层、防冲突系统和协议230
9.3.2模式2（M2）： 物理层和媒体访问控制参数230
9.3.3模式2（M2）: 命令与响应237
9.3.4模式2（M2）： 防冲突管理240
9.4ISO/IEC 6 860～960MHz频率下的空中接口通信参数242
9.4.1概述242
9.4.2参数表243
9.4.3FM0返回链路(适合于类型A和类型B)244
9.4.4类型A前向链路（编码、数据元、协议和冲突仲裁）245
9.4.5类型A： 命令与响应249
9.4.6类型B前向链路（编码、数据元、协议和冲突仲裁）250
9.4.7类型B： 命令与响应254
9.5ISO/IEC 180007：433MHz频率下的有源标签空中接口通信参数257
9.5.1物理层257
9.5.2数据链路层（数据包、命令响应）257
9.5.3标签采集和冲突仲裁260
习题260
第10章IC卡及其专用芯片262
10.1存储器卡芯片262
10.2IC卡的逻辑加密芯片(接触式IC卡)264
10.2.1名词解释264
10.2.2功能框图265
10.2.3芯片内部存储区域分配(举例)266
10.2.4ATMEL公司的逻辑加密卡芯片267
10.2.5SIEMENS公司的逻辑加密卡芯片272
10.2.6熔丝电路278
10.3非接触式IC卡Mifare279
10.3.1Mifare standard280
10.3.2Mifare PRO284
10.4移动通信中的SIM卡286
10.4.1SIM卡概述286
10.4.2SIM卡的结构和工作原理286
10.4.3SIM卡的数据结构289
10.5智能卡的硬件环境和芯片291
10.5.1智能卡的微处理器291
10.5.2智能卡的存储器296
习题299
第11章智能卡的操作系统301
11.1COS概述301
11.2一个简单的IC卡操作系统示例302
11.3COS的体系结构306
11.4COS的命令系统312
11.5COS设计原则314
11.6COS的测试317
11.6.1测试原则317
11.6.2设计工具与测试仪器317
11.6.3测试举例（SCOS的测试）318
11.7Java智能卡320
11.7.1Java语言及简单程序举例321
11.7.2Java虚拟机322
11.7.3Java智能卡324
习题330
第12章IC卡和RFID标签的读写器331
12.1IC卡读写器的组成331
12.2IC卡适配插座332
12.3接触式IC卡读写器的接口电路和读写控制333
12.3.1接触式IC卡读写器的接口电路333
12.3.2接触式IC卡读写器的控制与读写技术334
12.4非接触式IC卡和RFID读写器的接口电路和读写控制338
12.4.1非接触式IC卡读写器的基本结构338
12.4.2MFRC500高集成度读写芯片339
12.5读写器在系统中的地位和发展趋势351
12.5.1读写器在系统中的地位和种类351
12.5.2射频识别读写器的发展趋势352
习题352
第13章测试技术与标准353
13.1概述353
13.2IC卡的一般特性测试353
13.3接触式IC卡物理特性和电气特性测试方法354
13.3.1接触式IC卡物理特性测试方法354
13.3.2测试设备355
13.3.3异步卡（接触式IC卡）电气特性测试方法355
13.3.4读写器电气特性 355
13.3.5接触式IC卡逻辑操作的测试方法356
13.3.6读写器逻辑操作测试方法357
13.4非接触式卡测试方法如下。358
13.5智能卡命令系统的测试358
思考题363
第14章物联网技术基础365
14.1概述365
14.1.1物联网定义365
14.1.2物联网R 体系结构365
14.2条形码（或称为条码）366
14.3RFID标签370
14.4传感器和传感网371
14.4.1传感器371
14.4.2传感网372
14.4.3物联网与互联网的关系373
14.5移动通信技术374
14.6无线网375
习题376
第15章智能卡应用377
15.1中华人民共和国第二代居民身份证377
15.2北京市政交通一卡通378
15.3中国金融集成电路(IC)卡规范（电子钱包/电子存折）379
15.3.1电子钱包（EP)/电子存折（ED)卡的机电特性和传输协议379
15.3.2EP/ED的文件结构、应用选择和应用文件382
15.3.3EP/ED的命令与运行状态387
15.3.4EP/ED的安全机制和密钥管理390
15.3.5交易流程394
15.3.6中国金融集成电路（IC)卡新规范399
15.4借记/贷记IC卡规范和终端规范399
15.4.1文件和数据对象列表399
15.4.2借记/贷记IC卡交易流程400
习题403
第16章RFID和物联网的应用404
16.1RFID的应用404
16.1.1一位系统404
16.1.2RFID在生产流水线中的应用404
16.1.3RFID在井下人员跟踪管理中的应用404
16.1.4RFID在图书管理中的应用407
16.1.5RFID在供应链管理中的应用409
16.1.6射频识别不停车收费系统411
16.2物联网的应用411
16.2.1物联网在物流业中的应用411
16.2.2物联网在交通管理系统中的应用413
16.2.3物联网在电网管理系统中的应用415
16.3物联网与云计算416
习题417
附录A识别卡领域国际标准制定情况419
附录BRSA密码算法的实现423
附录C智能卡的生命周期428
C.1智能卡设计与制造428
C.1.1芯片设计428
C.1.2芯片制造429
C.1.3模块制造431
C.1.4卡片制造432
C.2IC卡的初始化432
C.3个人化和发行433
C.4使用阶段433
C.5使用终结阶段433
附录D本课程的教学探讨434
D.1课前的必备知识和附录D的内容434
D.2智能卡和RFID标答中的数据434
D.3智能卡、RFID标签和物联网的安全436
D.3.1一般数据的差错校验与纤错437
D.3.2数据的安全保证437
D.3.3智能卡的安全体系（学习导引）438
D.4教学安排的几点设想439
D.4.1各章教学内容，安排的参考意见439
D.4.2智能卡的硬件(SoC、命令系统)和软件(cos)的学习安排440
附录D英文缩写词442
参考文献449