北华大学毕业设计（论文）
开始 对MC14489初始化 从EEPROM中取数进行代码转换 发送命令（一个字节） 发送剩余电量（三个字节） N 发送完否？ Y 发送累计用电量数据（五个字节） 发送完否？ Y RETI N
图5.16 显示子程序流程图
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5.5 系统安全性分析
SLE4442卡中的数据若以明文形式存储,其安全程度将极大地降低。因此，有必要针对SLE4442卡的自身特点研究出一种比较安全的加密方法，将欲存储的全部数据加密之后以密文形式写入卡中，在读卡时必须先进行解密才可得到原始数据。因此即使非法的个人或组织利用IC卡读写器读出卡中数据的内容，得到的也是难以破译的密文。这样SLE4442卡的读写操作都受到严格的限制和保护，安全性必将提到极大提高。
逻辑加密卡的密码安全关系到其加密性能的存在与否。新购进的批量IC卡一般拥有相同的通用密码CP。生成和保护IC卡新密码FP的基本步骤如下：
（1）收费站计算机管理系统安装初始化过程中，由管理员输入该收费站的特征号，如电表生产厂号FN、所属局号BN、站号SN，系统将这三个数存入加密锁模块字存储序列。
（2）在给新用户开户时，为新用户按次序分配一个唯一的用户号（卡号）ID及产生一个动态随机数RA，产生卡新密码FP，并以之取代IC卡原通用密码CP，并将RA加密后写在IC卡上。
（3）第一次仪表插卡，电表程序读用户号ID和密文，对其解密，核对卡新密码，保留用户号ID。
（4）第一次购买，系统软件读卡上用户号ID以及加密锁内的FN，BN，RA和SN，生成IC卡新密码FP，核对密码正确后，进行正常购买写卡操作。然后，产生一个新的动态随机数，生成新的中间密码，加密后写在IC卡上。
这样实现了一卡一密，一次一密，并保证电表和IC卡之间一一对应关系。这种IC卡密码安全方案的优势在于管理系统内并不存储每张IC卡的新密码FP，而是每次购买时根据公开的用户号ID运行不公开的算法生成，再加上电表初置IC卡密码时IC卡传送的是中间密码，且只出现一次并混杂在以随机数填充的众多IC卡单元中，这样就从各个环节最大限度保证了IC卡密码不泄露。
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结 论
本系统所涉及的主要内容有:IC卡的基础知识；硬件的选用、硬件设计和功能分析；主程序、插卡中断子程序、用户卡子程序、脉冲中断子程序和显示子程序的软件设计以及数据安全设计。通过对系统中涉及的硬件的选用和组合,使整个系统的功耗和稳定性达到较好效果。通过对IC卡的选用和内部存储器的合理分配以及对程序的合理设计增强了IC卡中数据的安全性。本文对IC卡密码安全和数据校验等几个方面也进行了讨论。
本设计是在原有家用机械电表的基础上重新进行设计,使其完成如下功能:
购电信息读入功能；用电量采样与累计功能；自动控制功能；数字显示功能；报警功能；信息辩识功能；回读功能；防盗电功能。
系统硬件电路的设计思想是:在保证系统功能及运行可靠的前提下,尽可能降低成本。故本系统是以原有家用机械电表为基表改装而成,以单片机构成控制和处理信息的核心部分。
IC卡作为信息载体在近半个世纪的发展中对人类信息技术的发展起到了巨大的作用。IC卡一出现便受到了人们的重视,如今它的发展已经历存储卡、逻辑加密卡到现在的智能卡阶段,并有取代磁卡的趋势。所以,对IC卡的研究也成为信息技术研究中的重要部分。IC卡技术的不断发展以及国内相关行业服务意识的提高,在与居民用户日常生活相关的计量表中使用IC卡技术已经得到了迅速的推广和广泛的应用。目前在电表、水表、燃气表以及暖气热力表中都已经开始采用IC卡作为抄表收费、控制以及数据管理的媒介。
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参 考 文 献
[1]白雪鹏．基于智能卡的预付费煤气表应用系统[D]．吉林大学，2004 ． [2]张峰．基于智能卡技术的安全应用研究[D]． 北京交通大学， 2007 ．
[3]杜耀华，李治斌．基于单片机的逻辑加密IC卡读写器的设计[J]．计算机应用，2005，21(2):39-41．
[4]林卫星，马常旺．IC卡处理及安全设计[J]．电测与仪表，2006，27(3):34-36． [5]过幼南．采用IC卡的复费率电能表[J]．电子技术，2007，21(4):19-21． [6]王卓人．IC卡的技术与应用[M]．北京:电子工业出版社，2006．49-91，104-131． [7]段丽斌．智能卡技术应用[M]．北京:电子工业出版社，2005．70-90．
[8]QI Wei gui，ZHU Xue li．DMC modified algorithm based on time series prediction principle[J]．Harbin:Journal of Harbin Institute of Technology，2007，18(2):327-331．
[9]符彦惟．IC卡终端系统的开发[J]．江苏石油化工学院，2002，18(3):29-33 [10]宋文阁．单片机控制IC卡电子锁[J]．大连轻工业学院学报，2004，22(3):5-7 [11]王洪．IC卡预收费电度表[J]．机械与电子，2003，12(5):51-53
[12]王爱英．智能卡技术:IC卡[J]．北京:清华大学出版社，2000，10(6):45-69，66-69
[13]段丽斌．智能卡技术应用[M]．北京:电子工业出版社，2005．70-90
[14]何立民．单片机应用系统设计[M]．北京:北京航空航天大学出版社，2005．22-28，134-140
[15]王卓人．IC卡的技术与应用[M]．北京:电子工业出版社，2002．49-91，104-131 [16] Dijk E V，Spruijt H．PWM-Switch Modeling of DC-DC Converters[J]．IEEE Transactions on Power Electronics，1995，10(6) :659-665．
[17]周明德．微型计算机系统原理分析与应用[M]．北京:清华大学出版，2001．8-37 [18]于宏军．智能IC卡技术全书[M]．北京:电子工业出版社，2003．138-155 [19]高传善．接口与通信[M]．上海:复旦大学出版社，2000．50-55，103-130 [20]胡汉民．单片机原理及接口设计[M]．北京:清华大学出版社，2004．33-35 [21]刘景宁，陈涛．IC卡技术在预收费电度表系统中的应用[J]．微型机与应用，1997，55(8):23-24
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