兼容常用卡种的读写接口模组设计与实现

本文围绕基于燃气行业售气系统的卡片兼容性问题进行了研究。本文对当前行业内存在的售气系统存在的问题进行深入的分析和探讨，针对当前系统中存在的问题，提出了对应的改进方法，最终制定出了一套行之有效的安全解决方案。针对卡片兼容性的问题，采用自研安全读卡器来进行多卡种的识别判断，最终实现一个读卡器自动识别多种卡片。最后，对所做的研究进行软硬件研发，对其所有的功能进行实现与测试。实验的结果验证了本文提出的设计方案在卡片的兼容性上能够满足设计需求。本文的研究工作，最终在燃气行业上对应的系统上得到了实现，本文的研究成果对燃气行业售气系统的架构具有一定的指导意义与对应的实际价值。

当前系统的多卡种兼容性问题主要是有多种卡片，且每个卡片购气系统互相不兼容导致。因为燃气表具的安装不是一蹴而就的，是有一个过程，每年安装更换固定数量的表具，长时间的气表迭代造成了厂商数量的多样性，同一个厂商在不同阶段又有可能提供不同种类的表具，对应的问题就是系统中卡片的多样性。当前系统中的表具大致分为以下几种：不含任何智能化结构的纯机械式燃气表、使用存储卡的IC 卡燃气表、使用逻辑加密卡的IC 卡燃气表和使用CPU 卡的智能燃气表，使用NB-IOT 技术的物联网燃气表。

因为系统中不同的表具对应着不同种类的卡片，且购气系统由厂家提供，所以不同种类的卡片是在不同的购气系统中购气。比如厂商A 提供的是使用AT24C0X 卡片的表具，对应着使用A 购气系统，且配备的A 读卡器能适配AT24C0X 卡片；厂商B 提供的是使用SLE4442 卡片的表具， 对应着使用B 购气系统，且配备的B 读卡器能适配SLE4442 卡片；厂商C 提供的是使用CPU 卡片的表具，对应着使用C购气系统，且配备的C 读卡器能适配CPU 卡片。不同的系统不能兼容不同的读卡器，不能兼容不同的卡片，不同的系统形成了一个个孤岛，为操作人员操作购气系统带来了较大的不便。

鉴于以前多卡种的情况，本文设计了一套有别于普通卡的一套体系，其中包括CPU 卡技术规范，密钥管理系统，加密机使用规范，工具卡使用规范，表具开发规范等一系列的规范。本文只讨论CPU 用户卡部分， 别的部分不在本文的讨论范畴。

规范规定的CPU 卡为符合中国金融集成电路(IC)卡规范的卡片， 由燃气公司定义卡片的卡文件结构、钱包文件大小、密钥的生成规则以及导入规则。卡片发行后，会提供给表商，表商根据对应的规范进行表具研发。规范由燃气公司制定，表商根据相同的规范进行研发， 这样所有的表商提供给燃气公司的表具都是遵循统一规范，卡片只需使用一种卡片，即可适配所有表具， 推广以后即可解决当前系统中多卡种并存的问题，以某燃气公司为例，有五家表商对新型的卡片规范进行适配，以后提供给燃气公司的表具都会适配最新的CPU 卡。随着时间的推进，存量的IC 卡表用户会越来越少，最终全部更换成CPU 卡表。

上面提供了多卡种问题的解决方案，但是当前系统中还是几种卡片并存的局面，所以安全读卡器也是需要对当前系统中存量的IC 卡进行适配。