多核心平行处理非接触式晶片卡读写机.pdf

本发明有关一种多核心平行处理非接触式晶片卡读写机，该读写机包含数个安全存取模组、与该数个安全存取模组个别对应连接的数个安全存取模组介面控制器、一天线单元、一卡型辨识单元及一主控制器。该主控制器以多工模式与该数组安全存取模组介面控制器电性连接；再者，各组安全存取模组介面控制器包含一独立的处理器用以处理所对应的安全存取模组的读卡程序及安全金钥，达成较快速地认证多个不同的票证营运组织，且能提高认证读取的安全性以及金钥机制修改的便利性。

权利要求书
1.  一种多核心平行处理非接触式晶片卡读写机，其特征在于，其用 来配合非接触式晶片卡相互认证以取得卡片内容及其所属票证营运系 统，包括：
数个安全存取模组；
数个安全存取模组介面控制器，各安全存取模组介面控制器对应该 数个安全存取模组中的一个电性连接，各安全存取模组介面控制器包含 一个独立的处理器用以处理所对应的安全存取模组的读卡程序及安全金 钥；
一天线单元，其可和该非接触式晶片卡进行无线讯号的接收与传输 以读取该非接触式晶片卡的卡片型态；
一卡型辨识单元，其与该天线单元电性连接，并确认符合该天线单 元读取的该非接触式晶片卡的卡片型态后取得该卡号；及
一主控制器，其与该卡型辨识单元以及该数安全存取模组介面控制 器个别电性连接，使得该卡型辨识单元所取得的卡号资料可通过该主控 制器以多工模式传输至各安全存取模组介面控制器，且借由各安全存取 模组介面控制器的处理器来处理所对应的安全存取模组的读卡程序及运 算出一个认证码，再以该些认证码依序测试该非接触式晶片卡，找到可 以存取该非接触式晶片卡的一组认证码，并读出该非接触式晶片卡内容 及该所属票证营运系统，输出至连接该主控制器的一通讯介面。

2.  根据权利要求1所述的多核心平行处理非接触式晶片卡读写机， 其特征在于，所述各个安全存取模组以一对应的安全存取模组卡插槽型 态，并插入不同票证营运系统的安全存取模组卡。

说明书多核心平行处理非接触式晶片卡读写机
技术领域
本发明关于一种非接触式晶片卡读写机，特别是关于一种主控制器 对安全存取模组为具快速回应的一对多通讯架构的非接触式晶片卡读写 机。
背景技术
图1是一现有非接触式晶片卡读卡机10的系统架构，该读卡机10 内建1～4组安全存取模组(security access module，SAM)11，安全存取 模组11是由不同的票证营运系统提供的安全存取模组卡插入一插槽111 内所组成，因此存取方式、命令及密码都可能不同，故读卡机10对于存 取操作安全存取模组11只能一对多，同一时间只能针对其中一组安全存 取模组11进行取得卡片16的认证码及交易认证码运算，其运算时间约 0.2～0.3秒。
进一步言之，读卡机10在非接触式晶片卡16进入感测范围时(可能 同时有多张非接触式晶片卡进入感测范围，但系统会选择一张进行操 作)，应用一天线单元13读取到该非接触式晶片卡16的卡型辨识资料， 并由一卡型辨识单元14来确该卡型后取得卡号，经由主控制单元15通 过一安全存取模组介面控制器12个别协同其一安全存取模组11而算出 卡片认证码(Key；金钥)，再由非接触式晶片卡16确认主控制单元15算 得的认证码是否正确，如根据第1组安全存取模组11a运算出认证码正 确，则可确认该非接触式晶片卡16与第1组安全存取模组11a的对应关 系及取得对非接触式晶片卡16交易存取权限；但是不正确时则再以单工 模式S依序交由第2组、第3组、第4组安全存取模组(11b、11c、11d) 进行非接触式晶片卡16与安全存取模组11对应确认。如果是由第4组 安全存取模组11d运算出的认证码与非接触式晶片卡16确认对应关系， 其卡片交易由四组安全存取模组的运算时间再加上交易运算时间则约需 1.2～1.6秒。这样的处理时间已经超过交通运输系统验卡所容许的时间， 遑论再增加不同票证营运组织的安全存取模组之后，其处理的时间更是 无法忍受。因此，此种内含多组安全存取模组的读卡机对于要求快速认 证取得卡片内容的应用场合中，将会受限。
针对非接触式晶片卡读卡机的上述问题，在本案发明人研发之后， 提出中国台湾证书号1408608号「多组安全存取模组同步验证之非接触 式晶片卡读写模组」加以解决。该读写模组包含数个安全存取模组介面 控制器，每一安全存取模组介面控制器对应于每一安全存取模组而设置， 可提供主控制单元在获取一非接触式晶片卡卡号之后，多任务同步地验 算个别的认证码，再逐一利用该些认证码来与该非接触式晶片卡相互验 证，以获得可以存取该非接触式晶片卡的一组认证码，此种采用批次作 业验算个别的认证码与非接触式晶片卡批次作业认证码的架构可将整体 作业时间大幅缩减，而且，每增加一个票证营运系统的安全存取模组并 不会增加计算认证码的时间，更不会拖垮整个验票时程，充分符合快速 认证取得卡片内容的应用场合。然而，利用该主控制单元来处理所有票 证营运系统的票卡读卡程序及认证码(安全金钥)，造成该读写模组在软 体修改上的不便，且在认证读取的管理上也可能会有一些不够安全的问 题。具体而论，各票证营运系统的安全存取模组卡的存取方式、命令及 密码都不同，若是其中一家票证营运系统要做金钥交换机制的修改或新 增，或者每新增一家票证营运系统时，都需要修改该主控制单元的软体 与票卡处理作业，造成要花费较久的时间，此外，当票卡处理发生错误 时也较难迅速追踪克服。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺 陷，而提供一种多核心平行处理非接触式晶片卡读写机，该读写机的各 组安全存取模组介面控制器包含一独立的处理器用以处理所对应的安全 存取模组的读卡程序及安全金钥，达成较快速地认证多个不同的票证营 运组织，且能提高认证读取的安全性以及金钥机制修改的便利性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种多核心平行处理非接触式晶片卡读写机是用来配合非接触式晶 片卡相互认证以取得卡片内容及其所属票证营运系统，该非接触式晶片 卡读写机包含数个安全存取模组、与该数个安全存取模组个别对应连接 的数个安全存取模组介面控制器、一天线单元、一卡型辨识单元及一主 控制器。各安全存取模组介面控制器对应该数个安全存取模组中的一个 电性连接，各安全存取模组介面控制器包含一个独立的处理器用以处理 所对应的安全存取模组的读卡程序及安全金钥。该天线单元可和该非接 触式晶片卡进行无线讯号的接收与传输以读取该非接触式晶片卡的卡片 型态。该卡型辨识单元与该天线单元电性连接，并确认符合该天线单元 读取的该非接触式晶片卡的卡片型态后取得该卡号。该主控制器与该卡 型辨识单元以及该数安全存取模组介面控制器个别电性连接，使得该卡 型辨识单元所取得的卡号资料可通过该主控制器以多工模式传输至各安 全存取模组介面控制器，且借由各安全存取模组介面控制器的处理器来 处理所对应的安全存取模组的读卡程序及运算出一个认证码，再以该些 认证码依序测试该非接触式晶片卡，找到可以存取该非接触式晶片卡的 一组认证码，并读出该非接触式晶片卡内容及该所属票证营运系统，而 输出至连接该主控制器的一通讯介面。
依据本发明构成的多核心平行处理非接触式晶片卡读写机所获得的 功效在于：该读写机的主控制器对于该数安全存取模组介面控制器为具 快速回应的一对多通讯架构，因而，当本发明的读写机读取一非接触式 晶片卡的卡号后，可多工、同步地验算个别的认证码，再逐一利用该些 认证码来与该非接触式晶片卡相互验证，约可在约0.5～0.6秒的极短时 间内快速地获得可以存取该非接触式晶片卡的一组认证码，以完成卡片 交易；再者，各组安全存取模组介面控制器皆包含一独立的处理器用以 处理所对应的安全存取模组(即每一种票证别)的读卡程序及安全金钥， 达成较快速地认证多个不同的票证营运组织之外，并能提高认证读取的 安全性以及金钥机制修改的便利性。此外，每增加一个营运系统的安全 存取模组并不会增加计算认证码的时间，更不会拖垮整个验票时程，可 符合快速认证取得卡片内容的应用场合。
本发明的有益效果是，该读写机的各组安全存取模组介面控制器包 含一独立的处理器用以处理所对应的安全存取模组的读卡程序及安全金 钥，达成较快速地认证多个不同的票证营运组织，且能提高认证读取的 安全性以及金钥机制修改的便利性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有技术的非接触式晶片卡读卡机的系统架构示意图。
图2是本发明的非接触式晶片卡读写机的系统架构示意图。
图中标号说明：
10  读卡机
11  安全存取模组
11a 第1组安全存取模组
11b 第2组安全存取模组
11c 第3组安全存取模组
11d 第4组安全存取模组
111 插槽
12  安全存取模组介面控制器
13  天线单元
14  卡型辨识单元
15  主控制单元
16  卡片
S   单工模式
20  读写机
21  安全存取模组
21a 第1组安全存取模组
21b 第2组安全存取模组
21c 第3组安全存取模组
21d 第4组安全存取模组
21e 第5组安全存取模组
21f 第6组安全存取模组
21g 第7组安全存取模组
21h 第8组安全存取模组
211 插槽
22  安全存取模组介面控制器
22a 第1组安全存取模组介面控制器
22b 第2组安全存取模组介面控制器
22c 第3组安全存取模组介面控制器
22d 第4组安全存取模组介面控制器
22e 第5组安全存取模组介面控制器
22f 第6组安全存取模组介面控制器
22g 第7组安全存取模组介面控制器
22h 第8组安全存取模组介面控制器
23  天线单元                   24  卡型辨识单元
25  主控制器                   251 通讯介面
26  处理器                     30  非接触式晶片卡
31  晶片                       32  线圈天线
D   内容及该所属营运系统       M   多工模式
具体实施方式
图2是本发明的多核心平行处理非接触式晶片卡读写机20的系统架 构，该非接触式晶片卡读写机20是用于配合非接触式晶片卡30相互认 证以取得该非接触式晶片卡30的内容及其所属票证系统D，该非接触式 晶片卡30封装有一晶片31及一线圈32。在本实施例中，该非接触式晶 片卡读写机20包含数个安全存取模组21(本实施例以8组安全存取模组 21a、21b、21c、21d、21e、21f、21g、21h为例)、数个安全存取模组介 面控制器22(本实施例以8个安全存取模组介面控制器22a、22b、22c、 22d、22e、22f、22g、22h为例)、一天线单元23、一卡型辨识单元24 及一个主控制器(Arbiter MCU)25。
各安全存取模组21可将一安全存取模组卡电性连接(可直接焊死或 者利用一安全存取模组卡插槽211以供插入不同票证系统的安全存取模 组卡)，或直接烧录一安全存取模组应用程序构成。
各安全存取模组介面控制器(Issuer SAM Conterller)22与该数安 全存取模组21中的一个安全存取模组21对应电性连接，以获取所对应 安全存取模组21的资讯。再者，各安全存取模组介面控制器22包含一 个独立的处理器26用以处理所对应的安全存取模组21的读卡程序及安 全金钥。
该天线单元23可进行无线讯号的接收与传输以读取该非接触式晶片 卡30的卡片型态。该卡型辨识单元24与该天线单元23电性连接，其可 确认该天线单元23读取的非接触式晶片卡30的卡片型态是否符合本读 写机20可处理的卡片型态，确认无误后取得该卡号。在本实施例中，该 卡型辨识单元24采用无线频率读卡控制晶片。
该主控制器25与该卡型辨识单元24以及每一个安全存取模组介面 控制器22电性连接，使得该卡型辨识单元24所取得的卡号资料可通过 该主控制器25以多工模式M传输至每一个安全存取模组介面控制器22 来处理，则该数安全存取模组介面控制器22的处理器26可用该卡号加 上所对应的安全存取模组21的安全认证相关资料来个别运算出一个认证 码(金钥)。例如第1组安全存取模组介面控制器22a的处理器26根据 该卡号与第1组安全存取模组21a算出一第一认证码；同时间第2组安 全存取模组介面控制器22b的处理器26根据该卡号与第2组安全存取模 组21b算出一第二认证码；同时间第3组安全存取模组介面控制器22c 的处理器26根据该卡号与第3组安全存取模组21c算出一第三认证码； 同时间第4组安全存取模组介面控制器22d的处理器26根据该卡号与第 4组安全存取模组21d算出一第四认证码；以此类推，及至最后一组，如 同时间第8组安全存取模组介面控制器22h的处理器26根据该卡号与第 8组安全存取模组21h算出一第八认证码。然后，经由该数处理器26运 算所产生的该多数个认证码会逐一通过该主控制器25传输至该卡型辨识 单元24做测试，亦即，将该数认证码调制成符合该卡片型态所能收授的 资料型态封包，且通过该天线单元23传送到该非接触式晶片卡30的线 圈天线32，并由该非接触式晶片卡30的晶片31确认其正确性且回报给 该读写机20。若其中有一认证码能够被接受，就表示该非接触式晶片卡 30为一合法的卡，则该卡型辨识单元24会读取该非接触式晶片卡30的 资料，即可知道该非接触式晶片卡30的属于哪一个票证营运系统，然后， 该非接触式晶片卡30的内容及该所属票证营运系统D的资料可经由该主 控制器25的一通讯介面251传输至所连结的应用系统(图中未示)，以执 行进一步的应用。
在本实施例中，该非接触式晶片卡30可为一卡片型式或一代币 (IC-TOKEN)型式。此外，该主控制器25与该数安全存取模组介面控制器 22的通讯介面为序列周边介面。
经由上述实施例的说明，可知本发明的特点在于，该主控制器25对 于该数安全存取模组介面控制器22为具快速回应的一对多通讯架构，因 而，当本发明的读写机20读取一非接触式晶片卡30的卡号后，可多任 务、同步地验算个别的认证码，再逐一利用该些认证码来与该非接触式 晶片卡30相互验证，约可在约0.5～0.6秒的极短时间内快速地获得可以 存取该非接触式晶片卡的一组认证码，以完成卡片交易；再者，各组安 全存取模组介面控制器22皆包含一独立的处理器用以处理所对应的安全 存取模组21(即每一种票证别)的读卡程序及安全金钥，达成提高认证 读取的安全性以及金钥机制修改的便利性。具体言之，当其中一家票证 营运系统要做金钥交换机制的修改或新增时，并不需要修改该主控制单 元的软体，亦无需变更其它票证营运系统安全存取模组介面控制器22， 只需要修改其中欲变更的安全存取模组介面控制器22的处理器的软体即 可，因而，对于未修改的票证营运系统不需重新执行安全认证，花费修 改时间缩减；此外，当票卡处理发生错误时也能够迅速追踪克服。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形 式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单 修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。