用于在IC卡与远程终端之间 进行透明交互的设备 发明的背景
本发明涉及到一种用于在IC卡与远程终端之间进行交互的设备。具体地说，本发明涉及到一种能利用通信系统在IC卡与远程终端之间直接进行交互的设备。
目前，对远程服务有日益增加的需求。因此，可以通过电视提供客户在家中就可进行预定的多种产品和服务。这些服务包括“视频点播”(VOD，Video on demand)，电视购物和电视娱乐。客户要求迅速地交付所订购的产品或快速地访问诸如视频点播之类的娱乐服务。为了防止滥用这些服务，在进行服务之前应当场付费或者应验证用户的身份。
在例如公共电话(付费电话)服务中，目前广泛地使用IC卡(集成电路卡)或聪明卡(Smat card)来付费。IC卡包括带存储器的集成电路，更先进的卡中还包括微处理器。这种卡允许通过从卡上的余额中减去所要支付的钱数而进行付费。在先进的卡中，通过涉及到对某些数据进行加密处理和使用相关关键码的协议来确保付费。这方面，请参考例如EP0637004和US5247578。
先进的IC卡还允许例如通过传输(经加密处理的)卡识别号来建立卡的标识。如果用例如保密的个人识别号(PIN)来对利用所说的卡进行防护，则该卡可用于用户检验，即用于可靠地进行用户识别。不仅在希望即时服务时需要用户检验，而且在以远程方式进行非即时交付服务、或产品的付费业务(例如远程银行业务)时也需要用户检验。
目前，存在有诸如信用卡系统之类的付费系统，利用这些系统，可通过电话机将付费信息传送给付费的机构。就这种业务而言，特别应采用带卡阅读器或者带键盘的相关电话机。这种设备具有这样的缺点即比较昂贵。预计在可预见地将来不会有大量的客户购买这种设备。
此外，已知在实践中是通过标准的电话机以口头的方式传达信用卡号。这就会有这样的缺点即：(例如闯入电话接线的)第三方会很容易地滥用该号码。
从先有技术中已知有若干种用来与IC卡通信的设备。例如，US5189287公开了一种用于传输数据的系统。该系统包括便携式单元，每个单元均配备有：一卡槽，它用于接收其中存储有数据的双芯片存储卡；以及，光学和声学收发机，它们分别用来通过电话网络与特定的光学终端和远程系统交换信息。所述单元还包括诸如微处理器之类的处理装置，以便处理以手工方式用键盘键入的数据。
WO95/04328也公开了一种用来与IC卡通信的设备。这种先有技术的设备包括一微计算机以及相关的操作系统，它们设置成能运行应用程序。所述设备设置成能处理和存储金融数据，所说的处理包括对数据进行加密处理。
WO91/07042公开了一种便携式自动出纳机。这种包括一微处理器的设备可在不需要直接与电话线相连的情况下进行操作，从而是一种基本上可独立应用的设备。
EP0451288公开了一种与IC卡一起使用的便携式数据收集和传输设备。这种包括一声耦合器以便通过电话线进行通信的设备还包括了一用于存储数据的存储器。从而，可以传输所存储的数据。
WO94/28498公开了一种用来与IC卡通信的设备。这种设备不具有用来与电话机通信的声学装置但需要与用户线单独相连。
上述先有技术的设备基本上是可独立应用的设备，它们配备有一微处理器或类似装置，以便以独立于远程终端或系统的方式处理数据。
发明概要
本发明的一个目的是消除先有技术的上述和其它缺点并提供一种这样的设备，它特别地为了进行远程用户识别而以简单和廉价的方式进行受保护的信息交换。
本发明的另一个目的是提供一种用于在通信系统中、特别是在诸如公共电话系统之类的未受保护的电信系统中进行用户检验的设备。
本发明的又一个目的是提供一种为诸如电子付费业务之类的电子服务而通过电话连线以远程的方式进行可靠的用户检验的设备。
本发明的又一个目的是提供这样一种简单且廉价的系统，它可用于以现已存在或至少不是专为用户检验而配备的通信装置为基础的电子付费业务。
本发明的再一个目的是提供一种与电话机及IC卡结合使用的设备，它可以更有效地交换保密信息。
为此，本发明提供了一种用于通过通信设备在IC卡与远程终端之间交换数据的设备，该设备包括：用来与IC卡相连接的装置；用来以声学方式将信息传送给所述通信设备的装置；用来以声学方式接收来自所述通信设备的信息的装置；以及，控制装置，该控制装置相互连接以便在所述通信设备与IC卡之间交换信息，本发明设备的特征在于，该设备设置成能以透明的方式传递数据。
本发明基于这样的认识即：对IC卡与远程系统之间的可靠通信来说，可以有效地利用当前的卡(聪明卡)的特征。事实上，通过利用卡的智能性，可以基本上免去所述设备的智能性。通过提供数据的透明传递，所述设备会简化，同时，可基本上保持IC卡与远程终端之间可靠的数据交换的完整性。通过提供一种透明传递的设备，可在IC卡与远程终端之间进行安全且可靠的端对端通信。
本发明的一个最佳实施例还基于另一种认识即：所述传递设备与电话机之间的声音通路在速度上是有限的，同时，以保密方式使用IC卡会导致在IC卡与远程终端之间耗时地交换多个命令及其它数据。为了解决这一问题，本发明的设备最好设置成能在第一层次上与远程终端通信并在第二层次上与IC卡通信，每一层次都有不同的数据速度。通过这种方式，所说的数据的透明交换可适用于特定的传输通路。
最佳的是，在本发明的设备中，第一层次的一个命令包括第二层次的单个命令。通过保持这两层命令之间的一对一关系，可以将一第二层次的命令作为一第一层次的命令从远程终端传送给本发明的设备。但是，第一层次的命令最好代表第二层次的一条或多条命令。通过这种方式，可以显著地减少要在所述设备与远程终端之间进行交换的第二层次命令的个数。
此外，本发明提供了一种用于电子付费业务的系统，它包括；一电信网络；一与该网络相连的服务提供者，此服务提供者设置成能执行电子付费指令：一通信设备，它也与前述网络相连；一电子IC卡，它设置成用于保密的业务；以及，一用于在前述IC卡与通信设备之间以透明方式传递数据的设备。
因此，本发明基于这样的认识即：为了能够进行用于服务的安全远程卡和/或用户检验，只需形成智能卡(聪明卡)与通信设备之间的连接。示例性实施例
以下参照附图详细说明本发明。
图1示出了本发明设备的第一实施例的侧视和俯视图；
图2以透视图的形式示出了本发明设备的第二实施例；
图3以侧视图的形式示出了图2的实施例；
图4概略地示出了本发明设备的内部结构；
图5概略地示出了本发明设备的另一种内部结构；
图6概略地示出了本发明的远程付费系统的组成部分之间的信息交换；
图7概略地示出了本发明的付费系统的一个实施例。
图1以举例的方式示出了本发明设备的一个最佳实施例。图1所示的设备1包括外壳2、话筒3、扬声器4、显示器5、控制钮7以及按键9。在外壳2内，业以开出了一狭缝以便插入IC卡11。设备1的侧视图示出了一连接器12，它用来和例如计算机进行(串行)数据交换。
话筒3和扬声器4构成了声学变换器，它们用于将电信号转换成声信号(例如DTMF声音)以便在IC卡11与诸如电话机之类的通信设备之间进行信息交换。尽管话筒3和扬声器4在图1中被显示为独立的装置，但它们也可以组合成一个装置。
可用控制钮7来启动设备1。但是，也可以用在有卡11时起作用的内部开关来启动所述设备，在这种情况下，可以省去控制钮7。一个最好由LCD显示屏构成的显示器可用作所述设备的状态指示器，以便于对该设备的使用。另外，也可为此目的而使用LED(未示出)或音频和/或声音发生器。在后一种情况下，最好使用扬声器4来指示状态。键盘9用于键入诸如IC卡11的用户的个人识别码(PIN)之类的数据。
外壳2最好具有这样的形状即：在使用设备1时用一只手就能很容易地握住该设备。用图1所示的形状可满足这一要求，用例如圆或椭圆形状也可以满足这一要求。
图2和图3所示的本发明设备1的另一实施例包括一外壳2、一话筒3、一扬声器4、一第一LED5、一第二LED6以及一控制钮7。在所示的实施例中，外壳2由两部分2a和2b构成，它们通过合叶10相互连接起来。在外壳2(部分2a)中，开有一狭缝8，以便插入IC卡11。此外，设备1还包括按键9，它们特别是用于键入数字数据。由两部分2a和2b构成的外壳最好是以能折叠和打开的方式实现的。在折叠状态下，特别是按键9和话筒3受到了保护，在打开状态下，话筒3与扬声器4间的距离大致与电话机的接收器13的扬声器14与话筒15间的距离一样大。可按这样的方式来实现合叶10即：在打开外壳时可自动地启动所述设备，因此，可以省略控制钮7。
图2和图3所示的接收器或手机13配备有一扬声器14和一话筒15。软线16将接收器13连接于诸如电话机(未示出)之类的通信设备上。
以下参照图4至图7进一步说明设备1的操作模式和使用。
图3中，以侧视图的形式显示了图2的设备1和接收器13。如图3所示，在使用设备1时，扬声器4位于接收器13的话筒15附近。而且，设备1的话筒3位于接收器13的扬声器14附近。为了保护话筒3，已按下述方式设置了话筒3即：在外壳2的折叠状态下，部分26会保护该话筒。已证实在实践中这种在“内部”的定位不会有问题。话筒3也可以设置在部分26的另一侧。请注意，为清楚起见，图3中将话筒显示成球形，但在实践中也可以使用扁平的话筒。
如图1、图2和图3所示，可将本发明的设备实现为一只手就能握住的设备，但也可以将该设备实现为其上可放置电话机接收器的“台式”(table-top version)。此外，本发明的设备可实现为集成于或/和连接于电话机或诸如传真设备之类的其它通信设备。
本发明设备(图1、图2和图3所示的设备1)的内部组成以举例方式概略地示于图4中，其中包括一控制器20、一耦合电路21、一卡连接器22、一扬声器23、一话筒24、一信号器(可选)25、一键盘(可选)26以及一电源27。为清楚起见，图4中未显示外壳2。扬声器23和话筒24分别对应于图1、图2和图3的话筒3和扬声器4。可选的键盘26由图1、图2和图3中的按键9构成。
在设备的外壳(图1、图2和图3中的外壳2)内，开设有一空间，IC卡可通过狭缝(图1和图2中的狭缝8)插进该空间。在这一空间内，卡连接器22已设置成能与IC卡作机械和电接触。可按标准ISO7816来实现所说的连接器。在使用所谓非接触式的卡时，最好用诸如配备有适当天线装置的收发器之类的适当的(电磁)装置来取代前述连接器，以便与卡交换信息。
将一方的连接器22与另一方的扬声器23和话筒24连接起来的耦合电路21例如包括一DTMF变换器28、一多路调制器或分支电路29以及一(可选的)速率适配器30。在控制器20的作用下，可在连接器22(及与该连接器相连的IC卡)与一由话筒24和扬声器23构成的(声学)变换器31之间交换信息。声学变换器31将电信号转换成声信号，反之亦然。也可以按这样的方式来实现变换器31即：该变换器可进行电信号与光信号之间的转换，在这种情况下，用例如一红外发射器来取代扬声器23并且例如用一红外接收器来取代话筒24。另一种可能性是用一线路接口来取代变换器31，所述线路接口可提供所述设备与一通信网络之间的(电)连接。
信号器25向用户发信号，以便利用例如图2所示的LED5和6来例如指示所述设备的状态。信号器25最好配备一发声器以便为用户产生口语指令。
电源27最好由电池构成，但也可包括一与电话机电源相连的连接件。本发明的设备可配备有一键盘26(图2中的按键9)，以便键入代码。所述代码就实行付费制度这样的实例而言分别包括个人识别码(PIN)或电话号码或存取码。电话号码和/或存取码也可用键盘来键入并存储在前述设备和/或IC卡中。在(例如通过所谓SBus来)使用ISDN时，键盘26可用于键入存取码。键盘26也可适用于键入非数值数据(字母数字键盘)。
可按下述方式使用本发明的设备。用户按下控制钮(图1、图2和图3中的控制钮7)，由此启动所说的设备。第一LED(图2中的LED5)闪亮，以指示所述设备是在运转的。无论在何时再次按下控制钮都会使所述设备(从而使IC卡)关闭或失效。
然后，用户将设备1放置到通信设备(例如电话机)的接收器(图2、图3和图7中的接收器13)附近并用键盘26键入他的识别号(例如PIN)。如果设备1未配备键盘，则可用所述通信设备键入标识号。还可以键入时间，例如可键入检验时间段或使用相关服务的最大时间限制。可用所述的识别码来启动IC卡。应该认识到，识别码本身不必传给通信设备，而只是传给IC卡。这就进一步提高了所述设备的保密性。
随后，用户通过在设备1或电话机(图5和图6中的电话机43的键盘)上键入预定的服务或组织的号码(例如电话号码)来拨通该号码。如果所述号码存储在前述设备或付费装置内，则可自动地送出该号码。然后，服务提供者(服务组织或机构)与IC卡之间的检验时间段就会开始。
在检验时间段的第一部分中，用户将设备1的话筒(图2、图3和图3中的话筒3)放置在电话手机13的扬声器(图2和图3中的扬声器14)附近，以便接收信息。如果这一过程得以正常地进行，则第一LED(图2中的LED5)开始以不变化的方式发光，并且，第二LED(图2中的LED6)开始闪亮，以便向用户指示可以进行检验时间段的第二部分。为此，用户将扬声器(图1、图2和图3中的扬声器4)放置到接收器(图2和图3中的接收器13)的话筒(图2和图3中的话筒15)附近。如果已证实用设备1来进行的信息传递是成功的，则第二LED(图2中的LED6)会开始以不变化的方式发光。这就完成了业务处理(例如用户检验或付费)。服务提供者或实现付费的机构最好通过设备1给用户一个返回信号。当检验时间段结束时，两个LED均会熄灭。
仅以举例的方式给出了上述情景，应该认识到，还可以有多种其它的情景。
本发明的设备可配备有用于声音识别的装置(其本身是周知的)。首先，可以使得设备1是声控的，因此，可以省去按下控制钮和按下按键。对视力不良的人或残疾人来说，这尤其是有益的但不是唯一的方式。其次，可通过声音检验提供另外的用户检验，也就是说，可根据用户的声音来清楚地识别讲话人。从而，可省去输入PIN码。
通过设备1在电话机与IC卡之间交换的信息至少包括三种信息。第一种是用于检验用户身份的识别或检验信息。归根结底，在将付费额记入一帐户内之前，必须要进行用户识别。所交换的信息还包括付费信息。在对一卡记帐的情况下，该信息是涉及到卡上余额的信息以及应该从卡上抹去的金额。此外，还可以交换拨号信息，或者由所述设备至少将拨号信息发送给电话机。电话机可将拨号信息发送给所述设备以供以后使用(请求付费组织的存取号)。所述拨号信息例如可存储在IC卡上。
正如从以上看出的那样，设备1构成了电话机与IC卡之间的接口，从而双向传递信息。可将IC卡的附属装置(带有检验算法的处理器和存储器)用于进行用户检验和/或卡检验(最好以加密的方式来保护所说的检验)。由于使用了IC卡的内置式附属装置并且所述设备基本上仅以透明的方式传递命令和/或数据，因此，设备1是非常简单的，从而是廉价的。此外，本发明的设备是可互换的，也就是说，拥有自己IC卡的不同个人均可使用所说的设备。
设备1由市售组件构成。控制器20由一微处理器和一存储器构成。可提供一附加的存储器(图4中未示出)以便例如存储存取码和/或PIN码。诸如控制器20、耦合电路21和信号器25之类的多种电子组件均容纳在一单个的专用集成电路(ASIC)内。
图5示出了本发明设备的又一种内部结构。在所示的结构中，控制器20由一微控制器即一带有内置式存储器和可能的附加电路的微处理器构成。由于微控制器20最好包括输入和输出端口(UART)，所以可省去多路调制器29和速率适配器30。用一调制解调器代替了DTMF变换器28。显示器32与微控制器20相连。由EEPROM(电可擦可编程只读存储器)或所谓快速EEPROM构成的可擦可编程存储器(EPROM)33被用于存储微控制器20的适当软件。所述设备最好允许例如通过装载来自插进该设备内的IC卡的新软件而使存储器33中的软件升级。
一个(可选的)串行连接器34用于例如按着RS232协议来提供与诸如计算机之类外部设备的直接电连接。这就使得所述设备可用于计算机网络应用，例如通过因特网(Internet)进行付费。(可选的)信号器25可由一个或多个LED构成。
控制器或微控制器20主要用于在卡连接器22与调制解调器28之间传递IC卡数据(即适合的命令和IC卡数据)。尽管微控制器20(和传递设备1)在仅传递IC卡数据(即适合的IC卡命令和IC卡数据)方面基本上是透明的，但该微控制器最好能与IC卡数据相适应，以便提高交换IC卡数据的速度。以下将参照图6对此做进一步说明。
在图6中，概略地显示了作为一方的IC卡与作为另一方的业务处理设备的保密组件之间的IC卡数据(发送给IC卡的命令和数据及其响应)交换。所述IC卡对应于图1、2、3和7中的卡11，传递设备对应于图1、2和3中的设备1，业务处理设备是被包括在图7的服务提供者单元42中的计算机或类似设备，保密组件对应于图7中的保密组件(SM)44。
依照本发明的另一个方面，在两个层次的IC卡命令交换之间存在着差别。在IC卡与传递设备间进行低层次的交换即：实际的IC卡命令和IC卡数据发送至和接收自IC卡。在传递设备1内通过电信号实行这种交换时，这种交换具有高数据速率。但在传递设备与业务处理设备之间存在有一声音通路(位于设备1与接收器13之间)。IC卡与保密组件之间的连接部分通常具有有限的传输速度。为此，在这部分中进行高层次的交换，其中，若干个低层次命令被分组到一起并用一单个的高层次命令来加以代替。通过这种方式，可以明显地减少进行业务处理所需的传输时间。
如图6所示，业务处理设备发出一高层次命令(用H表示)。响应于对该单个高层次命令的接收，所述传递设备与IC卡交换若干个低层次命令(用L表示)。所述传递设备将这种交换的结果作为一单个的高层次命令(H)发送给业务处理设备。随后，该高层次命令将导致在业务处理设备与保密组件之间交换若干个低层次命令(L)。从而，各高层次命令(H)均代表一包括多个(例如十个中的五个)低层次命令(L)的例程。就效率而言，最好通过例如使每个公用的例程均由一单个高层次命令所代表而使得高层次命令最佳化。
所述传递设备最好支持两种不同的数据交换模式。在第一模式(图6中用模式I表示)中所述传递设备如以上所述那样操作即：一个高层次命令代表若干个低层次命令。在第二模式(图6中用模式II表示)中，将一单个的低层次命令(L)作为一高层次命令(H*)发送给所述传递设备，该设备则将此命令作为一低层次命令传给IC卡。IC卡所产生的最终低层次命令(L)作为一高层次命令(H*)再次被所述传递设备发送给业务处理设备，而业务处理设备则随后将上述命令加以转换而重新成为一低层次命令(L)。应该认识到，高层次命令H*仅仅传送低层次命令(L)。也就是说，高层次命令H*可例如包括一低层次命令加上一适当的头标。通过这种方式，在使用高层次命令的结构和/或数据协议的同时，低层次命令会被以透明的方式传给IC卡。这种透明传递具有这样的优点即：可以使用那些无高层次命令可用的、也就是说不能被分组到一个现有的高层次命令中的低层次命令。这一点有特别的好处，因为，采用带有一条或多条新命令的IC卡时无须使业务处理设备的软件升级。
所述传递设备及业务处理设备最好能在模式I与模式II之间来回转换，从而，代表多个低层次命令的高层次命令(H)中可插进仅传送一个单一低层次命令的高层次命令(H*)。
图7所示的(付费)系统40包括一电信系统41，它可包括电话网络。一服务提供机构42与电信系统41相连。所述机构42例如是(诸如银行之类)进行付费的机构，该机构设置成能以电子方式付费从而能执行检验过程。服务提供者42不仅可以是付费机构而且可以是一般意义的服务提供机构(视频中心、比萨送餐机构)。服务提供者42的业务处理设备包括一保密组件(SM)44，在其中以保密的方式存储着付费数据和加密的关键字。应该注意，为清楚起见，图7中仅示出了一个单一的服务提供者42，但在实践中，可以有多个服务提供者42与网络41相连。
同时也与电信系统41相连的电话机43包括一接收器13。一IC卡11在与本发明的设备1(它对应于图1中的设备1)相接触时可通过图1的设备1与电话机43(并由此与机构42)交换数据。通过交换检验信息，可以检查IC卡(检验卡)11的用户的身份和使用的合法性。而且，可以按这种方式检验卡11的真实性。
应该认识到，无论本文中在何时提到“电话机”，这些电话机都不仅包括固定电话而且还包括移动电话和/或传真机(一般地说，通信设备)。这种通信设备还可由带有话筒的计算机(例如PC)构成。此外，术语“电子付费业务”主要地但非排它地指远程付费，换句话说，是指通过(电信)通信设备来付费。所说的远程付费例如由客户在家里进行或者由客户在办公室里进行。本发明特别适于和电视广播相结合，从而能即时地订购和购买广告宣传的产品。
本文在一般意义上提及的IC卡是用于付费的电子装置，它带有设置在诸如所谓聪明卡或芯片卡之类的塑料基层上的电路。但是，应该认识到，所述IC卡不必具有像卡那样的形状。重要的仅仅在于，该IC卡可用于执行检验过程即能够明确地确定该卡的真实性以及卡的标识。因此，可以检查卡和用户的存取合法性(“证实”)。所以，术语“用于实行付费的装置”不仅包括IC卡，而且包括例如带有适用于检验的电路的电子组件。检验所需的集成电路(例如所谓的ASIC)也可以在不具备卡或所述基层的情况下设置在本发明的设备内。这一点可例如通过在所述外壳上开一个开口(请与图1中的狭缝作比较)来实现，可按不可拆卸的方式将一集成电路插入所说的开口。这还有这样的优点即：可以用非常简单因而廉价的方式实现所述设备本身。
在本发明设备帮助下进行的金融业务不仅包括付费业务而且包括保险(重新估价)业务，在该保险(重新估价)业务中，IC卡的余额是增加的而不是减少的。此外，也可以是这样的业务，其中，本发明的设备仅用于检验的目的，并且，卡上的余额不会减少。必须注意，在本文中，所说的IC卡或“付费卡”实际上不必包括付费的余额，而可仅用于检验的目的(检验卡)。
除了金融业务以外，本发明的设备还可以用于在IC卡与电信系统之间进行信息交换的其它业务。从而，利用本发明的设备，IC卡特别是身份卡或检验卡可用于电话投票和查询。
本技术的专家应该认识到，本发明并不局限于所示的实施例，并且，在不脱离本发明范围的情况下，可以有多种改进形式和附加形式。