專利名稱：應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付的系統(tǒng)。適用于小靈通的增值業(yè)務(wù)，例如公交系統(tǒng)、校園網(wǎng)、商場、酒店、連鎖超市等公共消費(fèi)場所中。
背景技術(shù)：
隨著小靈通通信技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，小靈通的增值業(yè)務(wù)功能越來越多，使用越來越方便。其中，利用內(nèi)置的RFID芯片(讀寫模塊)所實(shí)現(xiàn)的近距離通信小額支付的技術(shù)應(yīng)用也已非常普及，特別是在一些特定的場所，近距離通信小額支付的便利性得到更大的發(fā)揮。如在公交系統(tǒng)中，其小靈通公交卡可以在公交系統(tǒng)的車載讀卡機(jī)上進(jìn)行近距離刷卡支付，用戶可以對小靈通公交卡在線充值和查詢余額；在校園網(wǎng)中，其小靈通校園卡可以在校園內(nèi)的讀卡器上進(jìn)行就餐等支付，用戶可以對小靈通校園卡在線充值和查詢余額；在商場、酒店、連鎖超市等公共消費(fèi)場所中，小靈通銀行卡可以在以上公共場所實(shí)現(xiàn)小額支付，用戶可以對小靈通銀行卡在線充值和查詢余額。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，由于受到現(xiàn)有小靈通終端技術(shù)限制都還不能在小靈通上實(shí)現(xiàn)上述功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過小靈通SIM卡使小靈通內(nèi)置的RFID讀寫模塊對內(nèi)置的非接觸式卡進(jìn)行基本的讀寫操作，讓用戶更方便地對非接觸式卡實(shí)現(xiàn)余額查詢和在線充值。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括小靈通終端、短信網(wǎng)關(guān)、電信業(yè)務(wù)管理平臺、電信支付平臺、公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、銀行網(wǎng)關(guān)、銀行支付系統(tǒng)，其中小靈通終端又包括1)非接觸卡，用于儲存卡號及基本信息，2)RF讀寫模塊，用于與非接觸卡進(jìn)行通訊，完成與小靈通SIM卡的鑒權(quán)和數(shù)據(jù)的讀寫操作，3)小靈通SIM卡，所有的業(yè)務(wù)應(yīng)用命令都裝載在SIM卡中，用于與RF讀寫模塊之間雙向認(rèn)證校驗(yàn)，4)手機(jī)MCU，用于SIM卡和RF讀寫模塊的橋梁，解釋SIM卡通過ISO7816接口送過來的命令和數(shù)據(jù)，驅(qū)動RF讀寫模塊與非接觸卡進(jìn)行通訊；電信業(yè)務(wù)管理平臺，用于電信業(yè)務(wù)注冊和取消、在線充值和余額查詢業(yè)務(wù)管理；
公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，用于公交密鑰的服務(wù)管理，包括查詢密鑰和充值密鑰的服務(wù)管理；小靈通終端與電信業(yè)務(wù)管理平臺之間利用小靈通數(shù)據(jù)短信通道及小靈通OTA傳輸協(xié)議和安全機(jī)制進(jìn)行通訊；電信業(yè)務(wù)管理平臺與公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)之間利用數(shù)據(jù)專線或者虛擬專用網(wǎng)絡(luò)VPN通道依據(jù)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊。
小靈通SIM卡的STK協(xié)議擴(kuò)展有一條主動式命令NFC_Device_Control。
本發(fā)明的有益效果是首次將RFID讀寫模塊及非接觸式卡與小靈通SIM卡技術(shù)有機(jī)融合應(yīng)用于近距離小額支付應(yīng)用領(lǐng)域，可以基于小靈通實(shí)現(xiàn)非接觸式卡的在線充值和查詢余額，方便了用戶的非接觸式卡的攜帶與充值查詢，節(jié)省了用戶的充值時間，有利于用戶及時掌握非接觸式卡的最新信息。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的安全體系圖。
圖3是本發(fā)明的RF讀寫模塊和SIM卡的雙向校驗(yàn)圖。
圖4是本發(fā)明的在線充值業(yè)務(wù)流程圖。
圖5是本發(fā)明的在線余額查詢業(yè)務(wù)流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付系統(tǒng)包括了小靈通終端、短信網(wǎng)關(guān)5、電信業(yè)務(wù)管理平臺6、電信支付平臺7、公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)8、公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)9、銀行網(wǎng)關(guān)10、銀行支付系統(tǒng)11，其中小靈通終端又包括1)非接觸卡1，用于儲存卡號及基本信息。
2)RF讀寫模塊2，用于與非接觸卡進(jìn)行通訊，完成與小靈通SIM卡的鑒權(quán)和數(shù)據(jù)的讀寫操作。
3)小靈通SIM卡3，所有的業(yè)務(wù)應(yīng)用命令都裝載在SIM卡中，用于與RF讀寫模塊之間雙向認(rèn)證校驗(yàn)。由于小靈通SIM-ME標(biāo)準(zhǔn)接口中沒有可以直接操作RF讀寫模塊的命令，因此本發(fā)明對SIM卡的STK協(xié)議進(jìn)行了擴(kuò)展，增加一條主動式命令NFC_Device_Control。利用主動式命令的機(jī)制，SIM卡發(fā)91xxH給手機(jī)，手機(jī)發(fā)Fetch命令取到SIM卡的NFC_Device_Control命令，解釋并執(zhí)行后，通過Terminal Response命令給SIM卡返回數(shù)據(jù)或者執(zhí)行狀態(tài)。
為了完成與電信業(yè)務(wù)管理平臺6的數(shù)據(jù)通訊，SIM-ME接口需要支持SMS_PP Download方式。
4)手機(jī)MCU4，用于SIM卡和RF讀寫模塊的橋梁，解釋SIM卡通過ISO7816接口發(fā)送過來的命令和數(shù)據(jù)，驅(qū)動RF讀寫模塊與非接觸卡進(jìn)行通訊。
小靈通終端之間的接口關(guān)系如下1)小靈通SIM卡3與手機(jī)MCU 4之間采用小靈通STK擴(kuò)展協(xié)議NFC_Device_Control。
2)手機(jī)MCU 4與RF讀寫模塊2之間采用UART通用串口通訊協(xié)議。
3)RF讀寫模塊2與公交卡非接觸卡1之間采用飛利浦非接觸式卡應(yīng)用協(xié)議Mirefare1。
4)小靈通SIM卡3與RF讀寫模塊2之間采用雙向認(rèn)證校驗(yàn)(以下將作詳細(xì)介紹)。
本發(fā)明中的電信業(yè)務(wù)管理平臺6，用于電信業(yè)務(wù)注冊和取消、在線充值和余額查詢業(yè)務(wù)管理。公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)9，用于公交密鑰的服務(wù)管理，包括查詢密鑰和充值密鑰的服務(wù)管理。
小靈通終端與電信業(yè)務(wù)管理平臺6之間利用小靈通數(shù)據(jù)短信通道及小靈通OTA傳輸協(xié)議和安全機(jī)制進(jìn)行通訊。對于小靈通(PHS)網(wǎng)絡(luò)的空中下載技術(shù)(OTA，即Over The Air)，本申請人已于2006年8月4日申請了中國發(fā)明專利，申請?zhí)?00610052857.3，發(fā)明名稱是“基于小靈通網(wǎng)絡(luò)的空中下載技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法”。
電信業(yè)務(wù)管理平臺6與公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)9之間利用數(shù)據(jù)專線或者虛擬專用網(wǎng)絡(luò)VPN通道依據(jù)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊。
本發(fā)明中小靈通SIM卡3與RF讀寫模塊2采用雙向認(rèn)證技術(shù)，如圖3所示，由讀寫模塊對SIM卡發(fā)來的命令數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，確保了只有合法SIM卡發(fā)出的命令數(shù)據(jù)才被執(zhí)行響應(yīng)；而由SIM卡對讀寫模塊發(fā)來的命令數(shù)據(jù)的驗(yàn)證則保證了進(jìn)入SIM卡的數(shù)據(jù)的合法性，有效地避免惡意代碼對用戶SIM卡的入侵；此外，雙向認(rèn)證技術(shù)也用于保證在SIM卡和讀寫模塊之間交互的命令數(shù)據(jù)的完整性和正確性。當(dāng)用戶進(jìn)入小靈通公交卡應(yīng)用菜單時，自動執(zhí)行“打開NFC設(shè)備”請求指令，等待RF讀寫模塊確認(rèn)打開后，將啟動認(rèn)證流程1)帶密鑰的快速單向HASH哈希函數(shù)H(M，K)，其中(M為消息，K為密鑰)，H(M，K)由RF讀寫模塊和SIM卡同時使用。
2)SIM卡的初始化數(shù)據(jù)如下SIM卡的唯一標(biāo)識Nc(采用集成電路卡標(biāo)識ICCID或者小靈通號碼PSNM)，Nc具有唯一性；預(yù)共享密鑰組16支密鑰(與RF讀寫模塊相同)，由SIM卡發(fā)卡時寫入；卡的初始化密文C03)RF讀寫模塊的初始化數(shù)據(jù)如下預(yù)共享密鑰組16支密鑰，與SIM卡的密鑰組相同；隨機(jī)數(shù)為Q0。
在小靈通SIM卡3與電信業(yè)務(wù)管理平臺6之間接入短信網(wǎng)關(guān)5，根據(jù)數(shù)據(jù)流向分為上行和下行短信。由小靈通SIM卡發(fā)向平臺的為上行短信，由平臺發(fā)向小靈通SIM卡的為下行短信。平臺服務(wù)器與短信網(wǎng)關(guān)間的數(shù)據(jù)通訊采用短信網(wǎng)關(guān)SMGP協(xié)議。密鑰和同步計數(shù)器使用規(guī)則如下1、上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)均有加密驗(yàn)證CC校驗(yàn)，CC計算，參考GSM03.48規(guī)范做加密。初次參數(shù)為“00”，算法為DES的CBC加密模式。計算CC時應(yīng)包含以下數(shù)據(jù)上行包中的數(shù)據(jù)有卡商代碼及協(xié)議版本號、ICCID、KeySet、同步計數(shù)器、命令類型、命令長度、命令參數(shù)。
下行包中的數(shù)據(jù)有命令包長度、命令包頭長度、保密數(shù)據(jù)指示、KIC、KID、應(yīng)用類型、同步計數(shù)器、PCNTR、命令類型、命令長度、命令參數(shù)、加密所需填充數(shù)據(jù)。
若數(shù)據(jù)不是8的倍數(shù)，則以0x00填充(PCNTR為零)。計算結(jié)果取高四位。
2、上下行密鑰不同，各保存三組密鑰，上行密鑰的編號是1～3(每組密鑰包括一支KID)，下行密鑰使用Keyset4～6(每組密鑰包括一支KID和一支KIC)。由發(fā)送方隨機(jī)選擇使用哪組密鑰。上行密鑰組中只包括KID，八個字節(jié)。下行密鑰組中包括KIC和KID，KIC為十六個字節(jié)，KID為八個字節(jié)(數(shù)據(jù)中KIC和KID的KeySet編號應(yīng)一致)。
上行密鑰KID是發(fā)行卡片的時候由上行主密鑰(八個字節(jié))跟主帳號PSNM前八個字節(jié)加密計算出來并直接寫入卡中，加密算法是DES CBC。計算OTA命令校驗(yàn)值時直接使用，無需進(jìn)一步分散。
下行密鑰KIC是發(fā)行卡片的時候由下行主密鑰(十六個字節(jié))跟主帳號PSNM前八個字節(jié)加密計算出來并直接寫入卡中，加密方式采用中國人民銀行金融IC卡規(guī)范PBOC，加密算法是3DES ECB模式；KID為KIC的前八個字節(jié)。計算MAC校驗(yàn)值或加密數(shù)據(jù)時直接使用，無需進(jìn)一步分散。
3、同步計數(shù)器的管理上下行數(shù)據(jù)維護(hù)自己的計數(shù)器值。每組密鑰對應(yīng)一個計數(shù)器。
卡片上行數(shù)據(jù)的計數(shù)器初值為1，服務(wù)器上行數(shù)據(jù)的計數(shù)器初值為0。
卡片下行數(shù)據(jù)的計數(shù)器初值為0，服務(wù)器下行數(shù)據(jù)的計數(shù)器初值為1。
上行數(shù)據(jù)中若Keyset高四位為1，則表示要求檢查計數(shù)器，服務(wù)器只有數(shù)據(jù)中的計數(shù)器大于本身存儲的計數(shù)器的時候才接收數(shù)據(jù)，并且服務(wù)器將所存儲的計數(shù)器更新為傳來數(shù)據(jù)中的計數(shù)器。
下行數(shù)據(jù)參考GSM03.48規(guī)范，若保密數(shù)據(jù)指示為0x1XXX，卡片只有數(shù)據(jù)中的計數(shù)器大于本身存儲的計數(shù)器的時候才接收數(shù)據(jù)，并且卡片將所存儲的計數(shù)器更新為傳來數(shù)據(jù)中的計數(shù)器。
一個批次的數(shù)據(jù)使用同樣的密鑰編號，只有最后一條數(shù)據(jù)要求檢查計數(shù)器，其余數(shù)據(jù)不檢查計數(shù)器(卡片根據(jù)保密數(shù)據(jù)指示位判斷是否檢查計數(shù)器)。
上行數(shù)據(jù)的Keyset高四位為0，下行數(shù)據(jù)中保密數(shù)據(jù)指示為0x0XXX，則表示不檢查計數(shù)器。
災(zāi)難恢復(fù)服務(wù)器下發(fā)最大計數(shù)器值到卡片，卡片接收并將計數(shù)器恢復(fù)為初值。
下面通過具體實(shí)施例來說明本發(fā)明應(yīng)用于公交系統(tǒng)對非接觸式卡實(shí)現(xiàn)余額查詢和在線充值的流程。
實(shí)施例1、小靈通非接觸式卡在線充值流程(參見圖4)在S401，SIM卡3的在線充值功能被觸發(fā)，向手機(jī)MCU 4發(fā)出讀取非接觸卡1號。
在S402，手機(jī)MCU4轉(zhuǎn)發(fā)該請求到RF讀寫模塊2。
在S403，RF讀寫模塊2讀取非接觸卡1的卡號及基本信息。
在S404，非接觸卡1向RF讀寫模塊2返回卡號及基本信息。
在S405，RF讀寫模2塊再將以上信息反饋給手機(jī)MCU 4。
在S406，手機(jī)MCU 4提示用戶輸入充值金額及充值密碼，等用戶完成正確的輸入后反饋卡號基本信息，充值金額給SIM卡3。
在S407，SIM卡3進(jìn)行通道加密，將卡號、充值金額、充值密碼、交通卡加密的卡號及其基本信息，發(fā)起充值請求到手機(jī)MCU 4。
在S408，手機(jī)MCU 4轉(zhuǎn)發(fā)充值請求到短信網(wǎng)關(guān)5。
在S409，短信網(wǎng)關(guān)5轉(zhuǎn)發(fā)充值請求到電信業(yè)務(wù)管理平臺6。
在S410，電信業(yè)務(wù)管理平臺6進(jìn)行通道解密，將鑒權(quán)卡號和SIM綁定，請求支付信息(SIM卡號、充值金額、充值密碼)發(fā)送到電信支付平臺7。
在S411，電信支付平臺7將請求支付信息(SIM卡號、充值金額、充值密碼)發(fā)送到銀行卡網(wǎng)關(guān)10。
在S412，銀行卡網(wǎng)關(guān)10返回支付成功或者失敗信息到電信支付平臺7。
在S413，電信支付平臺7返回支付確認(rèn)到電信業(yè)務(wù)管理平臺6。
在S414，電信業(yè)務(wù)管理平臺6將請求充值信息(充值金額、公交卡的加密信息卡號和基本信息)發(fā)送到公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)8。
在S415，公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)8解密，驗(yàn)證卡的合法性，計算充值密鑰，加密充值密鑰；然后返回公交卡加密的充值密鑰和充值金額、卡號及充值金額到電信業(yè)務(wù)管理平臺6。
在S416，電信業(yè)務(wù)管理平臺6再次進(jìn)行通道加密到短信網(wǎng)關(guān)5。
在S417，短信網(wǎng)關(guān)5轉(zhuǎn)發(fā)至SIM卡3。
在S418，SIM卡3接受后解密，取出充值密鑰，開始通過RF讀寫模塊2對非接觸卡1充值。
在S419，SIM卡3返回充值結(jié)果及其充值交易記錄到公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)8。
實(shí)施例2、小靈通非接觸式卡在線余額查詢流程(參見圖5)在S501，SIM卡3的在線余額查詢功能被觸發(fā)，向手機(jī)MCU 4發(fā)出讀取非接觸卡1號。
在S502，手機(jī)MCU 4轉(zhuǎn)發(fā)該請求到RF讀寫模塊2。
在S503，RF讀寫模塊2讀取非接觸卡1的卡號及基本信息。
在S504，非接觸卡1向RF讀寫模塊2返回卡號及基本信息。
在S505，RF讀寫模塊2再將以上信息反饋給手機(jī)MCU 4。
在S506，手機(jī)MCU 4將上述信息反饋給SIM卡3。
在S507，SIM卡3進(jìn)行通道加密，將卡號、交通卡加密的卡號及其基本信息，發(fā)起在線余額查詢請求到手機(jī)MCU 4。
在S508，手機(jī)MCU 4轉(zhuǎn)發(fā)在線余額查詢請求到短信網(wǎng)關(guān)5。
在S509，短信網(wǎng)關(guān)5轉(zhuǎn)發(fā)在線余額查詢請求到電信業(yè)務(wù)管理平臺6。
在S510，電信業(yè)務(wù)管理平臺6進(jìn)行通道解密，鑒權(quán)卡號和SIM綁定，并將請求在線余額查詢信息(公交卡的加密信息卡號和基本信息)發(fā)送到公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)8。
在S511，公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)8解密，驗(yàn)證卡的合法性，計算在線余額查詢密鑰，加密在線余額查詢密鑰；然后返回公交卡加密的在線余額查詢密鑰、卡號到電信業(yè)務(wù)管理平臺6。
在S512，電信業(yè)務(wù)管理平臺6再次進(jìn)行通道加密到短信網(wǎng)關(guān)5。
在S513，短信網(wǎng)關(guān)5轉(zhuǎn)發(fā)到SIM卡3。
在S514，SIM卡3接受后解密，取出在線余額查詢密鑰，開始通過RF讀寫模塊2進(jìn)行余額查詢。
在S515，RF讀寫模塊2返回余額到SIM卡3。
在S516，SIM卡3通過手機(jī)MCU 4顯示余額，并返回在線余額查詢結(jié)果及其在線余額查詢交易記錄到公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)8。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括小靈通終端、短信網(wǎng)關(guān)(5)、電信業(yè)務(wù)管理平臺(6)、電信支付平臺(7)、公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)(8)、公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)(9)、銀行網(wǎng)關(guān)(10)、銀行支付系統(tǒng)(11)，其中小靈通終端又包括1)非接觸卡(1)，用于儲存卡號及基本信息，2)RF讀寫模塊(2)，用于與非接觸卡進(jìn)行通訊，完成與小靈通SIM卡的鑒權(quán)和數(shù)據(jù)的讀寫操作，3)小靈通SIM卡(3)，所有的業(yè)務(wù)應(yīng)用命令都裝載在SIM卡中，用于與RF讀寫模塊之間雙向認(rèn)證校驗(yàn)，4)手機(jī)MCU(4)，用于SIM卡和RF讀寫模塊的橋梁，解釋SIM卡通過ISO7816接口發(fā)送過來的命令和數(shù)據(jù)，驅(qū)動RF讀寫模塊與非接觸卡進(jìn)行通訊；電信業(yè)務(wù)管理平臺(6)，用于電信業(yè)務(wù)注冊和取消、在線充值和余額查詢業(yè)務(wù)管理；公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)(9)，用于公交密鑰的服務(wù)管理，包括查詢密鑰和充值密鑰的服務(wù)管理；小靈通終端與電信業(yè)務(wù)管理平臺(6)之間利用小靈通數(shù)據(jù)短信通道及小靈通OTA傳輸協(xié)議和安全機(jī)制進(jìn)行通訊；電信業(yè)務(wù)管理平臺(6)與公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)(9)之間利用數(shù)據(jù)專線或者虛擬專用網(wǎng)絡(luò)VPN通道依據(jù)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付系統(tǒng)，其特征在于小靈通SIM卡(3)的STK協(xié)議擴(kuò)展有一條主動式命令NFC Device Control。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付系統(tǒng)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過小靈通SIM卡使小靈通內(nèi)置的RFID讀寫模塊對內(nèi)置的非接觸式卡進(jìn)行基本的讀寫操作，讓用戶更方便地對非接觸式卡實(shí)現(xiàn)余額查詢和在線充值。解決該問題的技術(shù)方案是一種應(yīng)用于公交系統(tǒng)的小靈通非接觸式卡小額支付系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括小靈通終端、短信網(wǎng)關(guān)、電信業(yè)務(wù)管理平臺、電信支付平臺、公交卡業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、公交業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、銀行網(wǎng)關(guān)、銀行支付系統(tǒng)。本發(fā)明可用于小靈通的增值業(yè)務(wù)，例如公交系統(tǒng)、校園網(wǎng)、商場、酒店、連鎖超市等公共消費(fèi)場所中。
文檔編號G06Q20/00GK101083792SQ20071006976
公開日2007年12月5日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者楊海, 蔡逆水, 王平, 王軍波, 王錚 申請人:浙江省電信有限公司