中國智能卡在交通和購物方面的應(yīng)用分析

引言

根據(jù)百度百科，智能卡（SmartCard）即內(nèi)嵌有微芯片的塑料卡（通常是一張信用卡的大?。┑耐ǚQ。一些智能卡內(nèi)包含有一個(gè)RFID芯片，所以，它們不需要與讀寫器的任何物理接觸就能夠識(shí)別持卡人。

本文立足中國智能卡在交通、購物等具有中國特色的應(yīng)用場景，探討了智能卡在中國的初步應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以供智能卡從業(yè)人員交流借鑒。

1  智能化和安全性是智能卡發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力

智能卡是IC卡（IntegratedCircuit，集成電路卡）的一種?！癐C卡”和“IC卡應(yīng)用”是兩個(gè)不同的概念。IC卡應(yīng)用是IC卡和終端之間的應(yīng)用協(xié)議和相關(guān)的數(shù)據(jù)集。早期IC卡應(yīng)用通過接觸的方式進(jìn)行通訊，IC卡應(yīng)用則全部以卡片形式出現(xiàn)。隨著非接觸式技術(shù)和雙界面卡技術(shù)的發(fā)展，目前，IC卡應(yīng)用可駐留在鑰匙扣、手表、手機(jī)、USBKey等各種形式的載體上（稱為“異形卡”）。由于IC卡具有高安全性和大容量的特點(diǎn),IC卡應(yīng)用在國內(nèi)得到了極大發(fā)展。

按所嵌芯片類型的不同，IC卡可分為存儲(chǔ)卡、邏輯加密卡和智能卡（即CPU卡）三類，甚至有更為高級(jí)的超級(jí)智能卡。從IC發(fā)展歷史的驅(qū)動(dòng)因素看，在某種程度上可以說，智能化、安全性是當(dāng)前智能卡迅速演變的主要?jiǎng)恿Α?

圖1所示是智能卡及IC卡的演變示意圖。事實(shí)上，存儲(chǔ)器卡僅具備單純的存儲(chǔ)功能，而沒有處理能力和加密功能；后來的邏輯加密卡就具備了一定的加密功能；再后來，到智能卡,就具備了較高的安全性和處理能力；而且，目前很少應(yīng)用的超級(jí)智能卡，則在CPU卡基礎(chǔ)上增加了鍵盤、液晶顯示器和電源,有的卡上還具有指紋識(shí)別裝置。

智能卡配備有CPU和RAM，可自行處理數(shù)量較多的數(shù)據(jù)而不會(huì)干擾到主機(jī)CPU的工作。智能卡還可過濾錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，以減輕主機(jī)CPU的負(fù)擔(dān)，可適應(yīng)于端口數(shù)目較多且通信速度需求較快的場合?？▋?nèi)的集成電路包括中央處理器CPU、可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和固化在只讀存儲(chǔ)器ROM中的卡內(nèi)操作系統(tǒng)COS(ChipOperatingSystem)?？ㄖ袛?shù)據(jù)分為外部讀取和內(nèi)部處理部分。

圖1     智能卡及IC卡的演變示意圖

從外型上來說，智能卡與普通IC卡、射頻卡并無差異,但其性能有巨大提升，安全性也比普通IC卡提高了很多。因?yàn)橥ǔPU卡內(nèi)含有隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、硬件DES、3DES加密算法等，這樣，配合操作系統(tǒng)(即片上的COS),就可達(dá)到金融級(jí)別的安全等級(jí)。

COS的全稱是ChipOperatingSystem(片內(nèi)操作系統(tǒng))，它一般是緊緊圍繞著它所服務(wù)的智能卡的特點(diǎn)而開發(fā)的。由于不可避免地受到了智能卡內(nèi)微處理器芯片的性能及內(nèi)存容量的影響，因此，COS在很大程度上不同于我們通常所能見到的微機(jī)上的操作系統(tǒng)(例如DOS、UNIX等)。COS在本質(zhì)上更加接近于監(jiān)控程序，這一點(diǎn)至少在目前看來仍是如此。

2  智能卡的應(yīng)用場景分析

智能卡適用于金融、保險(xiǎn)、交警、政府行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域,具有用戶空間大、讀取速度快、支持一卡多用等特點(diǎn)，并已經(jīng)通過中國人民銀行和國家商秘委的認(rèn)證。智能卡現(xiàn)已逐漸成為現(xiàn)代生活不可或缺的工具，人們在購物、交通、健身、就醫(yī)、學(xué)習(xí)等方面都能夠體會(huì)到它的便利。

2.1  公交和購物是用戶期待手機(jī)支付的主要場景

交通和零售領(lǐng)域廣泛應(yīng)用智能卡，可為當(dāng)?shù)鼐用窈透鞯芈每痛蜷_方便之門。目前，旅客可以用同一張智能卡繳付各種交通工具(如公交車、地鐵、出租車、大巴、自駕高速公路、自行車租賃等)付費(fèi)而無須自備零錢。智能卡也可用作購物,如面包店、連鎖餐館、咖啡館、禮品等，甚至智能卡本身也是很好的禮物之一。圖2所示是幾個(gè)城市的智能卡示意圖。

實(shí)際上，因?yàn)槊繌堉悄芸▋?nèi)均內(nèi)置一枚微型晶片，并載有電子錢包和其他應(yīng)用程序，可以繳付及準(zhǔn)確記錄持卡人的交易詳情，所以北京市民進(jìn)入好鄰居、京客隆等連鎖便利店,就可以在對應(yīng)終端上購物、繳費(fèi)等。

(a)北京使用的普通交通一卡通

(b)公共繳費(fèi)一卡通

(c)重慶的城市交通購物一^通

(d)重慶的商場購物卡"一卡通”

圖2     城市智能卡示意圖

艾瑞咨詢調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，中國手機(jī)近端支付的潛在用戶使用手機(jī)近端支付主要集中在公共交通和超市購物等場景。62.6%的被調(diào)研者期待在乘坐公共交通時(shí)使用手機(jī)近端支付,58.2%的用戶選擇超市購物。另外，商場購物、便利店購物、自動(dòng)售貨機(jī)等也是潛在用戶期待使用手機(jī)近端支付的主要場景。由于手機(jī)近端支付的便捷性較高，明顯適用于客流量較大、對便捷性要求較高的支付場景，這為支付企業(yè)選擇合作商戶的類型提供了參考。

2.2  交通領(lǐng)域各大城市跟進(jìn)過渡到CPU卡

實(shí)際上，城市的生活節(jié)奏不斷加速，人們的出行更需要智能系統(tǒng)的支撐。在北京、上海等大城市的應(yīng)用場景，除市內(nèi)公交系統(tǒng)外，高速公路不停車?yán)U費(fèi)、停車場自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)等,都已經(jīng)在國內(nèi)部分城市試點(diǎn)應(yīng)用。

隧道和收費(fèi)道路都開始采用電子道路收費(fèi)(ETC)系統(tǒng)。安裝有無線射頻識(shí)別(RFID)自動(dòng)收費(fèi)標(biāo)簽的座駕，在收費(fèi)道路上無須停車以現(xiàn)金繳付通行費(fèi)，而只要從安裝了標(biāo)簽解讀器的專有車道駛過，系統(tǒng)即會(huì)自動(dòng)在預(yù)繳賬戶中扣除通行費(fèi)。

北京的部分停車場和路邊臨時(shí)停車位，現(xiàn)已設(shè)置了智能卡和自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)。這些停車場的出入閘口安裝有智能卡讀卡器，駕車人士只須在讀卡器上輕拍智能卡，即可進(jìn)出停車場和繳付費(fèi)用。個(gè)別停車場還安裝了自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)，部分地區(qū)的路邊停車位咪表也安裝了智能卡收費(fèi)系統(tǒng)。

北京的日均刷卡量現(xiàn)在已是世界第一。對比國內(nèi)外的公交卡應(yīng)用現(xiàn)狀，一般電子技術(shù)比較發(fā)達(dá)的歐美國家私家車比較多，因而公共交通刷卡的使用率相對較小，交易量偏少。反而是在中國北京，由于政府支持公共交通的力度非常大，加之對于乘坐公共交通刷卡的用戶采用2折、4折的優(yōu)惠，使得北京的日均刷卡量達(dá)到千萬數(shù)量級(jí)，日均交易量居世界第一。

截至目前，在國內(nèi)使用非接觸式公交刷卡的城市有北京、上海、廣州、成都、西安、大連等城市，武漢采用的是接觸式IC卡。初期開通的非接觸式IC卡城市，大多采用的是NXP的MifareOne卡，實(shí)踐證明，該卡存在安全漏洞，目前國家相關(guān)部門明確要求，盡快放棄MifareOne而采用CPU卡。北京正在平穩(wěn)地從MifareOne卡往CPU卡過渡。其他城市也在加緊跟進(jìn)。

2.3  北京市政交通一卡通的應(yīng)用

北京市政交通一卡通是一張集成電路卡，在北京地區(qū)發(fā)行使用，每張卡內(nèi)置高科技芯片，該芯片具有電子錢包及其他功能，可儲(chǔ)存多次付款紀(jì)錄，亦可反復(fù)充值使用。在乘坐公交車時(shí)可以享受4折優(yōu)惠。

從2007年9月21日起，北京市民持市政交通一卡通卡也可去部分便利店、超市、西餅屋、餐廳、藥店、電影院刷卡消費(fèi)?？ǖ耐庑鸵矅L試了個(gè)性化定制的公交卡，比如各種形象可愛的異形卡、企業(yè)形象定制的公交卡，其配套材質(zhì)也開始使用漂亮的水晶材料。圖3所示是不同外型的新型異形卡示意圖。

現(xiàn)在北京已開通的一卡通商家包括新影聯(lián)院線(新東安影院、大華電影院、東環(huán)電影城等共22家)、聯(lián)華快客便利店、金鳳成祥蛋糕房、好利來蛋糕房、華潤連鎖超市、華強(qiáng)連鎖超市、和合谷餐廳、鴻毛餃子餐飲、嘉事堂藥房、京衛(wèi)藥房、美信藥房等。

截至目前，北京市政交通一卡通已累計(jì)發(fā)卡逾4200萬張，累計(jì)處理交易190億筆，已在全市范圍10多個(gè)行業(yè)布設(shè)了15萬臺(tái)終端，日均交易量超過1500萬次，最高峰值達(dá)1730萬次。在交通領(lǐng)域，一卡通刷卡比例占北京市公交客運(yùn)總量的90%以上，地鐵刷卡比例達(dá)80%以上，6萬余輛出租車開通一卡通刷卡收費(fèi)系統(tǒng)。

2.4  手機(jī)支付卡的應(yīng)用

國內(nèi)手機(jī)支付業(yè)務(wù)起步于2000年。隨著手機(jī)的大量普及及其固有的便利性。手機(jī)支付在國內(nèi)得到了較大發(fā)展。

我們平常所說的手機(jī)支付分為兩種：一種是離線支付,類似于公交IC卡，用戶到POS上刷卡消費(fèi)；一種是在線支付,也就是類似網(wǎng)銀的支付模式。兩種方式各有其應(yīng)用場景：第一種適合小額、定點(diǎn)的消費(fèi)；第二種則不需要POS，對消費(fèi)金額和使用地點(diǎn)沒有限制。中國移動(dòng)已開始試點(diǎn)進(jìn)行POS刷卡方式的消費(fèi)。

(a)普通的公交卡

(b)收藏品主題的水晶異形卡

(c)星座主題的水晶異形卡

(d)定制的水晶異形卡

(e)定制的水晶異形卡

圖3     不同外型的新型異形卡示意圖

手機(jī)支付目前主要有四種實(shí)現(xiàn)模式，分別為手機(jī)銀行模式、話費(fèi)代扣模式、綁定模式和支付應(yīng)用模式。四種手機(jī)支付模式中，手機(jī)銀行模式和綁定模式通過手機(jī)無線通訊進(jìn)行聯(lián)機(jī)支付。支付應(yīng)用模式可以通過無線通訊方式進(jìn)行支付或者非接觸式卡方式進(jìn)行支付。目前，綁定模式仍占主導(dǎo)地位，手機(jī)銀行模式和支付應(yīng)用模式會(huì)逐步發(fā)展。

公交卡和手機(jī)結(jié)合的方式目前主要有NFC和SimPass兩種。NFC手機(jī)自帶一款非接的CPU芯片，該芯片可以初始化成公交卡，從而使得該手機(jī)可以當(dāng)公交卡使用。不過，目前一卡通卡和手機(jī)綁定在一起，用戶更換手機(jī)困難，而且可供選擇的機(jī)型有限；SimPass方式是讓手機(jī)中的SIM卡和一卡通應(yīng)用共用一個(gè)芯片，一卡通卡和SIM卡可以同時(shí)更換到其他可以適用的機(jī)型上。第三種是SDPass，該方式才剛剛興起，現(xiàn)在很多手機(jī)都支持SD卡，該方式是一卡通應(yīng)用和手機(jī)的SD卡公用一款芯片。

3  智能卡的安全問題

前幾年，“無卡克隆”事件對手機(jī)用戶和運(yùn)營商的負(fù)面影響都弓起廣泛的震動(dòng)，說明智能卡的安全性不可小覷。

按照作案人員的說法:“無需原卡，只要報(bào)出一個(gè)手機(jī)號(hào)碼，他就能復(fù)制出一張SIM卡。此卡能竊聽原SIM卡用戶打進(jìn)以及打出的電話并能同時(shí)接收到其他人發(fā)來的短信，也可用該卡撥打電話，費(fèi)用當(dāng)然也是由原SIM卡用戶支付。”

對于智能卡的安全應(yīng)對，基于RSA算法的PKI技術(shù)是目前金融應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。RSA算法數(shù)據(jù)量大，計(jì)算速度比較慢，適用于數(shù)據(jù)傳輸較快、計(jì)算速度較快的PC機(jī)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，一個(gè)公鑰證書一般2K字節(jié)，一個(gè)數(shù)據(jù)簽名128字節(jié),因此，在數(shù)據(jù)傳輸速度慢、數(shù)據(jù)量少的行業(yè),應(yīng)用起來比較麻煩。

目前，國內(nèi)正在使用的公交CPU卡都采用的是類似金融IC卡規(guī)范PBOC1.0或者PBOC2.0；使用的加密算法都是對稱的3DES算法，該算法隨著計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度越來越快，也已經(jīng)不是很安全了。目前，國家安全管理中心正在制定新的算法，如國密算法SM1、SM5等，很多國產(chǎn)芯片已經(jīng)支持該算法,國家將適時(shí)推出。

目前，有些城市為了增加公交系統(tǒng)的安全性，都盡量將交易由脫機(jī)方式向聯(lián)機(jī)交易方向轉(zhuǎn)換，交易實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)后，整個(gè)系統(tǒng)可以隨時(shí)對某些可疑的卡片進(jìn)行停用或追蹤。

4  智能卡應(yīng)用的推廣策略

Gartner的最新數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，2011年，全球移動(dòng)支付用戶規(guī)模已經(jīng)達(dá)到1.41億，較2010年增長38.2%；交易金額也由2010年的489億美元增長至861億美元，增長率超過76%。該數(shù)據(jù)顯示，全球移動(dòng)支付市場已呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢,而交易金額的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過用戶數(shù)量的增長速度，這也表明，人們對于移動(dòng)支付方式的依賴正在逐步加深。

4.1  努力方向

艾瑞咨詢認(rèn)為，消費(fèi)者對支付方式的多元化、便捷化、安全化需求主導(dǎo)著支付行業(yè)未來的發(fā)展方向。而對于中國的支付企業(yè)，未來則需要在移動(dòng)電子商務(wù)渠道的拓展、近程支付技術(shù)設(shè)備的普及和說服消費(fèi)者使用等方面做出更多的努力。

首先，新興市場對多元化支付方式的需求，無疑將對全球移動(dòng)支付的高速增長起到巨大推動(dòng)作用。新興市場中卡基支付的普及程度遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)市場，消費(fèi)者對移動(dòng)支付的用戶體驗(yàn)要求偏重于基本功能，推廣移動(dòng)支付的成本相對較低,最終，這些地區(qū)的用戶可以跳過卡基支付方式而直接進(jìn)入更為便捷的移動(dòng)支付時(shí)代。

其次，以NFC、RFID為代表的移動(dòng)近程通訊技術(shù)的出現(xiàn)，帶動(dòng)了移動(dòng)支付的技術(shù)創(chuàng)新，更加便捷和安全的手機(jī)支付形式正在被逐步推廣和實(shí)現(xiàn)。而用戶對手機(jī)支付的使用行為偏好也將對支付企業(yè)未來的發(fā)展戰(zhàn)略起到關(guān)鍵的指導(dǎo)作用。

4.2  降低使用成本

艾瑞咨詢調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，74%的被調(diào)研者表示，在更換手機(jī)時(shí)，是否具有近端支付功能將是其考慮的因素之一，僅有5.1%的被調(diào)研者表示不會(huì)考慮是否具有該功能。以NFC為代表的近程通信功能為手機(jī)近端支付的實(shí)現(xiàn)提供了條件，而用戶需求也將推動(dòng)具有近程通訊功能的硬件設(shè)備逐步推廣和普及,手機(jī)近端支付將被更多的消費(fèi)者所接受，迎來更加廣闊的市場空間。圖4所示是2011年中國手機(jī)近端支付潛在用戶意愿分布圖。

圖4     2011年中國手機(jī)近端支付潛在用戶意愿分布

事實(shí)上，中國手機(jī)近端支付潛在用戶通過更換SIM卡實(shí)現(xiàn)近端支付的付費(fèi)意愿還不強(qiáng)。還有40.5%的被調(diào)研者表示不愿意為更換具有近程支付功能的SIM卡而付費(fèi)，29.9%的被調(diào)研者表示只愿意支付20元以下的費(fèi)用?？梢?，用戶端成本過高是支付企業(yè)進(jìn)行市場拓展面臨的主要問題之一，支付企業(yè)可適當(dāng)采取成本轉(zhuǎn)嫁或者免費(fèi)增值等方式進(jìn)行用戶端的初期市場拓展。

5  結(jié)語

顯而易見，以人口多、密度大為特點(diǎn)的北京、上海、武漢等中國大都市，其發(fā)達(dá)的公共交通事業(yè)已成為全球國際化大都市的一個(gè)亮點(diǎn)，而其中公交卡的推行作為一項(xiàng)重要的市政便民工程，在其中發(fā)揮了非常獨(dú)到的作用。除公交領(lǐng)域外，在購物、便民繳費(fèi)等領(lǐng)域，近兩年全球經(jīng)濟(jì)低迷，中國人的強(qiáng)勁消費(fèi)力卻催生了智能購物卡迅速而廣泛的應(yīng)用。其實(shí)，在中國智能卡的各行各業(yè)應(yīng)用市場中，交通和商業(yè)已經(jīng)走在了前面。

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