一、引言

    “ 十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目課題“國(guó)家高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車收費(fèi)和服務(wù)系統(tǒng)”中，分別研究和建立了長(zhǎng)三角、京津冀兩大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（包括電子支付）示范工程，以提高?。ㄊ校╇H通道以及公路網(wǎng)收費(fèi)站點(diǎn)的通行能力和服務(wù)水平。同時(shí)，為保證大區(qū)域跨省市聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)條件下的收費(fèi)交易安全和收費(fèi)數(shù)據(jù)信息安全，交通運(yùn)輸部建立了全國(guó)統(tǒng)一的收費(fèi)密鑰管理與安全認(rèn)證體系，以確保聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)在其每個(gè)層面的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、傳輸、處理和管理的安全。

    在聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)中，路側(cè)設(shè)備與車載設(shè)備之間的安全認(rèn)證以及路側(cè)設(shè)備與通行卡之間的安全認(rèn)證和消費(fèi)交易占有非常重要的地位，其中涉及到路側(cè)設(shè)備的PSAM卡、車載標(biāo)簽中的ESAM 模塊以及在高速公路上實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)繳費(fèi)的用戶通行卡。作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交易安全的重要介質(zhì)，這些卡片的安全、可靠和穩(wěn)定對(duì)系統(tǒng)的整體安全性和運(yùn)行可靠性至關(guān)重要。在考慮符合中國(guó)金融IC卡相關(guān)規(guī)范[1，2，3]的同時(shí)，交通運(yùn)輸部針對(duì)這些卡片和安全模塊制定了專門的技術(shù)要求和數(shù)據(jù)格式[4]，并在《高速公路區(qū)域聯(lián)網(wǎng)不停車收費(fèi)示范工程暫行技術(shù)要求》系列規(guī)范中，進(jìn)一步明確了各類卡片的技術(shù)要求及相應(yīng)的測(cè)試規(guī)范，共分為以下六部分：《聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)PSAM 卡應(yīng)用指南》、《IC卡技術(shù)要求和數(shù)據(jù)格式》、《OBE-SAM安全模塊技術(shù)要求》、《PSAM卡測(cè)試規(guī)范》、《IC卡測(cè)試規(guī)范》和《OBE-SAM安全模塊測(cè)試規(guī)范》。

    截至目前，我國(guó)還缺乏一套標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試技術(shù)和手段來(lái)對(duì)這些卡片的技術(shù)要求和數(shù)據(jù)格式進(jìn)行測(cè)試和認(rèn)證，因此非常有必要對(duì)卡片測(cè)試規(guī)范進(jìn)行深入研究，并建立一套完整的卡片測(cè)試體系，對(duì)這些卡片進(jìn)行全面的功能測(cè)試和關(guān)鍵性能指標(biāo)測(cè)試，以保證區(qū)域高速公路聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)示范工程的順利實(shí)施以及全國(guó)范圍的推廣和應(yīng)用。

    二、卡片類型介紹

    1.PSAM 卡

    PSAM是聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)中路側(cè)設(shè)備的安全模塊，安裝于路側(cè)天線或讀卡機(jī)具內(nèi)的卡座中，主要負(fù)責(zé)OBU車載單元和路側(cè)設(shè)備的訪問(wèn)許可、信息鑒別和加密保護(hù)，同時(shí)還負(fù)責(zé)路側(cè)設(shè)備和雙界面CPU用戶卡之間的交易安全，其中包括用戶卡信息的安全認(rèn)證、消費(fèi)數(shù)據(jù)的加密讀寫(xiě)等。

    2.OBE-SAM 模塊

    OBE-SAM是車載OBU設(shè)備的安全模塊，負(fù)責(zé)OBU和ETC的訪問(wèn)許可、信息鑒別和加密保護(hù)等，是OBU文件及密鑰的安全保障。OBE-SAM是采用SOP 或者DIP 封裝形式的SAM，作為車載電子標(biāo)簽原始設(shè)計(jì)的一部分，生產(chǎn)的時(shí)候直接焊接在車載電子標(biāo)簽的電路板上，而不像其他的SAM在卡座內(nèi)可以靈活拆卸。作為安全數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與認(rèn)證，通過(guò)OBESAM可以實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備的版權(quán)保護(hù)與安全使用。

    3. 雙界面CPU卡

    雙界面CPU卡，也即用戶卡，主要用于存儲(chǔ)車主、車型、車輛物理參數(shù)等固定信息，同時(shí)還可存儲(chǔ)帳號(hào)、余額、交易記錄、入出口編號(hào)等信息以及管理和交易密鑰。雙界面CPU卡既可插在車載電子標(biāo)簽的卡槽中以接觸界面實(shí)現(xiàn)電子不停車收費(fèi)，也可通過(guò)收費(fèi)站內(nèi)的讀卡器以非接觸界面的方式實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)金電子收費(fèi)。

    三、卡片測(cè)試內(nèi)容

    針對(duì)以上聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)中所涉及的各種卡片和模塊的不同用途和卡片類型，需要制定不同的測(cè)試內(nèi)容。在《高速公路區(qū)域聯(lián)網(wǎng)不停車收費(fèi)示范工程暫行技術(shù)要求》系列規(guī)范中，定義了相關(guān)的卡片應(yīng)用測(cè)試規(guī)范。再結(jié)合《GB/T16649 識(shí)別卡- 帶觸點(diǎn)的集成電路卡》及《ISO/IEC 14443識(shí)別卡- 非接觸式集成電路卡規(guī)范》中對(duì)接觸式和非接觸式CPU卡的相關(guān)技術(shù)要求，最終從卡片測(cè)試技術(shù)完整性的角度來(lái)進(jìn)行歸納和總結(jié)，卡片測(cè)試的內(nèi)容應(yīng)主要包括物理特性測(cè)試、電氣特性測(cè)試、通訊協(xié)議測(cè)試、應(yīng)用測(cè)試和安全測(cè)試五個(gè)方面，以下將分別進(jìn)行解釋和說(shuō)明，以期為聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)中的卡片測(cè)試工作提供更深入的解讀和指導(dǎo)。

    1. 物理特性測(cè)試

    卡片的物理特性測(cè)試主要規(guī)定了卡片應(yīng)達(dá)到的物理尺寸要求、卡片尺寸的穩(wěn)定性和翹曲測(cè)試、卡片和觸點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度、工作溫濕度、防護(hù)紫外線的能力以及抗電磁干擾能力等。由于聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)工作環(huán)境的特殊性，其不同于銀行、商場(chǎng)等比較溫和的應(yīng)用環(huán)境，因此卡片的物理特性測(cè)試對(duì)卡片工作環(huán)境適應(yīng)性的要求應(yīng)相對(duì)嚴(yán)格一些，其中包括比較極端的溫度、濕度等條件，具體的物理特性測(cè)試內(nèi)容如表1所示。

    2. 電氣特性測(cè)試

    卡片的電氣特性測(cè)試主要規(guī)定了卡片正常工作所應(yīng)滿足的電壓、電流、支持的時(shí)鐘頻率等電氣條件以及觸點(diǎn)間電阻、觸點(diǎn)短路斷路保護(hù)等內(nèi)容，而對(duì)非接觸式CPU卡的電氣特性測(cè)試還相應(yīng)增加了調(diào)制信號(hào)幅度等測(cè)試內(nèi)容。具體的電氣特性測(cè)試內(nèi)容如表2 所示。

    3. 通訊協(xié)議測(cè)試

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    CPU卡根據(jù)通訊協(xié)議可分為兩種：接觸式和非接觸式。接觸式CPU卡主要采用兩種通訊協(xié)議：T=0 和T=1 通訊協(xié)議。T=0 是異步半雙工字符傳輸協(xié)議，T=1 是異步半雙工塊傳輸協(xié)議。目前T=0 通訊協(xié)議應(yīng)用得較為廣泛，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)CPU卡都支持該協(xié)議，在金融交易中通常也采用這種通訊協(xié)議。在聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)中采用了雙界面的CPU用戶卡，接觸界面支持T=0 的通訊協(xié)議，而非接觸界面則采用TYPE A標(biāo)準(zhǔn)。具體的通訊協(xié)議測(cè)試內(nèi)容如表3 所示。

    4. 應(yīng)用測(cè)試

    卡片的應(yīng)用測(cè)試主要是根據(jù)聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用和具體要求，對(duì)卡片的功能實(shí)現(xiàn)及性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，這部分測(cè)試依據(jù)的主要標(biāo)準(zhǔn)就是示范工程中定義的卡片技術(shù)要求和非現(xiàn)金支付交易流程等規(guī)范性文件。其中功能性測(cè)試主要包括卡片指令集測(cè)試和應(yīng)用交易流程測(cè)試，而性能指標(biāo)測(cè)試則是對(duì)卡片的一些關(guān)鍵指令做相應(yīng)的運(yùn)行速度測(cè)試。具體的應(yīng)用測(cè)試內(nèi)容如表4 所示。

    其中PSAM和OBE-SAM的指令集嚴(yán)格按照聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)示范工程中制定的規(guī)范和技術(shù)要求進(jìn)行測(cè)試，而用戶卡的指令集將主要參照《中國(guó)金融集成電路（IC）卡規(guī)范》（PBOC2.0）中定義的卡片規(guī)范來(lái)進(jìn)行測(cè)試。

    5. 安全測(cè)試

    由于PSAM 卡是聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)中路側(cè)設(shè)備的安全模塊，承擔(dān)了車輛信息和用戶信息的身份鑒別以及交易安全等重要任務(wù)，PSAM卡中存放了全國(guó)統(tǒng)一的消費(fèi)密鑰及各類認(rèn)證密鑰信息，一旦被破解將會(huì)對(duì)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大影響并可能造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失，因此PSAM卡必須要確保達(dá)到比較嚴(yán)格的安全等級(jí)要求，為此專門針對(duì)PSAM卡進(jìn)行了一系列的安全指標(biāo)和性能測(cè)試，具體的測(cè)試內(nèi)容如表5 所示。

    6. 工程適用性測(cè)試

    在實(shí)施區(qū)域聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)示范工程的過(guò)程中，由于各省市聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)備招標(biāo)、系統(tǒng)集成和應(yīng)用開(kāi)發(fā)都是各自單獨(dú)進(jìn)行的，因此將涉及到卡片和各類讀卡機(jī)具、路測(cè)設(shè)備以及車載單元的兼容性問(wèn)題，并且應(yīng)用環(huán)境中的開(kāi)發(fā)差異也可能會(huì)使卡片產(chǎn)生一些兼容性、可靠性等方面的問(wèn)題，因此還需要對(duì)卡片進(jìn)行專門的工程適用性測(cè)試，來(lái)保證聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)中各個(gè)組成部分之間的兼容、穩(wěn)定和可靠。

    四、測(cè)試應(yīng)用情況

    通過(guò)對(duì)上述卡片測(cè)試內(nèi)容的研究和解讀，可以清楚地認(rèn)識(shí)到卡片測(cè)試工作的重要性和艱巨性。為了保證交通運(yùn)輸部正在進(jìn)行的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)示范工程的順利實(shí)施以及今后在全國(guó)范圍內(nèi)的推廣，必須保證系統(tǒng)中應(yīng)用的各類卡片滿足統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和性能指標(biāo)，并確保測(cè)試的客觀性，因此需根據(jù)不同的測(cè)試項(xiàng)目來(lái)制定不同的卡片測(cè)試實(shí)施方案?？ㄆ锢硖匦?、電氣特性以及安全特性等測(cè)試，都需要借助各種先進(jìn)的技術(shù)手段和精密儀器，并且需要積累非常豐富的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)才能完成，因此目前需要通過(guò)委托具備上述條件的第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)——銀行卡檢測(cè)中心，對(duì)聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)用中各類卡片的物理特性、電氣特性以及安全特性進(jìn)行測(cè)試。

    卡片應(yīng)用測(cè)試的大部分測(cè)試內(nèi)容與聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用有著密切聯(lián)系，其中主要包括一些基本指令的功能測(cè)試、卡片和路側(cè)設(shè)備的交易流程測(cè)試以及相關(guān)指令執(zhí)行時(shí)間的性能測(cè)試等，為此我國(guó)自主開(kāi)發(fā)了聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)卡片應(yīng)用測(cè)試系統(tǒng)[5] 以實(shí)現(xiàn)上述測(cè)試功能。

    目前在我國(guó)實(shí)行區(qū)域聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)示范工程建設(shè)的省市中，所選用的各類CPU 卡基本都通過(guò)了物理特性、安全特性測(cè)試以及應(yīng)用測(cè)試，從而保證了示范工程的順利實(shí)施和推廣。

    五、結(jié)語(yǔ)

    通過(guò)對(duì)公路聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)系統(tǒng)卡片測(cè)試技術(shù)的研究，明確了聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)中卡片測(cè)試工作的主要測(cè)試項(xiàng)目，并確定了具體的卡片測(cè)試實(shí)施方案，依托中立的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡片的物理特性測(cè)試和電氣特性測(cè)試，并自主開(kāi)發(fā)了聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)卡片應(yīng)用測(cè)試系統(tǒng)對(duì)卡片進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試。這樣的實(shí)施方案具有良好的可操作性，大大節(jié)省了不必要的設(shè)備投資并縮短了聯(lián)網(wǎng)電子收費(fèi)卡片測(cè)試的前期準(zhǔn)備過(guò)程，并保證了卡片測(cè)試工作的完整性和可靠性。