基于开源系统的IC卡系统的设计与实现

摘要：本文对基于开源系统的IC卡系统的设计与实现做了简要介绍。

关键词：开源系统IC卡系统

当前，很多城市已经开通了公交IC卡收费系统和城市一卡通收费系统（以后统称为IC卡系统）。这些城市运行的IC卡系统中，基本上是采用C/S结构进行开发的，并且采用的操作系统是Windows。但是在实际应用中，用户面临以下问题：①由于城市规模的不断扩大，IC卡服务网点也在不断的增加，给程序的安装、升级、维护带来了不便。②随着我国版权保护的不断深入，运营商在IC卡系统建设中对硬件设备及软件方面的投入也在不断的加大，建设和运营成本也在不断的上升。③计算机病毒对系统的危害巨大，如何有效防止计算机病毒的侵害。④随着网络技术的不断提升，以及网络资费的不断下降，运营商有意愿采用实时在线方式进行业务处理。从而降低业务数据丢失的风险。

为了解决以上的问题，我们考虑采用以下设计思路来实现：

1 体系结构

系统采用J2EE进行开发，采用SSH架构进行设计。服务端增加了Servlet技术，实现对加密机、数据库、文件系统等设备的控制。客户端采用Applet技术，实现对本地串口设备的驱动。

为了保证客户端的安全性，客户端的操作必须使用密钥卡（CPU卡）进行操作员身份的安全认证，合法用户才能进行相关功能的操作。

为了保证数据通讯过程的安全性，在客户端Applet与服务端Servlet通讯时，采用密文传输，并且通讯密钥动态更新，防止数据被篡改。

由于JAVA具有跨平台的特性，IC卡系统可以支持多种操作系统及多种浏览器，客户端浏览器在访问页面时，自动判断操作系统类型和浏览器类型，并自动下载驱动程序到客户端，真正实现客户端的简单式操作。

对于与业务关系不太紧密的功能（如数据查询、分析报表等），考虑将其安排到一个独立数据库服务器中，并且定时进行数据同步，减轻业务系统的访问压力。

作为开源软件的领军产品，Linux以其精简的内核，安全性高、性能高、稳定性高、多任务等特点，已经应用到很多领域。Linux适用于不同的CPU，支持多种体系结构，如X86、ARM、MIPS、ALPHA、SPARC等，因此用户在硬件的选择上更加多样。

将Linux安装在基于x86的计算机和服务器上，采用开源的postgres数据库进行数据的存储与管理，硬件和软件的成本显著降低。

2设计原理

2.1 采用三层体系结构。将数据与程序、数据控制与应用逻辑分层独立管理，能更严格地控制信息访问；信息传递中采用数据加密技术，可进一步减低信息失密的风险。应用服务器内建安全控制数据库，实现应用服务器与数据服务器的双重权限控制，对权限的划分更准确、灵活、严格。系统在信息访问、传递和存储三个环节上均有严格的安全措施。

将大部分数据处理从客户端转移到应用服务器和数据库服务器上。这样，尽管客户端与应用服务器之间可能存在着几十个甚至数百个的连接，但是应用服务器与数据库服务器之间的连接却只有少数几个，从而达到可伸缩性的目标，使得在用户数量急剧增加时还能保持系统性能的稳定。

2.2 采用BS结构。用户界面完全通过浏览器实现，可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件，客户端零维护。通过将业务逻辑集中到中间层，系统获得了对业务逻辑的独立性，当用户的需求改变时，开发人员可以迅速地在中间层上更新业务逻辑，而无需将更新后的应用提交到众多的PC终端系统上去，客户端无需任何改动，实现系统的无缝升级。

2.3 针对客户端操作系统的一些配置参数，采用本地文件进行管理的方式。如驱动文件文件地址、读写器的连接串口号、打印机的端口名称等等。客户端登录时，自动读取配置参数。

2.4 在业务系统操作时，操作人员登录系统，必须通过密钥卡（CPU卡）、口令认证和页面登录用户名、口令认证的双重校验，非本系统的操作人员很难进入业务系统。由于业务系统属于联机系统，如果发生密钥卡或账户的挂失，系统可以立即停止该账户的所有功能的操作。为了进一步保证系统的安全性，还可以考虑将业务系统采用专线连接（VPN）的方式，并设置独立的IP地址。服务端将客户端的IP地址进行绑定，从而防止非法用户的使用。

2.5 在业务系统中，实现IC卡的售卡、充值等的操作，必须保证IC卡密钥的安全性。因此考虑将IC卡的根密钥导入加密机中，同时将加密机放在后台中心。每次操作IC卡的时候，均需要服务器端实时生成密钥。客户端页面嵌入Applet程序，可以与服务器端的Servlet进行通讯，完成获取密钥，访问数据库的操作。

2.6 客户端Applet程序主要负责对IC卡进行操作。为了保证系统的安全性，我们将对IC卡的操作指令封装在读卡器中，读卡器只接收密文数据，由读卡器对密文解析后，根据解析后的数据内容，进行进一步的操作。有后台服务器的Servlet程序，负责生成密文数据报文。

3技术特点

3.1 采用开源系统，降低采购成本。

3.2 获得良好的跨平台特性，支持Linux、Unix、windows等多种桌面操作系统，同时支持多种浏览。

3.3 采用三层结构，能有效提高系统安全性。

3.4 采用B/S结构设计，实现系统无缝升级，降低维护成本。