基于開源系統的IC卡系統的設計與實現

摘要：本文對基于開源系統的IC卡系統的設計與實現做了簡要介紹。

關鍵詞：開源系統IC卡系統

當前，很多城市已經開通了公交IC卡收費系統和城市一卡通收費系統（以后統稱為IC卡系統）。這些城市運行的IC卡系統中，基本上是采用C/S結構進行開發的，并且采用的操作系統是Windows。但是在實際應用中，用戶面臨以下問題：①由于城市規模的不斷擴大，IC卡服務網點也在不斷的增加，給程序的安裝、升級、維護帶來了不便。②隨著我國版權保護的不斷深入，運營商在IC卡系統建設中對硬件設備及軟件方面的投入也在不斷的加大，建設和運營成本也在不斷的上升。③計算機病毒對系統的危害巨大，如何有效防止計算機病毒的侵害。④隨著網絡技術的不斷提升，以及網絡資費的不斷下降，運營商有意愿采用實時在線方式進行業務處理。從而降低業務數據丟失的風險。

為了解決以上的問題，我們考慮采用以下設計思路來實現：

1 體系結構

系統采用J2EE進行開發，采用SSH架構進行設計。服務端增加了Servlet技術，實現對加密機、數據庫、文件系統等設備的控制。客戶端采用Applet技術，實現對本地串口設備的驅動。

為了保證客戶端的安全性，客戶端的操作必須使用密鑰卡（CPU卡）進行操作員身份的安全認證，合法用戶才能進行相關功能的操作。

為了保證數據通訊過程的安全性，在客戶端Applet與服務端Servlet通訊時，采用密文傳輸，并且通訊密鑰動態更新，防止數據被篡改。

由于JAVA具有跨平臺的特性，IC卡系統可以支持多種操作系統及多種瀏覽器，客戶端瀏覽器在訪問頁面時，自動判斷操作系統類型和瀏覽器類型，并自動下載驅動程序到客戶端，真正實現客戶端的簡單式操作。

對于與業務關系不太緊密的功能（如數據查詢、分析報表等），考慮將其安排到一個獨立數據庫服務器中，并且定時進行數據同步，減輕業務系統的訪問壓力。

作為開源軟件的領軍產品，Linux以其精簡的內核，安全性高、性能高、穩定性高、多任務等特點，已經應用到很多領域。Linux適用于不同的CPU，支持多種體系結構，如X86、ARM、MIPS、ALPHA、SPARC等，因此用戶在硬件的選擇上更加多樣。

將Linux安裝在基于x86的計算機和服務器上，采用開源的postgres數據庫進行數據的存儲與管理，硬件和軟件的成本顯著降低。

2設計原理

2.1 采用三層體系結構。將數據與程序、數據控制與應用邏輯分層獨立管理，能更嚴格地控制信息訪問；信息傳遞中采用數據加密技術，可進一步減低信息失密的風險。應用服務器內建安全控制數據庫，實現應用服務器與數據服務器的雙重權限控制，對權限的劃分更準確、靈活、嚴格。系統在信息訪問、傳遞和存儲三個環節上均有嚴格的安全措施。

將大部分數據處理從客戶端轉移到應用服務器和數據庫服務器上。這樣，盡管客戶端與應用服務器之間可能存在著幾十個甚至數百個的連接，但是應用服務器與數據庫服務器之間的連接卻只有少數幾個，從而達到可伸縮性的目標，使得在用戶數量急劇增加時還能保持系統性能的穩定。

2.2 采用BS結構。用戶界面完全通過瀏覽器實現，可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件，客戶端零維護。通過將業務邏輯集中到中間層，系統獲得了對業務邏輯的獨立性，當用戶的需求改變時，開發人員可以迅速地在中間層上更新業務邏輯，而無需將更新后的應用提交到眾多的PC終端系統上去，客戶端無需任何改動，實現系統的無縫升級。

2.3 針對客戶端操作系統的一些配置參數，采用本地文件進行管理的方式。如驅動文件文件地址、讀寫器的連接串口號、打印機的端口名稱等等。客戶端登錄時，自動讀取配置參數。

2.4 在業務系統操作時，操作人員登錄系統，必須通過密鑰卡（CPU卡）、口令認證和頁面登錄用戶名、口令認證的雙重校驗，非本系統的操作人員很難進入業務系統。由于業務系統屬于聯機系統，如果發生密鑰卡或賬戶的掛失，系統可以立即停止該賬戶的所有功能的操作。為了進一步保證系統的安全性，還可以考慮將業務系統采用專線連接（VPN）的方式，并設置獨立的IP地址。服務端將客戶端的IP地址進行綁定，從而防止非法用戶的使用。

2.5 在業務系統中，實現IC卡的售卡、充值等的操作，必須保證IC卡密鑰的安全性。因此考慮將IC卡的根密鑰導入加密機中，同時將加密機放在后臺中心。每次操作IC卡的時候，均需要服務器端實時生成密鑰。客戶端頁面嵌入Applet程序，可以與服務器端的Servlet進行通訊，完成獲取密鑰，訪問數據庫的操作。

2.6 客戶端Applet程序主要負責對IC卡進行操作。為了保證系統的安全性，我們將對IC卡的操作指令封裝在讀卡器中，讀卡器只接收密文數據，由讀卡器對密文解析后，根據解析后的數據內容，進行進一步的操作。有后臺服務器的Servlet程序，負責生成密文數據報文。

3技術特點

3.1 采用開源系統，降低采購成本。

3.2 獲得良好的跨平臺特性，支持Linux、Unix、windows等多種桌面操作系統，同時支持多種瀏覽。

3.3 采用三層結構，能有效提高系統安全性。

3.4 采用B/S結構設計，實現系統無縫升級，降低維護成本。