[发明专利]基于音频接口的非接触式智能卡手机认证设备

说明书

技术领域

本设备用于手机移动平台的接触式智能卡的安全认证（其中手机平台需具有音频硬件接口并且能提供软件相关音频接口函数。例如：采用android平台相关手机，苹果、黑莓手机等）。及其他具有音频口的设备进行智能卡识别认证所用。 

背景技术

传统的身份认证在手机上采用用户名+静态密码的方式，此种方式密码容易泄露，容易被暴力破解，且有可能被手机内运行的非法程序截获。智能卡加密锁对用户的软件代码和重要数据提供了全方位、高安全度的保护，通过音频口将认证信息传递给手机端，可避免这些弊端。 

发明内容

具有音频口的非接触智能卡加密锁读卡器(以下称音频口读卡器)的工作原理： 

音频口读卡器具有标准音频输入输出接口。 

手机端需要预先安装一个与认证设备相对应的认证软件。在进行认证时，需要将手机和音频口读卡器通过音频口连接到一起，接触式智能卡插入智能卡读卡器中。手机和音频口读卡器之间的通信是通过音频接口完成的。当音频口读卡器音频接口插入手机耳机插孔，手机启动认证软件后，认证软件调用手机操作系统提供的音频输出接口函数发送经过调制的相关认证请求等信号，把认证信息传输给音频口读卡器。通过这种数据传输方式来传送先关认证信息给音频口读卡器。 

 [0006]手机端需要发送数据给智能卡时，首先认证软件将需要发送到数据加密（此处的加密与智能卡的解密相对应，音频口读卡器透明传输数据，数据加密方式由智能卡加密锁的生产商决定），然后调用与音频口读卡器对应的库文件中的函数，将数字量由FSK（具体见下文）方式调制转换成对应模拟量，然后调用系统中提供的音频操作函数，将调制后的模拟信号发送到音频口，完成数据的发送。音频口读卡器提供的库文件中封装的函数，其最底层数据发送要依赖于认证手机所采用的操作系统，操作系统不同，音频端口的接口函数就不同。这也是我们要求手机操作平台能提供音频接口的原因。

调制波形由手机右声道发送到音频接口（耳机插口），经音频口读卡器的音频接口接收传输到AD转换器，转换为相应的数字量。音频口读卡器通过检测数字量数据的变化状态来判定是否有新数据传输（预先约定好数据传输起始标志，比如数据空闲时右声道输入保持固定高电压，AD转换后变为对应高电平，当有数据传输时高电平跳变，标志数据传输的开始。数据传输结束原理相同）。数据传输开始后，音频口读卡器主控制芯片固件程序开辟空间，将音频输入端口传输的模拟量转换后的数字量保存。音频口读卡器主控制芯片将保存的数字信号解调为对应的0,1，然后音频口读卡器主控制芯片将解调后的数据通过串口传输给音频口读卡器认证部分，认证部分由串口接收数据后解密（对应手机软件的加密），然后根据发送来的数据由串口返回相应的认证信息给音频口读卡器的主控芯片。音频口读卡器主控芯片根据串口返回的信息，将对应信息经FSK调制，经DA转换发送到音频输出口MIC声道，把对应认证信息发送给手机。手机根据音频输入数据对应模数转换的起始电平跳变后，接收数据，并保存。数据接收完毕后，经调制解调，将保存数据还原为0,1状态。通过此种方式完成一次，手机和认证设备的通信。 

FSK（Frequency-shift keying）即用数字信号调制载波的一种调制方式。该方式用不同的载波频率承载数字信号0和1。利用载波的频率传递数字信息实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。如图1：FSK调制示意图。 

当要发送数据0时，我们在时间t内发送两个正弦波，此时的正弦波周期为t/2，频率为2/t。当要发送数据1时，我们在时间t内发送一个正弦波，此时的正弦波的周期为t，频率为1/t。调制信号通过DA再次转换，发送到音频输出端口。 

音频口读卡器接收的数据经过AD转换，由控制芯片固件程序开辟空间保存数据，开始解调数据。 

解调数据完成后，主控芯片通过串口将解调的数据发送给具有标准ISO7816接口的发送芯片，芯片通过ISO7816协议，将接受到的数据发送给智能卡加密锁，完成数据的发送。 

数据返回时，智能卡加密锁通过ISO7816接口，将数据发送给音频口读卡器的发送芯片，发送芯片将数据转送主控芯片，音频口读卡器主控芯片将数据调制成对应音频模拟信号，发送给音频口，最终将数据发送手机认证端。 

手机认证音频口读卡器的工作流程： 

手机认证音频口读卡器通过手机耳机插孔插入手机并打开手机认证软件。