城市一卡通在E T C 的实现探讨

    根据2 0 0 7 年颁布的交通部强制性行业技术要求《收费公路联网收费技术要求》的规定， 交通部在联网电子不停车收费系统示范工程中推荐使用的是采用交通部密钥管理体系的双界面C P U 卡， 并由交通部公路科学院负责制定了相关的密钥管理、I C 卡数据格式等规范， 但不少省市在实施过程中均提出了希望E T C 支持现有的本地城市一卡通或行业内非现金支付卡的需求， 比如北京市政一卡通、上海公共交通卡、江苏苏通卡等。
 
    目前我国各地城市一卡通的特点如下：
 
    ◇ 采用非接触式逻辑加密卡， 密钥体系遵循建设部城市公用事业I C 卡应用规范， 采用“一卡一密，一扇区一密” 的密钥分散原则；
    ◇ 电子钱包为小额支付，一般最大余额限制在1 0 0 0 元以内；一般不记名， 不挂失；
    ◇ 在发行所在城市内持卡人众多， 应用广泛， 包括公交、地铁、出租， 轮渡、加油等。鉴于城市一卡通的特点及各地卡结构预留设计情况的不同， 其在E T C 中有两种应用模式：一卡通兼作高速公路通行券、一卡通仅作支付手段。
 
    一卡通兼作高速公路通行券模式此模式适用于一卡通结构中预留了高速公路应用， 有专用扇区可供写入高速公路出入口信息。在高速公路E T C ／M T C 入口时将入口信息写入规定的扇区， E T C ／M T C 出口处从卡上读入口信息， 计算费额， 钱包扣款， 并写出口信息，更新出入口状态。

    ◆ 此模式下应用原则
    ◇ 一卡通仅可在所属省市发行的O B U 中使用；
    ◇ 在人口车道和出口车道必须使用同一张卡(公交卡或者C P U 卡) ， 在高速公路行驶途中禁止更换；
    ◇ 使用一卡通的O B U 车辆在M T C 入1：3 车道不准领取通行券， 使用一卡通作为通行券在车道读写器上写入口信息；
    ◇ 装有O B U 的车辆， 如果从E T C 入口车道使用一卡通进入高速公路， 则自动将入口信息写入O B U 中的一卡通内；
    ◇ 使用一卡通的O B U 车辆在出口车道使用一卡通， 若一卡通中无人口信息， 则作为无卡处理。
 
    ◆ 此模式下应用流程
    ◇ E T C 人口：一卡通插入O B U ， 入口信息写入一卡通，O B U 绑定该一卡通， 在解除绑定前O B U 将拒绝识别和使用其他卡；
    ◇ M T C 入口：一卡通从0 B u 中拔出， 在车道读写器上写入12 1信息， 卡插回O B U ， 0 B u 绑定该一卡通， 在解除绑定前O B U 将拒绝识别和使用其他卡；
    ◇ E T C 出口：从O B U 中绑定的一卡通中读出入口信息，计算费率， 钱包扣款， 然后写出口信息， 更新出入口状态，交易成功后O B U 解除对该卡的绑定；
    ◇ M T C 出口：在车道读写器中读出一卡通中的入口信息， 计算费率， 钱包扣款， 然后写出口信息， 更新出入口状态， 交易成功后将卡插回O B U ， O B U 解除对该卡的绑定。 

    ◆ 该模式的优缺点
    在此模式下， 仅需要一张卡即可出入高速公路， 完成费用的支付， 用户使用方便。存在一个无法避免的漏洞： 当持一卡通从M T C 入时， 会存在2 张不同入口的一卡通互换， 导致逃费的现象。 

    解决方案为： 需要在M T C X 时， 车道收费员输入车辆牌照， 车辆牌照和车型记录在卡内； M T C 出口时收费员核对从卡中读出车辆牌照和车型， 与当前车辆对照， E T C 出口时系统与O B U 中车辆牌照和车型进行比对， 若不一致， 作为中途换 卡处理。该解决方案需对目前高速公路的M T C 收费系统进行改造， 增加M T C 入口输入车辆牌照的功能(或者在M T C 人口增加自动牌照识别系统) 。 一卡通仅作支付手段模式，此模式适用于一卡通结构中没有预留高速公路应用。 

    在此模式下，一卡通上不存放高速公路出入口信息， 在涉及到M T C 进或出时， 需与一张O B u 绑定的双界面C P U 卡同时使用。
 
    ◆ 此模式下应用原则
    ◇O B U 与C P U 卡进行惟一绑定；
    ◇ O B U 车辆在E T C 入口车道和E T C 出口车道必须使用同一种类型的卡(公交卡或者C P U 卡) ， 在高速公路行驶途中禁止更换O B U 中使用的卡；
    ◇ 0 B u 车辆在M T c 入口车道不准领取通行券， 使用C P U 卡作为通行券；
    ◇ O B u 车辆如果从M T C 人口车道进入高速公路， 则在E T C 出口车道O B U 中只能使用C P U 卡。
 
    ◆ 此模式下应用流程
    ◇ E T C 人口：一卡通插入O B U ， 入口信息写入0 B U(为安全认证要求， 需对入口信息进行加密) ， O B U 并记录人口时卡片类型是一卡通；
    ◇M T C 入口：必须使用与O B U 绑定的C P U 卡， 在车道读写器上写人口信息， 将C P U 卡插入0 B u ， 0 B u 记录入口时卡片类型是C P U 卡；
    ◇ E T c 出口：若O B U 中插入的是一卡通， 且入口为一卡通， 则从O B U 中读取入口信息， 然后解密入口信息， 如果入口信息正确， 则计算费额，一卡通钱包扣款， 完成车道交易， 并删除O B U 中入口信息； 若O B U 中卡与人口时记录的卡类型不符， 则拒绝交易；
     ◇ M T C 出口： 若使用一卡通从E T C 车道入， 则必须将一卡通从O B U 中拔出， 然后将C P U 卡插入O B U ， O B U 将入口记录写入C P U 卡中； 将2 张卡同时交给车道收费员， M T C车道读写器从C P U 卡中读取入口信息， 计算费额， 然后将一卡通放到车道读写器上， 进行钱包扣款， 完成后将C P U 卡放到车道读写器上， 更新C P U 卡中出入口状态， 交易成功后将C P U 卡插回O B U 。
 
    ◆ 该模式的优缺点
    在此模式下， 需要一卡通与C P U 卡配对才可出入高速公路，一卡通仅作为费用支付的支付手段， 用户使用受限制，操作也不方便。

    使用该模式， 由于C P U 卡与0 B U 惟一绑定， 因此不存在换卡问题。
 
    无论采用哪种应用模式， 对一卡通操作都采取路侧认证模式， 也就是将一卡通P S A M 卡放在路侧设备R S U 中， O B U与R S U 之间通过T r a n s f e r C h a n n e l ~ 务实现数据传输通道，由0 B U 将卡片基本信息传给R S U ， R S U 获取基本信息后利用P S A M 计算卡片访问密钥。T r a n s f e r — C h a n n e l 指令信息帧结构形式和双界面C P U 卡形式完全相同， 惟一不同的是在A P D U 具体内容， 可以根据本地实际应用情况进行定义。例如， 上海E T C 应用中定义了以下访问逻辑加密卡的A P D U 指令： R e a d _ w i t l L K e y 带密钥读入口信息、W r i t e — E n t r y 写入口信息、w m e _ E 妞t 扣款及写出口信息、G e t P r o o f 取交易认证码。