联网电子收费系统卡片测试规范与应用

    一、引言

    “ 十一五”国家科技支撑计划重大项目课题“国家高速公路联网不停车收费和服务系统”中，分别研究和建立了长三角、京津冀两大区域联网电子不停车收费系统（包括电子支付）示范工程，以提高省（市）际通道以及公路网收费站点的通行能力和服务水平。同时，为保证大区域跨省市联网收费条件下的收费交易安全和收费数据信息安全，交通运输部建立了全国统一的收费密钥管理与安全认证体系，以确保联网收费数据在其每个层面的产生、存储、传输、处理和管理的安全。

    在联网电子不停车收费系统中，路侧设备与车载设备之间的安全认证以及路侧设备与通行卡之间的安全认证和消费交易占有非常重要的地位，其中涉及到路侧设备的PSAM卡、车载标签中的ESAM 模块以及在高速公路上实现全国联网缴费的用户通行卡。作为数据存储、交易安全的重要介质，这些卡片的安全、可靠和稳定对系统的整体安全性和运行可靠性至关重要。在考虑符合中国金融IC卡相关规范[1，2，3]的同时，交通运输部针对这些卡片和安全模块制定了专门的技术要求和数据格式[4]，并在《高速公路区域联网不停车收费示范工程暂行技术要求》系列规范中，进一步明确了各类卡片的技术要求及相应的测试规范，共分为以下六部分：《联网电子收费PSAM 卡应用指南》、《IC卡技术要求和数据格式》、《OBE-SAM安全模块技术要求》、《PSAM卡测试规范》、《IC卡测试规范》和《OBE-SAM安全模块测试规范》。

    截至目前，我国还缺乏一套标准的测试技术和手段来对这些卡片的技术要求和数据格式进行测试和认证，因此非常有必要对卡片测试规范进行深入研究，并建立一套完整的卡片测试体系，对这些卡片进行全面的功能测试和关键性能指标测试，以保证区域高速公路联网电子收费系统示范工程的顺利实施以及全国范围的推广和应用。

    二、卡片类型介绍

    1.PSAM 卡

    PSAM是联网电子收费系统中路侧设备的安全模块，安装于路侧天线或读卡机具内的卡座中，主要负责OBU车载单元和路侧设备的访问许可、信息鉴别和加密保护，同时还负责路侧设备和双界面CPU用户卡之间的交易安全，其中包括用户卡信息的安全认证、消费数据的加密读写等。

    2.OBE-SAM 模块

    OBE-SAM是车载OBU设备的安全模块，负责OBU和ETC的访问许可、信息鉴别和加密保护等，是OBU文件及密钥的安全保障。OBE-SAM是采用SOP 或者DIP 封装形式的SAM，作为车载电子标签原始设计的一部分，生产的时候直接焊接在车载电子标签的电路板上，而不像其他的SAM在卡座内可以灵活拆卸。作为安全数据的存储与认证，通过OBESAM可以实现硬件设备的版权保护与安全使用。

    3. 双界面CPU卡

    双界面CPU卡，也即用户卡，主要用于存储车主、车型、车辆物理参数等固定信息，同时还可存储帐号、余额、交易记录、入出口编号等信息以及管理和交易密钥。双界面CPU卡既可插在车载电子标签的卡槽中以接触界面实现电子不停车收费，也可通过收费站内的读卡器以非接触界面的方式实现非现金电子收费。

    三、卡片测试内容

    针对以上联网电子收费系统中所涉及的各种卡片和模块的不同用途和卡片类型，需要制定不同的测试内容。在《高速公路区域联网不停车收费示范工程暂行技术要求》系列规范中，定义了相关的卡片应用测试规范。再结合《GB/T16649 识别卡- 带触点的集成电路卡》及《ISO/IEC 14443识别卡- 非接触式集成电路卡规范》中对接触式和非接触式CPU卡的相关技术要求，最终从卡片测试技术完整性的角度来进行归纳和总结，卡片测试的内容应主要包括物理特性测试、电气特性测试、通讯协议测试、应用测试和安全测试五个方面，以下将分别进行解释和说明，以期为联网电子收费系统中的卡片测试工作提供更深入的解读和指导。

    1. 物理特性测试

    卡片的物理特性测试主要规定了卡片应达到的物理尺寸要求、卡片尺寸的稳定性和翘曲测试、卡片和触点的机械强度、工作温湿度、防护紫外线的能力以及抗电磁干扰能力等。由于联网电子收费系统工作环境的特殊性，其不同于银行、商场等比较温和的应用环境，因此卡片的物理特性测试对卡片工作环境适应性的要求应相对严格一些，其中包括比较极端的温度、湿度等条件，具体的物理特性测试内容如表1所示。

    2. 电气特性测试

    卡片的电气特性测试主要规定了卡片正常工作所应满足的电压、电流、支持的时钟频率等电气条件以及触点间电阻、触点短路断路保护等内容，而对非接触式CPU卡的电气特性测试还相应增加了调制信号幅度等测试内容。具体的电气特性测试内容如表2 所示。

    3. 通讯协议测试