上海市电子市民卡设计方案.pdf

上海市电子市民卡设计方案上海市电子市民卡设计方案上海市电子市民卡设计方案上海市电子市民卡设计方案一、一、背景现状背景现状自自 20112011 年上海开展智慧城市建设工作，市年上海开展智慧城市建设工作，市府先后发布了二轮“三年行动计划”府先后发布了二轮“三年行动计划”，目标即通，目标即通过智慧城市建设，过智慧城市建设，以进一步提升政府综合服务能以进一步提升政府综合服务能力、力、打造服务型政府，打造服务型政府，致力于方便广大群众日常致力于方便广大群众日常生活、降低社会成本、减少重复投资、打破各信生活、降低社会成本、减少重复投资、打破各信息系统之间壁垒，息系统之间壁垒，推动政府职能部门之间的资源推动政府职能部门之间的资源共享、共享、信息互通和协同服务，信息互通和协同服务，加快推进电子政务加快推进电子政务及社会信息化的应用和发展，提升市民生活品及社会信息化的应用和发展，提升市民生活品质。质。今年是第二轮智慧城市三年行动计划的收今年是第二轮智慧城市三年行动计划的收尾之年，适逢市委提出一号课题尾之年，适逢市委提出一号课题“补短板”的“补短板”的实践要求，回顾上海五年的智慧城市建设历程，实践要求，回顾上海五年的智慧城市建设历程，阶段总结可以看到存在阶段总结可以看到存在“市民体验感不够”“市民体验感不够”、“企“企业成就感不够”业成就感不够”、“协调协同度不够”“协调协同度不够”、“市场参与“市场参与度不够”等四项“短板”度不够”等四项“短板”。例如：在上海城市信。例如：在上海城市信息化发展过程中，息化发展过程中，基于城市管理、基于城市管理、百姓服务等要百姓服务等要求越来越高的压力下，求越来越高的压力下，各政府服务委办条线纷纷各政府服务委办条线纷纷迎合信息化建设浪潮，迎合信息化建设浪潮，大力投入资源建设，大力投入资源建设，为方为方便广大群众日常生活，居民健康卡、交通卡、老便广大群众日常生活，居民健康卡、交通卡、老费，打通各服务条线的信息孤岛费，打通各服务条线的信息孤岛。如图一所示。如图一所示。图一：电子市民卡架构图一：电子市民卡架构二、二、技术可行性研究技术可行性研究随着随着 4G4G 网络技术、芯片技术、传感器技术网络技术、芯片技术、传感器技术的提升和软件技术的革新，的提升和软件技术的革新，电子市民卡已经处在电子市民卡已经处在大规模、高带宽、多应用的良性市场环境中，在大规模、高带宽、多应用的良性市场环境中，在现阶段开发并推出一款多卡合一的新型市民卡现阶段开发并推出一款多卡合一的新型市民卡业务，技术上是成熟可行的。业务，技术上是成熟可行的。1 1）国产芯片技术：国产芯片技术：目前经过国密目前经过国密 IIII 技术的技术的国产芯片可以在芯片上建立多个应用分国产芯片可以在芯片上建立多个应用分区，实现了跨部门、跨行业的多种秘钥、区，实现了跨部门、跨行业的多种秘钥、多种应用的共存。各应用部门经授权后可多种应用的共存。各应用部门经授权后可负责维护和使用各自分区的内容，并做到负责维护和使用各自分区的内容，并做到信息共享。信息共享。2 2）终端发展规模：终端发展规模：根据工信部发布根据工信部发布 20152015 年年通信运营业统计数据公报显示，通信运营业统计数据公报显示，20152015 年全年全国手机用户已达到国手机用户已达到 1313 亿，其中智能手机亿，其中智能手机用户超过用户超过 9 9 亿，渗透率超过亿，渗透率超过 70%70%，智能手，智能手机已成大势所趋，使用手机也成为用户的机已成大势所趋，使用手机也成为用户的一种生活习惯。一种生活习惯。3 3）移动支付普及）移动支付普及:随着随着 NFCNFC（近距离无线通（近距离无线通信）技术的发展，移动支付可以将多张银信）技术的发展，移动支付可以将多张银行卡和电子钱包集成在一个手机终端内，行卡和电子钱包集成在一个手机终端内，用手机对准刷卡器，就可以实现乘车、购用手机对准刷卡器，就可以实现乘车、购物等日常小额支付，让消费者的支付生活物等日常小额支付，让消费者的支付生活变得更加灵活、方便与安全。变得更加灵活、方便与安全。4 4）大数据和云计算：作为业界的两种普适）大数据和云计算：作为业界的两种普适的新兴技术，通过把智能终端的部分业务的新兴技术，通过把智能终端的部分业务置于云端，让智能终端通过控制云端来处置于云端，让智能终端通过控制云端来处理部分工作，能够利用云技术及服务为智理部分工作，能够利用云技术及服务为智能终端解决计算能力和存储能力的相对能终端解决计算能力和存储能力的相对不足，保障业务稳定运行；同时，由智能不足，保障业务稳定运行；同时，由智能终端产生的大量用户数据将聚集在云服终端产生的大量用户数据将聚集在云服务器端，便于进行大数据处理，为政府舆务器端，便于进行大数据处理，为政府舆情、社会事务提供预警与分析。情、社会事务提供预警与分析。三、三、方案设计方案设计3.13.1 建设目标建设目标1)1)统统一平台、统一媒介一平台、统一媒介通过新建、改造、整合各类通过新建、改造、整合各类与市民办理个人社会事务相关的政府部门信与市民办理个人社会事务相关的政府部门信息系统，息系统，形成全市市民数据交换平台、形成全市市民数据交换平台、建设市建设市民信息数据库、发行电子市民卡。民信息数据库、发行电子市民卡。2)2)两两个面向、便民简政个面向、便民简政面向政府逐步建立一个以智面向政府逐步建立一个以智能手机卡和移动终端为载体、能手机卡和移动终端为载体、覆盖全市的政府覆盖全市的政府社会管理和公共服务体系；社会管理和公共服务体系；面向市民建设以金面向市民建设以金融小额支付为主体的市民卡商业便民服务体融小额支付为主体的市民卡商业便民服务体系，拓展商业增值应用。系，拓展商业增值应用。3)3)数数据挖掘、价值再现据挖掘、价值再现综合利用市民信息数据库，综合利用市民信息数据库，建设市民信息数据仓库，新建、改造、完善市建设市民信息数据仓库，新建、改造、完善市民管理服务领域辅助决策系统；联合商业银民管理服务领域辅助决策系统；联合商业银行、行、保险公司等金融机构，保险公司等金融机构，完善市民征信服务完善市民征信服务系统。系统。3.23.2 总体设计总体设计3.2.13.2.1整体架构设计整体架构设计图二：电子市民卡系统框架图二：电子市民卡系统框架上海市电子市民卡服务平台分为管理服务上海市电子市民卡服务平台分为管理服务和运营服务两大核心部分，和运营服务两大核心部分，各模块通过接口总线各模块通过接口总线和和 ESBESB 总线进行交互，总线进行交互，实现目前政府类卡应用的实现目前政府类卡应用的功能，功能，并提供各自业务相关的数据整合，并提供各自业务相关的数据整合，依托虚依托虚拟化的云技术实现硬件和网络的集成并汇聚业拟化的云技术实现硬件和网络的集成并汇聚业务数据和核心应用数据。如图二所示。务数据和核心应用数据。如图二所示。对于市民卡的应用加载功能、对于市民卡的应用加载功能、服务平台的搭服务平台的搭建以及虚拟云服务的部署由系统集成商完成及建以及虚拟云服务的部署由系统集成商完成及运维。运维。对于平台中的日常管理服务由人口办进行对于平台中的日常管理服务由人口办进行管理、决策和运维。管理、决策和运维。3.2.23.2.2 载体设计载体设计上海电子市民卡推出上海电子市民卡推出 2 2 种载体，种载体，全面攻克技全面攻克技术难关，术难关，彻底实现上海市居民全覆盖，彻底实现上海市居民全覆盖，推动智慧推动智慧城市的发展。城市的发展。1)1)国国产且符合国密资质的手机卡片产且符合国密资质的手机卡片（SIMUIMSIMUIM）+智能终端终端解决方案智能终端终端解决方案通过前期的积极探索，通过前期的积极探索，上海电子市民卡采用上海电子市民卡采用带有带有 NFCNFC 功能的功能的 4G4G 手机卡作为市民卡介质，智手机卡作为市民卡介质，智能手机作为终端解决方案，能手机作为终端解决方案，实现多元化的卡片发实现多元化的卡片发放和使用新模式。如图三。放和使用新模式。如图三。图三：手机卡图三：手机卡+智能手机示意图智能手机示意图上海电子市民卡在设计过程中，上海电子市民卡在设计过程中，与原有体系与原有体系进行对接和联调，进行对接和联调，在保护原有基础体系改动最小在保护原有基础体系改动最小情况下，情况下，使得用户能够在移动终端上使用上海电使得用户能够在移动终端上使用上海电子市民卡，子市民卡，并与终端上平台对接，并与终端上平台对接，完成线上线下完成线上线下应用闭环。应用闭环。2)2)可可穿戴设备（智能手环）穿戴设备（智能手环）+智能终端解决智能终端解决方案。方案。对于非手机用户和不带对于非手机用户和不带 NFCNFC 功能手机用户，功能手机用户，上海市电子市民卡以芯片集成在可穿戴设备内上海市电子市民卡以芯片集成在可穿戴设备内形式，形式，并通过多种方式与智能终端相连，并通过多种方式与智能终端相连，完成刷完成刷卡的交互过程。如图四所示。卡的交互过程。如图四所示。图四：可穿戴设备图四：可穿戴设备+智能终端智能终端以智能手环为例，以智能手环为例，可穿戴设备集成上海市民可穿戴设备集成上海市民卡芯片后，内置通用卡芯片后，内置通用 OSOS，以嵌入式处理器（，以嵌入式处理器（MCUMCU或者或者 MPUMPU）+传感器传感器+射频的方式解决数据交互。射频的方式解决数据交互。上海电子市民卡智能手环的解决方案采用基于上海电子市民卡智能手环的解决方案采用基于ARMARM CortexCortex M3M3的的MCUMCU主流处理器，主流处理器，蓝牙蓝牙4.04.0（BLEBLE）无线协议技术，通过微控制器无线协议技术，通过微控制器+传感器传感器+RF+RF 将居将居民刷卡所接受的反馈信息发到智能终端，民刷卡所接受的反馈信息发到智能终端，由手机由手机内上海电子市民卡内上海电子市民卡 APPAPP 进行处理。进行处理。上海电子市民卡智能手环在设计方案上，上海电子市民卡智能手环在设计方案上，主主要抓住设备成本可控的前提下，要抓住设备成本可控的前提下，使得用户可以通使得用户可以通过智能终端与可穿戴设备相结合的方式，过智能终端与可穿戴设备相结合的方式，完成电完成电子市民卡的应用。子市民卡的应用。3.2.33.2.3 市民卡规范设计市民卡规范设计1)1)市民卡设计原则市民卡设计原则:前瞻性：用国产化芯片与通讯技术结合，借前瞻性：用国产化芯片与通讯技术结合，借助互联网助互联网+浪潮，推行国内首张电子市民卡。浪潮，推行国内首张电子市民卡。扩展性：市民卡应用规划中将分阶段逐步实扩展性：市民卡应用规划中将分阶段逐步实施，施，在设计时充分考虑未来对新增应用的扩充能在设计时充分考虑未来对新增应用的扩充能力。力。安全性：能抵抗多种芯片攻击手段；持国家安全性：能抵抗多种芯片攻击手段；持国家标准的加密算法；标准的加密算法；建立严密的密钥管理体系；建立严密的密钥管理体系；应应用之间严格隔离，互不干扰。用之间严格隔离，互不干扰。标准性：设计与国际、国内有关技术标准和标准性：设计与国际、国内有关技术标准和信息标准一致。信息标准一致。2)2)通讯协议规范通讯协议规范电子市民卡的非接触式通讯遵循如下协议：电子市民卡的非接触式通讯遵循如下协议：符合符合 ISO/IEC 14443-3 TYPE AISO/IEC 14443-3 TYPE A 通讯协通讯协议。议。NFCNFC 通讯协议兼容通讯协议兼容 ISO/IEC 14443-3ISO/IEC 14443-3TYPE ABTYPE AB 通讯协议。通讯协议。用户使用用户使用 NFCNFC 手机终端与卡片进行数据交换，手机终端与卡片进行数据交换，可以读取卡片信息。可以读取卡片信息。3)3)电子市民卡技术规范电子市民卡技术规范电子市民卡内置符合电子市民卡内置符合PBOC3.0PBOC3.0以及以及EMVEMV的规的规范要求的银行卡，范要求的银行卡，符合国密符合国密 SM1SM2SM3SM1SM2SM3 要求且要求且遵循遵循国家居民健康卡技术规范国家居民健康卡技术规范的居民健康卡的居民健康卡以及各种民生类、以及各种民生类、政务类和教育类的卡片，政务类和教育类的卡片，支持支持远程操作，远程操作，操作信息可双网认证，操作信息可双网认证，数据传输全部数据传输全部DESDES 加密。从软、硬件设计上海保证安全可靠。加密。从软、硬件设计上海保证安全可靠。如图五所示。如图五所示。图五：电子市民卡卡技术规范图五：电子市民卡卡技术规范4)4)空间分配设计空间分配设计市民卡采用为四级文件结构：主控文件（市民卡采用为四级文件结构：主控文件（MFMF）、应用环境（应用环境（DDFDDF）、应用目录（、应用目录（ADFADF）和基本信息）和基本信息文件（文件（EFEF）。电子市民卡基本空间分配表电子市民卡基本空间分配表应用区应用区通讯方式通讯方式应用数应用数据空间据空间规划内容规划内容基本信基本信非接触式非接触式3.5K3.5K基本信息基本信息 1 1（218218息息字节）字节）基本信息基本信息 2 2（217217字节）字节）照片数据（照片数据（3K3K）政务应政务应用用民生应民生应用用医疗应医疗应用用教育应教育应用用金融应金融应用用自主应自主应用用非接触式非接触式8K8K按照公安部规范按照公安部规范要求要求按照具体对应的按照具体对应的民生类卡片标准民生类卡片标准规范要求规范要求按照卫计委规范按照卫计委规范要求要求按照教育部标准按照教育部标准规范要求规范要求按照金融规范要按照金融规范要求求预留空间，按照预留空间，按照电子市民卡标准电子市民卡标准规范要求规范要求按照电子市民卡按照电子市民卡标准规范要求标准规范要求非接触式非接触式8K8K非接触式非接触式非接触式非接触式非接触式非接触式32K32K3K3K16K16K非接触式非接触式8K8K证书证书非接触式非接触式5)5)密钥管理密钥管理主密钥管理主密钥管理5K5K:电子市民卡内主管理密钥由主发卡机构管电子市民卡内主管理密钥由主发卡机构管理并生成。主管理密钥负责创建应用区。理并生成。主管理密钥负责创建应用区。密钥管理应用构成密钥管理应用构成应用区应用区基本信息区基本信息区政务应用政务应用密钥管理系统密钥管理系统密钥发行单位密钥发行单位电子市民卡密电子市民卡密钥管理系统钥管理系统公安部密钥管公安部密钥管理系统理系统民生应用民生应用医疗应用医疗应用教育应用教育应用金融应用金融应用自主应用自主应用应用密钥管理应用密钥管理国家密码局国家密码局公安部身份证公安部身份证密钥管理中心密钥管理中心市政交通一卡市政交通一卡通公司通公司上海市卫计委上海市卫计委教育部密码管教育部密码管理机构理机构商业银行商业银行 交通卡密钥管交通卡密钥管理系统理系统健康卡密钥管健康卡密钥管理系统理系统校园卡密钥管校园卡密钥管理系统理系统银行卡密钥管银行卡密钥管理系统理系统不设置密钥控不设置密钥控制制密钥生成密钥生成:电子市民卡内密钥采用集中方式电子市民卡内密钥采用集中方式生成，生成，由密码管理机构负责生成相应的主密由密码管理机构负责生成相应的主密钥组，其他密钥由该组主密钥分散生成。钥组，其他密钥由该组主密钥分散生成。全技术全技术:电子市民卡内可重复生成的密钥采电子市民卡内可重复生成的密钥采用密钥变换或密钥衍生的办法生成，用密钥变换或密钥衍生的办法生成，确保密确保密钥变换或密钥衍生的过程绝对的安全。钥变换或密钥衍生的过程绝对的安全。密钥的发行密钥的发行:电子市民卡中密钥的发行采用电子市民卡中密钥的发行采用梯级生成、下发。即由上一级生成下一级所梯级生成、下发。即由上一级生成下一级所需的各种子密钥，需的各种子密钥，并以指定形式传递给下一并以指定形式传递给下一级。级。密钥的管理密钥的管理:电子市民卡所有涉及到读取或电子市民卡所有涉及到读取或修改卡中敏感数据的交易，修改卡中敏感数据的交易，均使用加密密钥均使用加密密钥来保证应用的安全性。来保证应用的安全性。应用密钥的管理由发应用密钥的管理由发卡方负责。卡方负责。3.2.43.2.4 应用整合设计应用整合设计1)1)政务类整合政务类整合政务类重点整合电子身份证。政务类重点整合电子身份证。有别于传统的有别于传统的居民身份证，居民身份证，加载进上海市民卡的电子身份证信加载进上海市民卡的电子身份证信息采用国密息采用国密 SM1SM2SM1SM2 加密，通过高强度安全机加密，通过高强度安全机制，可以确保无法被读取、复制、篡改或非法使制，可以确保无法被读取、复制、篡改或非法使用，从而确保芯片载体及其持有人一一对应。用，从而确保芯片载体及其持有人一一对应。2)2)民生类整合民生类整合民生类卡片整合各类公共交通卡、图书卡、民生类卡片整合各类公共交通卡、图书卡、健身卡以及电子票据等。健身卡以及电子票据等。电子市民卡内开辟不同电子市民卡内开辟不同的存储空间，的存储空间，用户可以登陆手机钱包客户端，用户可以登陆手机钱包客户端，借借助助 TSMTSM 平台提供的安全可信通道，平台提供的安全可信通道，空中加载各类空中加载各类所需卡片。所需卡片。3)3)医疗类整合医疗类整合医疗类应用重点整合医保卡和居民健康卡，医疗类应用重点整合医保卡和居民健康卡，以带有以带有 NFCNFC 功能的功能的 4G4G 手机作为新健康卡载体来手机作为新健康卡载体来补充和完善补充和完善“多元性”“多元性”的医保卡和居民健康卡发的医保卡和居民健康卡发放和应用新模式。放和应用新模式。4)4)教育类整合教育类整合教育类应用整合各种校园卡。教育类应用整合各种校园卡。通过将用户的通过将用户的校园身份信息（如姓名、照片、身份证号码、校校园身份信息（如姓名、照片、身份证号码、校园卡号码等）园卡号码等）写入手机卡或移动终端中，写入手机卡或移动终端中，使得手使得手机卡或移动终端成为用户校园身份信息新载体。机卡或移动终端成为用户校园身份信息新载体。5)5)金融支付类整合金融支付类整合金融支付类整合整合各类银行卡。金融支付类整合整合各类银行卡。3.2.53.2.5 安全体系设计安全体系设计1)1)硬件安全硬件安全电子市民卡所采用的芯片是一款电子市民卡所采用的芯片是一款 3232 位高性位高性能的国产能的国产 SOCSOC 安全控制芯片。安全控制芯片。提供提供 USBUSB、ISO7816ISO7816、UARTUART、SPISPI、GPIOGPIO 等多种接口，等多种接口，内置内置 160KB160KB FLASHFLASH、64KB64KB ROMROM 和和 8KB8KB RAMRAM，支持国密算法，并且通过，支持国密算法，并且通过了中国国家信息安全认证中心了中国国家信息安全认证中心 EAL4+EAL4+强制性安全强制性安全认证。认证。在安全性能上，在安全性能上，电子市民卡具有如下特性：电子市民卡具有如下特性：支持支持 SM1SM1、SM7SM7、SSF33SSF33、SMS4SMS4、DES/3DESDES/3DES、AESAES 等对称算法，支持等对称算法，支持SM2SM2、ECCECC、RSARSA 等非等非对称算法，支持对称算法，支持 SM3SM3、SHA1SHA1、SHA256SHA256、MD5MD5等杂凑算法；等杂凑算法；内置硬件真随机数发生器和安全防护电路；内置硬件真随机数发生器和安全防护电路；具有多用户程序隔离和保护能力；具有多用户程序隔离和保护能力；电子市民卡的芯片具有功耗低、稳定性高、运电子市民卡的芯片具有功耗低、稳定性高、运行效率高以及兼容性好等优点。可实现基于行效率高以及兼容性好等优点。可实现基于 PKIPKI的应用，如的应用，如 USBKEYUSBKEY、PSAMPSAM 卡、加密狗等嵌入式卡、加密狗等嵌入式设备，非常适用于电子商务、电子政务、金融、设备，非常适用于电子商务、电子政务、金融、证券、社保、医疗等领域。证券、社保、医疗等领域。2)2)应用安全应用安全电子市民卡在应用层的安全体系设计上完全电子市民卡在应用层的安全体系设计上完全采用国密算法采用国密算法 SM1SM2SM3SM1SM2SM3，针对卡内不同应用，针对卡内不同应用要求，要求，采取不同加密规则和安全规划方案，采取不同加密规则和安全规划方案，做到做到多卡内应用独立管理。多卡内应用独立管理。四、四、运营方案运营方案作为面向上海市全市居民的电子一卡通工作为面向上海市全市居民的电子一卡通工程，本项目将在市人口办的监督下，按照“建设程，本项目将在市人口办的监督下，按照“建设先行、先行、服务切入”服务切入”的指导思想，的指导思想，建立建立“统一管理、“统一管理、多层运营”多层运营”的运营服务体系，的运营服务体系，促进居民一卡通的促进居民一卡通的良性市场运作和发展壮大。良性市场运作和发展壮大。建设先行、服务切入建设先行、服务切入：以政府制定为管理主体，以政府制定为管理主体，运营商运营商投资进行项目建设；投资进行项目建设；在上线运营后政府统筹各委在上线运营后政府统筹各委办局进行服务购买。办局进行服务购买。统一管理、统一管理、多层运营多层运营：建立一个一点受理的服务中心平建立一个一点受理的服务中心平台，台，包括应用的汇聚、包括应用的汇聚、生命周期管理及应用互通生命周期管理及应用互通管理。同时，应用为多点开通方式，即保持原有管理。同时，应用为多点开通方式，即保持原有应用运营承载平台不变，应用运营承载平台不变，通过一卡通服务中心平通过一卡通服务中心平台的调用，台的调用，实现具体应用的功能受理与开通，实现具体应用的功能受理与开通，如如身份证办理等等。身份证办理等等。运营服务的开展可以通过服务厅、运营服务的开展可以通过服务厅、服务网点服务网点的建设，客服网站、呼叫中心、自助终端等电子的建设，客服网站、呼叫中心、自助终端等电子化服务渠道的建设，化服务渠道的建设，以及服务标准、以及服务标准、规范的建设，规范的建设，形成覆盖市、区、街道形成覆盖市、区、街道/社区的三级服务体系。社区的三级服务体系。五、五、试点建议试点建议1 1、团队建设、团队建设为保障上海电子市民卡有序推进，为保障上海电子市民卡有序推进，有市政府有市政府牵头成立工作小组，负责电子市民卡整体规范、牵头成立工作小组，负责电子市民卡整体规范、规范制定、各部委之间协调。规范制定、各部委之间协调。2 2、平台搭建、平台搭建通过和各部委系统对接形成统一市级数据通过和各部委系统对接形成统一市级数据交换平台和基础信息共享数据库，交换平台和基础信息共享数据库，实现各部委数实现各部委数据互通。据互通。3 3、试点推广、试点推广聚合成熟应用，聚合成熟应用，优选公务员条线先行试点推优选公务员条线先行试点推广。广。