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相信很多人都有使用過感應卡的經驗 - 在公司或住宅使用門禁卡、或是在搭捷運、公司的時候使用悠遊卡。為什麼感應卡不需要像磁條或銀行的晶片提款卡一樣作一個刷卡或是插卡的動作,就可以交換資料呢?感應卡之所以能夠以「不需接觸」的方式交換資料,主要是因為使用了無線電技術,因此可以「隔空」和讀卡設備進行資料傳輸,而不需要實際和讀卡設備接觸。

感應卡裡面有沒有電池?
感應卡是否可以讀寫?

感應卡的讀取距離有多遠?
感應卡可以多張疊在一起使用嗎?會不會有什麼問題?
感應卡內儲存的資料可以保存多久?


感應卡裡面有沒有電池?

答案是:沒有。感應卡的方便之處,就在於不需安裝電池。因為若安裝了電池,就會有電力用完的一天,而必須更換電池才能繼續使用,這將對使用者本身造成困擾,也多了一筆更換電池的開銷。而感應卡本身沒有安裝電池,為什麼能發出無線電波呢?這是使用了電場感應的技術,藉由讀卡設備所產生的電磁場,讓感應卡內部的線圈產生感應電流,為感應卡內部的晶片提供電力。如此一來,感應卡就可以在不安裝電池的情況下,取得通訊所必需的電力。

在圖片中,感應卡中紅色的部分為晶片和用來產生電流的感應線圈

下圖為一張透明的感應卡,在圖中可清楚看到內部的感應線圈與晶片
(晶片為下圖中央黑色部分)

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感應卡是否可以讀寫?

和光碟片一樣,感應卡也分為唯讀型以及可寫入型。唯讀型的感應卡內部資料不能更改,因此最主要的用途只在於識別。只要卡片位於電場內,就會對外送出自己本身的晶片號碼 (或其他資料),以便讀卡設備識別這張卡片。在台灣的門禁市場,最常見的唯讀型卡片是工作頻率 125KHz 的 EM 感應卡。
可寫入型的感應卡也稱為智慧型感應卡,因為這類卡片必須要能處理來自讀卡設備的資料寫入指令。而為了安全因素,卡上的晶片必須實施某種安全稽核程序才能讓讀卡設備寫入資料,而不會讓任何讀卡設備任意的寫入資料。由於卡上的晶片具備資料處理能力,故稱為智慧型感應卡。此類卡片在交通與小額交易應用的非常廣泛,在台灣目前應用的最普遍的可寫入式卡片為悠遊卡 (使用 Philips 的 MiFARE S50 晶片)。香港所使用的八達通則使用 Sony 公司的 Felica 晶片系統。
MiFARE 系列晶片在全世界目前已有超過十億張的商業發卡量,MiFARE S50 內部儲存容量 1Kbyte,MiFARE S70 內部儲存容量 4Kbytes,各劃分為 16 區與 64 區,每區都有獨立的 A / B 兩層存取控制密碼。MiFARE 晶片的姊妹產品尚有 MiFARE Ultralight, MiFARE DESFire 等。

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感應卡的讀取距離有多遠?

這個問題要視卡片與讀取設備兩者而定,沒有固定的答案。以國內最常見的門禁用 EM 感應卡而言,一般的門禁讀卡機搭配標準信用卡型的感應卡大多可以達到至少 6 公分的距離;若搭配厚卡,距離可能更長一些,有可能到 10 ~ 15 公分左右。如果採用鑰匙圈型的卡片,則距離會短一點。如果搭配特製的讀取頭 (例如本公司的 EM 中距離讀頭) 更可讓厚卡的感應距離達到 100 公分。
而 MiFARE 卡的讀取距離一般都較 EM 卡為短,大約在 5-8 公分之譜,甚至更短一些。以一般人刷卡時實際上會將卡片整個「貼」在讀卡機上的習慣,其實這個距離也夠了。MiFARE 卡由於開發時主要就是要拿來作小額交易用,因此反而不希望太長的感應距離,以免實施扣款時讀到沒有打算要進行交易的卡 (把卡「貼」在讀卡機上,可以視為一種確認交易的行為)。
至於工作頻段在 900MHz 頻段的超高頻感應卡或感應標籤,則可以達到數公尺到數十公尺的讀取能力 (寫入資料時,距離會稍微短一些,約為可讀取距離的 70%)。
另外也有一種內部安裝電池的感應卡 (稱為主動式感應卡),通訊距離可以達到 40 ~ 50 公尺,甚至更長。

上圖是一張工作頻率為 902 ~ 928MHz 的感應標籤,只有一張紙的厚度。搭配適當的讀寫器材,可以達到十餘公尺的感應距離。

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感應卡可以多張疊在一起使用嗎?會不會有什麼問題?

這是一個相當常見的問題。其實多張感應卡同時放在一起使用是可行的,這是透過一種叫做防衝突 (Anti-Collision) 的功能來達成,但不是所有的感應卡晶片都提供此一功能。防衝突是一種相當先進的技術-請記得,當你將一堆感應卡同時拿去讀寫時,所有的卡片都在完全一樣的無線電頻率發射與接收訊號。要做好這件事情,得花上一番功夫才行。
國內最常見的 EM 門禁卡,它的構造相當的簡單,並不具備防衝突的功能。當你將多張 EM 卡一起拿去讀卡機前面,有很大的機率是半張都讀不到 (有時候運氣好,哪張卡片搶先發射信號了,就可以讀到那張卡),因為每張卡片都在同樣的頻率發射信號,打架了!在台灣最常見的情況就是公司的員工識別證是 EM 卡,住家社區的門禁卡也是 EM 卡。兩張放在一起,就誰也都讀不出來。如果其中一張是 MiFARE 卡,另一張是 EM 卡,就不會有這個問題了。
而具備讀寫功能的感應卡,一般都能同時處理多張卡片的讀寫,特別是用在物流業與小額交易的卡片。物流業因為同一空間中通常總是存在數十張到數百張的感應識別標籤,防衝突是一定要具備的基本功夫;而小額交易卡是放在皮包內使用的,而隨著感應卡的日漸推廣,一個人的皮包中可能會有多張同規格的感應卡。如果在這個情況下無法多卡並存使用,而得要客戶將皮包掏出,再個別挑選感應卡出來讀卡,這個規格可能推出不久就會被市場否決掉了 (會選擇使用感應卡,不就是為了可以在不掏出錢包或是不挑選卡片的狀況下,快速完成交易嗎?)
具備防衝突功能的感應晶片,當同時有多張卡片出現在讀卡機的電場時,防衝突功能就會發生作用了。防衝突程序可以識別電場中有幾張卡片,並且根據卡片的序號實施一個「選卡」程序,以便在多張卡片中挑出想要讀寫的那一張卡。沒有被選擇到的卡片,會進入睡眠 (或稱為「待命」模式),直到離開電場後再次進入電場,或是被讀卡機的指令重新叫醒為止。如此一來,就算有多張卡片疊在一起使用,也不會有任何問題。
先前曾經有一則新聞是有人在皮包中同時放了兩張悠遊卡,結果兩張都扣款。而「受害人」不甘搭一次捷運被扣兩次錢,為此把這件事情鬧上新聞。實際上,這正是防衝突功能在發揮效用,才能同時讀寫兩張卡片。當然,若捷運站的閘門讀卡機可以設計成發現多卡時發出警告音響而不先扣款,或是在寫入其中一張卡片後,隔一小段時間再讀寫另一張卡,就可以避免掉這個問題。
不過感應卡晶片本身有防衝突功能,實際上還不見得能發揮此一效用。如果讀寫設備本身的設計沒有考慮到多卡並存的情況,把選卡機制納入功能之一,那麼把多張卡放在一起能不能讀出來就有點靠運氣 (看哪張卡搶先發射信號)。大多數的門禁系統,甚至是消費系統並沒有實際做到選卡功能,因此就算感應晶片本身具備防衝突功能也沒有用。
至於另一個相當常見的問題-把兩張感應卡放在一起,會不會像磁條卡一樣,有一天卡片上的資料不見了?這個請千萬放心,感應卡平常沒有靠近電場時,內部晶片根本沒有電力可以工作,自然不可能因此發生問題;而多卡讀寫時,沒有被選到的卡片是不會工作的,因此請務必放心,把多張感應卡放在一起使用,並不至於會讓內部資料遺失。

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感應卡內儲存的資料可以保存多久?

以資料讀取而言,可讀寫卡片一般可以達到超過十年以上的資料保存壽命,唯讀型卡片則是接近永久保存 (到卡片本身故障為止)。
若是寫入資料的保存,以 MiFARE S50 / S70 卡而言,晶片製造商宣稱的規格是十年,資料改寫次數則是十萬次左右 (超過此次數後,晶片會無法再改寫資料,變成一張唯讀卡片)。一些針對短期性或是單次性應用的晶片,例如 MiFARE Ultralight,只有數百到一千餘次。
十年的壽命或是十萬次的資料改寫次數,以這些卡片的應用壽命而言是相當足夠了-實務上,在達到這個壽命之前,通常持卡人會先弄丟卡片。

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