CPU卡及认证方法Word格式.docx
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CPU卡及认证方法Word格式.docx
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卡合法性认证——内部认证
系统合法性认证——外部认证
持卡者合法性认证:
通过持卡人输入个人口令来进行验证的过程。
系统合法性认证(外部认证)过程:
系统卡,
送随机数X
用指定算法、密钥]对随机数加密
用指定算法、密钥]解密Y,得结果Z
比较X,Z,如果相同则表示系统是合法的;
卡的合法性认证(内部认证)过程:
系统卡
比较X,Z,如果相同则表示卡是合法的;
在以上认证过程中,密钥是不在线路上以明文出现的,它每次的送出都是经过随机数加密的,而且因为有随机数的参加,确保每次传输的内容不同。
如果截获了没有任何意义。
这不单单是密码对密码的认证,是方法认证方法,就象早期在军队中使用的密码电报,发送方将报文按一定的方法加密成密文发送出去,然后接收方收到后又按一定的方法将密文解密。
通过这种认证方式,线路上就没有了攻击点,同时卡也可以验证应用的合法性;
但是因为系统方用于认证的密钥及算法是在应用程序中,还是不能去除系统商的攻击性。
在此,我们引进了SAM卡的概念。
SAM卡是一种具有特殊性能的CPU卡,用于存放密钥和加密算法,可完成交易中的相互认证、密码验证和加密、解密运算,一般用作身份标志。
由于SAM卡的出现,我们有了一种更完整的系统解决方案。
在发卡时,我们将主密钥存入SAM卡中,然后由SAM卡中的主密钥,对用户卡的特征字节(如:
应用序列号)加密生成子密钥,将子密钥注入用户卡中。
由于应用序列号的唯一性,使每张用户卡内的子密钥都不同。
密钥一旦注入卡中,则不会在卡外出现。
在使用时,由SAM卡的主密钥生成子密钥存放在RAM区中,用于加密、解密数据。
上述的认证过程就成为如下形式:
SAM卡系统卡
SAM卡生成子密钥对随机数加密
解密Y,得结果Z
SAM卡解密Y,得结果Z
这样在应用程序中的密钥,就转移到了SAM卡中,认证成为卡——卡的认证,系统商不再存在责任。
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CPU卡发卡过程中应当注意的问题
发布时间:
2009-6-2415:
26:
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401
1摘要
构建IC卡应用系统过程中,如何定义卡中的数据信息(相对逻辑加密卡)或卡中的应用类型及其数据信息(相对CPU卡)及将数据信息写入卡中,以便应用于系统中进行交易是一个重要环节。
这一环节在业界通常称为卡片个人化。
卡片个人化既可以在专门的设备机器上进行,以便于对大批量的CPU卡进行个人化;
也可以在PC机上通过连接IC卡读写器进行,以便于对小批量的卡片进行个化。
不管硬件设备如何,都必须设计一套程序软件来进行个人化。
这个程序软件通常称为发卡程序。
本文讨论CPU卡发卡程序设计过程中将会遇到的关键技术问题及其解决方法。
CPU卡发卡大体可分为三个组成部分:
(1)卡结构建立;
(2)密钥写入;
(3)个人化数据写入。
当然,为确保正确发卡,程序设计过程中最好是采用一边建立卡结构,一边写入密钥和个人化数据。
2发卡前的准备工作
一般地,CPU卡供应商提供CPU卡时,已经对CPU卡进行过初始化(主要用于对CPU卡进行测试),亦即CPU卡上已经建立了主文件(MF)及主密钥文件(MF下的Keyfile文件),主密钥文件中也已写入了初始CPU卡主控密钥。
在对CPU卡建立特定的卡结构及写入密钥和数据之前,程序设计中的第一步应该对CPU卡进行外部认证。
外部认证所使用的密钥正是初始CPU卡主控密钥。
当完成外部认证后,接下来最好是擦除CPU卡上已有的CPU卡结构,然后再开始重新建立CPU卡结构。
许多发卡程序在设计过程中,没有考虑到擦除CPU卡上已有的CPU卡结构,而是在完成外部认证后直接改写原有CPU卡的主密钥文件的CPU卡主控密钥。
常见问题是由于原有主密钥文件创建时的空间大小不够,而发卡程序试图写入除CPU卡主控密钥外还想写入CPU卡维护密钥时,势必造成写入空间不够而导致写入不成功。
3密钥文件的建立与密钥值的写入
为了独立地管理一张卡上不同应用之间的安全问题,CPU卡中的每一个应用放在一个单独的ADF中。
各个ADF及其下属各文件数据的访问(包括改写、读取)只能应用该ADF下的密钥文件中的密钥数值。
为讨论方便,此处假设只有一个ADF。
用户卡结构中主要存在以下两个密钥文件及相应的几个密钥:
(1)MF下的密钥文件(简称KMF),其装载的密钥是CPU卡主控密钥(简称CCK,以下同);
(2)ADF下的密钥文件(简称KADF),其装载的密钥有应用主控密钥(简称ACK,以下同),应用维护密钥(简称AMK),及其它应用密钥;
(3)其它密钥,如口令密钥PIN,口令解锁密钥,DES运算密钥等等。
3.1密钥文件的创建
各密钥文件在建立时必须慎重考虑以下两个要素:
(1)文件大小的分配;
(2)有关权限和密钥使用后的后续状态值的规定。
密钥文件的大小分配取决于要装载的密钥个数。
每个密钥均为一条可变长的记录,每条记录的长度为密钥数据长度加7。
以此可以计算密钥文件的大小。
在发卡程序设计过程中,常常会出现因为密钥文件的大小分配不够而造成后面的密钥无法写入。
密钥文件建立过程中的有关权限和密钥使用后的后续状态值的规定一方面起到对密钥文件本身的安全维护作用,另一方面也将决定对CPU卡操作的流程。
显然这个要素至关重要。
3.2各密钥值的写入
关于密钥值的写入,关键问题是要弄清楚该密钥要求以何种形式写入。
通常有以下几种形式:
(1)以明文形式写入(常见的如口令密钥PIN的写入);
(2)以带线路保护的形式写入(要求计算MAC);
(3)以对密钥值进行加密后的密文形式写入(要求计算DES或3DES);
(4)以对密钥值进行加密并带线路保护的形式写入(要求计算DES&MAC)。
如果密钥值的写入要求加密并带线路保护,则密钥值写入时须对该密钥值进行DES&MAC计算后以密文形式写入(当然CPU卡操作系统内部会自动将其解释成明文),带线路保护的目的是防止密钥值在写入的过程中被劫取。
如果不要求带线路保护写入,可直接以明文方式写入。
在发卡程序设计过程中,尤其要注意CPU卡主控密钥、应用主控密钥、应用维护密钥及其它密钥之间的关系及其写入要求。
3.2.1CPU卡主控密钥与应用主控密钥
CPU卡主控密钥是对整个CPU卡的访问起控制作用的密钥,由CPU卡生产商写入,由发卡方替换为发卡方的CPU卡主控密钥。
发卡程序设计过程中,在对CPU卡进行任何操作之前,必须使用CPU卡主控密钥作外部认证,
应用主控密钥是应用的控制密钥,在CPU卡主控密钥控制下写入。
一般地,发卡方替换CPU卡的主控密钥之后,为验证替换工作正确,再用新的CPU卡主控密钥作一次外部认证。
中国移动CPU卡一卡通系统密钥体系
数智国兴研制的CPU卡一卡通系统采用中国移动CPU卡自有的5级安全密钥体系,并且采用双向机密认证,目前没有被破解的可能性。
以安全级数来分
5级密钥体系:
CPU卡根密钥、CPU卡全国密钥、CPU卡省密钥、CPU卡企业应用密钥、CPU卡企业私有密钥。
其中:
由根密钥和全国密钥通过分散参数:
省编码+密钥版本号生成省密钥,由省密钥通过分散参数:
企业ID+密钥版本号生成企业应用密钥,并且,通过企业内部的二次洗卡,可生成企业新的应用密钥,即企业私有密钥。
从应用上可分为三大类密钥:
中国移动非接触式CPU卡一卡通采用双向验证机制:
在CPU卡一卡通系统中,将企业应用密钥写入CPU卡片和SAM卡中,SAM卡插入设备终端读卡器中,卡片和设备终端同时拥有该企业应用密钥;
在刷卡时,读卡器验证CPU卡的合法性,同时CPU卡也验证读写器的合法性。
CPU卡表密钥系统
CPU卡表密钥管理系统:
主要包括密钥的产生和发行。
密钥的产生在管理层完成;
密钥的发行以CPU卡和硬件加密机为载体,利用CPU卡和硬件加密机的高度保密性和安全性来保证密钥在CPU卡表中的安全。
1.
密钥母卡的选择:
密钥母卡支持当前流行的数据加密标准3DES/DES,密钥母卡中的密钥可以分组进行管理,并允许指定主密钥文件中的每条主密钥所使用的输入和输出密钥,以及输出时使用是否进行分散。
密钥从密钥母卡向另一卡(用户卡,PSAM卡,密钥母卡)或设备(加密机)的传递过程中全部采用密文+MAC方式,避免重要数据的泄漏和遗失。
2安全机制
2.1密钥的离散
密钥的使用具有独立性,不同功能的密钥分别设计以完成不同的任务,必须保证一卡一密,即保证用户卡上使用的所有密钥必需离散。
2.2安全报文(MAC)
MAC是保证交易数据的完整性和可靠性,重要信息和数据在传输中必需使用MAC来保证数据的完整性和可靠性,密钥的导入和导出必须是密文+MAC的方式。
MAC的计算过程应符合《中国金融集成电路(IC)卡规范》中的规定。
2.3使用3DES算法
3、界面设计
母卡发行采用流程图方式,母卡发行过程要求采用自适应方式发卡,即母卡可以插入任何一台读写器中,同时应该在状态栏中显示所有接入到计算机上的读卡器设备数量及状态并同时显示插入读卡器中的所有母卡的类型。
4、省级密钥管理系统软硬件组成:
●
省级密钥管理系统软件
密钥母卡20张
SAM卡二次发卡系统软件
读卡器六个
加密机两台(可选件)
USBKEY两个
发卡机一台
标准机柜一套
PC机或服务器一台
专用保险柜一台
Windows2000Professional/SQLServer2000
5密钥系统的主要功能
5.1密钥母卡发行
发行各种密钥母卡、母卡控制卡、各种发卡母卡、PSAM卡,母卡可以被安全地重发。
5.2操作员管理
要求必须具备完备的安全保护和用户权限管理,必须保证防止非授权用户的侵入,严格禁止除系统管理员及授权用户外的其他用户对原始数据的修改。
系统的安全登陆管理包括系统管理员、普通管理员,管理员的登陆都由各自的USBKEY控制,各级管理员权限设置及系统参数设置都必须是分级管理。
可根据不同的用户分别设置不同的权限,如系统管理员、普通操作员,系统管理员可以管理所有的权限配置、密码重置、发行普通管理员USBKEY等内容,不同级别的用户的权限应有明显的区别。
5.3出入库管理
出入库管理主要用来管理卡片的库存。
应完成出入库管理、查询等功能。
5.4操作日志管理
系统对操作员的每笔操作都进行详细记录日志,并提供统计查询和打印功能。
5.5报表统计和查询
包括数据查询功能和报表打印功能
5.6数据查询功能
可以查询数据库中的各种表格,查询结果应该以数据表格的形式提供,可以完成对发卡信息、系统日志等信息的查询。
5.7数据管理功能
可以对数据库进行备份和恢复,数据同步,即可以通过网络将发卡系统中发行用户卡、PSAM卡的信息导入到密钥管理系统中供管理使用。
5.8报表打印功能
可以根据选择的时间段生成不同的报表并打印。
打印模块可以根据用户需要设置打印预览功能,用户可以根据需要调整报表的大小风格,打印出大小适宜的报表。
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