CPU用戶卡中的密鑰安全導入機制

文章出處：http://www.katarog.com 作者：許正軍 王蓉   人氣： 發表時間：2011年09月05日

1 CPU用 戶 卡 密 鑰 安 全 導 入 的 重 要 性

　　在 信 息 技 術 發 展 突 飛 猛 進 、 應 用 越 來 越 廣 泛 的 今 天 ， 如 何 保 障 信 息 存 儲 及 傳 輸 過 程 中 的 高 度 安 全 性 一 直 是 一 個 永 不 停 息 的 課 題 。

　　具 有 數 據 信 息 存 儲 、 處 理 功 能 的 智 能 卡 ， 也 正 是 由 于 其 在 安 全 性 能 方 面 的 優 勢 ， 得 以 取 代 磁 條 卡 而 普 及 應 用 于 人 們 生 活 的 各 個 領 域 。 即 便 如 此 ， 智 能 卡 也 同 樣 存 在 安 全 性 問 題 。 因 此 ， 業 界 曾 提 出 多 種 措 施 來 保 證 智 能 卡 的 安 全 應 用 ， 如 ： 對 持 卡 人 、 卡 和 接 口 設 備 的 合 法 性 的 相 互 檢 驗 ； 對 數 據 的 加 密 傳 輸 ； 卡 和 接 口 設 備 中 設 置 安 全 區 ， 在 安 全 區 中 包 含 邏 輯 電 路 或 外 部 不 可 讀 的 存 儲 區 ； 設 置 止 付 名 單 ； 多 個 應 用 之 間 的 “ 防 火 墻 ” 隔 離 ； 其 他 措 施 等 。

　　CPU卡 因 其 安 全 性 高 和 存 儲 容 量 大 ， 目 前 已 漸 漸 取 代 邏 輯 加 密 卡 而 廣 泛 應 用 于 市 場 — — 尤 其 是 “ 一 卡 多 用 ” 的 場 合 。 為 了 獨 立 地 管 理 一 張 卡 上 不 同 應 用 之 間 的 安 全 問 題 ， 每 一 個 應 用 放 在 一 個 單 獨 的 ADF中 。 亦 即 在 應 用 之 間 設 計 一 道 “ 防 火 墻 ” ， 以 防 止 跨 過 應 用 進 行 非 法 訪 問 。 “ 防 火 墻 ” 的 一 種 具 體 技 術 方 案 是 ： 用 于 特 定 功 能 的 加 密 /解 密 密 鑰 不 能 被 任 何 其 他 功 能 所 使 用 ， 包 括 保 存 在 IC卡 中 的 密 鑰 和 用 來 產 生 、 派 生 、 傳 輸 這 些 密 鑰 的 密 鑰 。 這 就 使 得 對 各 個 ADF及 其 下 屬 各 文 件 數 據 的 訪 問 （ 包 括 改 寫 、 讀 取 ） 都 不 得 不 應 用 這 些 加 密 /解 密 密 鑰 。 如 何 保 證 這 些 加 密 /解 密 密 鑰 本 身 的 安 全 性 就 顯 得 尤 為 重 要 ， 尤 其 是 在 往 CPU用 戶 卡 中 導 入 密 鑰 時 ， 更 要 注 意 安 全 性 問 題 。

　　2 CPU用 戶 卡 應 用 過 程 中 的 幾 個 關 鍵 密 鑰

　　為 保 證 CPU用 戶 卡 在 使 用 過 程 中 的 安 全 性 ， 一 般 地 ， CPU卡 用 戶 卡 存 在 以 下 幾 個 重 要 密 鑰 ：

　　2.1卡 片 控 制 密 鑰

　　由 卡 片 生 產 商 寫 入 ， 由 發 卡 方 替 換 為 發 卡 方 的 卡 片 主 控 密 鑰 。 卡 片 主 控 密 鑰 的 更 新 在 自 身 的 控 制 下 進 行 。 發 卡 方 必 須 在 卡 片 主 控 密 鑰 的 控 制 下 ，

　　● 創 建 卡 片 MF區 域 的 文 件 ；

　　● 裝 載 卡 片 維 護 密 鑰 ， 應 用 主 控 密 鑰 ；

　　● 更 新 卡 片 主 控 密 鑰 ， 卡 片 維 護 密 鑰 。

　　2.2 卡 片 維 護 密 鑰

　　用 于 卡 片 MF區 域 的 應 用 維 護 ， 在 卡 片 主 控 密 鑰 的 控 制 下 裝 載 和 更 新 。 卡 片 的 管 理 者 可 在 卡 片 維 護 密 鑰 的 控 制 下 ，

　　● 安 全 更 新 記 錄 文 件 ；

　　● 安 全 更 新 二 進 制 文 件 。

　　2.3 應 用 主 控 密 鑰

　　是 應 用 的 控 制 密 鑰 ， 在 卡 片 主 控 密 鑰 控 制 下 寫 入 。 應 用 發 卡 方 必 須 在 應 用 主 控 密 鑰 的 控 制 下 ，

　　● 裝 載 應 用 維 護 密 鑰 ， 應 用 主 工 作 密 鑰 ；

　　● 更 新 應 用 主 控 密 鑰 、 應 用 維 護 密 鑰 。

　　2.4 應 用 維 護 密 鑰

　　用 于 卡 片 ADF區 域 的 應 用 維 護 ， 在 應 用 主 控 密 鑰 的 控 制 下 裝 載 波 和 更 新 ， 卡 片 的 管 理 者 可 在 應 用 維 護 密 鑰 的 控 制 下 ，

　　● 安 全 更 新 記 錄 文 件 ；

　　● 安 全 更 新 二 進 制 文 件 ；

　　● 進 行 應 用 解 鎖 。

　　2.5 其 它 工 作 密 鑰

　　其 它 應 用 領 域 或 行 業 規 定 的 、 必 須 存 在 的 、 用 于 交 易 過 程 中 的 安 全 保 護 密 鑰 ， 如 應 用 于 銀 行 領 域 ， 則 銀 行 規 范 規 定 了 如 消 費 /取 現 密 鑰 、 圈 存 密 鑰 、 TAC密 鑰 、 PIN解 鎖 密 、 重 裝 PIN密 鑰 、 圈 提 密 鑰 、 更 新 密 鑰 等 ， 各 密 鑰 對 應 于 一 種 特 定 用 途 。

　　很 顯 然 ， 這 些 密 鑰 不 能 泄 露 ， 否 則 后 果 不 堪 設 想 。 當 然 ， 在 把 這 些 密 鑰 寫 入 用 戶 卡 中 時 ， 也 要 求 我 們 必 須 采 用 一 種 合 理 的 密 鑰 導 入 機 制 。

　　3 CPU用 戶 卡 中 的 密 鑰 安 全 導 入 過 程

　　密 鑰 母 卡 中 的 密 鑰 一 般 是 通 過 一 個 主 密 鑰 進 行 多 級 安 全 分 散 后 灌 入 的 。 限 入 篇 幅 以 及 不 同 行 業 密 鑰 管 理 中 心 產 生 密 鑰 母 卡 的 方 式 會 有 不 同 ， 此 處 不 討 論 密 鑰 母 卡 中 的 密 鑰 產 生 機 制 。

　　密 鑰 導 入 程 序 軟 件 可 以 安 裝 在 PC機 上 ， 也 可 以 安 裝 在 帶 CPU卡 讀 寫 設 備 的 生 產 機 器 上 。 如 果 是 采 用 PC機 ， 那 么 可 以 使 用 兩 臺 單 卡 座 讀 寫 器 或 一 臺 雙 卡 座 讀 寫 器 連 接 PC機 。 程 序 軟 件 可 以 在 無 需 改 變 用 戶 卡 或 密 鑰 母 卡 插 撥 狀 態 的 情 況 下 選 擇 用 戶 卡 或 密 鑰 母 卡 進 行 操 作 。

　　假 設 存 在 一 張 密 鑰 母 卡 ， 要 對 其 上 的 密 鑰 進 行 導 出 ， 并 寫 入 一 批 CPU卡 用 戶 卡 中 ， 其 流 程 如 下 ：　

　　(1)對 用 戶 卡 進 行 取 隨 機 數 操 作 ；

　　(2)對 密 鑰 母 卡 進 行 PIN碼 驗 證 ；

　　為 確 保 PIN碼 驗 證 本 身 的 安 全 性 ， 一 般 要 求 同 時 驗 兩 個 PIN碼 ， 當 然 兩 個 PIN碼 一 般 是 不 同 的 。

　　(3)PIN碼 驗 證 通 過 后 ， 選 擇 母 卡 文 件 ；

　　(4)對 密 鑰 母 卡 中 要 導 入 到 用 戶 卡 的 指 定 密 鑰 進 行 分 散 。 為 使 不 同 的 用 戶 卡 上 同 一 類 型 的 密 鑰 具 有 不 同 的 密 鑰 值 ， 其 分 散 因 子 一 般 采 用 用 戶 卡 的 卡 號 。 因 此 ， 在 進 行 這 一 步 之 間 ， 必 須 通 過 某 種 途 徑 得 知 該 用 戶 卡 的 卡 號 （ 如 直 接 讀 取 用 戶 卡 的 卡 號 ） ；

　　(5)當 完 成 密 鑰 分 散 后 ， 應 用 第 （ 1） 所 導 出 的 隨 機 數 ， 執 行 密 鑰 導 出 。 當 然 此 時 導 出 的 密 鑰 呈 密 文 狀 態 。 該 密 文 是 經 過 加 密 并 帶 MAC保 護 后 而 得 到 的 結 果 。 此 時 密 鑰 母 卡 送 出 該 密 文 。 一 般 地 ， 該 密 文 長 度 為 28個 字 節 長 ， 其 中 前 8個 字 節 為 加 密 隨 機 數 ， 接 下 來 的 16個 字 節 為 密 鑰 密 文 ， 最 后 4個 字 節 為 MAC值 ；

　　(6)對 密 鑰 母 卡 執 行 讀 取 操 作 ， 即 讀 取 這 28個 字 節 數 據 ；

　　(7)選 擇 用 戶 卡 ， 在 滿 足 寫 密 鑰 的 前 提 下 ， 通 過 COS指 令 寫 入 這 28個 字 節 密 文 數 據 。 由 于 密 鑰 文 件 在 創 建 時 要 求 加 密 帶 MAC方 式 寫 入 ， 因 此 ， 必 須 以 密 文 形 式 寫 入 。 在 用 戶 卡 內 部 ， COS操 作 系 統 將 對 密 文 進 行 解 密 而 得 到 明 文 形 式 。