住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部IC卡密鑰管理系統(tǒng)知識

文章出處：http://m.overnightmodel.com 作者： 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年12月11日

    第1章 密碼機(jī)在城市一卡通項(xiàng)目中的重要性

    隨著IC應(yīng)用的迅猛發(fā)展，IC卡已經(jīng)由原來的公交應(yīng)用逐漸拓展到小額消費(fèi)、自來水、燃?xì)?、供熱等公用事業(yè)繳費(fèi)、數(shù)字社區(qū)中門禁、停車場的管理等多應(yīng)用領(lǐng)域，各地單一的公交IC卡應(yīng)用發(fā)展成為城市一卡通已是必然趨勢。

    在城市一卡通項(xiàng)目中，由于應(yīng)用的不斷增加，原有數(shù)據(jù)驗(yàn)證的方式已經(jīng)不能完全滿足快速發(fā)展的需要，如何快速且又準(zhǔn)確的判斷出交易的合法性，成為各城市一卡通運(yùn)營機(jī)構(gòu)較為頭痛的問題。密碼機(jī)的使用就可以解決這一問題，并將我們重新帶入了新的應(yīng)用領(lǐng)域，使城市一卡通項(xiàng)目提升了一個(gè)更高的安全級別。

    密碼機(jī)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

    1、交易驗(yàn)證與卡片初始化

    相比于以前的采用交易驗(yàn)證（TAC）主密鑰卡的方式，密碼機(jī)的引入優(yōu)勢在于：
    1) 支持多進(jìn)程連接，并發(fā)能力強(qiáng)，交易驗(yàn)證速度快；
    2) 穩(wěn)定性高；
    3) 支持多重方式的交互，可移植性強(qiáng)；
    4) 密碼機(jī)管理方便，安全強(qiáng)度高。

    2、卡片充值

    相比以前的采用ISAM卡的方式，密碼機(jī)的引入優(yōu)勢在于：充值終端如未實(shí)現(xiàn)與密碼機(jī)的安全連接，將不能完成對卡片充值流程，安全強(qiáng)度高。但此模式對網(wǎng)絡(luò)的依賴度較高，不過在目前通訊方式飛速發(fā)展的情況下，此問題將被弱化。

    通過對密碼機(jī)引入后的優(yōu)勢分析，我們可以看到，雖然在城市一卡通的建設(shè)成本有所增加，但是在應(yīng)用中引入密碼機(jī)后，可以提升整個(gè)項(xiàng)目的安全性與穩(wěn)定性，工作效率也會(huì)得到很大提高。因此，在整個(gè)城市一卡通項(xiàng)目中使用密碼機(jī)是完全必要的，也是十分重要的。

    第2章 密鑰基本知識

    密碼：是通信雙方按約定的法則進(jìn)行信息特殊變換的一種重要保密手段。 
    算法：是指完成一個(gè)任務(wù)準(zhǔn)確而完整的描述，在密碼學(xué)中就是進(jìn)行明密變換的法則。 
    密鑰：控制加解密轉(zhuǎn)換操作的符號序列。 
    密文：不可理解的文字或信號。 
    明文：可理解的文字或信號。 
    加解密：雙方按照約定的算法，根據(jù)密鑰（指示變換的參數(shù)）將變明文為密文，稱為加密變換；變密文為明文，稱為解密變換。

    第3章 密鑰管理系統(tǒng)

    密鑰是IC卡安全的保證，因此密鑰的安全管理是最基本也是最核心的功能。因此對密鑰的產(chǎn)生和傳輸兩個(gè)過程，要保證相當(dāng)高的安全性。

    從基本功能上來看，密鑰管理系統(tǒng)是比較簡單和清晰的，它的主要作用就是完成密鑰的產(chǎn)生和密鑰的傳遞這兩類功能。

    第4章 密鑰管理系統(tǒng)—密鑰傳輸

    在密鑰管理中，涉及最多的操作就是密鑰的傳遞。在多級的密鑰管理體系中，密鑰需要在各級之間進(jìn)行分散傳遞，最后傳遞到用戶卡中。在基于對稱密碼體系的安全系統(tǒng)中需要數(shù)據(jù)傳遞雙方擁有相同的加密密鑰，這樣才能保證數(shù)據(jù)的安全傳輸。

    密鑰載體A由導(dǎo)出密鑰對被傳遞的工作密鑰進(jìn)行加密，并把密文送入密鑰載體B；在密鑰載體B，由導(dǎo)入密鑰對密文進(jìn)行解密，將明文的密鑰記錄存如工作密鑰區(qū)中。這樣能夠確保密鑰在傳遞過程中不被泄露。從密鑰載體A導(dǎo)出某個(gè)密鑰時(shí)所使用的導(dǎo)出密鑰必須和密鑰載體B導(dǎo)入該密鑰時(shí)所使用的導(dǎo)入密鑰相同。

    在密鑰管理中，最可能出現(xiàn)安全問題的環(huán)節(jié)就是建立密鑰之間的安全通道，以及新密鑰的生成，因?yàn)?，這些操作都有可能將密鑰以某中形式的明文暴露出來。前面已經(jīng)我們討論過系統(tǒng)的安全性問題，我們的結(jié)論是不存在絕對安全的系統(tǒng)或策略，我們的目標(biāo)是將系統(tǒng)的安全漏洞限制在最小的范圍內(nèi)，并且使安全漏洞的風(fēng)險(xiǎn)最低，維護(hù)系統(tǒng)安全的代價(jià)最小。根據(jù)這一基本出發(fā)點(diǎn)，在多級密鑰管理系統(tǒng)中需要對各級管理中心加強(qiáng)管理，這是比較容易做到的。實(shí)際上，在密鑰管理中還可以采用一些輔助的手段和方法來加強(qiáng)對系統(tǒng)的安全漏洞的保護(hù)。

    第5章 密鑰管理系統(tǒng)—密鑰生成

    在密鑰管理系統(tǒng)中，我們將專門用于密鑰管理的智能卡稱為密鑰卡。

    密鑰卡中新密鑰的產(chǎn)生主要有兩類方式，即直接在密鑰卡中產(chǎn)生新密鑰、在其它安全設(shè)備中產(chǎn)生新密鑰然后裝載到密鑰卡中。產(chǎn)生新密鑰的數(shù)據(jù)可以是碼單、密鑰種子等形式。碼單實(shí)際上是密鑰種子的一種形式，它將種子數(shù)據(jù)分成幾部分，分別由不同的人控制，這樣可以提高系統(tǒng)的安全性。

    直接在密鑰卡中產(chǎn)生新密鑰：這種方式比較簡單實(shí)用，它直接將碼單作為“生成密鑰”命令的輸入數(shù)據(jù)來完成該操作。 

    在其它安全設(shè)備中產(chǎn)生新密鑰：在基于對稱密碼體系的密鑰管理系統(tǒng)中，只要安全設(shè)備和目標(biāo)密鑰卡中有相同的加密密鑰，就可以確保在密鑰的裝載過程中密鑰不被泄露。

    在產(chǎn)生新密鑰的過程中，最主要的安全問題是對原始生成數(shù)據(jù)的保護(hù)問題?？赡懿扇〉拇胧┦菍⒃忌蓴?shù)據(jù)分成幾部分，分別由不同的人員來保管。原始生成數(shù)據(jù)的泄露會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全。