《智能卡安全技术》PPT课件.ppt

1 第 七 章 智 能 卡 安 全 技 术 关 键 技 术身 份 鉴 别报 文 鉴 别数 据 加 密数 字 签 名 主 要 内 容7.1 密 钥 管 理 系 统7.2 智 能 卡 的 安 全 访 问 机 制7.3 智 能 卡 防 拔 插 处 理 7.4 智 能 卡 的 安 全 使 用7.5 安 全 操 作 相 关 的 基 本 命 令 7.1 密 钥 管 理 系 统1. 何 为 密 钥 管 理 ？ 密 钥 管 理 是 一 门 综 合 性 的 技 术 ， 它 涉及 密 钥 的 产 生 、 检 验 、 分 配 、 传 递 、 保管 和 使 用 2.密 钥 管 理 系 统 层 次 结 构 基 本 思 想 ： 用 密 钥 保 护 密 钥用 第 i层 的 密 钥 Ki来 保 护 第 i+1层 密 钥 Ki+1Ki本 身 也 受 到 第 i 1层 密 钥 Ki-1的 保 护下 层 的 密 钥 可 按 某 种 协 议 不 断 变 化 ；密 钥 管 理 系 统 是 动 态 变 化 的 （ 1） 三 层 密 钥 管 理 系 统 的 结 构（ 2） 三 层 密 钥 管 理 系 统 的 举 例 设 采 用 对 称 密 码 体 制 主 密 钥 在 智 能 卡 和 读 写 器 中 存 放 相 同 的 主 密 钥 子 密 钥 主 密 钥 对 某 些 指 定 的 数 据 加 密 后 生 成 子 密 钥主 密 钥 子 密 钥 会 话 密 钥 如 ： 每 张 卡 的 芯 片 制 造 商 的 标 识 码 的 序 列 号 或 应用 序 列 号 是 不 相 同 的 ， 且 都 设 置 在 IC卡 内 ， 因 此可 利 用 序 列 号 进 行 加 密 生 成 子 密 钥 ； 会 话 密 钥 用 子 密 钥 对 可 变 数 据 进 行 加 密 ， 加 密 的 结 果 即 为会 话 密 钥 （ 或 过 程 密 钥 ） 。

一 个 会 话 密 钥 仅 使 用一 次 如 ： 用 子 密 钥 对 交 易 时 间 或 命 令 计 数 器 进 行 加 密生 成 会 话 密 钥 ， 这 样 即 使 是 同 一 张 卡 ， 每 次 使 用时 的 会 话 密 钥 就 不 同 ， 或 做 不 同 的 操 作 ， 会 话 密钥 也 不 同 3. 主 密 钥 的 生 成主 密 钥 可 由 几 个 可 信 任 的 人 彼 此 独 立 提出 的 数 据 组 合 成 一 个 密 钥 ， 然 后 对 随 机数 进 行 加 密 运 算 而 获 得 ， 这 样 主 密 钥 的生 成 和 变 化 规 律 就 很 难 估 计 4. 主 密 钥 的 下 载IC卡 中 主 密 钥 的 下 载主 密 钥 下 载 是 在 专 门 设 备 上 进 行 的 ， 下载 的 环 境 是 安 全 的 ；但 要 保 证 IC卡 上 的 触 点 的 信 息 不 能 被 窃取 ， 主 密 钥 下 载 后 ， 不 能 再 读 出 ， 这 由硬 件 （ 熔 丝 ） 和 软 件 （ COS卡 内 操 作 系统 ） 来 保 证 读 写 器 中 主 密 钥 的 下 载读 写 器 内 部 没 有 COS， 不 能 保 证 主 密钥 不 被 读 出 ， 常 采 用 安 全 存 取 模 块SAM， 密 钥 下 载 到 SAM模 块 中 ， 加 密 /解 密 算 法 也 在 SAM中 进 行 。

7.2 智 能 卡 的 安 全 访 问 机 制1. 鉴 别 与 核 实2. 安 全 报 文 传 送3. 文 件 访 问 的 安 全 控 制4. 数 字 签 名 /认 证 1. 鉴 别 与 核 实鉴 别 （ Authentication） 指 的 是 对 智 能 卡（ 或 者 是 读 写 设 备 ） 的 合 法 性 的 验 证 ， 即是 如 何 判 定 一 张 智 能 卡 （ 或 读 写 设 备 ） 不是 伪 造 的 卡 （ 或 读 写 设 备 ） 的 问 题 ；核 实 （ verify） 是 指 对 智 能 卡 的 持 有 者 的 合法 性 的 验 证 ， 也 就 是 如 何 判 定 一 个 持 卡 人是 否 经 过 了 合 法 的 授 权 的 问 题 读 写 器 鉴 别 IC卡 的 真 伪 （ 内 部 认 证 ）读 写 器 生 成 随 机 数 N， 并 向 卡 发内 部 认 证 指 令 （ Internal Authentication） ， 将 随 机 数 送卡 ；卡 对 随 机 数 N加 密 成 密 文 M（ 密钥 已 存 在 卡 和 读 写 器 中 ） ， 并将 M送 读 写 器 ；读 写 器 将 M解 密 成 明 文 N1；读 写 器 将 明 文 N1和 原 随 机 数 N比 较 ， 相 同 则 读 写 器 认 为 卡 是真 的 。

IC卡 鉴 别 读 写 器 的 真 伪 （ 外 部 认 证 ）读 写 器 向 卡 发 生 成 随 机 数 命 令卡 产 生 随 机 数 N， 并 送 读 写 器 ；读 写 器 对 随 机 数 加 密 成 密 文M(密 钥 已 存 在 卡 和 读 写 器 中 )；读 写 器 向 卡 发 外 部 认 证 命 令（ External Authentication） ， 并将 密 文 M送 卡 ；卡 将 密 文 M解 密 成 明 文 N1， 并将 明 文 N1和 原 随 机 数 N比 较 ，相 同 则 卡 认 为 读 写 器 是 真 的 鉴 别 核 实方 法验 证 个 人 识 别 号 PIN（ personal identification number） ；生 物 特 征 ；下 意 识 特 征 ； PINPIN（ Personal Identification Number） 个人 识 别 号 是 IC卡 中 的 保 密 数 据 功 能 ： 保 证 只 有 合 法 持 卡 人 才 能 使 用 该卡 或 卡 中 的 某 一 项 或 几 项 功 能 ， 以 防 止拾 到 该 卡 的 人 恶 意 使 用 或 非 法 伪 造 。

错 误 计 数 器 ： 用 以 记 录 、 限 制 PIN输 入 错误 的 次 数 PIN的 类 型全 局 PIN（ Global PIN） 处 于 系 统 的 较 高 层 次 (如 主 文 件 )中 ， 一 旦 因 错误 计 数 溢 出 等 原 因 自 锁 ， 也 同 时 锁 住 使 用 该 PIN的 其 他 应 用 层 次 局 部 PIN（ Local PIN） 处 于 某 一 具 体 应 用 层 次 中 ， 一 旦 因 错 误 计 数溢 出 等 原 因 自 锁 ， 则 仅 锁 住 该 应 用 层 次 PIN功 能 简 单 汇 总 表功 能 简 单 IC卡 复 杂 IC卡 (如 CPU卡 )PIN 无 或 有 有PIN数 量 一 个 若 干 个PIN位 数 较 短 较 长 /可 自 定 义 (如 18位 十 进 制 数 )PIN输 入 错 误 限 制 次 数 较 少 (如 3次 ) 较 长 /可 自 定 义 (如 115次 )全 局 /局 部 PIN 否 是可 修 改 性 等 其 他 属 性 否 是个 人 解 锁 码 (PUC) 否 是PUC: Personal Unblocking Code PIN明 码 识 别读 卡 器 与 卡 间 以 明 码 传 输 ， 在 IC卡 内 部完 成 PIN的 鉴 别 用 户 终 端 机 智 能 卡键 入 PIN 发 “ 持 卡 人 认 证 ” 指令 ， 并 提 交 PIN码 该 PIN 卡 内所 存 密 码 ？PIN 是 返 回 错 误代 码继 续 其 他 操 作 否 PIN密 码 识 别 生 物 识 别生 物 识 别 技 术 就 是 依 靠 人 体 的 身 体 特 征 来 进 行身 份 验 证 的 技 术 ， 例 如 语 音 、 掌 纹 、 面 孔 、 虹膜 、 视 网 膜 、 骨 架 和 指 纹上 述 人 体 特 征 都 具 有 终 生 不 变 的 稳 定 性 和 人 人不 同 的 特 定 性 ， 这 决 定 了 它 们 可 以 作 为 个 人 身份 鉴 定 的 可 靠 依 据 。

其 中 指 纹 识 别 是 最 流 行 、 最 方 便 以 及 最 可 靠 的个 人 身 份 认 证 方 法 之 一 GO 指 纹 识 别 的 特 点具 有 唯 一 性 和 稳 定 性避 免 记 忆 众 多 而 又 复 杂 的 口 令便 于 获 取 指 纹 样 本 ， 实 用 性 强一 个 人 的 十 指 指 纹 皆 不 相 同 ， 可 以 方 便 地 利 用多 个 指 纹 构 成 多 重 口 令 ， 提 高 系 统 的 安 全 性 ，同 时 并 不 增 加 设 计 负 担指 纹 识 别 中 使 用 的 模 板 并 非 最 初 的 指 纹 图 ， 而是 由 图 中 提 取 的 关 键 特 征 ， 这 样 减 少 了 模 板 库的 存 储 量 ， 便 于 网 络 传 输 指 纹 在 IC卡 中 的 身 份 识 别指 纹 智 能 卡 读 卡 器 生 物 识 别 的 缺 点需 要 较 大 的 存 储 容 量技 术 实 现 比 较 复 杂费 用 较 高 7.2 智 能 卡 的 安 全 访 问 机 制1. 鉴 别 与 核 实2. 安 全 报 文 传 送3. 文 件 访 问 的 安 全 控 制4. 数 字 签 名 /认 证 2. 安 全 报 文 传 送在 信 息 交 换 过 程 中 保 证 信 息 的 完 整 性 和保 密 性完 整 性 ： 保 证 所 交 换 的 内 容 不 被 非 法 修改 。

（ 利 用 MAC）保 密 性 ： 防 止 非 授 权 者 窃 取 所 交 换 的 信息 （ 利 用 密 码 技 术 对 信 息 加 密 处 理 ） 2.1 完 整 性 的 保 证 采 用 报 文鉴 别为 鉴 别 所 交 换 的 信 息 内 容 未 被 非 法 修 改 ， 在 信 息报 文 中 加 入 报 头 /尾 （ 即 鉴 别 码 ） 由 读 卡 器 对 报 文 内 容 进 行 某 种 运 算 得 出 鉴 别 码 1 将 鉴 别 码 1和 报 文 一 起 传 输 到 智 能 卡 ， 智 能 卡 再用 约 定 算 法 对 报 文 进 行 运 算 得 出 鉴 别 码 2， 将 两个 鉴 别 码 比 较 相 等 ， 接 受 不 相 等 ， 拒 收 并 报 警 鉴 别 码 通 常 被 简 写 为 MAC（ Message Authentication Code， 报 文 鉴 别 码 ）鉴 别 算 法DSA算 法DES算 法 （ 目 前 常 用 ）3DES算 法 （ 目 前 常 用 ） 1、 鉴 别 算 法 DSA算 法DSA (decimal shift and add)算 法 由 Sievi1980年 提 出 （ 1） DSA算 法 在 收 发 双 方 同 时 利 用 两 个 十 位 长 的 任 选 的 十 进制 数 b1和 b2， 作 为 密 钥 。

将 被 鉴 别 的 信 息 看 成 十 进 制 数 串 ， 然 后 分 组 ，十 位 一 组 每 次 运 算 （ 加 法 ） 取 一 组 ， 两 个 运 算 流 并 行 进行 ， 直 到 所 有 信 息 组 运 算 完 毕 （ 2） DSA算 法 举 例 用 R(X)D表 示 对 D循 环 右 移 X位 ， 如 D1234567890， 则 R(3)D 8901234567 用 S(X)D表 示 相 加 之 和 ： S(3)D R(3)D D(mod1010)其 中 ： R(3)D 8901234567 D 1234567890S(3)D = 0135802457 假 设 信 息 M 1583492637 52835869， 鉴 别 码的 计 算 如 下 ：1. 先 将 信 息 分 成 十 位 一 组 ， 最 后 一 组 不足 十 位 时 补 0； 即 ： m1= 1583492637， m2= 5283586900；2. 任 选 密 钥 ： b1= 5236179902， b2= 4893524771；3. 两 个 运 算 流 同 时 运 算 运 算 流 1 运 算 流 2m1 1583492637 m1 1583492637 b1 5236179902 b2 4893524771 R(4)p = 2539681967p = 6819672539 q = 6477017408 R(5)q = 1740864770 S(4)p = 9359354506 S(5)q= 8217882178 m2 5283586900 m2 5283586900 R(8)u = 4294140646u = 4642941406 v = 3501469078 R(2)v= 7835014690 S(8)p = 8937082052 S(2)q = 1336483768 m3 m3 . 至 此 ， 两 组 信 息 组 运 算 完 毕 ， 得 到 两 个 十位 长 的 十 进 制 数 ， 再 组 合 一 下 ， 将 它 们 按 模1010相 加 。

S(8)p= 8937082052 S(2)q= 1336483768 0273565820鉴 别 码 2、 鉴 别 算 法 DES算 法以 TimeCOS/PK为 例 （ 规 定 MAC的 长 度 为 4个 字节 ） ， 介 绍 MAC的 生 成 方 法 ： 第 一 步 ： 终 端 向 智 能 卡 发 出 一 个 Get Challenge命令 ， 从 智 能 卡 回 送 的 4字 节 随 机 数 后 缀 以 00 00 00 00， 所 得 到 的 结 果 作 为 初 始 值 第 二 步 ： 按 照 顺 序 将 以 下 数 据 连 接 在 一 起 形 成 数据 块 ： CLA， INS， P1， P2， Lc+4， Data（ 注 必 须 置 CLA的 后 半 字 节 为 4； 在 命 令 的 数 据域 中 （ 如 果 存 在 ） 包 含 明 文 或 加 密 的 数 据 ） 第 三 步 ： 将 该 数 据 块 分 成 8字 节 为 单 位 的 数 据 块 ，标 号 为 D1， D2， D3等 ， 最 后 的 数 据 块 有 可 能 是1-8个 字 节 第 四 步 ： 如 果 最 后 的 数 据 块 长 度 是 8字 节 的 话 ，则 在 其 后 加 上 16进 制 数 字 80 00 00 00 00 00 00 00， 转 到 第 五 步 。

如 果 最 后 的 数 据 块 长 度 不 足8字 节 的 话 ， 则 在 其 后 加 上 16进 制 数 字 80，如 果 达 到 8字 节 长 度 ， 则 转 入 第 五 步 ； 否 则 在 其后 加 入 16进 制 数 字 0直 到 长 度 达 到 8字 节 第 五 步 ： 对 这 些 数 据 块 使 用 相 应 的 密 钥 进 行加 密 根 据 密 钥 的 长 度 采 用 Single DES或Triple DES 第 六 步 ： 最 终 得 到 是 从 计 算 结 果 左 侧 取 得 的 4字 节 长 度 的 MAC Single DES密 钥 产 生 MAC Triple DES密 钥 产 生 MAC 2.2 保 密 性 保 证 加 密 /解 密利 用 密 码 技 术 对 信 息 进 行 加 密 处 理 ， 以 掩 盖 真实 信 息 ， 到 达 保 密 的 目 的 一 般 采 用 传 统 的 DES算 法 或 3DES算 法 DES算 法 加 密 过 程 ： C=EK(DK(EK(M) 解 密 过 程 ： M=DK(EK(DK(C) 3DES算 法 加 密 过 程 ： C=EKL(DKR(EKL(M) 解 密 过 程 ： M=D KL(EKR(DKL(C) 以 TimeCOS/PK为 例 ， 介 绍 数 据 加 密 /解 密 计 算 当 传 输 报 文 中 的 某 一 部 分 重 要 的 明 文 数 据 需 要加 密 时 ， 它 将 要 被 格 式 化 成 为 以 下 形 式 的 数 据块 ：明 文 数 据 的 长 度 （ LD） ， 不 包 括 填 充 字 符明 文 数 据填 充 字 符 数 据 加 密 计 算 第 一 步 ： 用 LD表 示 明 文 数 据 的 长 度 ， 在 明 文 数 据前 加 上 LD产 生 的 新 数 据 块 。

第 二 步 ： 将 第 一 步 中 生 成 的 数 据 块 分 解 成 8字 节数 据 块 ， 标 号 为 D1， D2， D3等 等 最 后 一 个 数据 块 的 长 度 有 可 能 不 足 8位 第 三 步 ： 如 果 最 后 （ 或 唯 一 ） 的 数 据 块 长 度 等 于8字 节 ， 转 入 第 四 步 ； 如 果 不 足 8字 节 ， 在 右 边 添加 16进 制 数 字 80 如 果 长 度 已 达 8字 节 ， 转 入第 四 步 ； 否 则 ， 在 其 右 边 添 加 1字 节 16进 制 数 字 0直 到 长 度 达 到 8字 节 第 四 步 ： 对 每 个 数 据 块 用 相 应 的 密 钥 进 行 加密 第 五 步 ： 计 算 结 束 后 ， 所 有 加 密 后 的 数 据 块依 照 原 顺 序 连 接 在 一 起 （ 加 密 后 的 D1， 加 密后 的 D2， 等 等 ） 并 将 结 果 数 据 块 插 入 到 命令 数 据 域 中 用 Single DES密 钥 进 行 数 据 加 密 的 算 法 用 Triple DES密 钥 进 行 数 据 加 密 的 算 法 数 据 解 密 计 算 第 一 步 ： 将 命 令 数 据 域 中 的 数 据 块 分 解 成 8字节 长 的 数 据 块 ， 标 号 为 D1， D2， D3， D4等 等 。

第 二 步 ： 对 每 个 数 据 块 使 用 与 数 据 加 密 相 同 的密 钥 进 行 解 密 第 三 步 ： 计 算 结 束 后 ， 所 有 解 密 后 的 数 据 块 依照 顺 序 （ 解 密 后 的 D1， 解 密 后 的 D2， 等 等 ）链 接 在 一 起 数 据 块 由 LD， 明 文 数 据 ， 填 充字 符 组 成 第 四 步 ： 因 为 L D表 示 明 文 数 据 的 长 度 ， 因 此 ，它 被 用 来 恢 复 明 文 数 据 用 Single DES密 钥 进 行 数 据 解 密 的 算 法 用 Triple DES密 钥 进 行 数 据 解 密 的 算 法 2.3 TimeCOS/PK中 的 安 全 报 文 传 送1、 实 现 理 念2、 实 现 方 式3、 安 全 报 文 传 送 的 命 令 情 况4、 应 用 举 例 1、 实 现 理 念完 整 性 保 护 对 传 输 的 数 据 附 加 4字 节 MAC码 ， 接 收 方 收 到 后 首 先进 行 校 验 ， 只 有 校 验 正 确 的 数 据 才 予 以 接 受机 密 性 保 护 对 传 输 的 数 据 进 行 DES加 密 ， 这 样 传 输 的 就 是 密 文 ，攻 击 者 即 使 获 得 数 据 也 没 有 意 义机 密 性 和 完 整 性 保 护 此 种 方 式 最 安 全 ， 对 传 输 的 数 据 进 行 DES加 密 ， 后 对传 输 的 数 据 附 加 4字 节 MAC码 ， 接 收 方 收 到 后 首 先 进行 校 验 ， 只 有 校 验 正 确 的 数 据 才 予 以 接 受 2、 实 现 方 式如 对 文 件 进 行 安 全 报 文 传 送 ， 只 需 在 建 立 文 件时 改 变 文 件 类 型 字 节 高 两 位 即 可 。

b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 线 路 保 护 方 式0 0 文 件 类 型 无1 0 文 件 类 型 MAC（ 线 路 保 护 ）1 1 文 件 类 型 DES& MAC（ 线 路 加 密 保 护 ）例 如 ： 某 二 进 制 文 件 （ 文 件 类 型 为 28） ， 若 希 望 对 该文 件 进 行 线 路 保 护 ， 则 在 建 立 文 件 时 将 文 件 类 型 更 改为 ： A8（ 0010 10001010 1000） 举 例 如 对 密 钥 进 行 安 全 报 文 传 送 （ 使 用 Write Key，Verify等 ） ， 只 需 在 安 装 密 钥 时 改 变 密 钥 类 型字 节 高 两 位 即 可 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 线 路 保 护 方 式0 0 密 钥 类 型 无0 1 密 钥 类 型 DES（ 加 密 保 护 ）1 1 密 钥 类 型 DES& MAC（ 线 路 加 密 保 护 ）例 如 ： 某 密 钥 （ 密 钥 类 型 为 39） ， 若 希 望 对 该密 钥 进 行 线 路 加 密 保 护 ， 则 在 安 装 该 密 钥 时 将密 钥 类 型 更 改 为 ： F9（ 0011 10011111 1001） 3、 安 全 报 文 传 送 的 命 令 情 况情 形 1 没 有 数 据 送 到 卡 中 ， 也 没 有 数 据 从 卡 中 返 回 不 含 安 全 报 文 的 命 令 含 安 全 报 文 的 命 令注 ： CLA字 节 的 低 4字 节 必 须 是 04 Lc=4 （ MAC的 长 度 ） 情 形 2 没 有 数 据 送 到 卡 中 ， 但 有 数 据 从 卡 中 返 回 不 含 安 全 报 文 的 命 令 含 安 全 报 文 的 命 令注 ： CLA字 节 的 低 4字 节 必 须 是 04；Lc=4 （ MAC的 长 度 ） 情 形 3 有 数 据 送 到 卡 中 ， 但 没 有 数 据 从 卡 中 返 回 不 含 安 全 报 文 的 命 令 含 安 全 报 文 的 命 令注 ： CLA字 节 的 低 4字 节 必 须 是 04 情 形 4 有 数 据 送 到 卡 中 ， 也 有 数 据 从 卡 中 返 回 不 含 安 全 报 文 的 命 令 含 安 全 报 文 的 命 令注 ： CLA字 节 的 低 4字 节 必 须 是 04 4、 应 用 举 例命 令 ： 写 二 进 制 文 件 （ Update Binary） 维 护 密 钥 值 ：57415443484441544154696D65434F53 条 件 ： 文 件 标 识 符 =0003； 文 件 主 体 空 间 =8字 节 建 立 时 采 用 线 路 加 密 保 护 （ DES& MAC ） 操 作 ： 写 二 进 制 文 件 ， 写 入 数 据 ： 1122334455667788 步 骤 1取 4字 节 随 机 数 ， 计 算 MAC用 命 令 ： 00 84 00 00 04 响 应 ： 46 4E 84 AF 90 00步 骤 2写 二 进 制 文 件 ， 写 入 数 据 11 22 33 44 55 66 77 88 命 令 ： 04 D6 83 00 14 68 7E 0F 83 F6 A9 85 80 C4 01 5C EB 8D 00 F3 8B 1C AB E2 B9 说 明 ： 68 7E 0F 83 F6 A9 85 80 C4 01 5C EB 8D 00 F3 8B为 使 用 维 护 密 钥 对 数 据 08 11 22 33 44 55 66 77 88 80 00 00 00 00 00 00加 密 后 的 结 果 ； 1C AB E2 B9为 使 用 维 护 密 钥 生 成 的 4字 节 MAC码 。

响 应 ： 90 00 7.2 智 能 卡 的 安 全 访 问 机 制1. 鉴 别 与 核 实2. 安 全 报 文 传 送3. 文 件 访 问 的 安 全 控 制4. 数 字 签 名 /认 证 3. 文 件 访 问 的 安 全 控 制1、 安 全 状 态2、 安 全 属 性3、 应 用 实 例 1、 安 全 状 态是 指 卡 当 前 所 处 的 一 种 安 全 级 别卡 的 主 控 目 录 或 者 当 前 应 用 目 录 分 别 有 16种 不 同的 安 全 状 态 ， 对 应 0 F的 16个 值下 列 情 况 可 能 影 响 到 相 应 的 安 全 状 态 卡 片 上 电 复 位 后 卡 片 中 所 记 录 的 所 有 安 全 状 态 都 被 清 除 ， 这时 卡 片 处 于 最 低 级 别 的 安 全 状 态 外 部 认 证 命 令 External Authentication PIN校 验 命 令 Verify Pin 在 卡 内 ， PIN和 外 部 认 证 密 钥 都 有 自 己 的 后续 状 态 ， 一 旦 个 人 身 份 鉴 别 和 外 部 认 证 通 过 ，当 前 目 录 的 安 全 状 态 便 被 设 定 为 该 PIN或 者 密钥 的 后 续 状 态 正 确 选 择 DF后 执 行 Select File指 令 ， 正 确 选 择 MF或 DF后 ，相 应 的 安 全 寄 存 器 被 复 位 为 0 2、 安 全 属 性是 指 对 某 个 文 件 或 者 文 件 的 一 部 分 进 行 某 种操 作 时 必 须 达 到 的 状 态有 时 称 访 问 权 限 ， 是 在 文 件 创 立 时 指 定 的 。

由 一 个 状 态 区 间 来 描 述每 种 文 件 的 访 问 权 限 在 建 立 文 件 （ Create File）时 用 一 个 字 节 指 定 ； 每 种 密 钥 的 访 问 权 限 在增 加 密 钥 （ Write Key） 时 用 一 个 字 节 指 定 文 件 类 型 访 问 权 限MF/DF 建 立 /擦 除KEY文 件 增 加KEY文 件 中 的 密 钥 使 用 /更 改公 钥 /私 钥 文 件 使 用 /更 改 /读二 进 制 文 件 读 /写记 录 文 件 读 /写普 通 钱 包 文 件 读 & 扣 款 /存 款电 子 存 折 /电 子 钱 包 文 件 使 用以 TimeCOS/PK为 例 ， 文 件 和 密 钥 主 要 存 在如 下 访 问 权 限 假 设 当 前 安 全 状 态 寄 存 器 的 值 用 V来 表 示访 问 权 限 为 0Y时 ， 表 示 需 满 足 VY方 可 进 行 访 问 例 如 某 文 件 读 的 权 限 为 05 表 示 在 对 该 文 件 进 行 读之 前 必 须 使 MF的 安 全 状 态 寄 存 器 的 值 大 于 等 于 5访 问 权 限 为 XY 时 （ X不 为 0 ） 表 示 需 满 足 XVY方可 进 行 访 问 （ 注 ： 当 XY时 表 示 禁 止 相 应 的 操 作 ） 例 1 如 某 文 件 写 的 权 限 为 53表 示 对 该 文 件 进 行 写 之前 必 须 使 当 前 目 录 的 安 全 状 态 寄 存 器 的 值 为 3、 4或 5 例 2 某 文 件 读 权 限 为 F0 ， 写 权 限 为 F1 代 表 可 任 意 读取 ， 写 时 必 须 满 足 当 前 目 录 的 安 全 状 态 寄 存 器 的 值大 于 等 于 1。

假 设 在 对 某 文 件 进 行 读 操 作 之 前 ， 要 求 必 须 先 通 过个 人 身 份 鉴 别 一 种 可 行 的 办 法 是 ： 将 PIN的 使 用 权 限 设 为 10， 后 续 状 态 定 为 2， 而 文 件的 读 权 限 定 为 22执 行 步 骤 卡 上 电 复 位 ， 安 全 状 态 被 清 除 满 足 PIN密 钥 的 使 用 权 限 10， 执 行 Verify Pin 指 令 ，至 此 ， 安 全 状 态 V=2 V=2满 足 文 件 的 读 权 限 22H， 允 许 对 文 件 进 行 读操 作 3、 应 用 实 例预 设 环 境 MF下 有 4个 二 进 制 文 件 ， 其 访 问 权 限 分 别 为F0、 94、 23和 52 MF下 的 KEY文 件 中 有 一 个 PIN密 钥 ， 其 值 为1122334455667788， 后 续 状 态 为 77操 作 在 验 证 PIN前 后 分 别 对 4个 文 件 进 行 读 操 作 安 全 属 性 （ 访 问 权 限 ） 分 析 EF1： F0 EF2： 94 EF3： 23 EF4： 52预 期 结 果 （ PIN验 证 后 ， 安 全 状 态 变 为 7） EF1： EF2： EF3： EF4： 永 远 都 满 足 ， 可 任 意 读 写不 可 读 写安 全 属 性 需 属 于 2,5才 可 读 写永 远 都 不 满 足 ， 禁 止 读 写安 全 属 性 需 属 于 4,9才 可 读 写不 可 读 写可 读 写可 读 写 实 现 步 骤 插 卡 ， 卡 片 上 电 （ 无 安 全 状 态 ） 在 MF下 的 KEY EF中 添 加 PIN密 钥 建 立 4个 EF文 件 读 取 4个 EF文 件 的 内 容 选 择 MF文 件 （ 安 全 状 态 变 为 0） 读 取 4个 EF文 件 的 内 容 验 证 PIN（ 安 全 状 态 变 为 7） 读 取 4个 EF文 件 的 内 容 7.2 智 能 卡 的 安 全 访 问 机 制1. 鉴 别 与 核 实2. 安 全 报 文 传 送3. 文 件 访 问 的 安 全 控 制4. 数 字 签 名 /认 证 4. 数 字 签 名 /认 证基 本 概 念数 字 签 名 /认 证 的 过 程如 何 在 智 能 卡 中 实 现 数 字 签 名 1、 数 字 签 名数 字 签 名 是 建 立 在 公 钥 体 制 基 础 上 的 一 种 服 务数 字 签 名 必 须 保 证 以 下 3点 ： 接 收 者 能 够 对 报 文 发 送 者 的 签 名 进 行 认 证 发 送 者 事 后 不 能 抵 赖 对 报 文 的 签 名 任 何 人 都 不 能 伪 造 其 他 人 的 签 名数 字 签 名 的 一 般 过 程 “ 私 钥 加 密 （ 签 名 ） ， 公 钥 解 密 （ 验 证 ） ” 数 字 签 名 过 程原 文 原 文 签 名签 名存 在 的 问 题要 签 名 数 据 的 大 小 是 任 意 的 ， 最 终 签名 的 大 小 也 是 任 意 的 。

解 决 办 法引 入 单 向 散 列 算 法 （ HASH） 2、 HASH算 法单 向 散 列 函 数 也 称 HASH函 数 ， 作 用 在 一 任 意 长度 的 消 息 M上 ， 返 回 一 个 固 定 长 度 的 散 列 值 hh=H（ M） （ 设 h的 长 度 为 m）HASH函 数 具 有 如 下 的 特 性 ： 给 定 M， 很 容 易 计 算 出 h； 给 定 h， 根 据 h=H（ M） ， 计 算 M很 难 ； 给 定 M， 要 找 到 另 一 消 息 M并 满 足 H（ M）=H（ M） 很 难 两 种 典 型 的 HASH算 法MD5算 法 可 以 产 生 128位 的 散 列 结 果SHA算 法 也 叫 做 安 全 散 列 算 法 ， 可 以 产 生 160位的 散 列 结 果 3、 数 字 签 名 /验 证 过 程数 字 签 名 过 程 签 名 者 通 过 HASH函 数 把 原 文 变 成 固 定 大 小 签 名 者 用 私 钥 对 散 列 结 果 加 密 ， 生 成 数 字 签 名签 名 验 证 过 程 验 证 者 获 得 原 文 和 签 名 验 证 者 通 过 HASH函 数 把 原 文 变 成 固 定 大 小 验 证 者 将 签 名 解 密 ， 并 用 解 密 结 果 和 计 算 出 的散 列 结 果 进 行 比 较 ， 如 果 相 同 ， 签 名 有 效 ， 否则 ， 验 证 失 败 ， 签 名 无 效 SKA是 指 发 送 方 A的 私 钥 ， PKA是 指 与 SKA相 对 应 的 A的 公 钥 。

提 出 问 题如 何 得 到 签 名 者 的 公 钥 ？ 4、 数 字 /签 名 /公 钥 证 书公 钥 证 书 ： 认 证 机 构 CA通 过 对 一 个 包 含 身 份 信 息和 相 应 公 钥 的 数 据 结 构 进 行 数 字 签 名 来 捆 绑 用 户的 公 钥 和 身 份 这 个 数 据 结 构 被 称 为 公 钥 证 书证 书 验 证 包 括 如 下 内 容 ： 验 证 CA在 证 书 上 的 签 名 证 书 有 良 好 的 完 整 性 ， 即 ： 证 书 上 的 数 字 签 名 证 书 在 有 效 期 内 签 名 证 书 通 常 遵 照 X.509标 准 制 成 ， 必 须 含 有 下 列信 息 ： 版 本 号 ： 表 示 证 书 的 版 本 序 列 号 ： 由 证 书 颁 发 者 分 配 的 证 书 的 唯 一 标 识符 签 名 密 钥 持 有 人 的 名 字 签 名 算 法 标 识 符 ： 用 于 说 明 本 证 书 所 用 的 数 字签 名 算 法 主 体 公 钥 信 息 证 书 的 开 始 有 效 和 终 止 日 期 提 出 问 题 如 何 将 智 能 卡 与 数 字 签 名联 系 起 来 ？解 决 问 题 实 现 数 字 签 名 卡 5、 数 字 签 名 卡 的 优 点CPU卡 特 有 的 硬 件 制 造 工 艺 可 以 抵 御 物 理 、 电 子 、化 学 方 法 的 攻 击体 积 小 ， 便 于 携 带COS可 以 防 止 攻 击 者 利 用 软 件 方 式 窃 取 卡 内 的 机密 信 息存 储 在 卡 中 的 私 钥 绝 对 安 全 。

自 动 锁 定 保 护总 之 ， CPU卡 是 存 储 私 钥 和 数 字 证 书 的 理 想 介 质 6、 数 字 签 名 卡 的 实 现实 现 条 件 及 要 求 智 能 卡 支 持 某 非 对 称 密 码 算 法 （ RSA、 ECC等 ） 智 能 卡 文 件 系 统 中 需 有 公 钥 文 件 和 私 钥 文 件以 TimeCOS/PK为 例 说 明 数 字 签 名 卡 的 实 现 过 程 TimeCOS/PK支 持 SHA-1算 法 和 RSA算 法 可 在 卡 内 生 成 1024位 RSA密 钥 对 命 令 操 作 一 般 流 程 相 关 指 令 7.3 智 能 卡 防 拔 插 处 理若 智 能 卡 正 在 对 卡 片 的 用 户 数 据 进 行 修 改 （ 如 执行 创 建 文 件 指 令 ， 更 新 EF文 件 的 内 容 等 ） 时 ， 持卡 人 突 然 将 卡 从 读 写 器 中 拔 出 或 移 开 ， 或 者 读 写器 由 于 某 种 原 因 突 然 掉 电 ， 都 有 可 能 造 成 数 据 更新 操 作 中 断 ， 从 而 造 成 卡 内 用 户 数 据 出 错 。

为 了 保 证 数 据 的 完 整 性 ， COS本 身 应 该 具 备 处 理这 种 突 发 事 件 的 能 力 ， 也 就 是 具 有 防 拔 插 处 理 的能 力 掉 电 保 护 机 制 在 COS主 程 序 中 ， 首先 要 判 断 掉 电 标 志 位 ，如 果 标 志 位 为 0 x01，说 明 上 一 条 命 令 没 有执 行 成 功 ， 程 序 将 首先 恢 复 备 份 数 据 将 备 份 区 清 空 ，将 掉 电 标 识 复 位 3种 意 外 状 况 ：1） 在 步 骤 3之 前 发 生 断 电 无 影 响2） 在 步 骤 3-5之 间 发 生 断 电 进 入 数 据 安 全 写 恢 复 流 程3） 在 步 骤 5之 后 发 生 断 电 无 影 响数 据 备 份 举 例 数 据 备 份 格 式 示 例在 创 建 文 件 的 时 候 留 出 一 定 大 小 的 区 域 ， 用 来备 份 数 据 备 份项 数 数 据地 址 数 据长 度 数 据内 容 数 据地 址 数 据长 度 数 据内 容 1字 节 2字 节 1字 节 2字 节 1字 节 数据安全写恢复流程 7.4 智 能 卡 的 安 全 使 用 IC卡 使 用 时 ， 要 与 读 写 器 相 互 确 认 ， 以 防 止 伪卡 或 插 错 卡 。

使 用 过 程 ：1. 插 卡 ： 读 写 器 向 卡 加 电 ， 并 发 复 位 信 号 ， 令 卡初 始 化 ， 做 好 交 易 准 备 ， 卡 发 出 应 答 信 号 ATR；2. 读 写 器 鉴 别 卡 的 真 伪 ；3. 卡 鉴 别 读 写 器 的 真 伪 ；4. 检 查 卡 是 否 列 入 黑 名 单 ； 5. 鉴 别 持 卡 人 的 身 份 ： 通 常 采 用 密 码 比 较的 方 法 ， 即 由 持 卡 人 输 入 密 码 ， 与 卡 内密 码 比 较 ；6. 检 查 上 次 交 易 是 否 完 成 ， 未 完 成 ， 卡 应有 自 动 恢 复 数 据 的 功 能 ；7. 根 据 应 用 需 求 进 行 交 易 ；8. 拔 卡 7.5 安 全 操 作 相 关 的 基 本 命 令基 本 安 全 命 令6.5.1 Verify PIN（ 验 证 口 令 ）6.5.2 Unblock（ 解 锁 口 令 ）6.5.3 Get Challenge（ 取 随 机 数 ）6.5.4 External Authentication（ 外 部 认 证 ）6.5.5 Internal Authentication（ 内 部 认 证 ） 7.5 安 全 操 作 相 关 的 基 本 命 令RSA算 法 相 关 命 令6.5.6 Generate RSA Key（ 生 成 公 私 钥 对 ）6.5.7 Data Compress（ 数 据 压 缩 ）6.6.5 Data Encrypt（ 数 据 加 密 ）6.5.9 Data Decrypt（ 数 据 解 密 ）6.5.10 Digital Signatures（ 数 字 签 名 ）6.5.11 Signatures Verify（ 签 名 验 证 ） 7.5.1 Verify PIN（ 验 证 口 令 ）1、 命 令 功 能 描 述 用 于 校 验 命 令 数 据 域 的 口 令 密 钥 正 确 性 。

在 满 足 口 令 密 钥 的 使 用 权 限 时 才 可 执 行 该 命 令 若 口 令 验 证 成 功 ， 则 系 统 安 全 状 态 寄 存 器 的 值被 置 成 该 密 钥 的 后 续 状 态 ， 同 时 口 令 错 误 计 数器 被 置 成 初 始 值 若 验 证 错 误 ， 则 口 令 可 试 次 数 减 1， 若 口 令 已 被锁 死 ， 则 不 能 再 执 行 该 命 令 当 口 令 长 度 为 8字 节 时 ， 可 用 Unblock命 令 对 其进 行 解 锁 2、 命 令 报 文 格 式代 码 长 度 （ byte） 值 （ Hex） 描 述CLA 1 00/04 -INS 1 20 -P1 1 00 -P2 1 XX 口 令 密 钥 标 识 号Lc 1 02-08 -DATA 02-08 XXXX 外 部 输 入 的 口 令 密 钥Le - - 不 存 在说 明 ： 密 钥 标 识 在 Write Key时 给 出3、 响 应 报 文 数 据不 存 在 4、 响 应 报 文 状 态 码 90 00 63 CX 还 剩 X次 可 试 机 会 当 卡 片 回 送 63C0时 ， 表 示 不 能 重 试 口 令 密 钥 ，此 时 再 使 用 Verify PIN命 令 时 ， 将 回 送 失 败状 态 码 6983（ 认 证 方 法 锁 死 ）5、 命 令 使 用 示 例 1 预 设 环 境 正 确 的 PIN值 为 11 22 33 44 ， 设 其 密 钥 标 识号 为 01 ， 错 误 计 数 器 值 为 33 命 令 报 文 1： APDU： 00 20 00 01 04 11 22 33 44 响 应 报 文 1： 90 00 错 误 计 数 器 值 ： 33 命 令 报 文 2 APDU： 00 20 00 01 04 11 22 33 33 响 应 报 文 2： 63 C2 错 误 计 数 器 值 ： 32 命 令 报 文 3 APDU： 00 20 00 01 04 11 22 33 44 响 应 报 文 3： 90 00 错 误 计 数 器 值 ： 335、 命 令 使 用 示 例 2 预 设 环 境 正 确 的 PIN值 为 11 22 33 44 ， 设 其 密 钥 标 识 号 为01 ， 错 误 计 数 器 值 为 33 命 令 报 文 1 APDU： 00 20 00 01 04 11 22 33 44 响 应 报 文 1： 90 00 错 误 计 数 器 值 ： 33 命 令 报 文 2 APDU： 00 20 00 01 04 11 22 33 33 响 应 报 文 2： 63 C2 错 误 计 数 器 值 ： 32 命 令 报 文 3 APDU： 00 20 00 01 04 11 22 22 22 响 应 报 文 3： 63 C1 错 误 计 数 器 值 ： 31 命 令 报 文 4 APDU： 00 20 00 01 04 11 11 11 11 响 应 报 文 4： 63 C0 错 误 计 数 器 值 ： 30 命 令 报 文 5 APDU： 00 20 00 01 04 44 33 22 11 响 应 报 文 5： 69 83 错 误 计 数 器 值 ： 30 7.5.2 Unblock（ 解 锁 口 令 ）1、 命 令 功 能 描 述 用 于 解 锁 被 锁 定 的 8字 节 的 口 令 只 有 满 足 该 解 锁 口 令 使 用 条 件 且 该 解 锁 口 令 未 被锁 死 时 才 能 执 行 此 命 令 ， 该 命 令 不 改 变 安 全 状 态 若 解 锁 口 令 核 对 成 功 ， 则 新 口 令 取 代 原 有 口 令 ，且 将 口 令 错 误 计 数 器 和 解 锁 口 令 错 误 计 数 器 恢 复成 原 始 值 若 解 锁 口 令 失 败 ， 则 解 锁 口 令 可 再 试 次 数 减 1，如 果 解 锁 口 令 锁 死 ， 解 锁 口 令 无 法 再 被 解 锁 。

2、 命 令 报 文 格 式3、 响 应 报 文 数 据不 存 在4、 响 应 报 文 状 态 码略代 码 长 度 （ byte） 值 （ Hex） 描 述CLA 1 80 -INS 1 2C -P1 1 00 -P2 1 XX 解 锁 口 令 密 钥 标 识Lc 1 10 -DATA 16 XXXX 8字 节 解 锁 口 令 +8字 节 新 口 令Le - - 不 存 在 5、 命 令 使 用 示 例 预 设 环 境 某 PIN密 钥 被 锁 ， 要 求 用 密 钥 标 识 号 为 06的 口令 解 锁 密 钥 进 行 解 锁 （ 新 口 令 为 01 02 03 04 05 06 07 08） ， 解 锁 密 钥 使 用 权 =0 xF0、 更 改 权=0 xEF、 错 误 计 数 器 =0 x33、 8字 节 解 锁 口 令=11 22 33 44 55 66 77 88 命 令 报 文 APDU： 80 2C 00 06 10 11 22 33 44 55 66 77 88 01 02 03 04 05 06 07 08 响 应 报 文 90 00 7.5.3 Get Challenge（ 取 随 机 数 ）1、 命 令 功 能 描 述 请 求 一 个 用 于 安 全 相 关 过 程 （ 如 安 全 报 文 ）的 随 机 数2、 命 令 报 文 格 式 代 码 长 度 （ byte） 值 （ Hex） 描 述CLA 1 00 -INS 1 84 -P1 1 00 -P2 1 00 -Lc 1 - 不 存 在 DATA 16 - 不 存 在Le 1 04-10 要 求 卡 片 返 回的 随 机 数 长 度 3、 响 应 报 文 数 据随 机 数 ， 长 度 为 Le个 字 节4、 响 应 报 文 状 态 码略5、 命 令 使 用 示 例略 7.5.4 Internal Authentication（ 内 部 认 证 ）1、 命 令 功 能 描 述 提 供 了 利 用 接 口 设 备 发 来 的 随 机 数 和 自 身 存储 的 相 关 密 钥 进 行 数 据 认 证 的 功 能 。

在 满 足 该 密 钥 的 使 用 条 件 时 才 能 执 行 此 命 令 参 看 流 程 图 2、 内 部 认 证 过 程 内 部 认 证 是 读 卡 器 对 卡 片 的 认 证 ， 认 证 过 程如 下 图 所 示 ：终 端 方 向 卡 片产 生 1个 8字 节 随 机 数 RNDIFD送 RNDIFD作 内 部 认 证 用 指 定 的 DES加 密 密 钥 对 随机 数 RNDIFD进 行 DES加 密运 算 ， 产 生 鉴 别 数 据 D1即 ： D1=DES(K, RND IFD)送 D1用 与 卡 片 DES加 密 密 钥 相 同 密 钥对 RNDIFD进 行 DES解 密 运 算 ，产 生 D2， 后 比 较 D1和 D2 即 ：1） D2=DES-1(K, RNDIFD)2） D1?=D2 3、 命 令 报 文 格 式代 码 长 度 （ byte） 值 （ Hex） 描 述CLA 1 00 -INS 1 88 -P1 1 00 加 密01 解 密02 计 算 MACP2 1 XX DES密 钥 标 识 号Lc 1 XX -DATA XX XX.XX 认 证 数 据Le 1 00 -说 明 ： P1=00表 示 进 行 加 密 运 算 ， 密 钥 类 型 是 DES加 密 密 钥 P1=01表 示 进 行 解 密 运 算 ， 密 钥 类 型 是 DES解 密 密 钥 P1=02表 示 进 行 MAC运 算 ， 密 钥 类 型 是 DES& MAC密 钥 4、 响 应 报 文 数 据 相 关 认 证 数 据 ， 即 DES运 算 的 结 果 。

5、 响 应 报 文 状 态 码 略6、 命 令 使 用 示 例 1 预 设 环 境 密 钥 标 识 号 =01； 密 钥 类 型 是 DES加 密 密 钥 ； 使 用 权 限=0 xF0； 更 改 权 限 =0 xEF， 16字 节 密 钥 为“ 57415443484441544154696D65434F53”； 读 卡 器 产 生的 随 机 数 为 “ 1122334455667788” 命 令 报 文 APDU： 00 88 00 01 08 11 22 33 44 55 66 77 88 响 应 报 文 07 CB F6 15 E7 D7 2F 96 90 00 DES加 密 结 果 BACK TO 鉴 别 7、 命 令 使 用 示 例 2 预 设 环 境 密 钥 标 识 号 =01； 密 钥 类 型 为 DES解 密 密 钥 ； 使 用 权 限 =0 xF0； 更 改 权 限 =0 xEF， 16字 节 密 钥 为 “ 57415443484441544154696D65434F53”； 待 解 密 数 据 为 “ 07CBF615E7D72F96 ” 命 令 报 文 APDU： 00 88 01 01 08 07 CB F6 15 E7 D7 2F 96 响 应 报 文 11 22 33 44 55 66 77 88 90 00 8、 命 令 使 用 示 例 3 预 设 环 境 密 钥 标 识 号 =01； 密 钥 类 型 为 DES& MAC解 密 密 钥 ； 使 用 权 限 =0 xF0； 更 改 权 限 =0 xEF， 16字 节 密 钥 为 “ 57。