正確看待MIFARE1卡的安全性問題

文章出處：http://www.xianjuhong.com 作者：中國安防網(wǎng) 人氣： 發(fā)表時間：2009年07月30日

IC卡行業(yè)今年最熱鬧的話題非MIFARE 1卡的安全性問題莫屬了。不僅行業(yè)給予了前所未有的關(guān)注，在政府的推動下，使用部門對IC卡也有了更多的了解。整個業(yè)內(nèi)更是一片嘩然，似乎MIFARE 1卡可以很容易破解，已經(jīng)使用的必須停用或更換，準(zhǔn)備使用的用戶也對MIFARE 1卡敬而遠(yuǎn)之。我們作為非接觸IC卡整體解決方案提供者，獲悉了各種紛紛而至的信息，有些使用者明令禁止門禁系統(tǒng)使用，并在門上加裝了傳統(tǒng)的機械鎖；國內(nèi)和國外的芯片生產(chǎn)廠家推出了CPU卡升級方案；有的廠家甚至拿逐漸為市場淘汰的更容易復(fù)制的低頻ID卡方案來誤導(dǎo)用戶；更有甚者對國外廠家的芯片到了談虎色變的地步。我們到底該如何看待這個事件，MIFARE 1卡的安全性問題給我們帶來了什么呢？

MIFARE 1非接觸式IC卡的優(yōu)點

MIFARE 1非接觸式IC卡是1994年由荷蘭NXP半導(dǎo)體公司發(fā)明，它成功地將射頻識別技術(shù)和IC技術(shù)相結(jié)合，解決了無源（卡中無電源）和免接觸的技術(shù)難題，是電子科技的創(chuàng)新成果。MIFARE 1卡是目前世界上使用量最大、技術(shù)最成熟、性能最穩(wěn)定的感應(yīng)式智能IC卡。它具有以下優(yōu)點：

操作簡單、快捷。由于采用射頻無線通訊，使用時無須插拔卡及不受方向和正反面的限制，所以非常方便用戶使用，完成一次讀寫操作僅需0.1秒，大大提高了每次使用的速度，即適用于一般場合，又適用于快速、高流量的場所。

抗干擾能力強。MIFARE 1卡中有快速防沖突機制，在多卡同時進入讀寫范圍內(nèi)時，也能有效防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，讀寫設(shè)備可一一對卡過行處理，提高了應(yīng)用研究的并行性及系統(tǒng)工作的速度。

可靠性高。MIFARE 1卡與讀寫器之間沒有機械接觸，避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障；而且卡中芯片和感應(yīng)天線完全密封在標(biāo)準(zhǔn)的PVC中，進一步提高了應(yīng)用的可靠性和卡的使用壽命。

安全性好。MIFARE 1卡的序列號是全球唯一的，不可更改；讀寫時卡與讀寫器之間采用三次雙向認(rèn)證機制，互相驗證使用的合法性，而且在通訊過程中所有的數(shù)據(jù)都加密傳輸。此外，卡片各個分區(qū)都有自己的讀寫密碼和訪問機制，卡內(nèi)數(shù)據(jù)的安全得到了有效的保證。

適合于一卡多用。MIFARE 1卡的存儲結(jié)構(gòu)及特點使其能應(yīng)用于不同的場合或系統(tǒng)，尤其適用于政府機關(guān)、公用設(shè)施、學(xué)校、企事業(yè)單位、智能小區(qū)的身份識別、門禁控制、停車場管理、考勤簽到、食堂就餐、娛樂消費、圖書管理等多方面的綜合應(yīng)用，有很強的系統(tǒng)應(yīng)用擴展性，可真正做到“一卡通”。

成本低。隨著MIFARE 1卡的廣泛應(yīng)用，中國不但成為全球最大的卡片生產(chǎn)技術(shù)也為多家國內(nèi)的廠家掌握，使得MIFARE I及其兼容卡的出廠價格大幅下降，大大降低了用戶投資。ISO1443 Type A即是以MIFARE 1卡的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為草案形成的。根據(jù)NXP公司提供的數(shù)據(jù)，全球超過50個國家，650個城市使用MIFARE方案，幾乎都是使用MIFARE 1卡，市場上已經(jīng)使用的MIFARE 1卡片超過10億張。在我國公共交通已超過140個城市在使用的MIFARE 1卡，市場占有率超過70%。同時，眾多的MIFARE讀寫器的生產(chǎn)廠商也為用戶提供了便利、廉價、及時的服務(wù)。

從技術(shù)層面看MIFARE 1卡的安全性問題

2008年，歐美就有研究人士MIFARE 1卡有安全漏洞、可以破解或復(fù)制，引起社會一片嘩然。特別在去年認(rèn)錯 和今年初，我國有關(guān)部門專門針對MIFARE 1卡的安全性問題下發(fā)有關(guān)文件，要求使用MIFARE 1卡的單位，特別是政府機關(guān)、軍隊和城市公交一卡通部門給予高度重視，全面調(diào)查MIFARE 1卡的使用，部分應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)停用，城市公交一卡通部門也都在籌劃著各自的升級方案。

其實MIFARE 1卡安全性問題是個技術(shù)性問題，我們首先要從技術(shù)和市場的角度更改地看待和分析，從而評估使用MIFARE 1卡的系統(tǒng)的安全性，為尋找正確的解決方案打下基礎(chǔ)。

首先，MIFARE 1卡是非接觸式和邏輯加密IC卡。如果是IC卡領(lǐng)域的專業(yè)人士，你會知道，IC卡從安全性角度可分為存儲卡、邏輯加密卡和CPU加密卡。而從讀寫接口方式又可分為接觸式IC卡和非接觸式IC卡。CPU片內(nèi)含CPU芯片，它不僅處理卡片內(nèi)的文件管理，而且也提供加密復(fù)工法處理，大大提高了瞳片的安全性。而邏輯加密卡，從理論上說，一定是能破解的，特別是隨著計算機性能的提高和人們對加密算法的研究。這次MIFARE I安全性能問題的出現(xiàn)正是由于其占絕對優(yōu)勢的市場占有率引起了某此專業(yè)人士的特別關(guān)注，甚至從IC電路晶元的嘗試去研究MIFARE 1卡的芯片，獲取了其加密的基本機制。市場上同樣的非接觸式邏輯加密卡，其安全水平總體來說是一致的，都存在被破解的可能性。

其次，從用戶角度來說，系統(tǒng)的安全性不僅僅取決于卡片的安全性。IC卡應(yīng)用系統(tǒng)是由卡片及卡片數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、讀寫機具及控制軟件、網(wǎng)絡(luò)和計算機（服務(wù)器或工作站）及管理軟件等組成的，系統(tǒng)的安全性是上述各個環(huán)節(jié)的集成。同樣是MIFARE 1卡，卡片的基本加密機制是由NXP決定的，但是在具體應(yīng)用中，不同的系統(tǒng)集成商或機具制造商采用的密鑰體系是不一樣的，可以是整個系統(tǒng)采用一個密鑰、也可能是一個應(yīng)用采用一個密鑰還可以是一張卡一個密鑰或一張卡的一個扇區(qū)是一個密鑰。不同的密鑰體系設(shè)計，它們的安全等級是不同的。NXP公司在其關(guān)于MIFARE 1卡的安全性報告中就明確指出，采用卡片密鑰與卡片UID（Unique Identification Number）綁定的方式可以大大提高系統(tǒng)的安全性。管理軟件的密鑰體系及其數(shù)據(jù)傳輸中加密機制同樣影響著系統(tǒng)的安全性。如果采用公鑰數(shù)字認(rèn)證加密系統(tǒng)，加密涵蓋數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、卡片讀寫的全過程，包括建立健全系統(tǒng)的管理制度，同樣可以提高系統(tǒng)的安全性?？ㄆ瑪?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計也是系統(tǒng)的安全性要素之一。通常，在安全的消費系統(tǒng)設(shè)計時，系統(tǒng)會在每次讀卡消費時在卡片上、機具上記錄每張卡各自的消費流水號，并返回數(shù)據(jù)庫。問題卡片將立刻被打入黑名單，用戶損失可以得到有效控制。

再次，接觸式CPU卡應(yīng)用已經(jīng)形成了一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且得到了廣泛的應(yīng)用。在《建設(shè)事業(yè)集成電路（IC）卡應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（CJ/T166-2006）》中，定義CPU卡是指內(nèi)置CPU、程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間、加密邏輯電路以及操作系統(tǒng)（cos,chip operation system）的微處理器卡。所有的操作都在操作系統(tǒng)的控制之下。數(shù)據(jù)元是指存儲空間里存儲的每一個獨立的數(shù)據(jù)內(nèi)容或信息項。同時指出，CPU卡適用于對卡片的防偽性要求高、數(shù)據(jù)安全性高的應(yīng)用中，能夠非常有效地杜絕對卡片的非法復(fù)制、偽造，以及對卡上數(shù)據(jù)的非法讀寫、篡改等，適用于構(gòu)建一個高安全性的識別與支付的IC卡應(yīng)用系統(tǒng)。其實在我們的日常生活中CPU卡并不鮮見，手機中的SIM卡就是CPU卡，只是它是接觸式CPU卡。勞動和社會保障部早在2000年頒布的《社會保障（個人）卡規(guī)范》和中國人民銀行頒布的《中國金融集成電路（IC）卡應(yīng)用規(guī)范（PBOC 2.0）》都對接觸式CPU卡的非接觸式CPU卡應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和隨著非接觸CPU卡產(chǎn)品在近年的啟用還在不斷的完善中。

MIFARE 1卡的安全性問題的出現(xiàn)實際上也是IC卡應(yīng)用的技術(shù)的不斷發(fā)展，市場應(yīng)用不斷擴大的必然。我們一定要從技術(shù)和市場的角度理發(fā)看待。

MIFARE 1卡 安全性問題的準(zhǔn)確表述

通過上述分析，我們可以這樣表述MIFARE 1卡的安全性問題：

（1）NXP公司已經(jīng)確認(rèn)MIFARE 1卡存在被破解的風(fēng)險，并相信其它邏輯加密卡或早或晚也將會面臨同樣的問題。但是可以明確地說，符合ISO1 444.標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式IC卡與ISO1 8000-2所定義的125KHZ的低頻非接觸式IC卡（俗稱ID卡）在安全性、數(shù)據(jù)傳輸速率、存儲容量等方面在著無與倫比的優(yōu)勢。

（2）盡管MIFARE 1卡出現(xiàn)了安全性問題，并不是說MIFARE 1卡不能再使用了。首先整個系統(tǒng)采用的技術(shù)不同，系統(tǒng)的安全性就不同。要從系統(tǒng)整體去評估安全性，而不能簡單地說，只要是采用MIFARE 1卡，系統(tǒng)就不安全了。其次，系統(tǒng)的安全性是要和它所保護和對象所匹配的，黑客或犯罪分子破壞系統(tǒng)也會考慮成本與風(fēng)險的。系統(tǒng)安全是相地的，則不是安全的風(fēng)險是隨時隨地存在的。畢竟采用MIFARE 1卡的系統(tǒng)技術(shù)成熟，成本低。再有，非接觸式IC卡消費一開始就定義為小額消費，它可能出現(xiàn)被復(fù)制的風(fēng)險損失是極其有限的。因此，除了某些特定的高安全等級的場合，在辦公場所、學(xué)校、工廠、公共服務(wù)領(lǐng)域仍然是適用的。簡單地更換或停用原來使用的MIFARE 1卡系統(tǒng)，將會造成整個社會原有投資的浪費。

（3）對于系統(tǒng)集成商或機具制造高度地重視MIFARE 1卡的安全性問題，提高系統(tǒng)產(chǎn)品的安全性，指導(dǎo)用戶保障系統(tǒng)的安全。城市一卡通的用戶數(shù)巨大，資金周轉(zhuǎn)額高，運營公司更要密切地注視著MIFARE 1卡的安全性問題的發(fā)展，事先做好防危機發(fā)生的應(yīng)對預(yù)案。

（4）越來越多地采用非接觸式CPU卡是一卡通系統(tǒng)和發(fā)展趨勢，系統(tǒng)集成商或機具制造商更加速產(chǎn)品的升級變換。同時，在產(chǎn)品的更新?lián)Q代過程中要注意保護客戶現(xiàn)有資產(chǎn)的價值，提供無縫的升級方案。

出臺國家標(biāo)準(zhǔn) 加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展

我國智能卡應(yīng)用技術(shù)作為國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略的一部分，已經(jīng)有10余年的發(fā)展歷史。智能卡應(yīng)用和行業(yè)和地方標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)初步建立，如中國人民銀行早在1998年就頒布了《中國人民銀行金融集成電路（IC）卡規(guī)范（版本1.0）》，2005年修訂后又發(fā)布《中國金融集成電路（IC）卡規(guī)范（2.0版）》，即通常簡稱的PBOC2.0。建設(shè)部在2002年頒布實施《建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用技術(shù)（CJ/T166-2002）》,2006年修訂為《建設(shè)事業(yè)集成電路（IC）卡應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（CJ/T166-2006）》.2000年國家勞動和社會保障部也頒布了《社會保障（個人）卡規(guī)范》等。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)中CPU卡部分基本是以《ISO/IEC7816(GB/T發(fā)16649)》識別卡-帶觸點的集成電路（IC）卡》為基礎(chǔ)。

同時，從國際標(biāo)準(zhǔn)的角度看，接觸式IC的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一在ISO/IEC7816,但是關(guān)于非接觸式IC卡的標(biāo)準(zhǔn)繁多，如《ISO14443識別卡-非接觸集成電路卡-接近卡》，《ISO1 8000信息技術(shù)-系統(tǒng)間的通信與信息交換-NFC-接口與協(xié)議》，《ISO1 0536識別卡-非接觸集成電路卡-緊耦合卡》，《ISO1 5693識別卡-非接觸集成電路卡-鄰近卡》等等。

隨著非接觸式CPU卡產(chǎn)品技術(shù)（包括雙界面技術(shù)）的成熟和MIFARE 1卡安全性問題事件的促進，國家有關(guān)部門有必要加快非接觸式CPU產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用體系標(biāo)準(zhǔn)制定的步伐，指導(dǎo)IC卡用戶的使用和IC卡產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，避免在無標(biāo)準(zhǔn)或多標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)下，政府和企業(yè)盲目地投入項目或研發(fā)上而造成損失。

總之，我們要正確地看待MIFARE 1卡的安全性問題，處理好由此而帶來的安全隱患，避免給社會帶來巨大的損失，同時，做好向非接觸式CPU卡發(fā)展的準(zhǔn)備工作，以保證IC卡產(chǎn)業(yè)沿著正確的軌道發(fā)展。