CPU卡發(fā)卡程序設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)注意的問題

文章出處：http://www.xianjuhong.com 作者：中國一卡通網(wǎng) 收編   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月28日

    1摘要

    構(gòu)建IC卡應(yīng)用系統(tǒng)過程中，如何定義卡中的數(shù)據(jù)信息（相對邏輯加密卡）或卡中的應(yīng)用類型及其數(shù)據(jù)信息（相對CPU卡）及將數(shù)據(jù)信息寫入卡中，以便應(yīng)用于系統(tǒng)中進(jìn)行交易是一個重要環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)在業(yè)界通常稱為卡片個人化。卡片個人化既可以在專門的設(shè)備機(jī)器上進(jìn)行，以便于對大批量的卡片進(jìn)行個人化；也可以在PC機(jī)上通過連接IC卡讀寫器進(jìn)行，以便于對小批量的卡片進(jìn)行個化。不管硬件設(shè)備如何，都必須設(shè)計一套程序軟件來進(jìn)行個人化。這個程序軟件通常稱為發(fā)卡程序。本文討論CPU卡發(fā)卡程序設(shè)計過程中將會遇到的關(guān)鍵技術(shù)問題及其解決方法。
　　
    CPU卡發(fā)卡大體可分為三個組成部分：（1）卡結(jié)構(gòu)建立；（2）密鑰寫入；（3）個人化數(shù)據(jù)寫入。當(dāng)然，為確保正確發(fā)卡，程序設(shè)計過程中最好是采用一邊建立卡結(jié)構(gòu)，一邊寫入密鑰和個人化數(shù)據(jù)。 　

    2發(fā)卡前的準(zhǔn)備工作
　　
    一般地，卡片供應(yīng)商提供卡片時，已經(jīng)對卡片進(jìn)行過初始化（主要用于對卡片進(jìn)行測試），亦即卡片上已經(jīng)建立了主文件（MF）及主密鑰文件（MF下的Keyfile文件），主密鑰文件中也已寫入了初始卡片主控密鑰。
　　
    在對CPU卡建立特定的卡結(jié)構(gòu)及寫入密鑰和數(shù)據(jù)之前，程序設(shè)計中的第一步應(yīng)該對卡片進(jìn)行外部認(rèn)證。外部認(rèn)證所使用的密鑰正是初始卡片主控密鑰。
　　
    當(dāng)完成外部認(rèn)證后，接下來最好是擦除卡片上已有的卡片結(jié)構(gòu)，然后再開始重新建立卡片結(jié)構(gòu)。
　　
    許多發(fā)卡程序在設(shè)計過程中，沒有考慮到擦除卡片上已有的卡片結(jié)構(gòu)，而是在完成外部認(rèn)證后直接改寫原有卡片的主密鑰文件的卡片主控密鑰。常見問題是由于原有主密鑰文件創(chuàng)建時的空間大小不夠，而發(fā)卡程序試圖寫入除卡片主控密鑰外還想寫入卡片維護(hù)密鑰時，勢必造成寫入空間不夠而導(dǎo)致寫入不成功。
　　
    3密鑰文件的建立與密鑰值的寫入
　　
    為了獨(dú)立地管理一張卡上不同應(yīng)用之間的安全問題，CPU卡中的每一個應(yīng)用放在一個單獨(dú)的ADF中。各個ADF及其下屬各文件數(shù)據(jù)的訪問（包括改寫、讀?。┲荒軕?yīng)用該ADF下的密鑰文件中的密鑰數(shù)值。為討論方便，此處假設(shè)只有一個ADF。 

    用戶卡結(jié)構(gòu)中主要存在以下兩個密鑰文件及相應(yīng)的幾個密鑰： 

    (1)MF下的密鑰文件(簡稱KMF)，其裝載的密鑰是卡片主控密鑰(簡稱CCK，以下同)；
　　
    (2)ADF下的密鑰文件(簡稱KADF)，其裝載的密鑰有應(yīng)用主控密鑰(簡稱ACK，以下同),應(yīng)用維護(hù)密鑰(簡稱AMK)，及其它應(yīng)用密鑰；
　　
    (3)其它密鑰，如口令密鑰PIN，口令解鎖密鑰，DES運(yùn)算密鑰等等。
　　
    3.1密鑰文件的創(chuàng)建 　

    各密鑰文件在建立時必須慎重考慮以下兩個要素:
　　
    (1)文件大小的分配；
　　
    (2)有關(guān)權(quán)限和密鑰使用后的后續(xù)狀態(tài)值的規(guī)定。
　
    密鑰文件的大小分配取決于要裝載的密鑰個數(shù)。每個密鑰均為一條可變長的記錄，每條記錄的長度為密鑰數(shù)據(jù)長度加7。以此可以計算密鑰文件的大小。在發(fā)卡程序設(shè)計過程中，常常會出現(xiàn)因為密鑰文件的大小分配不夠而造成后面的密鑰無法寫入。 　

    密鑰文件建立過程中的有關(guān)權(quán)限和密鑰使用后的后續(xù)狀態(tài)值的規(guī)定一方面起到對密鑰文件本身的安全維護(hù)作用，另一方面也將決定對卡片操作的流程。顯然這個要素至關(guān)重要。
　　
    3.2各密鑰值的寫入
　　
    關(guān)于密鑰值的寫入，關(guān)鍵問題是要弄清楚該密鑰要求以何種形式寫入。通常有以下幾種形式：
　　
    (1)以明文形式寫入（常見的如口令密鑰PIN的寫入）；
　　
    (2)以帶線路保護(hù)的形式寫入（要求計算MAC）；
　　
    (3)以對密鑰值進(jìn)行加密后的密文形式寫入（要求計算DES或3DES）； 　

    (4)以對密鑰值進(jìn)行加密并帶線路保護(hù)的形式寫入（要求計算DES＆MAC）。
　　
    如果密鑰值的寫入要求加密并帶線路保護(hù)，則密鑰值寫入時須對該密鑰值進(jìn)行DES＆MAC計算后以密文形式寫入（當(dāng)然卡片操作系統(tǒng)內(nèi)部會自動將其解釋成明文），帶線路保護(hù)的目的是防止密鑰值在寫入的過程中被劫取。如果不要求帶線路保護(hù)寫入，可直接以明文方式寫入。
　　
    在發(fā)卡程序設(shè)計過程中，尤其要注意卡片主控密鑰、應(yīng)用主控密鑰、應(yīng)用維護(hù)密鑰及其它密鑰之間的關(guān)系及其寫入要求。
　　
    3.2.1卡片主控密鑰與應(yīng)用主控密鑰
　　
    卡片主控密鑰是對整個卡片的訪問起控制作用的密鑰，由卡片生產(chǎn)商寫入，由發(fā)卡方替換為發(fā)卡方的卡片主控密鑰。發(fā)卡程序設(shè)計過程中,在對卡片進(jìn)行任何操作之前,必須使用卡片主控密鑰作外部認(rèn)證,
　　
    應(yīng)用主控密鑰是應(yīng)用的控制密鑰，在卡片主控密鑰控制下寫入。一般地，發(fā)卡方替換卡片的主控密鑰之后，為驗證替換工作正確，再用新的卡片主控密鑰作一次外部認(rèn)證。