解析如何成功實(shí)施非接觸CPU卡項目

2010/01/20

　　近兩年，隨著(zhù)非接觸IC卡技術(shù)在國內的逐步推廣，非接觸應用以其快捷方便的操作方式，開(kāi)始逐步替代傳統現金的支付方式，成為公共交通、城市通卡建設的首選技術(shù)

　　目前，據統計，全國已經(jīng)約有170多個(gè)大中城市都推出了城市一卡通項目，發(fā)卡量已超過(guò)1.5億多張。在這些項目當中，大約95%以上使用的都是非接觸邏輯加密卡，比如最為著(zhù)名的Philips公司（現NXP）的Mifare 1卡片。早期，由于這種產(chǎn)品價(jià)格低廉，交易流程、系統價(jià)格均較為簡(jiǎn)單，從而受到了許多用戶(hù)的青睞，對非接觸IC卡的大規模市場(chǎng)應用推廣也起到了功不可沒(méi)的作用。

　　但是，隨著(zhù)非接觸邏輯加密卡的不斷應用以及市場(chǎng)上出現的對一卡多用的需求，非接觸邏輯加密卡技術(shù)的不足之處也顯示出它難以滿(mǎn)足更高的安全性和更復雜的多應用的需求。為此，出于安全、互聯(lián)互通等各方面的考慮，建設部從07年開(kāi)始倡導和組織了關(guān)于《建設事業(yè)非接觸式CPU卡芯片技術(shù)要求》以及《建設事業(yè)非接觸式CPU卡COS技術(shù)要求》的編寫(xiě)制定工作，并在昆山、上海、合肥、江陰等地開(kāi)始了第一批試點(diǎn)工作。因此，不難想象，隨著(zhù)今后建設部城市互聯(lián)互通工作的進(jìn)一步展開(kāi)，比如許多現在新上的項目都已經(jīng)開(kāi)始應用非接觸CPU卡，非接觸CPU卡技術(shù)勢必將會(huì )成為一種主流技術(shù)，從而在技術(shù)上實(shí)現對非接觸邏輯加密卡的更新?lián)Q代。

　　因此，本文將對如何成功實(shí)施非接觸CPU卡項目，以及它與邏輯加密卡的不同之處做一簡(jiǎn)單對比陳述，主要涉及密鑰管理、交易流程、PSAM卡、卡片個(gè)人化等各方面，并針對卡片與機具的兼容性、多應用的擴展、安全性與交易速度的權衡等問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。

一、系統架構的變化改造

　　非接觸CPU卡與非接觸邏輯加密卡相比，擁有獨立的CPU處理器和芯片操作系統，所以可以更靈活的支持各種不同的應用需求，更安全的設計交易流程。但同時(shí)，與非接觸邏輯加密卡系統相比，非接觸CPU卡的系統顯得更為復雜，需要進(jìn)行更多的系統改造，比如密鑰管理、交易流程、PSAM卡以及卡片個(gè)人化等。

1.1 密鑰管理和認證機制

　　眾所周知，密鑰管理系統（Key Management System），也簡(jiǎn)稱(chēng)KMS，是IC卡項目安全的核心。如何進(jìn)行密鑰的安全管理，貫穿著(zhù)IC卡應用的整個(gè)生命周期。

　　非接觸邏輯加密卡的安全認證依賴(lài)于每個(gè)扇區獨立的KEYA和KEYB的校驗，可以通過(guò)扇區控制字對KEYA和KEYB的不同安全組合，實(shí)現對扇區數據的讀寫(xiě)安全控制。

　　由于KEYA和KEYB的校驗機制，只能解決卡片對終端的認證，而無(wú)法解決終端對卡片的認證，即我們俗稱(chēng)的“偽卡”的風(fēng)險，所以通常在采用非接觸邏輯加密卡的時(shí)候，還會(huì )使用卡片認證碼的機制。

　　而非接觸CPU卡可以通過(guò)內外部認證的機制，以及象建設部定義的電子錢(qián)包的交易流程，可靠地滿(mǎn)足不同的業(yè)務(wù)流程對高安全和密鑰管理的需求。對電子錢(qián)包圈存可以使用圈存密鑰，消費可以使用消費密鑰，清算可以使用TAC密鑰，更新數據可以使用卡片應用維護密鑰，卡片個(gè)人化過(guò)程中可以使用卡片傳輸密鑰、卡片主控密鑰、應用主控密鑰等，真正做到一鑰一用。

　　實(shí)施非接觸CPU卡項目，可以使用密鑰版本的機制，即對于不同批次的用戶(hù)卡，使用不同版本的密鑰在系統中并存使用，達到密鑰到期自然淘汰過(guò)渡的目的，逐步更替系統中所使用的密鑰，防止系統長(cháng)期使用帶來(lái)的安全風(fēng)險。

　　實(shí)施非接觸CPU卡項目，還可以使用密鑰索引的機制，即對于發(fā)行的用戶(hù)卡，同時(shí)支持多組索引的密鑰，假如當前使用的密鑰被泄漏或存在安全隱患的時(shí)候，系統可以緊急激活另一組索引的密鑰，而不用回收和更換用戶(hù)手上的卡片。

　　因此，要成功實(shí)施非接觸CPU卡項目，需要一個(gè)完善的密鑰管理系統，能支持多種不同用途的密鑰，并支持密鑰版本和密鑰索引的機制。

1.2交易流程

　　非接觸邏輯加密卡的交易流程比較簡(jiǎn)單，通過(guò)認證K E Y A或者KEYB，達到操作安全權限，就可以直接進(jìn)行交易操作，增加或者減少錢(qián)包金額。非接觸CPU卡的交易分為圈存交易和消費交易等，不同的交易類(lèi)型，擁有不同的交易流程和安全機制。在非接觸CPU卡的交易中，交易數據與交易過(guò)程中的相互認證緊緊結合在了一起，使得交易更加安全和嚴謹。同時(shí)，非接觸CPU卡也通過(guò)卡內自增的交易流水號以及卡片計算的交易TAC碼保證了交易的唯一性和可追蹤性



1.3 PSAM卡

　　在非接觸邏輯加密卡的系統中，PSAM卡主要使用卡片認證密鑰和各扇區的KEYA、KEYB密鑰來(lái)產(chǎn)生非接觸邏輯加密卡操作所需要的各扇區的KEYA和KEYB認證碼，交易信息不直接參與運算。

　　而在非接觸CPU卡系統中，PSAM卡通常用來(lái)計算和校驗消費交易過(guò)程中出現的MAC碼，同時(shí)在計算的過(guò)程中，交易時(shí)間、交易金額、交易類(lèi)型等交易信息也都參與運算，使得交易更安全更可靠。某些情況下，非接觸CPU卡系統中的PSAM卡還可以用來(lái)支持安全報文更新數據時(shí)MAC的計算，以及交易TAC的驗證。因此，與非接觸邏輯加密卡系統相比，非接觸CPU卡系統中的PSAM卡支持更廣泛的功能，也更為靈活、安全和復雜。通常非接觸CPU卡系統的PSAM卡還支持不同的密鑰版本。

1.4卡片個(gè)人化

　　非接觸邏輯加密卡的個(gè)人化比較簡(jiǎn)單，主要包括數據和各扇區KEYA、KEYB的更新，期間所有敏感數據包括KEYA和KEYB都是直接以明文的形式更新。而非接觸CPU卡的個(gè)人化通常可以分為卡片洗卡和卡片個(gè)人化兩個(gè)獨立的流程，前者創(chuàng )建卡片文件結構，后者更新個(gè)人化數據，并注入相應的密鑰。在信息更新和密鑰注入的過(guò)程中，通常都采用安全報文的方式，保證數據和密鑰更新的正確性和安全性。而且密鑰注入的次序和相互保護的依存關(guān)系，也充分體現了密鑰的安全設計，比如卡片主控密鑰通常被用來(lái)保護導入應用主控密鑰，應用主控密鑰通常被用來(lái)保護導入其它應用密鑰，比如消費密鑰等。因此，要成功實(shí)施非接觸CPU卡項目，必須和密鑰管理系統配合，建立一套安全和完善的卡片個(gè)人化系統，并配備相應的HSM硬件加密機或者密鑰母卡，來(lái)實(shí)現個(gè)人化流程中密鑰的安全存儲和運算。

二、項目實(shí)施中注意事項

　　在非接觸CPU卡的推廣過(guò)程中，還有一些需要特別注意和著(zhù)重解決的問(wèn)題。

2.1 卡片與機具的兼容性測試

　　首當其沖的是卡片與機具的兼容性問(wèn)題。雖然ISO和眾多規范已經(jīng)定義了非接觸CPU卡和機具終端之間的電氣特性和數據協(xié)議，但是到目前為止國內眾多的非接觸CPU卡項目的實(shí)施經(jīng)驗，無(wú)不顯示出卡片與機具的兼容性是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。同一種機具，可能會(huì )無(wú)法支持不同卡商的卡片；同一個(gè)卡商的卡片，可能在這個(gè)機具上能正常交易，在另一個(gè)機具上就無(wú)法使用。甚至，同一張卡片，和同一個(gè)機具，做某一種交易能成功，做另一種交易就失敗。究其原因，這里面有不同的卡片和機具提供商對規范的不同理解，也有一些是屬于項目實(shí)施過(guò)程中的歷史技術(shù)原因。

　　因此，要成功實(shí)施非接觸CPU卡項目，大量的深入的全面的現場(chǎng)測試，是克服卡片和機具兼容性問(wèn)題的不二法門(mén)。

2.2 多應用擴展和開(kāi)放平臺

　　采用非接觸CPU卡的一個(gè)很重要的原因就是非接觸CPU卡可以很好的支持多應用擴展，自定義不同的應用交易流程。在多應用擴展的設計階段，如何盡量符合已有的規范，更開(kāi)放地適應不同供應商，是非接觸CPU卡項目能否長(cháng)期順利的推廣的重要保障。封閉式的系統，歷史已經(jīng)證明，都往往是短命的，不成功的，無(wú)法大范圍推廣的失敗者，這里面既涉及未來(lái)供應商的非充分競爭，也影響了供應商對相應產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和投入的長(cháng)期信心。

2.3 安全性與交易速度的權衡

　　安全性和交易速度，是非接觸CPU卡項目中老生常談的兩個(gè)問(wèn)題，也幾乎是每個(gè)非接觸CPU卡項目不得不面對的問(wèn)題。快捷的交易速度，是采用非接觸IC卡技術(shù)的一個(gè)重要原因。但是，片面追求交易速度，甚至以犧牲安全性為代價(jià)，又是一個(gè)得不償失的做法。因為，沒(méi)有可靠的安全性，也就失去了采用IC卡技術(shù)尤其是非接觸CPU卡技術(shù)的意義。而同時(shí)，安全性往往又必然要消耗一定的交易時(shí)間，降低了交易的速度。因此，對于安全性和交易速度這一對矛盾體，需要系統的設計者，根據實(shí)際的業(yè)務(wù)需要，好好的權衡和把握，找到兩者的平衡點(diǎn)。

　　在考慮安全性和交易速度的同時(shí)，尤其在進(jìn)行交易速度優(yōu)化之后，特別需要進(jìn)行全面的流程測試和異常交易測試，確保交易速度優(yōu)化不會(huì )造成不同交易各個(gè)階段的影響，甚至產(chǎn)生安全漏洞。這方面的教訓，是有很多的。

　　綜上所述，要實(shí)施非接觸CPU卡項目，多方面的考慮系統的實(shí)際需求和各種因素，充分做好系統改造的技術(shù)認證和規劃設計，切實(shí)研究實(shí)施過(guò)程中的諸多技術(shù)問(wèn)題，是項目成功實(shí)施的重要前提和保障。

　　作為一直倡導安全的公司，捷德目前在非接觸CPU卡的應用方面，不僅積極參與了建設部有關(guān)最新標準的制定工作，也為一些城市的一卡通項目提供了非接觸CPU卡，如深圳通等。

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