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1、接触式逻辑加密卡技术,电子与信息工程学院,提 纲,接触式逻辑加密卡存储结构与安全技术 典型卡型剖析：SLE4406卡 SLE4442卡 AT88SC1608卡 接触式逻辑加密卡的读写控制 典型卡型剖析：SLE4442卡 时序分析与读、写、密码校验程序,接触式逻辑加密卡组成,Security Memory Card,逻辑加密卡特性,组成：非易失性存储器+硬件加密逻辑； 芯片：专门为IC卡设计的芯片（ASIC）； 安全性：具有安全控制逻辑，安全性能较好； 多种安全措施：PIN、EC、FUSE、TC、多存储器（ROM、PROM、EEPROM并存）、多分区存储结构。 通信协议：支持ISO7816国际标
2、准。 适用场合：有一定安全要求的场合，如IC卡电话、网吧卡、加油卡、保险卡、驾驶卡、借书卡、小额电子钱包等。,SLE4406存储分布图和计数规则,计数规则 发行后，用户区进入计数状态，为5位8进制计数器，但第5位计数器只有4位可用，因此最大计数值为20480。 说明： 计数区按位写0，按字节 借位擦除，如： 11111111 00000000 擦成： 11111110 11111111,SLE4406操作方式,检查发行标志位是否为1，是则可以校验传输密码 先将密码计数器-1，然后比较密码，校验正确则密码计数器恢复，允许写入发行商代码，将控制位写为0（发行）。允许初始化计数器（擦除第2-5字节并
3、重新写入），此操作将撕毁传输密码并不可恢复。 一旦控制位为0，表示已发行，将不能再更改发行商代码。第2-5字节成为5位计数器，只能写0及借位擦除。,SLE4406保密特性,典型逻辑加密卡SLE4442,按字节操作，可反复应用 多存储器结构 *位 型主存储器。 *1位 型保护存储器。 * 位 型加密存储器 安全性：用户密码（3字节）+密码错误计数（3次）+PROM保护 线串行连接协议，满足 ISO7816同步传送协议,SLE4442存储结构,SLE4442存储器分配（一）,主存储器(main memory)：EEPROM型，256B 按字节操作，字节地址0255（00HFFH）， 所有单元可任意
4、读取。 主存储器可分为两个数据区： 保护数据区：00H-1FH，用户密码+熔丝保护（擦除、写 当校验用户密码正确且熔丝未熔断时允许进行擦除和写入操作，否则不允许 熔丝：保护存储器中第n位（n=031）对应主存储器中第n个字节，1未熔断，0熔断。 应用数据区 ：20H-FFH。用户密码保护（擦除、写）,SLE4442存储器分配（二）,保护存储器（protection memory)：PROM型，32bits 按位操作，位地址031 每位相当于主存储器保护数据区对应字节单元的控制熔丝（FUSE），相应位为1时该字节可擦写，为0时不可 保护存储器可任意读出，但需校验密码正确方能写入，一经写入（从1变
5、为0）不可再擦除，可理解为FUSE一经熔断不可再恢复。,SLE4442存储器分配（三）,加密存储器(security memory)： EEPROM型，4B 按字节操作，字节地址03 字节0：（Erroe Counter），低3位有效， 可任意读、写， 用户密码校验成功方可擦除。 字节1，2，3：3字节 PSC（可编程加密代码） PSC校验成功前不可读，只能进行比较操作； 密码“比较”成功后才可以进行读出、写入和擦除。,典型逻辑加密卡AT88SC1608,按字节操作，可反复应用 存储容量：16Kbits 安全性：三重密码+熔丝+读写控制位 单存储器、多存储分区结构 标志数据区：制造商、发行商代
6、码。 控制数据区：SC（2字节）、EC、Erase key。 应用数据区：4个、各自独立 线串行连接协议，满足 ISO7816同步传送协议,SC1 一区密码,AT88SC1608存储器分配（一）,标志数据区：验证卡片真伪的重要标识 制造商代码区FZ （Fabrication Zone ），2B 记录卡芯片生产商的特定信息（例如：生产批号、日期、特别制定的特征代码） FUSE1熔断前，可读，可更改 FUSE1熔断后，只读，不可更改 发行商代码区IZ （Issuer Zone ），8B 用于记录卡片发行商的特定信息（例如：发行批号、日期、地区范围编号、特定用户编号等特征代码） FUSE2熔断前，可
7、读，可更改 FUSE2熔断后，只读，不可更改,AT88SC1608存储器分配（二）,控制数据区：三重密码+密码错误计数 用户密码SC（Security Code），2B 用户密码错误计数SCAC（Security Code Attempts Counter ），1B （8次） 应用区密码 SC1 SC4，2B 应用区密码错误计数SCAC1 SCAC4，8次 应用区擦除密码EZ14（Erase key ），2B 应用区擦除密码错误计数EnAC （Erase key Attempts Counter ，=1,2,3,4）， 8次,AT88SC1608存储器分配（三）,应用数据区：14，各自独立，特
8、性相同 存储用户的相关数据记录 。 第1位为写保护位（P1） ；第2位为读保护位（R1），均为1有效（可读/写）,实训3 接触式逻辑加密卡读写操作,准备： 确认电源正、负极，按标志正确连接接触式IC卡读写器的电源线及串口线，注意电源+5V与地不可接反。 打开接触式IC卡读写器读写操作软件DEMO，确认通信正常。 将实验白卡插入接触式IC卡读写器插卡槽，自动测卡进入卡操作界面。 SLE4442卡密码：FFFFFFH AT88SC1608卡密码：F0F0H或A5A5H,SLE4442读写操作,读卡：记录卡密码、卡错误计数值，主存储器存储结构（各区域名称、地址范围、字节数）、存储内容和读出条件。 写
9、卡：对主存储器各区域进行写入/擦除操作，记录操作结果，总结各区域写入/擦除条件。 密码操作： （1）修改密码：在未通过和已通过密码校验二种情况下分别修改密码，记录操作结果，总结修改密码的条件。 （2）恶意猜测密码：在未通过密码校验的情况下输入错误密码，记录此时的读卡、写卡结果。 注意： 修改密码后必须及时还原密码为FFFFFFH。 猜测密码错误次数不得超过2次！以免锁卡！,AT88SC1608读写操作,读卡：在未通过和已通过密码校验二种情况下记录存储器存储结构（各区域名称、地址范围、字节数）、存储内容和读出条件。 写卡：在未通过和已通过密码校验二种情况下对存储器各区域进行写入/擦除操作，记录操
10、作结果，总结各区域写入/擦除条件。 熔丝操作：模拟熔断，对存储器各区域进行写入/擦除操作，记录操作结果，总结熔断操作对各区域的保护作用。 注意： 修改密码后必须及时还原密码。 猜测密码错误次数不得超过8次！以免锁卡！ 只允许模拟熔断，不可熔断，否则将无法恢复。,任 务,设计IC卡网吧收费机 基本要求： 1、判断是否SLE4442卡 2、读卡，根据读出的发行商标志判断是否本网吧的卡。读出卡中余额，判断是否允许上网。 3、校验密码，密码正确为合法卡。 4、写卡，扣款后允许上网，时间到则继续扣款，直至停止上网或余额不足。 进阶要求 实现网吧收费机与PC机的通信,硬件设计SLE4442引脚分配,C1：
11、Vcc(Supply Voltage) C2： RST(Reset) C3：CLK(Serial Clock) C4： （NC） C5：GND C6：I/O(Bidirectional serial data ,open drain) C7： （NC） C8： （NC）,SLE4442接口电路,软件设计SLE4442操作时序,通信协议：2线连接协议，满足ISO7816同步传送协议 数据传输：CLK信号下降沿有效。 复位和复位响应(Reset and Answer-to-Reset)： 上电后启动芯片，符合7816 命令(Command)： 命令=开始+（控制字+地址字+数据字）+附加脉冲+停止
12、 操作模式（Mode）： 读数据：输出数据模式（OUTGOING DATA MODE）： 写入、擦除、校验：处理模式（PROCESSING MODE）,复位和复位响应(Reset and Answer-to-Reset)：SLE4442上电后，读写器首先应给出复位（Reset）命令并等待接收来自卡的复位响应ATR（Answer-To-Reset）。,复位和复位响应(Reset and Answer-to-Reset),复位响应：符合 ISO78163标准的ATR 当RST为高时，送第一个时钟脉冲（脉冲0）使地址计数器清0（复位）。 当RST线从高状态（H状态）置到低状态（L状态）时，第一个数据
13、位（主存储器字节0的LSB）的内容被送到I/O上。若连续输人32个时钟脉冲（脉冲132），主存储器中的前4个字节（4 * 8位= 32位）地址单元中的内容被读出（复位响应）。 在第 33个时钟脉冲（脉冲32）的下降沿，IO线被置成高阻状态（状态Z）而关闭（复位和复位响应过程结束）,;*复位子程序* * RESET: CLR RST CLR CLK CLR IO LCALL DELAY_12 LCALL DELAY_12 SETB RST LCALL DELAY_12 SETB CLK LCALL DELAY_12 CLR CLK LCALL DELAY_12 CLR RST LCALL DEL
14、AY_12,MOV B,#20H RESET0:SETB CLK LCALL DELAY_12 CLR CLK LCALL DELAY_12 DJNZ B,RESET0 SETB IO RET,如何读出复位应答呢,；4442 串行输出一个字节子程序，即MCU读入一个字节 SHIN: CLR CLK PUSH B MOV B,#08H X43: LCALL DELAY SETB CLK MOV C,IO RRC A LCALL DELAY CLR CLK DJNZ B,X43 POP B RET,将RESET程序中的32个脉冲换为 调用SHIN子程序4次，读入4个字节的ATR,命令（Comman
15、d）,复位响应以后，芯片等待着命令。 命令=开始+（控制字+地址字+数据字）+附加脉冲+停止 。 开始：在CLK为高状态（H）期间，I/O的下降沿为开始状态。 停止：在CLK为高状态（H）期间，I/O的上升沿为停止状态。,SLE4442操作命令,；*命令子程序* ;该子程序送出三字节的SLE4442命令 ;入口参数:COM为控制字,ADDR为地址字,DAT为数据字 COMMAND:SETB CLK LCALL DELAY_12 CLR IO ;开始 LCALL DELAY CLR CLK LCALL DELAY MOV A,COM；送命令字 LCALL SHOUT MOV A,ADDR；送地址字 LCALL SHOUT MOV A,DAT；送数据 LCALL SHOUT LCALL DELAY CLR IO LCALL DELAY SETB CLK；附加脉冲 LCALL DELAY SETB IO;停止 RET,怎样向卡中写入一个字节？,； sle4442 串行输入一个字节函数, 即MCU向卡写入一字节 SHOUT: PUSH B MOV B,#08H X42: RRC A MOV IO,C NOP SETB CLK LCALL DELAY CLR CLK LCALL DELAY DJNZ B,X42 POP B RET,操
