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1、SmartCardSmartCard智能卡网吧收费机设计（一 ） 逻辑加密卡的存储结构 与安全特性电子与信息工程学院SmartCardSmartCard教学目标q接触式逻辑加密卡的芯片逻辑组成与安全特性 q按位操作逻辑加密卡的存储结构与安全特性 q多存储器结构逻辑加密卡存储结构与安全特性q多分区逻辑加密卡的存储结构与安全特性 SmartCardSmartCard产品开发智能卡网吧收费机q智能卡网吧收费系统构成：1、网吧卡（小额电子钱包）2、网吧收费机3、PC机网吧管理软件 q开发任务：设计智能卡网吧收费机 1、判断卡的合法性 2、上网计时收费SmartCardSmartCard产品开发之第一步
2、：卡型选择q智能卡网吧收费系统卡型需求分析 小额电子钱包功能，脱机消费（无需 与银行联网消费） 定额收费 防伪造，防非法充值 低成本SmartCardSmartCard网吧卡选型存储卡qAT24C*系列存储卡是否适合用于网吧收费收 费系统？为什么？否！ 存储卡无任何安全措施 易被伪造、非法充值SmartCardSmartCard网吧卡选型CPU卡q在逻辑加密卡和CPU卡中，哪类卡适宜 作为网吧卡？为什么？ CPU卡安全性高 但卡及系统的成本较高 较难实施结论 宜选用逻辑加密卡作为网吧卡SmartCardSmartCard接触式逻辑加密卡逻辑组成Security Memory CardSmart
3、CardSmartCard逻辑加密卡特性q组成：非易失性存储器+硬件加密逻辑； q芯片：专门为IC卡设计的芯片（ASIC）； q安全性：具有安全控制逻辑，安全性能较好； q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 。 q通信协议：支持ISO7816国际标准。 q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。 SmartCardSmartCard网吧卡选型逻辑加密卡产品系列q目前市场上主要的逻辑加密卡系列有哪 些？各有什么特点？ 计数型（按位操作）：AT88SC06、
4、SLE4406多存储器结构（按字节操作）： SLE4442单存储器多分区结构（按字节操作）：AT88SC1604SmartCardSmartCard按位操作的逻辑加密卡按位操作的逻辑加密卡SLE4406q一次性使用，带加密逻辑，按位操作 q计数卡（Token Memory Card），以一次性的计数 方式，从写满的计数器中减“1”，直至存储单元全 减为“0”为止 q104位容量 ，最大可提供20 480计数单位 q3字节传输密码，1位发行标志保护 q常用于具有定额定价的消费系统中，如公用电话 卡、预付费加油卡、停车计费卡、游乐园消费卡 等 SmartCardSmartCardSLE4406存储
5、分布图和计数规则 q 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 SmartCardSmartCardSLE4406操作方式q检查发行标志位是否为1，是则可以校验传输密 码q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字节并重新写入），此操作将撕毁传输 密码并不可恢复。q一旦控制位为0，表示已发行，
6、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。 SmartCardSmartCardSLE4406保密特性 SmartCardSmartCard多存储器逻辑加密卡多存储器逻辑加密卡SLE4442q按字节操作，可反复应用 q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 q 安全性：用户密码（3字节）+密码错误计 数（3次）+PROM保护 q线串行连接协议，满足 ISO7816同步传 送协议 SmartCardSmartCardSLE4442存储结构SmartCardSmartCardSLE4442存储器分配（一）q主存储器(main
7、 memory)：EEPROM型，256B按字节操作，字节地址0255（00HFFH），所有单元可任意读取。 q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）SmartCardSmartCardSLE4442存储器分配（二）q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
8、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 q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变为0）不可再擦除，可理 解为FUSE一经熔断不可再恢复。SmartCardSmartCardSLE4442存储器分配（三）q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 。 Sm
9、artCardSmartCard多分区逻辑加密卡多分区逻辑加密卡AT88SC1608q按字节操作，可反复应用 q存储容量：16Kbits q安全性：三重密码+熔丝+读写控制位 q单存储器、多存储分区结构 标志数据区：制造商、发行商代码。 控制数据区：SC（2字节）、EC、Erase key。 应用数据区：4个、各自独立 q线串行连接协议，满足 ISO7816同步传 送协议 SmartCardSmartCardSC1一区密码SmartCardSmartCardAT88SC1608存储器分配（一）标志数据区标志数据区：验证卡片真伪的重要标识 q 制造商代码区FZ （Fabrication Zone
10、 ），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 q 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，可读，可更改FUSE2熔断后，只读，不可更改 SmartCardSmartCardAT88SC1608存储器分配（二）控制数据区：控制数据区：三重密码+密码错误计数 q用户密码SC（Security Code），2B用户密码错误计数SCAC（Security Code Attempts
11、Counter ），1B （8次） q应用区密码 SC1 SC4，2B应用区密码错误计数SCAC1 SCAC4，8次 q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SmartCardSmartCardAT88SC1608存储器分配（三）应用数据区应用数据区：14，各自独立，特性相同 q存储用户的相关数据记录 。 q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） 熔丝熔断前熔丝熔断后读：当R1=“1”，任何情况下可读当R1=“0”，总密码核
12、对正确 前 ，不可读 写：总密码校验正确后，可写擦：总密码校验正确后，可擦 读：特性同熔丝前。 写：当P1=“1”，总密码核对正确，应用 区密码核对正确，则可写。当P1=“0”，任何情况下不可写。 擦：总密码核对正确，应用区密码核对 正确，擦除密码核对正确，则应用区可按字节擦除。 SmartCardSmartCard实训实训 接触式逻辑加密卡读写操作接触式逻辑加密卡读写操作 准备： q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。 q打开接触式IC卡读写器读写操作软件 DEMO，确认通信正常。 q将实验白卡插入接触式IC卡读写器插卡 槽，自
13、动测卡进入卡操作界面。 qSLE4442卡密码：FFFFFFHAT88SC1608卡密码：F0F0H或A5A5HSmartCardSmartCardSLE4442读写操作 q 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 。 q 写卡：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。 q 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：注意：修改密码后必须
14、及时还原密码为修改密码后必须及时还原密码为FFFFFFHFFFFFFH。猜测密码错误次数不得超过猜测密码错误次数不得超过2 2次！以免锁卡次！以免锁卡！SmartCardSmartCardAT88SC1604读写操作 q 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。 q 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，记录操作结果，总结各区 域写入/擦除条件。 q 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：注意：修改密码后必须及时还原密码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猜测密码错误次数不得超过8 8次！以免锁卡！次！以免锁卡！只允许模拟熔断，不可熔断，否则将无法恢复。只允许模拟熔断，不可熔断，否则将无法恢复。
