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1、 邮储IC卡密钥体系与发卡系统设计方案 第一章：概述 一、前言 IC卡(Integrated Circuit Card)是集成电路卡的简称，将集成电路芯片嵌入卡片或与之类似的基体之中，可用于记录和保持信息。IC卡自本世纪70年代问世以来，发展十分迅速，其应用领域日益广泛。 信息的主要载体：网络和IC卡已成为现在和将来的主要的数据信息传递工具，并可以此数据为基础，完成愈加广泛的工作。其中，实现交易数据的记载、传递和结算，是IC卡所能实现的主要功能之一。 随着电子技术的飞速发展，IC卡按其嵌入芯片的种类划分，已经历了存储卡、逻辑加密卡并已进入CPU卡的时代，带有微处理器的IC卡的出现与应用，不论从
2、性上还是从实用性上，都是IC卡应用质的飞跃。 由于CPU卡具有很高的安全性与一卡多用的特点，所以IC卡家族中的CPU卡的使用围正日益扩大。类似一台计算机，CPU卡也有CPU、存储器和输入、输出接口，所以在应用中CPU卡也必然需要操作系统。XX集团在开发IC卡机具、IC卡终端、IC卡应用软件过程中，积累了丰富的CPU卡操作系统的经验。经过几年的艰苦努力，XX成功地开发了自主的CPU卡操作系统TimeCOS，该操作系统符合ISO7816系列标准与中国金融集成电路(IC)卡规，适用于金融、保险、医疗保健、公共事业收费、安全控制、税务、证件、交通运输、终端安全模块等诸多应用。 目前，TimeCOS已经
3、在多种硬件芯片上实现，包括西门子SLE44/66系列、三星KS88C92008、飞利浦P83C864卡片等。其中SLE66CX具有RSA协处理器，支持RSA算法。三星KS88C92008和飞利浦P83C864卡片为双界面卡，既支持接触式界面（依据ISO7816-3标准）数据传输，又支持非接触式界面（依据ISO14443标准）数据传输。 二、TimeCOS部结构 CPU与加密逻辑 保证EEPROM中数据安全，使外界不能用任何非法手段获取EEPROM中的数据。 RAM TimeCOS工作时存放命令参数、返回结果、安全状态与临时工作密钥的区域。 ROM 存放TimeCOS程序（即卡片操作系统：Car
4、d Operate System）的区域。 EEPROM 存放用户应用数据区域，TimeCOS将用户数据以文件形式保存在EEPROM中，在满足用户规定的安全条件时，可进行读或写。 三、TimeCOS模块组成 TimeCOS由传输管理、文件管理、安全体系、命令解释四个功能模块组成。 传输管理：按ISO7816-3标准监督卡与终端之间的通信保证数据正确地传输，防止卡与终端之间通讯数据被非法窃取和篡发。 文件管理：将用户数据以文件形式存储在EEPROM中，保证访问文件时快速性和数据安全性。 安全体系：安全体系是TimeCOS的核心部分，它涉与到卡的鉴别与核实，对文件访问时的权限控制机制。 命令解释：
5、根据接收到的命令检查各项参数是否正确，执行相应的操作。 四、IC卡的生命周期 生命周期开始 芯片制造 模块封装 卡片制造 卡片封装 卡片初始化 安装发行密钥 卡片个人化 卡片应用 卡片销毁 生命周期结束 芯片制造是将TimeCOS的程序代码掩膜到芯片上，生命周期随之开始。 模块封装是将已制造好的芯片安装在有8个触点的印刷电路板上。 卡片制造与封装是将封装好的主模块嵌入塑料卡中。 卡片初始化即设置TimeCOS参数。 安装发行密钥即创建MF，并在MF下建立一个外部认证的发行密钥。 在芯片运输到卡片制造商后，卡片制造商将测试合格的芯片制成卡片且封装入发行密钥后，可运送发行商。 为了保证卡片运输过程
6、的安全，发行商可将自定义的发行主密钥提供给卡片制造商用以生成发行密钥。 卡片制造商将卡片复位时得到的历史字节即8个字节卡序号作为输入数据，用发行主密钥对其进行加密生成发行密钥并写入卡片中。 由于每卡具有唯一的卡序号，所以每卡片中的发行密钥也具有唯一性。 卡片个人化即建立应用文件并写入持卡人资料。 发行商收到卡片后，发行商用发行密钥对卡片进行外部认证，认证成功之后即可修改发行密钥或删除MF。若连续三次认证发行密钥失败则卡片自动锁死不可再用。 卡片应用即持卡人使用发行好的卡片到应用系统中应用。 随着卡片的销毁IC卡生命周期结束。 第二章：TimeCOS的文件组织 一、 文件逻辑结构 TimeCOS
7、 IC卡的基本文件系统是由主文件MF（Master File）、目录文件DF（Directory File）和基本文件EF（Element File）组成。主文件MF在IC卡中唯一存在，在MF下可以有多个目录文件DF和基本文件EF，每一个MF目录下的DF可以存放多个基本文件EF和多个下级目录文件DF，在这里我们称包含下级目录的目录文件为DDF，不含下级目录的目录文件为ADF。 TimeCOS描述了符合中国金融集成电路（IC）卡规的应用文件结构，这些应用被定义为支付系统应用。IC卡中支付系统应用可以通过明确选择支付系统环境来激活，一个成功的支付系统环境选择能够对目录结构进行访问。 从终端角度来看
8、，与支付系统应用相关的支付环境文件呈一种可通过目录结构访问的树形结构。树的每一分支是一个应用数据文件ADF。一个ADF是一个或多个应用基本文件EF的入口点。一个ADF与其相关数据文件处于树的同一分支上。 下图给出了一个卡片部结构示例： MF文件 在TimeCOS卡中，MF文件唯一存在，是卡片文件系统的根。它相当于DOS的根目录，IC卡复位后，卡片自动选择MF文件为当前文件，TimeCOS 卡支持用于支付系统环境应用列表的目录结构，支付系统环境由发卡方通过目录选择。目录文件DF的个数仅受EEPROM空间的限制。 DF文件 目录文件DF相当于DOS的子目录，每个DDF下可建立一个目录文件，但不是强
9、制的，任何一个DF在物理上和逻辑上都保持独立，都有自己的安全机制和应用数据，可以通过应用选择实现对其逻辑结构的访问。可以将单个DF文件以与其中一个或多个EF文件当作一个应用，也可以将多个DF以与其中多个EF文件当作一个应用，在使用IC卡时，用户可以根据不同的应用环境自行定义。 EF文件 基本文件EF用于存放用户数据或密钥，存放用户数据的文件称为工作基本文件，在满足一定的安全条件下用户可对文件进行相应的操作。存放密钥的文件称为部基本文件，不可由外界读出，但当获得许可的权限时可在卡进行相应的密码运算，在满足写的权限进可以修改密码。 EF文件分为KEY文件、二进制文件、定长记录文件、循环文件、钱包文
10、件、变长记录文件。 KEY文件密须在MF/DF下最先被建立，且一个目录只能有一个KEY文件，KEY文件可存多个口令密钥、外部认证、DES运算密钥。 二进制文件为一个数据单元序列，数据以二进制为单位进行读写，其中的数据结构由应用者解释。 定长记录文件每条记录长度都一样，数据以记录为单位进行存储，记录长度最大为178个Bytes。 循环文件具有固定的长度记录的环行文件，每条记录都只有一个数据域，记录长度最大为178个Bytes。应用时只能顺序增加记录，当写记录时，当前写入的为每一条记录，则上一次写入的记录为第二条，依此类推，滚动写入。记录只能在文件头中所规定的围滚动写入，当写完最后一条记录时将覆盖
11、最先写入的记录。 钱包文件钱包文件的结构同循环文件，每条记录均为数值型，存款扣款时用记录号1的数据值加上或减去该数值，然后将结果存入下条记录中，并将新写的记录作为记录号1。MF或DF下可建立多个钱包文件。 变长记录文件的每记录长度在写记录时是可变的，数据以记录为单位进行存储。更新记录时，新的记录长度必须与卡中的原有不记录长度一样，否则本次更新无效，记录最大不能超过178个字节。 二、文件空间 每个文件在EEPROM中存放的格式如下： 10字节文件头（文件类型1，文件标识符2，文件主体空间大小2，权限2，校验等） 文件主体 第三章：硬件设备简介与选型 在金融IC卡系统，以IC卡为核心围绕着IC卡
12、的设备主要有IC卡读写设备网点或商户POS打卡机等，在IC系统中设备选型的好坏直接整个系统的运作，因此系统设备的选型是至关重要的一环。 XX科技（国际）集团在IC行业自发研制有独立的硬件产品主要有TimeCOS IC卡、CRW 单卡头IC卡读写器、CRW 双卡头IC卡读写器、210 IC卡POS、220 IC卡POS以与其它相关的产品等。 一打卡机 IC卡供应商根据客户的要求，卡片出厂时封面上已经印刷好了指定公共信息的的图案，对于一些个人信息，如：卡号、发卡日期等信息，则这些信息是在发卡时由发卡机印到卡表面上的。 发行IC卡时，如果卡表面打印与IC芯片个人化不是同时进行那将难免出现卡表面的个人
13、化信息与写入IC芯片的空不一致,导致官戴的现象。 以往的打卡机大多数只支持印卡、打凸字、写磁等功能，如果打卡机既能印卡、写磁，还能操作IC芯片的话，那么在发行IC卡时就可以对卡打印和对IC芯片的个人化同时就可以避免出现官戴现象。 目前，发卡机从其功能上来巨分大至可以分为两类： + 大批量发卡机 + 小批量发卡机分。 大批量发卡机：能够同时并行处理多卡片，连动式发卡，速度快。集IC卡片初始化和卡片表面二次印刷（彩色、黑白）于一身，打印出来的字迹清晰，图象色彩鲜明柔和，但价格很高，每个发卡中心初次大批量发卡时适合，但日后小批量发卡时有点大材小用之嫌。 小批量发卡机：每次只能处理一卡片，不具有并行处理的能力。同样，该设备集IC卡片初始化和卡片表面二次印刷（彩色、黑白）于一身，打印出来的字迹清晰，图象色彩鲜明柔和。价格较便宜，适合日后补发少量IC卡时应用。 二IC卡 随着微电子技术的不断发展，特别是IC卡的存储器芯片制造工艺的突破和成熟，使得整个IC卡技术呈现出越来越强大的生命力。 在实际的应用中，接触型IC卡的品种主要是：存储型、逻辑加密型和CPU型的智能卡。 三IC卡读写设备 + IC卡读写器的特点 在信号转换方面 由于IC卡本身是半导体电子器件，其输入输出的信号直接为电信号，因而IC卡
