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智能IC卡表的數(shù)據(jù)加密技術

作者:寧波市江北水表廠 發(fā)布時間:2010-10-22

  數(shù)據(jù)加密技術是最基本的安全技術,被譽為信息安全的核心,主要用于保證數(shù)據(jù)在存儲和傳輸過程中的安全性。它是將明文的文件或數(shù)據(jù)按某種算法轉換成一段不可讀的代碼,通常稱之為“密文”,然后只能輸入相應的密鑰后才顯示原明文的內(nèi)容,反之,將編碼信息轉化為原來數(shù)據(jù)信息的過程稱之為解密,通過這種加密方法達到保護數(shù)據(jù)。本文以智能IC卡表為例,講述數(shù)據(jù)加密技術在智能IC卡表中的應用。

  數(shù)據(jù)加密技術是最基本的安全技術,被譽為信息安全的核心,主要用于保證數(shù)據(jù)在存儲和傳輸過程中的安全性。它是將明文的文件或數(shù)據(jù)按某種算法轉換成一段不可讀的代碼,通常稱之為“密文”,然后只能輸入相應的密鑰后才顯示原明文的內(nèi)容,反之,將編碼信息轉化為原來數(shù)據(jù)信息的過程稱之為解密,通過這種加密方法達到保護數(shù)據(jù)。本文以智能IC卡表為例,講述數(shù)據(jù)加密技術在智能IC卡表中的應用。

  智能IC卡表以IC卡為媒介完成后臺管理系統(tǒng)與表具內(nèi)數(shù)據(jù)的信息傳遞,表具內(nèi)的運行參數(shù)和后臺管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息是否一致,很大程度上取決于IC卡內(nèi)的數(shù)據(jù)信息,為解決IC卡的數(shù)據(jù)安全性,首先要對相應的數(shù)據(jù)信息進行全面、可靠、安全和多層次的備份,然后再對數(shù)據(jù)進行一定的加密處理。數(shù)據(jù)加密技術可以細分為數(shù)據(jù)加密、安全傳輸和身份認證三部分。

  數(shù)據(jù)加密

  通過變換和置換等各種方法將明文數(shù)據(jù)信息轉換成密文,然后再進行信息的存儲或傳輸,在存儲或者傳輸過程中即使加密信息為非授權人員獲得,也可以保證這些信息不為其認知,從而達到保護數(shù)據(jù)信息的目的。該方法的保密性直接取決于所采用的算法和密鑰長度。數(shù)據(jù)加密技術被公認為是保護數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)奈ㄒ粚嵱梅椒ê捅Wo數(shù)據(jù)安全存儲的有效方法。

  智能IC卡分存儲器卡、邏輯加密卡和CPU卡,不同的智能IC卡選用不同的數(shù)據(jù)加密算法。

  存儲器卡它的集成電路內(nèi)部只含有EEPROM存儲器,像磁卡一樣存儲信息,以明文的方式傳輸數(shù)據(jù),安全性比較差,可以通過對卡片內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進行一定的處理來提高卡內(nèi)數(shù)據(jù)的安全性。例如,首先利用軟件產(chǎn)生一系列的偽隨機數(shù),在卡片內(nèi)寫滿該隨機數(shù),并在指定的位置寫入卡表數(shù)據(jù),將這些數(shù)據(jù)經(jīng)過不定期的處理得到一有效數(shù)據(jù),如另一隨機碼的異或運算或取反運算等,然后將此有效數(shù)據(jù)進行校驗產(chǎn)生一校驗碼,最后表具在讀取信息時進行校驗運算,校驗成功后才能讀取卡片內(nèi)的有效數(shù)據(jù)。如果微控制器內(nèi)存容量較大,可以通過更復雜的運算來提高卡上數(shù)據(jù)的安全性。

  邏輯加密卡它的集成電路含有邏輯電路和EEPR0M 存儲器兩部分,在電路中具有邏輯加密功能,安全性能上比存儲器卡更進一步,數(shù)據(jù)傳輸方式上也是以明文的方式傳輸,對卡上數(shù)據(jù)的安全處理和存儲器卡的處理方法一樣,進行類似的加密,只有密碼認證成功后才能對卡片進行寫和密碼等操作。

  CPU卡它的集成電路帶有中央處理器CPU、EEPR0M 存儲器、RAM 存儲器、R0M存儲器以及片內(nèi)操作系統(tǒng)COS, 裝有COS的CPU卡相當于一臺微型計算機,不僅能對數(shù)據(jù)進行復雜的運算,同時在安全性能有了顯著提高。

  智能CPU卡采用應用較早、技術成熟的DES對稱加密算法,數(shù)據(jù)加密和解密采用同一個密鑰,其安全性主要依賴于所持有密鑰的安全性。在對稱加密算法中,發(fā)信方將明文和密鑰經(jīng)過特殊加密算法處理后,使其變成復雜的密文發(fā)送;收信方收到密文后,只能使用相同的密鑰和相同加密算法的逆算法對密文進行解密,恢復成明文。對稱加密算法的特點是算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高,不足之處是交易雙方需要使用惟一的密鑰,發(fā)、收信雙方所擁有的密鑰數(shù)量成幾何級數(shù)增長,使密鑰的統(tǒng)一管理成本加大。

  安全傳輸

  數(shù)據(jù)的安全傳輸是指數(shù)據(jù)在傳輸過程中確保數(shù)據(jù)的安全性、完整性和不可篡改性,傳輸過程中的安全性通過對數(shù)據(jù)流進行加密實現(xiàn),數(shù)據(jù)的完整性通過數(shù)字簽名的方式實現(xiàn)。數(shù)據(jù)發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)時,利用一定的加密算法或其它信息文摘算法,計算出所傳輸數(shù)據(jù)的消息文摘,同時將該消息文摘作為數(shù)字簽名與數(shù)據(jù)一起發(fā)送:接收方在收到數(shù)據(jù)時也收到相應的數(shù)字簽名,只有使用相同的算法恢復出數(shù)據(jù)的數(shù)字簽名,若前后兩者簽名相同,則說明數(shù)據(jù)在傳輸過程中未被修改,保證了數(shù)據(jù)的完整性。

  存儲器卡和邏輯加密卡是以明文方式傳輸數(shù)據(jù),傳輸過程中不進行加密處理,只能通過軟件校驗碼MAC確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性,相對來說安全性比較低:CPU卡是以安全報文方式傳輸數(shù)據(jù),保證了數(shù)據(jù)的機密性、完整性和對發(fā)送方的認證。數(shù)據(jù)的機密性通過數(shù)據(jù)域的加密實現(xiàn),數(shù)據(jù)的完整性和對發(fā)送方的認證通過報文鑒別代碼MAC實現(xiàn)。

  身份認證管理

  身份認證管理是確定對lC卡卡片操作的訪問者是否為合法用戶,采用登錄密碼、代表用戶身份的物品(如智能lC卡)或反映用戶生理特征的標識進行身份認證。參與安全通信的雙方在進行數(shù)據(jù)通信前,必須互相鑒別對方的身份,保證系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)只能被有權限的人訪問,未經(jīng)授權的人無法訪問數(shù)據(jù)。

  根據(jù)智能lC卡的種類不同,采用的認證方式也不同,邏輯加密卡采用口令認證方式,CUP卡除采用口令認證外,還采用DES對稱加密算法認證,即內(nèi)部認證和外部認證相結合。

  口令認證方式請求認證時必須具備一個lD,該lD在認證者的用戶數(shù)據(jù)庫(該數(shù)據(jù)庫包括lD和口令)中是唯一的,為保證認證的有效性,在傳輸過程中, 口令不能被竊看、替換。

  邏輯加密卡的口令認證是對卡進行操作,只有口令認證成功后,才能對卡進行數(shù)據(jù)寫和修改等操作,如果連續(xù)輸入口令認證都不成功并超過認證有效次數(shù)后此卡片將永久性鎖死:CPU卡的口令認證是校驗密鑰的正確性,同樣是在有限次數(shù)內(nèi)口令驗證成功才能進行相應的操作。

  DES對稱加密算法認證方式在使用DES對稱加密算法認證時,認證雙方的個人信息(如口令)不用進行傳送,通過認證雙方之間的一個隨機數(shù)字簽名和驗證該數(shù)字簽名來實現(xiàn),減少了認證風險。它包括內(nèi)部認證和外部認證,認證通過后,雙方建立安全通道進行請求和響應,接受信息方先從接收到的信息中驗證發(fā)信方的身份信息,驗證通過后根據(jù)發(fā)送的信息進行相應的處理。

  總之,在智能IC卡表應用中,實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密技術的方法很多,用戶根據(jù)實際情況決定具體采用哪種數(shù)據(jù)加密方法。