CPU卡基礎知識及認證方法

第一部分 CPU基礎知識
一、為什麼用CPU卡
IC卡從介面方式上分，可以分為接觸式IC卡、非接觸式IC卡及複合卡。從器件技術上分，可分為非加密儲存卡、加密儲存卡及CPU卡。非加密卡沒有安全性，可以任意改寫卡內的資料，加密儲存卡在普通儲存卡的基礎上加了邏輯加密電路，成了加密儲存卡。邏輯加密儲存卡由於採用密碼控制邏輯來控制對EEPROM的訪問和改寫，在使用之前需要校正密碼才可以進行寫操作，所以對於晶片本身來說是安全的，但在應用上是不安全的。它有如下不安全性因素：
1、密碼線上路上是明文傳輸的，易被截取；
2、對於系統商來說，密碼及密碼編譯演算法都是透明的。
3、邏輯加密卡是無法認證應用是否合法的。例如，假設有人偽造了ATM，你無法知道它的合法性，當您插入信用卡，輸入PIN的時候，信用卡的密碼就被截獲了。再如INTENET網上購物，如果用邏輯加密卡，購物者同樣無法確定網上商店的合法性。
正是由於邏輯加密卡使用上的不安全因素，促進了CPU卡的發展。CPU卡可以做到對人、對卡、對系統的三方的合法性認證。

二、 CPU卡的三種認證
CPU卡具有三種認證方法：
持卡者合法性認證——PIN校正
卡合法性認證——內部認證
系統合法性認證——外部認證
持卡者合法性認證：
通過持卡人輸入個人口令來進行驗證的過程。
系統合法性認證（外部認證）過程：
系統 卡，
送隨機數X
[用指定演算法、密鑰]對隨機數加密

[用指定演算法、密鑰]解密Y，得結果Z
比較X，Z，如果相同則表示系統是合法的；
卡的合法性認證（內部認證）過程：
系統 卡
送隨機數X

用指定演算法、密鑰]對隨機數加密

[用指定演算法、密鑰]解密Y，得結果Z

比較X，Z，如果相同則表示卡是合法的；

在以上認證過程中，密鑰是不線上路上以明文出現的，它每次的送出都是經過隨機數加密的，而且因為有隨機數的參加，確保每次傳輸的內容不同。如果截獲了沒有任何意義。這不單單是密碼對密碼的認證，是方法認證方法，就象早期在軍隊中使用的密碼電報，發送方將報文按一定的方法加密成密文發送出去，然後接收方收到後又按一定的方法將密文解密。
通過這種認證方式，線路上就沒有了攻擊點，同時卡也可以驗證應用的合法性；
但是因為系統方用於認證的密鑰及演算法是在應用程式中，還是不能去除系統商的攻擊性。

在此，我們引進了SAM卡的概念。
SAM卡是一種具有特殊效能的CPU卡，用於存放密鑰和密碼編譯演算法，可完成交易中的相互認證、密碼驗證和加密、解密運算，一般用作身份標誌。
由於SAM卡的出現，我們有了一種更完整的系統解決方案。
在發卡時，我們將主要金鑰存入SAM卡中，然後由SAM卡中的主要金鑰，對使用者卡的特徵位元組（如：應用序號）加密產生子密鑰，將子密鑰注入使用者卡中。由於應用序號的唯一性，使每張使用者卡內的子密鑰都不同。
密鑰一旦注入卡中，則不會在卡外出現。在使用時，由SAM卡的主要金鑰產生子密鑰存放在RAM區中，用於加密、解密資料。
上述的認證過程就成為如下形式：

系統合法性認證（外部認證）過程：

SAM卡 系統 卡
送隨機數X

SAM卡產生子金鑰組隨機數加密

解密Y，得結果Z
比較X，Z，如果相同則表示系統是合法的；

卡的合法性認證（內部認證）過程：

SAM卡 系統 卡

送隨機數X

用指定演算法、密鑰]對隨機數加密

SAM卡解密Y，得結果Z

比較X，Z，如果相同則表示卡是合法的；

這樣在應用程式中的密鑰，就轉移到了SAM卡中，認證成為卡——卡的認證，系統商不再存在責任。