接触式逻辑加密卡技术

SmartCard接触式逻辑加密卡技术电子与信息工程学院SmartCard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SmartCard接触式逻辑加密卡组成SecurityMemoryCardSmartCard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。SmartCard典型逻辑加密卡—SLE4406一次性使用，带加密逻辑，按位操作计数卡（TokenMemoryCard），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104位容量，最大可提供20480计数单位3字节传输密码，1位发行标志保护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SmartCardSLE4406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：1111111100000000擦成：111111101111111110011000001000001111111111111111111111111111111111111111111111111111111011111110111111111111111111111111发行商代码厂商测试位发行标志，为0表示已发行厂商标志计数区SmartCardSLE4406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。SmartCardSLE4406保密特性保密特性序号存储区名称地址字节数发行前发行后1厂商代码0~23出厂时已固化，任何情况下可读，不能更改同发行前2发行商代码3~75用户密码核对正确后，可写、不可擦固化，不可更改3用户区8~125第1字节（地址8）：第0位为控制位，1~3位为厂商测试位，余下4~7位给用户使用。第2字节（地址9）：发行前为密码计数器，每校验一次密码,计数器减1第3~5字节(地址10~12)：发行前为密码区，密码校验成功后，可以读出密码。第1字节（地址8）：第0位置“0”表示已发行，4~7位用户可作为计数区使用。第2~5字节（地址9~12）：发行后变为计数区，为5位8进制计数器。计数区按位写0，按字节借位擦除SmartCard典型逻辑加密卡—SLE4442按字节操作，可反复应用多存储器结构２５６*８位ＥＥＰＲＯＭ型主存储器。３２*1位ＰＲＯＭ型保护存储器。４*８位ＥＥＰＲＯＭ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２线串行连接协议，满足ISO7816同步传送协议SmartCardI/O读写错误计数器加密逻辑可编程加密代码32字节保护数据存储器（厂商代码）224字节未保护数据存储器保护存储器PROM地址02553132SLE4442存储结构SmartCardSLE4442存储器分配（一）主存储器(mainmemory)：EEPROM型，256B按字节操作，字节地址0~255（00H~FFH），所有单元可任意读取。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=0~31）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）SmartCardSLE4442存储器分配（二）保护存储器（protectionmemory)：PROM型，32bits按位操作，位地址0~31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变为0）不可再擦除，可理解为FUSE一经熔断不可再恢复。SmartCardSLE4442存储器分配（三）加密存储器(securitymemory)：EEPROM型，4B按字节操作，字节地址0~3字节0：ＥＣ（ErrorCounter），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。SmartCard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、发行商代码。控制数据区：SC（2字节）、EC、Erasekey。应用数据区：4个、各自独立２线串行连接协议，满足ISO7816同步传送协议SmartCard000102030405060708090A0B0C0D0E0F000102030405060708090A0B0C0D0E(注：此存储图只表示了应用区一、二，应用区三、四省略，图中——表示省略)313affffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff----------ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffFZ厂商代码IZ发行商代码SC总密码SCAC总密码错误计数器CPZ代码保护区S1AC一区密码错误计数器AZ1应用区一E1AC一区擦除密码计数器SC2二区密码EZ1一区擦除密码EZ2二区擦除密码E2AC二区擦除密码错误计数器SC1一区密码SmartCardAT88SC1608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（FabricationZone），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（IssuerZone），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SmartCardAT88SC1608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（SecurityCode），2B用户密码错误计数SCAC（SecurityCodeAttemptsCounter），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EZ1~4（Erasekey），2B应用区擦除密码错误计数EnAC（ErasekeyAttemptsCounter，ｎ=1,2,3,4），8次SmartCardAT88SC1608存储器分配（三）应用数据区：1~4，各自独立，特性相同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）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。SmartCard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：FFFFFFHAT88SC1608卡密码：F0F0H或A5A5HSmartCardSLE4442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！SmartCardAT88SC1608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。SmartCard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SmartCard硬件设计——SLE4442引脚分配C1：Vcc(SupplyVoltage)C2：RST(Reset)C3：CLK(SerialClock)C4：（NC）C5：GNDC6：I/O(Bidirectionalserialdata,opendrain)C7：（NC）C8：（NC）C1C2C3C4C5C6C7C8VccRSTCLKN.C.GNDN.C.I/ON.C.SmartCardVccGNDI/ORSTSW2CLKSW189C51P1.0P1.1P1.6P1.7P1.2R11.2K9012PNP+5V+5VR210K*4SMARTADPSLE4442接口电路SmartCard软件设