如何有效應(yīng)對在門禁系統(tǒng)中MIFARE卡出現(xiàn)的安全危機

?????? 1 背景

　　自從2009年2月Mifare卡密鑰破解事件被社會媒體廣泛關(guān)注之后，非接觸IC卡的安全性問題已經(jīng)成為近三個月以來智能卡行業(yè)各個媒體最熱門的話題之一;國家工業(yè)和信息化部同時也針對此事件在全國下發(fā)了《關(guān)于做好應(yīng)對部分IC卡出現(xiàn)嚴重安全漏洞工作的通知》，要求各地開展對IC卡使用情況的調(diào)查及應(yīng)對工作。作為門禁系統(tǒng)中最重要的身份識別部分，目前國內(nèi)80%的門禁產(chǎn)品均是采用原始IC卡的ID號或ID卡的ID號去做門禁卡，根本沒有去進行加密認證或開發(fā)專用的密鑰，其安全隱患已遠遠超過Mifare卡的破解危機;而所有在中國銷售的國內(nèi)外門禁產(chǎn)品的安全隱患至今還沒有人提出重視，非法破解的人士只需采用的最簡單的技術(shù)手段就可以完成破解過程。

　　2 如何解決目前的安全危機?

　　有效防范門禁產(chǎn)品安全問題的根本解決方案就是升級改造現(xiàn)有ID卡或邏輯加密卡門禁機具及卡片，并逐步將ID或邏輯加密卡門禁產(chǎn)品替換為更為安全可靠的CPU卡安全門禁產(chǎn)品。

　　需要從三個方面應(yīng)用CPU卡安全門禁產(chǎn)品，包括CPU卡及COS系統(tǒng)、CPU卡門禁讀卡器、CPU卡密鑰管理系統(tǒng)。

　　2.1 CPU卡

　　與非接觸邏輯加密卡系統(tǒng)相比，非接觸式 CPU卡在現(xiàn)有的技術(shù)條件下是不可偽造的;

　　CPU卡是真正意義上的智能卡，就是人們常說的SmartCard?？▋?nèi)集成包括中央處理器(CPU)、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)等主要部分，具有卡內(nèi)操作系統(tǒng)COS (Chip Operating System)，用COS實現(xiàn)對卡內(nèi)數(shù)據(jù)的保護，如用戶和系統(tǒng)的相互認證、應(yīng)用順序控制和管理、隨機數(shù)的產(chǎn)生和傳輸、密鑰管理、加密、解密、信息的安全傳輸?shù)?。猶如一臺超小型電腦。具有信息量大、防偽安全性高、可脫機作業(yè)，可多功能開發(fā)等優(yōu)點。

　　非接觸CPU卡智能卡與非接觸邏輯加密卡相比，擁有獨立的CPU處理器和芯片操作系統(tǒng)，所以可以更靈活的支持各種不同的應(yīng)用需求，更安全的設(shè)計交易流程。非接觸式CPU卡具有三種認證方式，持卡者合法性認證——PIN校驗，卡合法性認證——內(nèi)部認證，系統(tǒng)合法性認證——外部認證，對交易的各個單元(持卡人、卡片、終端設(shè)備)進行相互認證，保證交易介質(zhì)的合法性;在以上認證過程中，密鑰是不在線路上以明文出現(xiàn)的，它每次的送出都是經(jīng)過隨機數(shù)加密的，而且因為有隨機數(shù)的參加，確保每次傳輸?shù)膬?nèi)容不同，保證了交易內(nèi)容的合法性。所以，采用非接觸式CPU卡可以杜絕偽造卡、偽造終端、偽造交易，最終保證了交易的安全性。

　2.2 CPU卡門禁讀卡器

　　CPU卡門禁讀卡器將安全認證機制引入門禁控制領(lǐng)域。采用支持CPU卡并且支持PSAM卡(讀卡器本身帶SAM卡插槽)的門禁讀卡器，應(yīng)用PSAM卡安全認證讀寫機制，極大地提高了傳統(tǒng)門禁讀卡器的安全級別。

　　2.2.1 安全優(yōu)勢：

　　CPU卡安全門禁讀卡器采用SAM(PSAM)與CPU卡的安全認證，建立了完整、嚴密的密鑰管理系統(tǒng)，充分使用了CPU卡安全特性，包括CPU卡和SAM卡的密鑰系統(tǒng)。密鑰注入SAM卡后，外部無法讀取。將SAM卡插入讀卡設(shè)備內(nèi)，通過SAM卡和CPU卡進行雙向驗證。驗證報文是由隨機因子參與計算的，同一張卡在一臺設(shè)備上刷卡，每次都不相同，徹底杜絕“偽卡”的出現(xiàn)。

　　2.2.2 密鑰實現(xiàn)方式：

　　ü 通過PSAM卡：

　　在門禁讀卡器中安裝SAM卡座，所有的認證都是由安裝在SAM卡座中的SAM卡進行運算的。PSAM卡一般支持標(biāo)準(zhǔn)DES和3DES算法，并可以根據(jù)密鑰長度自動選擇算法，具有明文加MAC、密文、密文加MAC三種方式的數(shù)據(jù)和密鑰線路保護功能。

　　通過SAM硬件模塊：

　　所有的認證都是由安裝在門禁讀卡器中的SAM模塊進行運算的。SAM模塊一般支持標(biāo)準(zhǔn)DES和3DES算法，并可以根據(jù)密鑰長度自動選擇算法，具有明文加MAC、密文、密文加MAC三種方式的數(shù)據(jù)和密鑰線路保護功能。

　2.3 CPU卡密鑰管理系統(tǒng)

　　在以IC卡為應(yīng)用載體的信息系統(tǒng)中,密鑰的管理是整個系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)。密鑰管理系統(tǒng)的主要任務(wù)是進行密鑰的生成、發(fā)行和更新，它直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全?？蛻裟苓^此軟件自行生成和管理各類應(yīng)用密鑰，自行完成卡片的初始化工作，保證了客戶擁有密鑰管理和發(fā)卡的主動權(quán)。

　　 密鑰管理功能

　　密鑰的數(shù)據(jù)可以是AB碼單、密鑰種子等形式。AB碼單實際上是密鑰種子的一種形式，它將種子數(shù)據(jù)分成兩部分，分別由兩個人控制，這樣可以提高系統(tǒng)的安全性。通過密鑰管理系統(tǒng)生成以下幾個重要密鑰：

　　用戶卡結(jié)構(gòu)中主要存在以下兩個密鑰文件及相應(yīng)的幾個密鑰：

　　MF下的密鑰文件(簡稱KMF)，其裝載的密鑰是卡片主控密鑰(簡稱CCK，以下同);

　　ADF下的密鑰文件(簡稱KADF)，其裝載的密鑰有應(yīng)用主控密鑰(簡稱ACK，以下同),應(yīng)用維護密鑰(簡稱AMK)，及其它應(yīng)用密鑰;

　　其它密鑰，如口令密鑰PIN，口令解鎖密鑰，DES運算密鑰等等。

　? 卡片初始化功能

　　CPU卡的卡片初始化系統(tǒng)，實現(xiàn)CPU卡的密鑰灌裝和卡內(nèi)結(jié)構(gòu)初始化的工作。建立卡片文件結(jié)構(gòu)、安裝各工作密鑰等卡片初始化工作。

　　PSAM卡的卡片初始化和發(fā)行工作，裝載各類CPU卡工作密鑰。

　　3 升級或新建CPU卡門禁的方案

　　方式一、原有門禁系統(tǒng)的平滑升級

　　如果用戶要將現(xiàn)有的傳統(tǒng)門禁升級到基于CPU卡的安全門禁系統(tǒng)，使用CPU卡安全門禁系統(tǒng)可以在不用更換原有控制器和門禁軟件的前提下，實現(xiàn)平滑升級，涉及到的工作內(nèi)容如下：

　　通過原來的門禁管理系統(tǒng)導(dǎo)出系統(tǒng)中原有的卡號與人員的對應(yīng)關(guān)系。

　　通過CPU卡密鑰管理系統(tǒng)，生成新的CPU卡密鑰。

　　通過CPU卡密鑰管理系統(tǒng)導(dǎo)入原門禁管理系統(tǒng)中的卡號對應(yīng)關(guān)系，并發(fā)行新的用戶CPU卡。

　　通過CPU卡密鑰管理系統(tǒng)，發(fā)行PSAM卡，并安裝到CPU卡安全門禁讀卡器中(如果是通過SAM卡模塊方式，則發(fā)行設(shè)置卡，將各類密鑰傳遞到門禁讀卡器中)。

　　將原來的門禁讀卡器更換為CPU卡安全門禁讀卡器?！》绞蕉?、新門禁系統(tǒng)建設(shè)

　　如果使用其它公司門禁控制器和門禁管理系統(tǒng)來新建用戶方的門禁系統(tǒng)，使用CPU卡安全門禁讀卡器和配套的密鑰管理系統(tǒng)，可以與其它公司的門禁控制器和門禁管理系統(tǒng)一并使用，以實現(xiàn)使用CPU卡安全門禁的目的，涉及到的工作內(nèi)容如下：

　　通過CPU卡密鑰管理系統(tǒng)，生成新的CPU卡密鑰。

　　通過CPU卡密鑰管理系統(tǒng)，并發(fā)行新的用戶CPU卡。

　　通過第三方公司的門禁管理軟件，通過CPU卡發(fā)卡器，識讀新發(fā)行的用戶卡，并將用戶卡與后臺人員基本信息建立對應(yīng)關(guān)系，并下發(fā)授權(quán)到其它公司的門禁控制器。

　　安裝使用CPU卡安全門禁讀卡器。

　　4 同方CPU卡安全門禁產(chǎn)品：

　　為了應(yīng)對當(dāng)前M1卡破解問題，基于自主國產(chǎn)知識產(chǎn)權(quán)的CPU卡、CPU卡讀寫設(shè)備、CPU卡COS系統(tǒng)及CPU卡密鑰管理系統(tǒng)等受到廣泛關(guān)注。同方銳安科技有限公司于2009年初適時推出同方CPU卡安全門禁系列產(chǎn)品，并同時推出將原有ID卡或非接觸邏輯加密卡門禁系統(tǒng)升級為更為安全可靠的非接觸CPU卡改造方案。

　　4.1 產(chǎn)品組成

　　同方銳安科技有限公司推出的CPU卡安全門禁系統(tǒng)由以下幾個部分組成：CPU卡安全門禁讀卡器、CPU卡片、安全門禁密鑰管理系統(tǒng)、CPU卡發(fā)卡器、門禁控制器及門禁管理軟件。

　4.2 主要產(chǎn)品介紹

　　TF-CS2000系列非接觸CPU卡

　　TF-CS2000系列非接觸CPU卡是由同方銳安科技有限公司自主研發(fā)的一款帶有TDES/DES硬件加速功能的非接觸CPU 卡。該產(chǎn)品支持多應(yīng)用防火墻，支持內(nèi)外部雙向認證，具有硬件DES處理器和真隨機數(shù)發(fā)生器，符合IEC/ISO14443標(biāo)準(zhǔn)。具備防沖突機制，支持防插拔處理和數(shù)據(jù)斷電保護機制。

　　主要性能指標(biāo)：

　　數(shù)據(jù)容量：8Kbytes(可選4/16Kbytes);

　　技術(shù)規(guī)范：支持PBOC2.0的電子存折/電子錢包/借貸記應(yīng)用;

　　保存時間：最短10年;

　　擦寫次數(shù)：至少10萬次;

　　運算速度：最大848KBps通訊速率;

　　交易時間：標(biāo)準(zhǔn)PBOC電子錢包交易時間<80ms;

　　讀寫距離：0~10cm;

　　工作溫度：-25℃~ +70℃

　　產(chǎn)品外觀：

　　TF-DF6000系列門禁讀卡器

　　TF-DF6000系列門禁讀卡器采用同方自主研發(fā)的專用讀卡芯片，同方門禁讀卡器創(chuàng)新性地將智能卡安全認證機制引入門禁控制領(lǐng)域，應(yīng)用PSAM卡安全認證讀寫機制，極大地提高了傳統(tǒng)門禁讀卡器的安全級別。產(chǎn)品支持Wiegand26/34/37以及RS485通訊協(xié)議，適合配套各種型號的門禁控制器。產(chǎn)品支持PSAM卡安全認證。