國產自主密碼產品 引領非接系統升級

文章出處：http://www.nyfzw.net 作者：上海華虹集成電路有限責任公司   人氣： 發表時間：2011年10月07日

    第一部分：M1安全事件回顧

    目前，M1卡市場的規模是非常龐大的，全球銷售約20億張M1卡，并且擁有M1機具超過7百萬臺，其中，2008年中國M1市場銷售總量就約2.3億張。在M1卡的應用上也趨漸成熟，如證件、各類門禁、停車場、旅游景點卡等身份識別與管理方面約占總應用的45%，公交一卡通、高速公路收費、各種充值卡、消費卡等支付方面約占總應用的35%，門票、防偽、網吧等其他應用約占20%。 

    M1被破解事件：

    2007年12月，K.Nohl和H.Plotz公布了對M1 芯片進行逆向工程和安全分析的部分結果，包括用于認證過程的隨機數產生方法和算法，并指出其中的48比特流密碼算法（即CRYPTO1）也已經被還原（但當時并沒有公開）。2008年3月，荷蘭奈梅亨Raboud大學（NRU）F.D.Garcia領導的研究小組還原出CRYPTO1算法和認證方法，并找到了攻擊M1 系統的有效方法，但當時沒有立即發表其研究結果。2008年10月，NRU在西班牙舉行的ESORICS 2008會議上發表了他們的研究結果。

    M1事件的影響：

    2008年8月，荷蘭內務部命令對M1 系統的安全性進行重新評估。歐洲部分重要工程受影響停工。 2008年底，中國國務院聯合發文，要求各大機關行業開展IC卡安全問題排查活動，要求及時發現并解決問題。在各大部委（工信部、建設部、交通部、國密局、安全部、公安部等）的組織下，各IC卡應用行業開始進行全面、系統的安全檢查。 國內各類重要門禁、一卡通等使用M1技術的智能卡系統受到了潛在的安全威脅。

    常用的M1偽造/變造方式： 

    針對單一卡片的偽造/變造包括以下三種常用情況： 

    基本的M1偽造條件：

    各種偽造分類的前提條件是偽造的核心是利用算法弱點，非法獲取密鑰。 

    密鑰攻擊前提：
  
    第一，獲取算法已公開；

    第二，了解算法和協議弱點：隨機數問題、協議缺陷、算法強度，也已公開；

    第三，采錄合法讀卡器與卡的正常交易過程數據； 第四，計算密鑰。

    解決安全問題的方法： 

    現有M1系統防護性技術措施： 

    最徹底的方法是建立自主系統： 

    第二部分：基于國家自主算法的非接方案

    在2006年，國家密碼管理局組織國內部分RFID及密碼相關企業共同發起成立了電子標簽密碼應用技術體系研究專項工作組。目標是建立基于國產自主密碼算法的RFID安全體系和應用原型。工作組提出了電子標簽及非接觸智能卡系統的密碼安全體系。建立了RFID系統安全性要求從低到高的一系列密碼方案。在卡端分別采用流密碼（SM7）、分組對稱密碼（SM1）和非對稱密碼（SM2）來構造不同安全等級要求的非接系統。

    RFID應用系統原型： 

    RFID應用系統算法需求：

    根據RFID應用系統的業務特點，可以總結出如下安全需求，并提出對應的算法需求。 

    SM7應用范圍：

    SM7與M1的比較： 

    SM7適用于非接IC卡應用包括身份識別類應用（門禁卡、工作證、參賽證），票務類應用（大型賽事門票、展會門票），支付與通卡類應用（積分消費卡、校園一卡通、企業一卡通、公交一卡通）。

    SM7系統升級：

    方法：更換用戶卡；支持SM7算法的邏輯加密卡；讀卡器改造；通過軟件升級支持SM7認證、通信加密和流程處理；讀卡機硬件結構無需改動；更換SAM卡；支持SM1算法進行密鑰分散；支持SM7算法進行身份認證和通信加解密；后臺管理系統改造；應用支持SM7/SM1算法的加密機；支持SM7算法發卡；支持SM1算法進行128位密鑰分散。

    SM7在大型賽事展會中的應用： 

    在大型賽事展會中算法使用：

    SM7主要用于電子門票與讀寫器的安全認證與通信加密；使用SM1算法進行電子門票的密鑰分散，實現一票一密、一票多密；大型展會電子票務系統采用多級密鑰管理體制；支持多級SAM發行管理；支持多應用管理；支持多級SAM密鑰安全導入導出；支持128位密鑰分散；門票支持多組SM7密鑰；支持多級票務發行管理；支持多應用管理。

    SM7電子門票文件系統： 

    第三部分：華虹國產算法產品方案

    華虹目前已有用于非接應用系統的芯片：

    包括：首個通過國密局商密產品型號鑒定的SM7邏輯加密卡產品，SHC1112（SSX0904）；符合ISO14443A標準；通信速率106kbps；EEPROM容量1k字節；支持SM7分組加密算法；適用于電子門禁、門票、各類一卡通應用；可用作RFID系統SAM安全模塊的SSX47安全芯片。

    華虹產品方案：

    華虹作為國家密碼管理局商用密碼產品定點生產與銷售單位，除支持SM7算法的非接芯片產品外，還擁有完整系列的國產自主密碼算法產品線：用于社保的支持SSF33算法的社保卡芯片SSX39；用于電子政務的支持SSF33算法的U-KEY芯片SSX38；用于網絡支付安全的支持SSF/SM1算法的U-KEY芯片SSX47；正在研發支持多個國產自主密碼算法的非接產品；SM1、SM2、SM3、SSF33的高端非接CPU卡芯片。