智能卡安全機制比較系列（二）DS SmartCard

文章出處：http://www.fang1.net 作者：佚名 人氣： 發(fā)表時間：2012年02月26日

    DS Smart Card是飛利浦公司自己開發(fā)的一款CPU卡產品，在早期芯片廠商開發(fā)自己的COS并進行推廣很普遍，現在像英飛凌（前西門子半導體）以及恩智普（前飛利浦半導體）幾乎很少推廣自己的COS，大多時候都是在集中精力推廣自己的芯片。

    飛利浦的DS系列智能卡COS結合了ISO7816和ETSI的規(guī)范（也就是SIM卡規(guī)范），在安全機制上采取了和SIM卡類似的密碼驗證方式，即主要通過密碼比對的方式獲取對文件的訪問控制權限。

    DS CPU卡一共定義了三種基本的訪問權限，分別是發(fā)卡商權限（0到3）共享權限（0和1），持卡人權限（0和1）。這些訪問權限通過密碼單元中對應的訪問權限區(qū)域來定義，對應的密碼分別是發(fā)卡商密碼和持卡人密碼，而共享權限可以利用發(fā)卡商密碼或者持卡人密碼來獲得。在正確驗證密碼后根據訪問權限區(qū)域設定的數據位就可以獲得其中的一種或幾種權限。一旦獲得了某種權限，那么這種權限就一直保留，直到到卡片斷電，或者是對同一個密碼又進行了錯誤的認證后才會消失。每次正確的密碼認證所獲得的權限是累加的關系。

    在可以設定的權限中共有16種狀態(tài)，其中0表示始終滿足，即不需要認證，而15表示永遠都不滿足，即拒絕任何訪問。其余的14種狀態(tài)可以分別對應不同的密碼或者密碼組合來實現訪問控制。每個密碼還設計了對應的解鎖密碼，當連續(xù)錯誤驗證密碼超過規(guī)定的次數后，該密碼將被鎖定，只有通過核對解鎖密碼才能解開。下表是訪問控制權限組合：

    總體上看DS的CPU卡COS主要是依據SIM卡的規(guī)范而設計的安全機制，而其中的文件管理和操作也符合SIM卡的標準，比如對于文件的訪問除了一般的讀寫之外，還有對文件的禁用和啟用，在文件被禁用后不能更改，根據文件建立時規(guī)定的禁用可讀與否來決定文件禁用后是否可讀。

    DS卡只支持一種EF文件類型，那就是透明二進制文件。

    DS卡還有一種據稱申請專利的認證技術，采用DES的算法來認證卡片上存儲的數據，借以判斷終端明確知道的某個地址的卡片內容對不對，這種認證方式類似于7816規(guī)定的內部認證，但是機制上又有自己的定義，所以也比較有意思。在目前廣泛應用的CPU卡中幾乎沒有人再使用這種機制了。

    這種認證機制可以核對更改后的數據是否正確、實現文件內容的密文讀出、實現帶有隨機數的內部認證。實際上終端應該能夠確切地知道卡片中某個位置存儲的4個字節(jié)數據，在認證中并不是采用簡單的密碼比較方式，而是采用隨機數和認證響應的方式進行計算和比較。

    認證是依靠當前的EF文件來進行的，在認證進行之前，對于文件的讀權限必須滿足。通過兩步來完成認證，第一步是生成臨時密鑰，第二步是使用第一步得到的臨時密鑰計算認證數據。首先終端發(fā)送8字節(jié)的隨機數據給卡片，卡片把前兩字節(jié)用當前文件的標識給替換掉，使用該數據通過認證密鑰Kc進行DES解密運算來得到臨時密鑰。如果重新進行了正確的文件選擇，那么原來計算得到的臨時密鑰就會被破壞。然后利用臨時密鑰對文件中某個地址的4個字節(jié)數據及其對應的兩個字節(jié)的地址進行DES解密運算，出于冗余和8字節(jié)DES計算的需要，兩個字節(jié)的數據被重復，即8字節(jié)的數據結構為：數據（4字節(jié)）+地址（2字節(jié)）+地址（2字節(jié)）。經過計算得到的8字節(jié)認證數據傳送給終端，終端可以比對計算的結果是否正確，來確定認證是否成功。