安全体系-SecvritySCructure

 智能卡的安全体系是智能卡的COs中一个极为重要的部分，它涉及到卡的鉴别与核实方式的选择，包括COS在对卡中文件进行访问时的权限控制机制，还关系列卡中信息的保密机制。可以认为，智能卡之所以能够迅速地发展并且流行起来．其中的一个重要的原因就在于它能够通过COS的安全体系给用户提供—个较高的安全性保证。 

 

 

安全体系在概念上包括三大部分：安全状态(Security Status)，安全属性(Security

Attributes)以及安全机制(Security Machanisms)。其中，安全状态是指智能卡在当前所处的一种状态，这种状态是在智能—卡进行完复位应答或者是在它处理完某命令之后得到的。事实上，我们完全可以认为智能卡在整个的工作过程中始终都是处在这样的、或是那样的一种状态之中，安全状态通常可以利用智能卡在当前已经满足的条件的集合来表示。

 

安全属性实际上是定义了执行某个命令所需要的一些条件，只有智能卡满足了这些条件，该命令才是可以执行的。因此，如果将智能卡当前所处的安全状态与某个操作的安全属性相比较，那么根据比较的结果就可以很容易地判断出一个命令在当前状态下是否是允许执行的，从而达到了安全控制的目的。和安全状态与安全属性相联系的是安全机制。安全机制可以认为是安全状态实现转移所采用的转移方法和手段，通常包括：通行字鉴别，密码鉴别，数据鉴别及数据加密。一种安全状态经过上述的这些手段就可以转移到另一种状态，把这种状态与某个安全属性相比较，如果一致的话，就表明能够执行该属性对应的命令，这就是COS安全体系的基本工作原理。

 

从上面对coS安全体系的工作原理的叙述中，我们可以看到，相对于安全属性和安全状态而言，安全机制的实现是安全体系中极力重要的一个方面。没有安全机制，COS就无法进行任何操作。而从上面对安全机制的介绍中，我们可以看到，COS的安全机制所实现的就是如下三个功能：鉴别与核实，数据加密与解密，文件访问的安全控制。因此，我们将在下面对它们分别进行介绍。其中，关于文件访问的安全控制，由于它与文件管理器的联系十分紧密,因此我们把它放到文件系统中加以讨论。

 

(1)鉴别与核实：鉴别与核实其实是两个不同的概念，但是由于它们二者在所实现的功能上十分地相似，所以我们同时对它们进行讨论，这样也有利于在比较中掌握这两个概念。

 

通常所谓的鉴别(Authentication)指的是对智能卡(或者是读写设备)的合法性的验证，即是如何判定一张智能卡(或读写设备)不是伪造的卡(或读写设备)的问题；而核实(verify)是指对智能卡的持有者的合法性的验证，也就是如何判定一个持卡人是经过了合法的授权的问题。由此可见，二者实质都是对合法性的一种验证，就其所完成的功能而言是十分类似的。但是，在具体的实现方式上，由于二者所要验证的对象的不同，所采用的手段也就不尽相同了。

 

具体而言，在实现原理上，核实是通过由用户向智能卡出示仅有他本人才知道的通行字，并由智能卡对该通行宇的正确性进行判断来达到验证的目的的。在通行字的传送过程中，有时为了保证不被人窃听r还可以对要传送的信息进行加密／解密运算，这一过程通常也称为通行字鉴别。

 

鉴别则是通过智能卡和读写设备双方同时对任意一个相同的随机数进行某种相同的加密运算(目前常用 DES算法)，然后判断双方运算结果的一致性来达到验证的日的的。

 

根据所鉴别的对象的不同，COS又把鉴别分为内部鉴别(Interna1 Authentication)和外部鉴别(External Authentication)两类。这里所说的“内部”、“外部”均以智能卡作为参照点，因此，内部鉴别就是读写设备对智能卡的合法性进行的验证；外部签别就是智能 F对读写设备的合法性进行的验证。至于它们的具体的实现方式．我们在第5章中已有详细论述，此处不再重复。

 

智能卡通过鉴别与核实的方法可以有效地防止伪卡的使用，防止非法用户的入侵，但还无法防止在信息交换过程中可能发生的窃听，因此，在卡与读写设备的通信过程中对重要的数据进行加密就作为反窃听的有效手段提了出来。下面仅对加密中的一个重要部件——密码在COS中的管理及存储原理加以说明。

 

(2)密码管理：目前智能卡中常用的数据加密算法是DES算法。采用DES算法的原因是因为该算法已被证明是一个十分成功的加密算法，而且算法的运算复杂度相对而言也较小，比较适用于智能卡这样运算能力不是很强的情况。 DES算法的密码(或称密钥)长度是64位的。 COS把数据加密时要用到的密码组织在一起，以文件的形式储存起来，称为密码文件。最简单的密码文件就是长度为8个字节的记录的集合，其中的每个记录对应着一个DES密码；较为复杂的密码文件的记录中则可能还包含着该记录所对应的密码的各种属性和为了保证每个记录的完整性而附加的校验和信息。

 

其中的记录头部分存储的就是密码的属性信息，例如是可以应用于所有应用文件的密码还是只对应某一应用文件可用的密码；是可以修改的还是只能读取的密码等等。但是：不论是什么样的密码文件，作为一个文件本身，COS都是通过对文件访问的安全控制机制来保证密码文件的安全性的。

 

当需要进行数据加密运算时，COS就从密码文件中选取密码加入运算。从密码文件中读出密码时，与读取应用数据一样，只要直接给出密码所在的地址就可以了。当然，员简单的产生密码的方法是直接从密码文件中随机读出一个密码作为加密用密码。但是这样的机制可能会多次选中同一密码，从而给窃听者提供破译的机会，安全性不太高。因此，比较好的办法是在随机抽取出一个密码后再对密码本身作一些处理，尽量减少其重复出现的机会。例如PBOS产品中，采用的办法就是对从密码文件中选出的密码首先进行一次DES加密运算，然后将运算结果作为数据加密的密码使用。其计算公式如下：

 

Key = DES(CTC， K(a))

 

式中，K是从密码文件中随机选取的一个密码;CTC是一个记录智能卡的交易次数的计数器，该计数器每完成一次交易就增一；key就是最后要提供给数据加密运算使用的密码。使用这种方法可以提高智能卡的安全性，但却降低了执行的效率。因此，具体采用什么样的方法来产生密码应当根据智能卡的应用范围及安全性要求的高低而具体决定。