CN102013001B

CN102013001B - 一种具有认证功能的读卡器及其认证方法

Info

Publication number: CN102013001B
Application number: CN 201010574214
Authority: CN
Inventors: 郑茳; 肖佐楠; 匡启和; 王廷平; 张存升
Original assignee: CCore Technology Suzhou Co Ltd
Current assignee: CCore Technology Suzhou Co Ltd
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: CN102013001A

Abstract

本发明涉及一种具有认证功能的读卡器，具有与CPU连接的串行通信接口和/或通用串行接口；所述读卡器还包括USB接口和通用输入输出接口；所述读卡器还包括：所述读卡器还包括与所述CPU连接的存储模块和安全模块；所述串行通信接口用于与磁条卡读卡器连接；所述通用串行接口用于与智能卡读卡器连接，通用输入输出接口和数字键盘连接；所述USB接口与PC机连接、或通过PC机与银行服务器连接。本发明中的读卡器在所述读卡器和银行服务器之间的认证采用PKI技术，并采用认证机构(CA)颁发的证书来实现通信双方的身份认证，只有通过银行服务器身份认证的读卡器才能进行对银行卡的操作，而且该读卡器所传输的所有数据都是密文数据，从而大大提高了读卡器的安全性。

Description

一种具有认证功能的读卡器及其认证方法

技术领域

本发明涉及一种读卡器及其认证方法，特别涉及一种具有认证功能的读卡器及其认证方法。

背景技术

读卡器是一个数据传输与通讯模块，其负责终端设备与存储卡之间的交互式通信，所述的终端设备可以是个人电脑或其他电子设备，所述的存储卡可以是智能卡、磁条卡、存储卡或其他类型的卡片。

通常，读卡器通过USB或其他串口连接到个人电脑，从而与个人电脑之间进行数据交换，并且在数据接收和发送的过程中，都需要遵循一定的数据通讯协议。读卡器通过上述的数据通讯协议规定的格式接收来自终端设备的数据，并将此数据按照与读卡器连接的特定的卡片所能够接收的数据通讯协议格式，将数据重新组织后，转发给所述卡片；同时，当读卡器从卡片接收数据后，则按照与读卡器相连接的终端设备所能够接收的数据通讯协议格式，重新组织数据后将数据返回给终端。

然而，现有技术中的读卡器的终端与读卡器之间，按照数据通讯协议传输的数据没有经过加密处理，因而，会造成数据容易被截取；此外，终端设备与读卡器进行数据交换之前，相互之间无需进行任何的认证，因此，不能保证数据交换的安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有安全认证功能的读卡器，该读卡器的认证方法以及该读卡器的数据通信方法。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种具有认证功能的读卡器，具有与CPU连接的串行通信接口和/或通用串行接口；所述读卡器还包括USB接口；其特征在于：所述读卡器还包括：所述读卡器还包括与所述CPU连接的存储模块和安全模块；所述串行通信接口用于与磁条卡读卡器连接；所述通用串行接口用于与智能卡读卡器连接；所述USB接口与银行服务器直接或间接地连接。

进一步，所述读卡器还包括通用输入输出接口，所述通用输入输出接口与数字键盘连接。

进一步，所述读卡器和银行服务器之间进行双向身份认证，其中读卡器和银行服务器之间的数据传输均采用密文传输。

进一步，所述存储模块用于存储所述读卡器的密钥、和/或证书。

进一步，所述安全模块用于在信息交互信息传输过程中的对需要传输的信息进行加密操作、和/或签名操作、以及和/或验证签名操作。

进一步，所述读卡器还包括显示装置。

本发明还提供一种具有认证功能的读卡器的认证方法，其特征在于：所述读卡器包括存储模块和安全模块；所述读卡器和银行服务器之间的认证采用PKI的方式认证，并采用认证机构颁发的证书来实现通信双方的身份认证，只有通过银行服务器身份认证的读卡器才能进行对银行卡的操作。

进一步，所述方法包括以下步骤：（1）用户将银行卡插入所述读卡器中，并通过数字键盘输入与其银行卡对应的PIN码进行验证；（2）当通过所述PIN码验证后，所述读卡器生成第一随机数（N1）；（3）用户输入与其银行卡对应的用户身份标识（ID1）和用户密码（K1）；（4）所述读卡器根据所述用户密码（K1）计算得出第一密码（h1），并用所述读卡器的私钥对用户的所述用户身份标识（ID1）、用户密码（K1）和第一密码（h1）进行签名得到第一签名（m1），然后将所述第一签名（m1）和所述第一密码（h1）传给银行服务器；（5）银行服务器收到所述第一签名（m1）和第一密码（h1）后，根据所述第一密码（h1）验证所述读卡器的所述第一签名（m1），如果验证成功，则可获得所述用户身份标识（ID1）；如果验证失败，则结束；（6）银行服务器生成第二随机数（N2），然后用所述银行服务器的私钥对所述银行服务器的身份标识（ID2）、第二随机数（N2）进行签名，从而得到第二签名（m2），并将所述第二签名（m2）发送给所述读卡器；（7）当所述读卡器收到银行服务器的所述第二签名（m2）后，根据所述用户身份标识（ID1）和第二随机数（N2）计算得到第三密码（h3），并将所述第三密码（h3）传给银行服务器；（8）当银行服务器收到所述第三密码（h3）后，将所述第二密码（h2）和第三密码（h3）进行比较，如果比较的结果一样，则通过认证。

本发明还提供一种具有认证功能的读卡器的数据通信方法，其特征在于：所述读卡器包括具有与CPU连接的串行通信接口、通用串行接口和USB接口；所述读卡器还包括存储模块和安全模块；所述数据通信方法包括以下步骤：（1）上电后，首先依次对通用串行接口（USI）、串行通信接口（SCI）和USB接口进行初始化；然后进行USB设备的枚举；如果枚举成功，则进入步骤（2）；（2）所述读卡器与银行服务器之间进行互相认证；如果通过认证，则进入步骤（3）；如果未通过认证，则结束；（3）对所述读卡器与银行服务器之间的操作命令进行解析；（4）如果所述操作命令是操作磁条卡，那么执行刷磁条卡的操作，然后进入步骤（7）；否则，进入步骤（5）；（5）如果所述操作命令是操作智能卡，那么执行读写智能卡的操作，然后进入步骤（7）；否则，进入步骤（6）；（6）如果所述操作命令是输入金额和/或密码，获取用户输入的金额和/或密码，然后进入步骤（7）；（7）将所述步骤（4）－（7）中所获得的各种信息通过所述安全模块加密；（8）通过所述USB接口将步骤（7）中经过加密的信息传输到所述银行服务器。

进一步，所述数据通信方法还包括以下步骤：（9）银行服务器向所述读卡器传回金额和/或密码，并在所述读卡器的显示装置中显示；（10）如果用户确认所述步骤（9）中所显示的信息正确，按下所述读卡器的加密键盘中的确认键进行确认；否则，按下所述读卡器的加密键盘中的取消键取消其相应的操作；（11）结束本次操作。

本发明中的读卡器在所述读卡器和银行服务器之间的认证采用PKI技术，并采用认证机构颁发的证书来实现通信双方的身份认证，只有通过银行服务器身份认证的读卡器才能进行对银行卡的操作，而且，该读卡器所传输的所有数据都是密文数据，从而大大提高了读卡器的安全性。

附图说明

图1是本发明中第一实施例的系统框图。

图2是第一实施例的读卡器和服务器认证流程图。

图3是第一实施例的通信流程图。

图4是本发明中第二实施例的系统框图。

图5是第二实施例的通信流程图。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行详细说明。

第一实施例：

图1示出了本发明中的具有认证功能的读卡器的系统框图。如图1所示，所述具有认证功能的读卡器具有串行通信接口（SCI）、通用串行接口（USI）、USB接口和通用输入输出接口（GPIO）；此外，所述读卡器还包括CPU、存储模块和安全模块。所述安全模块用于提供加解密、签名验证、散列的等运算。

所述CPU通过串行通信接口控制器与串行通信接口连接、通过通用串行接口控制器与通用串行接口连接、通过USB接口控制器与所述USB接口连接。所述CPU还通过其总线连接有所述存储模块和安全模块。

所述串行通信接口(SCI)与磁条卡读卡器连接，用于读取磁条卡的银行卡账号等信息，其中所述磁条卡读卡器的供电方式可选择通过所述USB接口供电或PS2接口供电。所述通用串行接口(USI)与智能卡读卡器连接，用于读取智能卡的卡号、余额、或验证、修改PIN码等操作。所述通用输入输出接口(GPIO)与密码键盘连接，用于用户输入操作磁条卡或智能卡等银行卡的密码、金额等。

所述USB接口与银行服务器；所述USB接口与PC机连接，通过网络使得所述读卡器和银行服务器进行数据交互。因此，可以在读卡器和银行服务器之间进行双向身份认证，其中读卡器和银行服务器之间的数据传输均采用密文传输。

当所述读卡器通过银行服务器的身份认证后才可以工作，然后，用户可以刷银行卡来实现网上转账、网上付款消费等功能。优选地，所述银行卡是磁条卡或IC智能卡。进一步，所述网上转账、网上付款消费等功能中的密码或金额的输入通过所述读卡器的数字键盘输入，不用通过银行服务器端或PC键盘输入，因此能够解决当用户通过PC机键盘输入帐户信息时，其输入的信息被黑客通过木马等工具盗取。这样，通过所述读卡器的数字键盘输入的密码经过密文在信道上传输，从而大大提高了安全性。

所述存储模块用于存储所述读卡器的密钥、证书等；所述安全模块用于在信息交互信息传输过程中的对需要传输的信息进行加密操作、签名操作、以及验证签名操作等，其支持对称密码算法和公钥密码算法。

所述读卡器采用所述USB接口通过其内部内置卡操作系统(COS)提供密钥及证书操作接口。同时，所述存储模块中的私有存储区的数据不能被直接读出，并提供双因子认证，因而提高了安全性，优选地，所述双因子认证是指对PIN码和读卡器进行双认证。

优选地，所述读卡器和银行服务器之间的认证采用PKI(Public Key Infrastructure，公钥基础设施)技术（即指在在对银行卡操作前，读卡器和银行服务器通过PKI技术进行身份认证，如果身份认证通过后才能进行读银行卡的操作），并采用CA(认证机构)颁发的证书来实现通信双方的身份认证，只有通过银行服务器身份认证的读卡器才能进行对银行卡的操作，而且，通过读卡器的所有数据信息都是密文数据，从而大大提高了读卡器的安全性。

优选地，所述读卡器和银行卡之间相互认证的流程如下：

（1）用户将银行卡插入所述读卡器中，并通过所述数字键盘输入与其银行卡对应的PIN码，只有通过PIN码验证后用户才能进行下一步操作。优选地，如果连续发生3次PIN码验证失败，则锁定所述读卡器。

（2）当通过所述PIN码验证后，所述读卡器生成随机数N1。

（3）用户输入与其银行卡对应的身份标识ID1和用户密码K1。

（4）所述读卡器根据所述用户密码K1通过散列计算得出密码h1，并用所述读卡器的私钥对用户的所述身份标识ID1、用户密码K1和计算散列后的密码h1进行签名得到签名m1，然后将所述签名m1和散列计算后的密码h1传给银行服务器。

（5）银行服务器收到所述签名m1和密码h1后，根据散列计算后的密码h1，找到所述读卡器的证书并获得所述读卡器的私钥，然后验证所述读卡器的所述签名m1，如果验证成功，则可获得用户身份标识ID1；如果验证失败，则结束。

（6）银行服务器生成随机数N2，并对所述用户身份标识ID1和随机数N2进行散列计算，然后用所述银行服务器的私钥对所述银行服务器的身份标识ID2、随机数N2进行签名，从而得到签名m2，并将所述签名m2发送给所述读卡器。

（7）当所述读卡器收到银行服务器的所述签名m2后，根据银行服务器的公钥验证银行服务器的所述签名m2，当验证通过后，通过散列计算读卡器的身份标识ID1和银行服务器的随机数N2得到密码h3，并将所述密码h3传给银行服务器。

（8）当银行服务器收到所述密码h3后，将所述密码h2和h3进行比较，如果比较的结果一样，则通过验证。

图3示出了所述读卡器的通信流程，具体如下：

（1）上电后，首先依次对通用串行接口（USI）、串行通信接口（SCI）和USB接口进行初始化；然后进行USB设备的枚举；如果枚举成功，则进入步骤（2）。

（2）所述读卡器与银行服务器之间通过PKI技术进行身份认证。如果通过认证，则进入步骤（3）；如果未通过认证，则结束。

（3）对所述读卡器与银行服务器之间的操作命令进行解析。

（4）如果所述操作命令是操作磁条卡，那么执行（读写）刷磁条卡的操作，然后进入步骤（7）；否则，进入步骤（5）；

（5）如果所述操作命令是操作智能卡，那么执行读写智能卡的操作，然后进入步骤（7）；否则，进入步骤（6）；

（6）如果所述操作命令是输入金额或密码，那么提示用户输入金额或密码，并获取用户输入的所述金额或密码，然后进入步骤（7）；

（7）将所述步骤（4）－（7）中所获得的各种信息通过所述安全模块加密；

（8）通过所述USB接口将步骤（7）中经过加密的信息传输到所述银行服务器。

第二实施例：

第二实施例中的读卡器在所述第一实施例的读卡器的基础上，增加了人机交互界面，下面仅对与所述第一实施例的不同之处进行详细说明，凡是未说明之处，第一实施例中的读卡器及其认证方法与第二实施例中的读卡器及其认证方法具有相同的特性。

第二实施例中的读卡器除了具有第一实施例中的读卡器具有相同的结构、功能和部件外，还设置有与读卡器的CPU相连接的显示装置，优选地，所述显示装置是液晶显示装置。这样，当用户进行汇款、转账等操作时，银行服务器会回传用户的账户和金额等信息，当用户看这些信息并确认无误后，只有通过按下数字键盘的确认键才能完成相应的操作；如果账户和金额等信息不正确，则可以按下数字键盘的取消键来取消本次相应的操作。这样，由于用户参与操作，只有当用户确认无误后按下数字键盘的确认键才可完成交易。这种“用户核对后签字确认”式的创新设计可以让用户使用起来更加直观和安全。

此外，所述读卡器和银行服务器之间的认证流程与第一实施例中的认证流程相同。

图4示出了第二实施例中的所述读卡器的通信流程，具体如下：

（2）所述读卡器与银行服务器之间进行互相认证。如果通过认证，则进入步骤（3）；如果未通过认证，则结束。

（3）对所述读卡器与银行服务器之间的操作命令进行解析。

（8）通过所述USB接口将步骤（7）中经过加密的信息传输到所述银行服务器；

（9）银行服务器向所述读卡器传回银行卡帐号和金额，并在所述读卡器的显示装置中显示；

（10）如果用户确认所述步骤（9）中所显示的信息正确，按下所述读卡器的加密键盘中的确认键进行确认；否则，按下所述读卡器的加密键盘中的取消键取消其相应的操作；

（11）结束本次操作。

Claims

1.一种具有认证功能的读卡器的认证方法，

所述读卡器包括存储模块和安全模块；

其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

（1）用户将银行卡插入所述读卡器中，并通过数字键盘输入与其银行卡对应的PIN码进行验证；

（2）当通过所述PIN码验证后，所述读卡器生成第一随机数；

（3）用户输入与其银行卡对应的用户身份标识和用户密码；

（4）所述读卡器根据所述用户密码计算得出第一密码，并用所述读卡器的私钥对用户的所述用户身份标识、第一随机数和第一密码进行签名得到第一签名，然后将所述第一签名和所述第一密码传给银行服务器；

（5）银行服务器收到所述第一签名和第一密码后，根据所述第一密码验证所述读卡器的所述第一签名，如果验证成功，则可获得所述用户身份标识；如果验证失败，则结束；

（6）银行服务器生成第二随机数，通过第二随机数和用户身份标识计算得到第二密码，然后用所述银行服务器的私钥对所述银行服务器的身份标识、第一随机数、第二随机数进行签名，从而得到第二签名，并将所述第二签名发送给所述读卡器；

（7）当所述读卡器收到银行服务器的所述第二签名后，验证第二签名，当验证通过后，根据所述用户身份标识和第二随机数计算得到第三密码，并将所述第三密码传给银行服务器；

（8）当银行服务器收到所述第三密码后，将所述第二密码和第三密码进行比较，如果比较的结果一样，则通过认证。