CN102867209B - 一种智能卡和智能卡安全防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能卡和智能卡安全防护方法，该智能卡包括：智能卡时钟模块、数据随机抽样模块、攻击分析与判断模块以及攻击处理模块；其中，智能卡时钟模块，用于根据接收到的外部电平信号进行计时；数据随机抽样模块，用于随机确定数据统计起始时间和数据统计终止时间，并根据所述数据统计起始时间和数据统计终止时间对接收到的数据进行抽样；攻击分析与判断模块，用于根据数据随机抽样模块抽样得到的数据，以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间，判断所述智能卡是否受到攻击；攻击处理模块用于，当攻击分析与判断模块判断所述智能卡受到攻击时，进行防攻击处理。在本发明中，可以更加有效地判断智能卡是否受到攻击。

Description

一种智能卡和智能卡安全防护方法

技术领域

本发明涉及数据通信的网络安全领域，尤其涉及一种智能卡和智能卡安全防护方法。

背景技术

随着电子商务的发展，智能卡越来越多地被应用到身份认证领域。智能卡是具有微处理器的芯片卡，具有数据存储安全、可靠性高、携带方便等优点。但由于智能卡多为被动设备，不能判断信息来源的正确性，且现有智能卡均不具备时钟功能，很难对使用频次、间隔等行为进行判断，因此难以对正常行为和异常行为进行区分，因而在业务使用过程中存在安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供了一种智能卡和智能卡安全防护方法，以使智能卡有效地判断是否受到攻击，进而提高业务使用的安全性。为此，本发明采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种智能卡，包括：智能卡时钟模块、数据随机抽样模块、攻击分析与判断模块以及攻击处理模块；其中，

所述智能卡时钟模块，用于根据接收到的外部电平信号形成内部相对时钟，进行计时；

所述数据随机抽样模块，用于随机确定数据统计起始时间和数据统计终止时间，并根据所述数据统计起始时间和数据统计终止时间对接收到的数据进行抽样；

所述攻击分析与判断模块，用于根据所述数据随机抽样模块抽样得到的数据，以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间，判断所述智能卡是否受到攻击；

所述攻击处理模块用于，当所述攻击分析与判断模块判断所述智能卡受到攻击时，进行防攻击处理。

本发明实施例还提供一种智能卡安全防护方法，包括：

智能卡根据接收到的外部电平信号形成内部相对时钟，进行计时，并根据所述智能卡随机确定的数据统计起始时间和数据统计终止时间对接收到的数据进行抽样；

所述智能卡根据抽样得到的数据以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间，判断是否受到攻击，并在判断为受到攻击时，进行防攻击处理。

与现有技术相比，本发明实施例所提出的技术方案具有以下优点：

智能卡根据接收到外部电平信号进行计时，并根据智能卡随机确定的数据统计起始时间和数据统计终止时间对数据进行抽样，根据抽样得到的数据以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间判断智能卡是否受到攻击，并当判断为攻击时，进行防攻击处理，使智能卡有效地判断是否受到攻击，进而提高业务使用的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中智能卡的结构示意图；

图2为本发明实施例中智能卡时钟模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的智能卡安全防护方法流程示意图。

具体实施方式

为解决现有技术中智能卡无法有效地判断是否受到攻击的问题，本发明实施例提出了一种基于动态时钟窗口的智能卡安全防护的技术方案。该技术方案中，智能卡根据接收到的外部电平信号进行计时，并根据随机确定的数据统计起始时间和数据统计终止时间对接收到的数据进行抽样，根据抽样得到的数据以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间判断智能卡是否受到攻击，并在判断为受到攻击时进行防攻击处理，使智能卡有效地判断是否受到攻击，进而提高业务使用的安全性。

下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的智能卡的结构示意图，该智能卡除了可以包括用于接收外部数据的数据接收模块11以及进行常规数据处理的数据处理模块12之外，还可以包括：智能卡时钟模块13、数据随机抽样模块14、攻击分析与判断模块15以及攻击处理模块16；其中：

智能卡时钟模块13，用于根据接收到的外部电平信号形成内部相对时钟，进行计时；

数据随机抽样模块14，用于随机确定数据统计起始时间和数据统计终止时间，并根据所确定的数据统计起始时间和数据统计终止时间对数据接收模块11接收到的数据进行抽样；

攻击分析与判断模块15，用于根据数据随机抽样模块14抽样得到的数据，以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间，判断智能卡是否受到攻击；

攻击处理模块16，用于当攻击分析与判断模块15判断智能卡受到攻击时，进行防攻击处理。

智能卡是否受到攻击是基于对一定时间段内接收到的数据进行分析判断的结果做出的，而智能卡由于硬件体积等原因，很难在其内部设置晶振模块以生成时钟信号。但通常，智能卡设置有供电管脚，在本发明实施例中，利用智能卡的供电管脚与外部电源(如智能卡所在终端的电源)连接，接收外部电平信号，并根据接收的外部电平信号生成智能卡内部时钟信号，进行计时。

具体的，当智能卡接通外部电源时，智能卡时钟模块13可以接收外部电平信号，但基于现有智能卡能力，智能卡不能采用与终端相同的时钟频率(智能卡内部电平信号的频率应该低于接收到的外部电平信号的频率)，因此，智能卡时钟模块13需要将接收到的外部电平信号转换为频率更低的内部电平信号，并根据该内部电平信号的高电平或低电平次数以及内部电平信号的频率进行计时(即将每设定数量的连续数个高电平或低电平所占用的时间作为计时单位进行计时)。例如，外部电平信号的频率为50Hz，智能卡接收到外部电平信号后，将其转换为频率为20Hz的内部电平信号，则当内部电平信号连续经过N个高电平或N个低电平时，智能卡内部时钟信号的时间为N/20秒。即智能卡时钟模块13可以通过统计通过状态下内部电平信号的高电平次数或低电平次数进行计时。其中，本发明实施例提供的智能卡时钟模块13的结构示意图可以如图2所示，包括：

内外部电平转换子模块131，用于当智能卡接通外部电源时，接收外部电平信号，并将接收到的外部电平信号转换为频率更低的内部电平信号；

计时子模块132，用于将每设定数量的连续数个高电平或低电平所占用的时间作为计时单位进行计时；

终止时间记录子模块133，用于记录最后一次时钟信号的时间。

其中，智能卡时钟模块13维护的内部时钟源为相对时钟，当智能卡接通外部电源时，开始计时或继续计时；当断开外部电源时，终止计时。具体的，当智能卡接通外部电源时，内外部电平转换子模块131接收外部电平信号，并将接收到的外部电平信号转换为频率更低的内部电平信号，并通过计时子模块133根据内部电平信号高电平或低电平的次数以及内部电平信号的频率进行计时。当外部电源断开时，智能卡时钟模块13停止计时，终止时间记录子模块133记录电源断开前最后一次时钟信号的时间。当智能卡再次接通外部电源时，智能卡时钟模块13继续计时，计时子模块132从终止时间记录子模块133记录的最后一次时钟信号的时间开始根据内部电平信号继续进行计时。

其中，本发明实施例提供的智能卡时钟模块13还可以包括复位模块134。当攻击分析与判断模块15判断智能卡受到攻击时，通过攻击处理模块16对攻击行为进行处理。攻击处理模块16处理完攻击后，可以向复位模块134发送复位信号，复位模块134接收到该复位信号后，将终止时间记录子模块133中记录的最后一次时钟信号清零。当智能卡再次接通外部电源且恢复正常工作状态时，智能卡时钟模块13重新计时。

通过上述方式实现智能卡内部时钟计时，不需要在智能卡内额外增加物理器件，不影响智能卡物理性能，对智能卡的改造较小。

基于上述智能卡内部时钟源，本发明实施例攻击分析与判断模块14判断智能卡是否受到攻击的具体实现过程可包括：

1、智能卡防护系统开始运行时(即智能卡被启用，此时默认该智能卡处于正常工作状态)，智能卡时钟模块13开始计时，数据接收模块11接收外部数据。

2、数据随机抽样模块14将智能卡防护系统开始运行的时间T₀作为本次数据统计起始时间(即数据抽样的起始时间)，并产生一个随机因子。

3、数据随机抽样模块14根据产生的随机因子在[1，2N]范围内产生一个随机数M，并将T₁＝T₀+M确定为本次数据统计终止时间(即数据抽样的终止时间)，并根据T₀与T₁对接收到的数据进行存储(即T0到T1间接收到的所有数据为抽样值)。其中，N为用于判定智能卡是否受到攻击的最大数据监控时间范围；攻击分析与判断模块15可以维护一个时间表(Table)，用于记录起始时间与终止时间内接收到的数据，Table的大小可以设置，在每次抽样前清空，用于重新存储下一个抽样时间段内的数据。

4、攻击分析与判断模块15根据T₀与T₁内的抽样数据判断智能卡是否受到攻击。例如，攻击分析与判断模块15中可以设定单位时间段内鉴权次数阈值(如1000次/24H)；当智能卡在T₀与T₁内单位时间段鉴权次数超过阈值时，攻击分析与判断模块15则判断智能卡受到攻击。

5、当攻击分析与判断模块15判断智能卡受到攻击时，攻击处理模块16进行防攻击处理。例如，当智能卡受到攻击时，攻击处理模块16可以将智能卡设定为暂停服务状态，数据接收模块11接收到攻击处理模块的暂停服务的信号后，拒绝接收外部数据。其中，可以在数据接收模块11中设置智能状态标志位Pause，初值为0；当接收到攻击处理模块16的暂停服务的信号时，设置Pause＝1，拒绝接收外部数据；当暂停服务持续时间大于预设的阈值时，恢复Pause＝0，进入正常工作状态。

需要注意的是，智能卡判断是否受到攻击的依据并不限于鉴权次数，也可以是其他被监控的操作发生的次数，如登录次数。智能卡可通过特征值匹配判断被监控的特定操作是否发生，并可统计发生次数，进而根据被监控的特定操作的次数判断是否受到攻击。

基于上述智能卡安全防护流程，当智能卡在接通外部电源且智能卡当前状态为正常工作状态时，数据接收模块11接收外部数据；数据随机抽样模块14根据所确定的数据统计起始时间和数据统计终止时间对接收到的数据进行抽样；攻击分析与判断模块15保存数据随机抽样模块抽样得到的数据，并根据智能卡时钟模块13的时间信息判断是否到达数据统计终止时间(本次数据统计终止时间)，当到达数据统计终止时间时，根据对应的数据统计起始时间与数据统计终止时间内保存的抽样数据判断智能卡是否受到攻击。

若判断为受到攻击，攻击处理模块16将智能卡设定为暂停服务状态，数据随机抽样模块14将智能卡恢复正常工作状态的时间确定为下一次数据统计起始时间，并生成一个随机数(如根据智能卡内瞬时电流或瞬时噪声产生随机数)，根据该随机数和下一次数据统计起始时间确定下一次数据统计终止时间。

若判断未受到攻击，数据随机抽样模块14产生一个随机数，并根据该随机数与本次数据统计终止时间确定下一次数据统计起始时间，并产生另一个随机数，并根据该随机数与该下一次数据统计起始时间确定下一次数据统计终止时间。

其中，智能卡正常工作时，若未到达数据统计终止时间或到达数据统计终止时间后攻击分析与判断模块15判断智能卡未受到攻击，则由数据处理模块12对接收到的数据进行常规数据处理。

基于上述智能卡相同的技术构思，本发明实施例还提供一种智能卡安全防护方法，如图3所示，为本发明实施例提供的智能卡安全防护方法流程示意图，可以包括以下步骤：

步骤301、当智能卡接通外部电源时，智能卡确定当前状态。若当前状态为正常工作状态，则转至步骤302；若当前为暂停服务状态，转至步骤309。

步骤302、智能卡接收外部数据，根据所确定的数据统计起始时间和数据统计终止时间对接收到的数据进行抽样。

步骤303、智能卡判断是否达到本次数据统计终止时间。若到达，则转至步骤304；否则转至步骤308。

步骤304、智能卡根据本次数据统计起始时间与终止时间内的抽样数据判断是否受到攻击。若判断为是，则转至步骤305；否则转至步骤307。

步骤305、智能卡将当前状态设置为暂停服务状态，保存暂停时间。

步骤306、智能卡将恢复正常工作状态的时间确定为下一次数据统计起始时间，并生成一个随机数，根据生成的随机数与该下一次数据统计起始时间确定下一次数据统计终止时间，并转至步骤301。

步骤307、智能卡生成一个随机数，根据该随机数与本次数据统计终止时间确定下一次数据统计起始时间，并进而确定下一次数据统计终止时间。

步骤308、智能卡对数据进行正常数据处理，并转至步骤302。

步骤309、智能卡拒绝接收外部数据，并转至步骤301。

其中，当接通外部电源时，智能卡获取外部电平信号，并将获取到的外部电平转换为频率更低的内部电平信号，将每设定数量的连续数个高电平或低电平所占用的时间作为计时单位进行计时。

其中，当智能卡防护系统开始运行时，智能卡确定当前时间为本次数据统计起始时间，生成第一随机值，并根据第一随机值与本次数据记录起始时间确定本次数据统计终止时间；

当到达本次数据统计终止时间且判断智能卡未受到攻击时，智能卡生成第二随机数，根据第二随机数与本次数据统计终止时间确定下一次数据统计起始时间，并生成第三随机数，根据第三随机数与本次数据统计起始时间确定下一次数据统计终止时间；

当到达本次数据统计终止时间且判断所述智能卡受到攻击时，智能卡将恢复正常工作的时间确定为下一次数据统计起始时间，生成第四随机数，并根据第四随机数与下一次数据统计起始时间确定下一次数据统计终止时间。

通过以上流程可以看出，本发明实施例提供的技术方案中，智能卡根据接收到的外部电平信号进行计时，并根据智能卡随机确定的数据统计起始时间和数据统计终止时间对接收到的数据进行抽样，根据抽样得到的数据以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间判断是否受到攻击，并在判断为受到攻击时进行防攻击处理，使智能卡有效地判断是否受到攻击，进而提高业务使用的安全性。其中，由于数据统计起始时间与数据统计终止时间随机确定，实现了基于动态时钟窗口的智能卡安全防护，攻击判断更加灵活、有效。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能卡，其特征在于，包括：智能卡时钟模块、数据随机抽样模块、攻击分析与判断模块以及攻击处理模块；其中，

所述智能卡时钟模块，用于根据接收到的外部电平信号形成内部相对时钟，进行计时；

所述数据随机抽样模块，用于随机确定数据统计起始时间和数据统计终止时间，并根据所述数据统计起始时间和数据统计终止时间对接收到的数据进行抽样；

所述攻击分析与判断模块，用于根据所述数据随机抽样模块抽样得到的数据，以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间，判断所述智能卡是否受到攻击；

所述攻击处理模块用于，当所述攻击分析与判断模块判断所述智能卡受到攻击时，进行防攻击处理；

其中，所述数据随机抽样模块具体用于，当本次数据统计终止时间到达后所述攻击分析与判断模块判断所述智能卡未受到攻击时，生成第二随机数，根据所述第二随机数与本次数据统计终止时间确定下一次数据统计起始时间，并生成第三随机数，根据所述第三随机数与所述下一次数据统计起始时间确定下一次数据统计终止时间；或，

当本次数据统计终止时间到达后所述攻击分析与判断模块判断所述智能卡受到攻击时，将所述智能卡恢复正常工作的时间确定为下一次数据统计起始时间，生成第四随机数，并根据所述第四随机数与所述下一次数据统计起始时间确定下一次数据统计终止时间。

2.如权利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述智能卡时钟模块具体用于，接收外部电平信号，并将接收到的外部电平信号转换为频率更低的内部电平信号，将每设定数量的连续数个高电平或低电平所占用的时间作为计时单位进行计时。

3.如权利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述数据随机抽样模块具体用于，当智能卡防护系统开始运行时，确定当前时间为本次数据统计起始时间，生成第一随机值，并根据所述第一随机值与本次数据记录起始时间确定本次数据统计终止时间。

4.如权利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述攻击分析与判断模块具体用于，判断所述数据统计起始时间和数据统计终止时间内被监控的操作发生的次数是否超过阈值，若判断为超过，则确定所述智能卡受到攻击；否则，确定所述智能卡未受到攻击。

5.如权利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述攻击处理模块具体用于，当所述攻击分析与判断模块判断所述智能卡受到攻击时，将所述智能卡设定为暂停服务状态，并记录当前时间；当根据所记录的暂停服务状态的时间与当前时间判断所述智能卡暂停服务状态持续时间大于阈值时，解除所述智能卡暂停服务状态，恢复正常工作状态。

6.一种智能卡安全防护方法，其特征在于，包括：

智能卡根据接收到的外部电平信号形成内部相对时钟，进行计时，并根据所述智能卡随机确定的数据统计起始时间和数据统计终止时间对接收到的数据进行抽样；

所述智能卡根据抽样得到的数据以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间，判断是否受到攻击，并在判断为受到攻击时，进行防攻击处理；

其中，所述智能卡确定数据统计起始时间与数据统计终止时间，具体为：

当本次数据统计终止时间达到后所述智能卡判断为未受到攻击时，所述智能卡生成第二随机数，根据所述第二随机数与本次数据统计终止时间确定下一次数据统计起始时间，并生成第三随机数，根据所述第三随机数与所述下一次数据统计起始时间确定下一次数据统计终止时间；或，

当本次数据统计终止时间到达后所述智能卡判断为受到攻击时，所述智能卡将恢复正常工作的时间确定为下一次数据统计起始时间，生成第四随机数，并根据所述第四随机数与所述下一次数据统计起始时间确定下一次数据统计终止时间。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述智能卡根据接收到的外部电平信号进行计时，具体为：

所述智能卡接收外部电平信号，并将接收到的外部电平信号转换为频率更低的内部电平信号，并将每设定数量的连续数个高电平或低电平所占用的时间作为计时单位进行计时。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述智能卡确定数据统计起始时间与数据统计终止时间，具体为：

当智能卡防护系统开始运行时，所述智能卡确定当前时间为本次数据统计起始时间，生成第一随机值，并根据所述第一随机值与本次数据记录起始时间确定本次数据统计终止时间。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述智能卡根据抽样得到的数据以及对应的数据统计起始时间和数据统计终止时间，判断是否受到攻击，具体为：

所述智能卡判断所述数据统计起始时间与数据统计终止时间内被监控的操作发生的次数是否超过阈值，若判断为超过，则确定所述智能卡受到攻击；否则，确定所述智能卡未受到攻击。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述智能卡进行防攻击处理，具体为：

当判断所述智能卡被攻击时，所述智能卡进入暂停服务状态，并记录当前时间；

当根据所记录的暂停服务状态的时间与当前时间判断所述智能卡暂停服务状态持续的时间大于阈值时，所述智能卡解除暂停服务状态，恢复正常工作状态。