CN105245333A - 一种多应用智能卡密钥管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多应用智能卡密钥管理方法及系统，管理方法包括如下步骤：创建主密钥文件，所述主密钥文件包括开发商标识及多对初始密钥，将每一初始密钥与开发商标识结合并采用第一加密算法生成多对机构密钥；逐个读取上述机构密钥及智能卡的出厂序列号，并采用第二加密算法生成智能卡的应用密钥；将应用文件写入所述智能卡中，每一应用密钥加密一应用文件。读取每一张卡是根据机构密钥和第二加密算法生成应用密钥，所以在同一发卡机构内的所有机具访问同一张卡采用相同的密钥，保证系统同一张卡的处理统一性。由于不同的卡生成的应用密钥不同，所以统一系统内不同卡不同文件的应用密钥都不相同，一张卡的应用密钥被破解不影响其他卡的使用。

Description

一种多应用智能卡密钥管理方法及系统

技术领域

本发明涉及智能卡管理技术领域，尤其涉及一种多应用智能卡密钥管理方法及系统。

背景技术

MAFIRE1KS50为逻辑加密存储卡，卡空间为8K位，共分16个扇区；每个扇区4个块；每块16个字节。每个扇区的第三块(最后一个块)为密码控制块，其中字节0到字节5为KEYA，字节6到字节9为存储控制，字节10到字节15为KEYB；其它三个块为一般数据块，可用来存储数据。另外，扇区0的块0存放厂商代码，已经固化，不可更改。一般IC卡应用都采用指定扇区读写制定内容，应用直接底层读写，一张IC卡专属一个应用，兼容性不好难以满足使用的需求。

随着智能卡技术的发展，智能卡已经渗入到人们生活的方方面面，现已经被广泛的应用于金融、通信、交通、石油、餐饮、社保、税费等领域，极大的方便了人们的生活。但是，在人们享受智能卡带来便捷的同时，也承受智能卡带来的新的烦恼，其主要表现在：人们必须手持多张卡片才能进行不同的应用，这样使人均持卡数量增加，不仅不方便持卡人的日常管理，而且还造成了资源的浪费。为了方便的使用和管理智能卡同时做到节约资源和成本，一卡多用技术显得尤其重要，这不仅仅是智能卡未来发展趋势也是智能卡业界着力解决的技术难关，我国已经把一卡多用技术作为智能卡行业的发展重点。

目前公知的智能卡访问密码的加密方法是开发商在出厂智能卡应用系统的软件和硬件时，为具有多个用户的特定客户定义一组客户标识码，然后对客户标识码和客户密码使用特定软件加密算法得出最终的智能卡读写访问密码，该卡用户的所有应用机具采用同一个访问密码。

现有智能卡加密方法存在如下技术问题：现有智能卡加密算法只对客户密码进行交换，能保证不同客户的智能卡和智能卡读写机具相互不可串用，但该智能卡所有应用机具采用同一个固定密码访问，一旦该访问密码被泄露或者被破译，则可能导致该智能卡内其他应用信息被泄露或者被恶意篡改。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种多应用智能卡密钥管理方法，克服现有技术中一张卡仅应用一个密钥对卡内所有应用文件进行管理，容易导致智能卡内其他应用信息被泄露或者被恶意篡改。

本发明是这样实现的：一种多应用智能卡密钥管理方法，包括如下步骤：

S100：创建主密钥文件，所述主密钥文件包括开发商标识、主密钥管理机构标识及多对初始密钥，将每一初始密钥与发卡机构标识结合并采用第一加密算法生成多对机构密钥；

S200：逐个读取上述机构密钥及智能卡的出厂序列号，并采用第二加密算法生成智能卡的应用密钥；

S300：将应用文件写入所述智能卡中，每一应用密钥加密一应用文件。

其中，所述智能卡为逻辑加密存储卡，其中，每一对密钥均包括KeyA、KeyB，所述KeyA用于读取，KeyB用于读写。

其中，所述初始密钥的数量为1-128对。

其中，所述第一加密算法、第二加密算法为RSA加密算法或DES加密算法。

本发明还提供一种多应用智能卡密钥管理系统，包括：

主密钥管理模块，创建主密钥文件，所述主密钥文件包括用户开发商标识、主密钥管理机构标识及多对初始密钥，将每一初始密钥与发卡机构标识结合并采用第一加密算法生成多对机构密钥；应用密钥管理模块，逐个读取上述机构密钥及智能卡的出厂序列号，并采用第二加密算法生成智能卡的应用密钥；应用文件管理模块，将应用文件写入所述智能卡中，每一应用密钥加密一应用文件。

其中，所述智能卡为逻辑加密存储卡，其中，每一对密钥均包括KeyA、KeyB，所述KeyA用于读取，KeyB用于读写。

其中，所述初始密钥的数量为1-128对。

其中，所述第一加密算法、第二加密算法为RSA加密算法或DES加密算法。

本发明的优点在于：

其一、每一张智能卡针对每一使用机构提供不同的密钥对，保证不同客户的智能卡和智能卡读写机具互相不可串用。

其二、每一智能卡依据机构密钥文件生成多对应用密钥，每一应用密钥加密一应用文件，使用的时候同一机构内针对同一个应用，不同机具采用相同应用密钥访问，一智能卡上某一应用密钥被破解、篡改等不会危及到应用机具对其他卡的操作；

其三、不同的机具根据不同应用要求，仅安装相应的密钥，保证了机具密钥泄露损失在可控范围。

附图说明

图1为本发明的多应用智能卡密钥管理方法的流程图；

图2为本发明的多应用智能卡密钥管理系统的结构框图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

智能IC卡内部具备16个扇区分别为0-15扇区，其中2-15扇区用来存储应用文件等，实现每一功能的应用文件占据至少一个扇区，不同的应用文件存储于不同的扇区内。一卡多用技术为在智能IC卡内部建立应用管理区及多个应用文件区，所述应用文件区内可以根据使用需求存储多个应用文件，不同应用文件区存储不同类别的应用文件，并通过所述的应用管理区管理应用文件区内的应用文件，通过上述技术方案实现了一卡多用的功能，同时能够保证各个应用之间相互独立。各个应用文件分不同的应用文件区存放，保证了各个应用文件的独立性，为了提高各个应用文件的安全性能防止被篡改，本发明通过采用多应用智能卡密钥管理方法对不同应用文件区内的应用文件进行加密，参阅图1所示，具体的包括如下步骤：

S100：创建主密钥文件，所述主密钥文件包括开发商标识及多对初始密钥，将每一初始密钥与开发商标识结合并采用第一加密算法生成多对机构密钥；

S200：逐个读取上述机构密钥及智能卡的出厂序列号，并采用第二加密算法生成智能卡的应用密钥；

S300：将应用文件写入所述智能卡中，每一应用密钥加密一应用文件。

智能卡应用系统开发商为每个特定客户定义一组开发商标识并编写主密钥文件，所述主密钥文件包括开发商标识及多对初始密钥，由发卡器写入到主密钥管理卡中，主密钥管理卡存储了主密钥所有密钥对，客户安装智能卡应用系统生成机构密钥时，先读取主密钥管理卡中的第一加密算法，智能卡管理软件将每一初始密钥与开发商标识结合并采用第一加密算法生成对机构密钥，依据初始密钥的对数将所述的第一加密过程循环N次生成多对机构密钥，并由发卡器将机构密钥添加写入到机构密钥管理卡中，机构密钥管理卡中存储了所有的机构密钥对，每个机构拥有自己的机构密钥管理卡，与其他机构密钥不同，保证各机构发卡不能通用，每一智能卡内部具备多对机构密钥。

机构密钥的一般加密变换函数为：

机构密钥＝第一加密算法(开发商标识，初始密钥)

用户发行新卡的时候，智能卡管理软件对机构密钥和表征智能卡唯一性的卡序列号使用第二加密算法进行加密，得出该智能卡的应用密钥，并由发卡器将该应用密钥写入到该用户卡的密码数据区中。应用密钥的一般加密变换函数为：

应用密钥＝第二加密算法(机构密钥，卡序列号)

所述的智能卡可以采用逻辑加密存储卡、MifareI非接触式IC卡。逻辑加密存储卡的第0扇区、第1扇区一般作为公共信息区，被用于存储服务目录结构、卡管理信息及出厂ID等，第2扇区至第15扇区一般被用于存储应用文件。

用户应用智能卡应用系统的机具时先加载机构密钥对，可以采用读取“机构密钥管理卡”的方式初始化，也可以采用网络下载方式读取机构密钥。所有智能卡读写机具中也存储有相同的第二加密算法，智能卡读写机具读写每张智能卡时，先根据获得的卡序列号与机构密钥管理卡传递的机构密钥，使用第二加密算法进行加密生成应用密钥，只有该应用密钥与智能卡内的应用密钥相同时智能卡才允许继续读写卡内信息，否则拒绝读写，从而达到保证智能卡应用系统安全的目的。

本发明中每一对密钥均包括KeyA、KeyB，所述KeyA用于读取，KeyB用于读写。在使用的过程中，机构密钥的信息通过机构密钥管理卡或者网络传输方式传递给智能卡的管理软件和机具，用户卡的卡序列号固化在卡片中，用户卡的应用密钥KeyA、KeyB都是在刷卡的时候动态生成。每张卡的卡序列号是不同的，全世界唯一的，因此用户的应用密钥KeyA、KeyB也是全世界唯一的。

上述实施方式中开发商或者智能卡管理机构为每一下属发卡机构制定了唯一的开发商标识，由此根据此开发商标识产生的机构密钥不同。能保证该开发商为用户提供的智能卡系统的特征信息与其他开发商提供的智能卡系统的特征信息不相同，因此其他开发商无法知道其他用户卡的机构密钥。同时采用本实施方式能够保证同一开发商下不同发卡机构的客户提供的智能卡系统的特征信息也不相同，即使不同客户使用了同一开发商相同型号和规格的产品，不同发卡机构下的用户卡也是互不可识别的。因此客户卡片发行商与管理者不知道其他机构的机构密钥，无法干预其他机构对卡的发行和管理。

上述实施方式中，创建的主密钥文件中具备多对初始密钥，所述的应用密钥由初始密钥通过第一加密算法、第二加密算法配合每一开发商标识以及智能卡的卡序列号生成，所生成的应用密钥数量与所述初始密钥相同。在使用的过程中，设置所述初始密钥的数量可以为1-128对，若初始密钥1对，则相应生成应用密钥1对，一张卡仅用一个应用密钥。若初始密钥128对，则生成相应应用密钥为128对，一张卡具备128对应用密钥更能满足多应用的需求。其中优选的数量为6-16对。每个密钥对针对一个应用文件，每个应用文件可以使用N个扇区，同属一个文件的扇区使用相同的密钥对来存取。初始化密钥对数应该大于等于整个系统中使用的文件种类数。

上述实施方式中，所述的第一加密算法、第二加密算法可以采用相同或者不同的加密算法，如RSA加密算法或DES加密算法或其他加密算法。

上述实施方式中，智能卡管理软件和机具只保存有用加密算法、经开发商标识加密过的机构密钥，需要通过读取用户卡的出厂序列号后才能生成该卡的应用密钥，开发商以及卡片的管理者都无法知道用户卡的应用密钥；用户卡的应用密钥是动态生成的，并不保留在机具的存储器数据区中，即使是窃取机具内数据也不可能获得用户卡的应用密钥；每一张智能卡针对每一使用机构提供不同的密钥对，保证不同客户的智能卡和智能卡读写机具互相不可串用；每一张智能卡依据主密钥文件生成多对应用密钥，每一应用密钥加密一应用文件，使用的时候相同机构下的不同应用机具针对同一张卡采用相同的机构密钥访问。保证统一机构系统内的机具软件采用统一的应用密钥访问同一张卡的同一个文件。不同机构的卡片、应用软件、机具都不能混用。相同机构下的应用机具采用不同的应用密钥访问不同卡片的应用文件，一张卡的应用密钥被破解，不影响到同一机构内其他卡的使用，更不影响其他发卡机构卡的使用。

参阅图2所示，本发明还公开一种多应用智能卡密钥管理系统，包括：

主密钥管理模块，创建主密钥文件，所述主密钥文件包括开发商标识及多对初始密钥，每对初始化密钥包括用于读的keyA和用于读写的keyB，将每一初始密钥与开发商标识结合并采用第一加密算法生成多对机构密钥；

应用密钥管理模块，逐个读取上述机构密钥及智能卡的卡序列号，并采用第二加密算法生成智能卡的应用密钥；

应用文件管理模块，将应用文件写入所述智能卡中，每一应用密钥加密一应用文件。应用文件的种类数小于等于密钥对数，每一个文件对应一个顺序号，根据顺序号找到该文件使用的密钥对。

主密钥管理模块为每个特定客户定义一组开发商标识并编写主密钥文件，所述主密钥文件包括开发商标识及多对初始密钥。由发卡器写入到管理卡中，客户安装智能卡应用系统时，主密钥管理模块将每一初始密钥与开发商标识结合并采用第一加密算法生成机构密钥，依据初始密钥的对数将所述的第一加密过程循环N次生成多对机构密钥。并由发卡器将机构密钥添加写入到机构密钥管理卡中，机构密钥管理法中存储了所有的机构密钥对，每个机构拥有自己的机构密钥管理卡，每一智能卡内部具备多对机构密钥。

机构密钥的一般加密变换函数为：

机构密钥＝第一加密算法(开发商标识，初始密钥)

用户发行新卡的时候，应用密钥管理模块对机构密钥和表征智能卡唯一性的卡序列号使用第二加密算法进行加密，得出该智能卡的应用密钥，并由发卡器将该应用密钥写入到该用户卡的密码数据区中。应用密钥的一般加密变换函数为：

应用密钥＝第二加密算法(机构密钥，卡序列号)

所述的智能卡可以采用逻辑加密存储卡、MifareI非接触式IC卡。所述的应用密钥存储于逻辑加密存储卡的第1扇区中。逻辑加密存储卡第0扇区、第1扇区一般作为公共信息区，被用于存储服务目录结构、卡管理信息及出厂ID等，第2扇区至第15扇区一般被用于存储应用文件。

优选的，每一对密钥均包括KeyA、KeyB，所述KeyA用于读取，KeyB用于读写。在使用的过程中，开发商标识以及初始密钥的信息通过管理卡或者网络方式传递给智能卡的管理软件和机具，用户卡的卡序列号固化在卡片中，用户卡的应用密钥KeyA、KeyB都是在刷卡的时候动态生成。每张卡的卡序列号是不同的，全世界唯一的，因此用户的应用密钥KeyA、KeyB也是全世界唯一的。

上述实施方式中，创建的主密钥文件中具备多对初始密钥，所述的应用密钥由初始密钥通过第一加密算法、第二加密算法配合每一机构的开发商标识以及智能卡的卡序列号生成，所生成的应用密钥数量与所述初始密钥相同。在使用的过程中，设置所述初始密钥的数量为1-128对，优选的为6-16对，初始密钥对的数量并不仅仅限定于该数值范围内，可以设置更多对的初始密钥。针对具备16个扇区的逻辑加密存储卡设置初始密钥为16对，最后生成16对应用密钥。若所述的逻辑加密存储卡内每一扇区都存储不同的应用文件，则每一应用密钥可用于加密每一扇区的应用文件。若所述逻辑加密存储卡内存储的应用文件较大，一个应用文件将占据多个扇区。所述智能卡优选的存储6-8个应用文件，采用所述的应用密钥加密所述的应用文件则优选的设置6、7或者8对初始密钥。另外一种应用方式是创建密钥对大于16个，每个持卡人根据需要选择其中几种应用，卡上也只存放几个相应的文件，适应应用的多样化、个性化。

应用文件管理模块将应用文件写入所述智能卡中，每一应用密钥加密一应用文件。

上述实施方式中，所述的第一加密算法、第二加密算法可以采用相同或者不同的加密算法，如RSA加密算法或DES加密算法或者其他加密算法。

上所述仅为本发明多应用智能卡密钥管理方法及系统的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多应用智能卡密钥管理方法，其特征在于包括如下步骤：

创建主密钥文件，所述主密钥文件包括用开发商标识、主密钥管理机构标识及多对初始密钥，将每一初始密钥与开发商标识结合并采用第一加密算法生成多对机构密钥；

逐个读取上述机构密钥及智能卡的出厂序列号，并采用第二加密算法生成智能卡的应用密钥；

将应用文件写入所述智能卡中，每一应用密钥加密一应用文件。

2.根据权利要求1所述的多应用智能卡密钥管理方法，其特征在于：所述智能卡为逻辑加密存储卡。

3.根据权利要求2所述的多应用智能卡密钥管理方法，其特征在于：

每一对密钥均包括KeyA、KeyB，所述KeyA用于读取，KeyB用于读写。

4.根据权利要求3所述的多应用智能卡密钥管理方法，其特征在于：

所述初始密钥的数量为1-128对。

5.根据权利要求4所述的多应用智能卡密钥管理方法，其特征在于：

所述第一加密算法、第二加密算法为RSA加密算法或DES加密算法。

6.一种多应用智能卡密钥管理系统，其特征在于包括：

主密钥管理模块，创建主密钥文件，所述主密钥文件包括开发商标识、及多对初始密钥，将每一初始密钥与开发商标识结合并采用第一加密算法生成多对机构密钥；

应用密钥管理模块，逐个读取上述机构密钥及智能卡的出厂序列号，并采用第二加密算法生成智能卡的应用密钥；

应用文件管理模块，将应用文件写入所述智能卡中，每一应用密钥加密一应用文件。

7.根据权利要求6所述的多应用智能卡密钥管理系统，其特征在于：

所述智能卡为逻辑加密存储卡。

8.根据权利要求7所述的多应用智能卡密钥管理系统，其特征在于：

每一对密钥均包括KeyA、KeyB，所述KeyA用于读取，KeyB用于读写。

9.根据权利要求8所述的多应用智能卡密钥管理系统，其特征在于：所述初始密钥的数量为1-128对。

10.根据权利要求9所述的多应用智能卡密钥管理系统，其特征在于：所述第一加密算法、第二加密算法为RSA加密算法或DES加密算法。