CN113936363B - 一种基于多扇区加密的ic卡数据加密方法及系统 - Google Patents

一种基于多扇区加密的ic卡数据加密方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，包括如下步骤：S1.对IC卡的卡号进行计算加密算法的处理，得到对应的计算码；S2.对原始数据字段进行扇区加密算法的处理，得到对应的扇区数据字段；S3.对所述对应的计算码和所述对应的扇区数据字段进行校验加密算法的处理，得到对应的数据字段校验位。本发明通过多种加密算法同时对计算码、扇区数据字段和数据字段校验位进行数据的多重加密，从而将IC卡内的数据从传统的明文变换为密文，且只有在所有数据都合法时，IC卡内的数据才会被认为是合法的，从而增加了现有IC卡应用系统的安全系数。

Description

一种基于多扇区加密的IC卡数据加密方法及系统
技术领域
本发明涉及智能安防技术领域，尤其涉及一种基于多扇区加密的IC卡数据加密方法及系统。
背景技术
根据ISO14443非接触式IC卡标准，IC卡的数据存储位置由多个扇区组成，每个扇区为独立存取控制且由多个块组成，块内存有对应的数据字段，数据通常以16进制的方式存放于各扇区的各个块中。
目前常用的IC系统中，IC卡内的原始数据内容，比如金额、楼层、时间、授权期限等，通常以明文方式存储于扇区内，当IC卡被破解和数据内容被读出时，数据很容易被修改和复制，极易造成经济损失。
发明内容
针对背景技术中提到的现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供一种基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，包括如下步骤：
S1.对IC卡的卡号进行计算加密算法的处理，得到对应的计算码；
S2.对原始数据字段进行扇区加密算法的处理，得到对应的扇区数据字段；
S3.对所述对应的计算码和所述对应的扇区数据字段进行校验加密算法的处理，得到对应的数据字段校验位。
根据本发明提供的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，所述计算加密算法为数学运算中的一种或多种的组合。
根据本发明提供的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，所述扇区加密算法为数学运算中的一种或多种的组合。
根据本发明提供的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，所述校验加密算法为数学运算中的一种或多种的组合。
根据本发明提供的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，所述数学运算包括四则运算、科学计算、编程运算、统计学运算中的一种或多种。
根据本发明提供的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，所述原始数据字段来自实际应用的智能系统中的原始数据，包括卡内金额、个人信息、电梯楼层、授权期限和刷卡时间中的一种或多种。
根据本发明提供的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，所述原始数据字段的段数为一段或多段；一段所述原始数据字段对应一段所述扇区数据字段、一段所述计算码和一段所述数据字段校验位。
根据本发明提供的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，在同一张IC卡内，多个所述计算码存放于同一个扇区内或多个扇区内；当多个所述计算码存放于同一个扇区内时，多个所述计算码存放于所述同一个扇区内的同一个数据块内或多个数据块内。
根据本发明提供的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，在同一张IC卡内，多个所述扇区数据字段存放于同一个扇区内或多个扇区内；当多个所述扇区数据字段存放于同一个扇区内时，多个所述扇区数据字段存放于所述同一个扇区内的同一个数据块内或多个数据块内。
本发明还提供一种基于多扇区加密的IC卡数据加密系统，所述IC卡数据加密系统能够实现上述任一IC卡数据加密方法的步骤。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)可以实现对IC卡多个扇区内的多段原始数据字段进行加密，生成扇区数据字段，且加密方法简单高效。
(2)可以通过不同的加密算法同时对计算码、扇区数据字段、数据字段校验位进行数据加密，实现多重加密，只有在所有数据都合法时，IC卡内的数据才会被认为合法。即使当IC卡密钥被破解和数据内容被读出时，IC卡内数据也为非明文(即密文)，在不知道对应加密算法的情况下，无法对数据进行解析和修改，从而增加了现有IC卡应用系统的安全系数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些较佳实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于多扇区加密的IC卡数据加密方法的流程示意图之一；
图2是本发明实施例提供的一种基于多扇区加密的IC卡数据加密方法的流程示意图之二。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合一些附图和表格对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
IC卡的数据存储位置由多个扇区组成，每个扇区为独立存取控制，每个扇区由多个块组成，块内存有对应的数据字段，数据通常以16进制的方式存放于各扇区的各个块中。
IC卡内的主要数据由卡号、计算码、扇区数据字段和数据字段校验位组成。
参考图1和图2，本发明提供一种基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，包括如下S1-S3的步骤：
S1.对IC卡的卡号进行计算加密算法的处理，得到对应的计算码。
IC卡的卡号，即UID，由多个字节组成，卡号作为一张IC卡的唯一标识符，不可随意更改。
在同一张IC卡内，根据原始数据字段的情况，计算码可以只有一个，也可以有多个；若是多个，则多个计算码存放于同一个扇区内或多个扇区内；当多个所述计算码存放于同一个扇区内时，多个所述计算码存放于所述同一个扇区内的同一个数据块内或多个数据块内。
计算加密算法为数学运算中的一种或多种的组合。
S2.对原始数据字段进行扇区加密算法的处理，得到对应的扇区数据字段。
原始数据字段来自实际应用的智能系统中的原始数据，包括卡内金额、个人信息、电梯楼层、授权期限和刷卡时间中的一种或多种。
原始数据字段的段数为一段或多段；一段所述原始数据字段对应一段所述扇区数据字段、一段所述计算码和一段所述数据字段校验位。
在同一张IC卡内，根据原始数据字段的情况，扇区数据字段可以只有一个，也可以有多个；若是多个，则多个所述扇区数据字段存放于同一个扇区内或多个扇区内；当多个所述扇区数据字段存放于同一个扇区内时，多个所述扇区数据字段存放于所述同一个扇区内的同一个数据块内或多个数据块内。
扇区加密算法为数学运算中的一种或多种的组合。
S3.对所述对应的计算码和所述对应的扇区数据字段进行校验加密算法的处理，得到对应的数据字段校验位。
数据字段校验位附加于对应的扇区数据字段之后，每段数据字段校验位对应一段扇区数据字段，只有校验位正确时，该扇区数据字段内容才会被认为是合法的。
校验加密算法为数学运算中的一种或多种的组合。
上述三种加密算法中提到的数学运算包括四则运算、科学计算、编程运算、统计学运算中的一种或多种。上述三种加密算法中的任何一个都可以是单独的一则数学运算，也可以是多则数学运算的组合，具体的加密算法的数学运算组的组成由实际应用的智能系统结合物理读卡器决定。读卡器在进行读卡时，如果发现IC卡内数据的计算码、扇区数据字段或数据字段校验位不符合对应加密算法的要求，则该IC卡会被判定为非法卡。
在一个优选的实施例中，Mifare s50型IC卡符合ISO14443非接触式IC卡标准，为可写入的IC卡，且其应用最为广泛。如下面的表1所示，Mifare s50型IC卡的数据由16个扇区构成，共64个块，共计1024个字节，编号为0扇区至15扇区，每个扇区中由块0、块1、块2、块3构成，其中块0至块2为数据块，块3为存取控制块。块3中的密钥A、密钥B、存取控制字段，可以根据ISO14443非接触式IC卡标准进行自由定义，块3的作用是对IC卡进行密钥加密。本发明主要内容为针对块0至块2这三个数据块，对块0至块2的数据进行加密处理，即使在块3密钥被破解的情况下，块0至块2的内容也无法被全部解析，IC卡数据必须按照本发明的加密算法进行写入才能正常使用。
本实施例中的计算码是IC卡的卡号经计算加密算法生成，存储于扇区1至扇区15的块0至块2中，每个计算码可以是单个字节，也可以是多个字节。同时，计算码可以只有一个，只存储于块0至块2的某一个块中，也可以有多个计算码，同时存储于块0至块2的多个块中。
原始数据字段来自于实际应用的智能系统的数据库，可以是卡内金额、个人信息、电梯楼层、刷卡时间和授权期限中的一种或多种，原始数据字段由多个字节组成，原始数据字段经扇区加密算法处理后生成了扇区数据字段。因原始数据字段可以是单个或多个，所以生成的扇区数据字段也可以是单个或多个，存储于扇区1至扇区15的块0至块2中。
表1是本实施例提供的一种基于Mifare S50型IC卡的IC卡数据组成内容表。数据内容全部由16进制的数据格式组成，2位16进制数字组成一个字节，每个扇区由4个块组成，每个块由16个字节组成，扇区0至扇区15，共计16个扇区，1024个字节。
表1
具体实施时，扇区0中的块0，55 D6 1B 2A即为卡号，由4个字节构成。扇区1中的块0和块1，6C和35 7C同为计算码，计算码皆通过卡号计算而来。其中6C＝[(55+D6+1B)^2A]&FF，35 7C＝[(55+D6+1B)*2A]&FFFF，^代表按位异或，&代表按位与。
具体实施时，扇区2块0中的11 9D D8和块1中的40 30 99 C3 60同为扇区数据字段，皆由原始数据字段计算转化而来。
其中11 9D D8由原始金额数据计算而来，原始金额数据为316.53元，31653转换成16进制为00 7B A5，扇区数据字段11 9D D8的第一个字节11＝00+11，第二个字节9D＝7B+22，第三个字节D8＝A5+33。
其中40 30 99 C3 60由原始时间数据计算而来，原始时间数据为2021年05年06年11:31，十进制数据为202105061131，转换成16进制为2F 0E 66 7F 0B，扇区字段40 30 99C3 60第一个字节40＝2F+11，每二个字节30＝0E+22，第三个字节99＝66+33，第四个字节C3＝7F+44，第五个字节60＝0B+55。
具体实施时，扇区2块0中的E6和块1中的CC AF为对应扇区数据字段的校验位，扇区数据字段校验位是由扇区数据字段与计算码通过校验加密算法计算而来。
其中E6是由扇区数据字段11 9D D8与计算码6C计算而来，E6＝[(11+9D+D8)－6C]&FF，其中&代表按位与。
其中CC AF由扇区数据字段40 30 99 C3 60与计算码35 7C计算而来，CC AF＝[357C－(40+30+99+C3+60)]^FFFF，其中^代表按位异或。
至此，对计算码、扇区数据字段、数据字段校验位的加密已完成，实现了对IC卡内的多个扇区的数据内容进行加密。
以上三种加密算法只是最为简单的数学运算中的一种实例，实际应用中，可以是多种数学运算方法、公式、方程的结合。
本发明还提供一种基于多扇区加密的IC卡数据加密系统，所述IC卡数据加密系统能够实现上述任一IC卡数据加密方法的步骤。
以上所述仅为本发明的一些较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，其特征在于，IC卡内的主要数据由卡号、计算码、扇区数据字段和数据字段校验位组成，数据字段校验位附加于对应的扇区数据字段之后，每段数据字段校验位对应一段扇区数据字段；所述方法包括如下步骤：
S1.对IC卡的卡号进行计算加密算法的处理，得到对应的计算码；
S2.对原始数据字段进行扇区加密算法的处理，得到对应的扇区数据字段，所述原始数据字段来自实际应用的智能系统中的原始数据，包括卡内金额、个人信息、电梯楼层、授权期限和刷卡时间中的一种或多种；
S3.对所述对应的计算码和所述对应的扇区数据字段进行校验加密算法的处理，得到对应的数据字段校验位；
读卡器在进行读卡时，如果发现IC卡内数据的计算码、扇区数据字段或数据字段校验位不符合对应加密算法的要求，则该IC卡会被判定为非法卡；并且，只有数据字段校验位正确时，对应的扇区数据字段的内容才被认为是合法的。
2.根据权利要求1所述的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，其特征在于，所述计算加密算法为数学运算中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，其特征在于，所述扇区加密算法为数学运算中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1所述的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，其特征在于，所述校验加密算法为数学运算中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求2至4中任一所述的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，其特征在于，所述数学运算包括四则运算、科学计算、编程运算、统计学运算中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，其特征在于，所述原始数据字段的段数为一段或多段；一段所述原始数据字段对应一段所述扇区数据字段、一段所述计算码和一段所述数据字段校验位。
7.根据权利要求6所述的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，其特征在于，在同一张IC卡内，多个所述计算码存放于同一个扇区内或多个扇区内；当多个所述计算码存放于同一个扇区内时，多个所述计算码存放于所述同一个扇区内的同一个数据块内或多个数据块内。
8.根据权利要求6所述的基于多扇区加密的IC卡数据加密方法，其特征在于，在同一张IC卡内，多个所述扇区数据字段存放于同一个扇区内或多个扇区内；当多个所述扇区数据字段存放于同一个扇区内时，多个所述扇区数据字段存放于所述同一个扇区内的同一个数据块内或多个数据块内。
9.一种基于多扇区加密的IC卡数据加密系统，其特征在于，所述IC卡数据加密系统能够实现权利要求1至8中任一所述IC卡数据加密方法的步骤。
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