cpu卡,SAM卡原理、 CPU基礎知識

 一、為什么用CPU卡
IC卡從接口方式上分，可以分為接觸式IC卡、非接觸式IC卡及復合卡。從器件技術上分，可分為非加密存儲卡、加密存儲卡及CPU卡。非加密卡沒有安全性，可以任意改寫卡內的數據，加密存儲卡在普通存儲卡的基礎上加了邏輯加密電路，成了加密存儲卡。邏輯加密存儲卡由于采用密碼控制邏輯來控制對EEPROM的訪問和改寫，在使用之前需要校驗密碼才可以進行寫操作，所以對于芯片本身來說是安全的，但在應用上是不安全的。它有如下不安全性因素：
1、密碼在線路上是明文傳輸的，易被截取；
2、對于系統商來說，密碼及加密算法都是透明的。
3、邏輯加密卡是無法認證應用是否合法的。例如，假設有人偽造了ATM，你無法知道它的合法性，當您插入信用卡，輸入PIN的時候，信用卡的密碼就被截獲了。再如INTENET網上購物，如果用邏輯加密卡，購物者同樣無法確定網上商店的合法性。
正是由于邏輯加密卡使用上的不安全因素，促進了CPU卡的發展。CPU卡可以做到對人、對卡、對系統的三方的合法性認證。

二、 CPU卡的三種認證
CPU卡具有三種認證方法：
持卡者合法性認證——PIN校驗
卡合法性認證——內部認證
系統合法性認證——外部認證
持卡者合法性認證：
通過持卡人輸入個人口令來進行驗證的過程。
系統合法性認證（外部認證）過程：
系統 卡，
送隨機數X
[用指定算法、密鑰]對隨機數加密

[用指定算法、密鑰]解密Y，得結果Z
比較X，Z，如果相同則表示系統是合法的；
卡的合法性認證（內部認證）過程：
系統 卡
送隨機數X

用指定算法、密鑰]對隨機數加密

[用指定算法、密鑰]解密Y，得結果Z

比較X，Z，如果相同則表示卡是合法的；

   在以上認證過程中，密鑰是不在線路上以明文出現的，它每次的送出都是經過隨機數加密的，而且因為有隨機數的參加，確保每次傳輸的內容不同。如果截獲了沒有任何意義。這不單單是密碼對密碼的認證，是方法認證方法，就象早期在軍隊中使用的密碼電報，發送方將報文按一定的方法加密成密文發送出去，然后接收方收到后又按一定的方法將密文解密。
通過這種認證方式，線路上就沒有了攻擊點，同時卡也可以驗證應用的合法性；
但是因為系統方用于認證的密鑰及算法是在應用程序中，還是不能去除系統商的攻擊性。

在此，我們引進了SAM卡的概念。
SAM卡是一種具有特殊性能的CPU卡，用于存放密鑰和加密算法，可完成交易中的相互認證、密碼驗證和加密、解密運算，一般用作身份標志。
由于SAM卡的出現，我們有了一種更完整的系統解決方案。
在發卡時，我們將主密鑰存入SAM卡中，然后由SAM卡中的主密鑰，對用戶卡的特征字節（如：應用序列號）加密生成子密鑰，將子密鑰注入用戶卡中。由于應用序列號的唯一性，使每張用戶卡內的子密鑰都不同。
密鑰一旦注入卡中，則不會在卡外出現。在使用時，由SAM卡的主密鑰生成子密鑰存放在RAM區中，用于加密、解密數據。
上述的認證過程就成為如下形式：

系統合法性認證（外部認證）過程：

SAM卡 系統 卡
送隨機數X

SAM卡生成子密鑰對隨機數加密

解密Y，得結果Z
比較X，Z，如果相同則表示系統是合法的；

卡的合法性認證（內部認證）過程：

SAM卡 系統 卡

送隨機數X

用指定算法、密鑰]對隨機數加密

SAM卡解密Y，得結果Z

比較X，Z，如果相同則表示卡是合法的；

這樣在應用程序中的密鑰，就轉移到了SAM卡中，認證成為卡——卡的認證，系統商不再存在責任。

三、 線路保護
卡與外界進行數據傳輸時，若以明文方式傳輸，數據易被載獲和分析。同時，也可以對傳輸的數據進行竄改，要解決這個問題，CPU卡提供了線路保護功能。
線路保護分為兩種，一是將傳輸的數據進行DES加密，以密文形式傳輸，以防止截獲分析。二是對傳輸的數據附加MAC（安全報文鑒別碼），接收方收到后首先進行校驗，校驗正確后才予以接收，以保證數據的真實性與完整性。