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提到智能卡，人們首先會想到信用卡，因為標準的智能卡看上去很像信用卡，人們通過信用卡上的磁條可查閱到簡單的只讀信息。但智能卡比信用卡要復雜的多，智能卡是將一個有著數(shù)據(jù)存儲和計算功能的計算芯片，鑲嵌在一張名片大小的塑料卡片上，要通過一種叫“讀卡器”的設備才能訪問芯片中的數(shù)據(jù)。 數(shù)字電視智能卡是要與數(shù)字電視機頂盒配合使用，機頂盒相當于讀卡器，又能像計算機一樣工作。由于數(shù)字電視智能卡有一個內置的處理器和一個與數(shù)字電視機頂盒通信的接口，當然它還包含一些集成的內存，允許經(jīng)營者向智能卡下載數(shù)據(jù)和應用。因而就要求數(shù)字電視智能卡必需具有高度的安全性，以確保未經(jīng)授權的用戶不能訪問數(shù)字電視系統(tǒng)的各類業(yè)務項目的服務。 目前，數(shù)字電視智能卡的主要功能是被用于安全存儲、解密授權和訪問權限，同時向機頂盒授權，在數(shù)字電視將來的應用領域里，智能卡還可以被編程，發(fā)揮電子錢包的功能，為在線購物和其他即時付費等業(yè)務項目提供服務。 一 智能卡的特點及類型 1. 智能卡的特點 在當今網(wǎng)絡系統(tǒng)應用中，智能卡除了有大容量性、穩(wěn)定性、可攜帶性、兼容性等特點外，還有著兩個最為重要的特點：個人身份性和密文性。 所謂個人身份性，是指智能卡可以表明持卡人的身份。如今在各式各樣的交易中，最終都要確認交易方的身份，智能卡通過存儲在卡里的一個ID(Identity：身份)號，就可以方便的表明持卡人的身份了。 所謂密文性，是指智能卡可以以密文的形式存儲某些數(shù)據(jù)。有些智能卡還能利用自帶的微處理器進行動態(tài)的數(shù)據(jù)加/減密。 2. 智能卡的類型 智能卡按其嵌入的芯片種類分，可以分為接觸式智能卡和非接觸式智能卡兩大類，見表1。 接觸式智能卡從其卡的結構來分，又可以分為只讀存儲智能卡和微處理器智能卡兩大類，見表2。 3. 智能卡的文件系統(tǒng) 智能卡的文件系統(tǒng)如同計算機DOS(磁盤操作系統(tǒng))的樹形文件系統(tǒng)。按照ISO(International Standards Organization：國際標準化組織)7816標準第四部分的規(guī)定，智能卡的文件分為：DF(Dedicated File：專注文件)和EF(Elementary File：基本文件)兩種。DF中包含一些控制信息，它可以成為EF或DF的母文件，如同DOS中的目錄文件。EF是數(shù)據(jù)單位的集合，它不能成為任何文件的母文件，這有的象DOS中的TXT(DOS文件擴展名;是普通的ASCII碼文本文件)文件。 智能卡文件系統(tǒng)都有一個必須的ROOT(根文件)，它是DF文件，一般稱為MF(Master File：主文件)。每個文件(包括DF和EF)都有一個文件的ID號(兩個字節(jié))，如：ROOT的ID號一般為“3F00”。如果你要對文件進行讀/寫操作，就必須先用Select(選擇)命令來選擇該文件的ID號。EF的文件類型有：透明EF，線性定長EF，線性變長EF，循環(huán)EF。對后三種EF文件的操作需通過對它們所包含的記錄進行操作。 二 智能卡的國際規(guī)范——ISO 7816 ISO 7816是智能卡必須遵循的國際標準，ISO 7816中規(guī)范了智能卡所用的塑料材料的一些物理特性，包括溫差范圍、彈性、電子觸點的位置以及內置微芯片和外界進行信息交換的方式等;ISO 7816標準的第一部分，規(guī)范了接觸式智能卡共有8個觸點(見表3)，智能卡正是通過這8個觸點與外界進行通信的。ISO 7810標準規(guī)范了智能卡的尺寸。到目前為止ISO 7816標準已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布了九個部分，從表4中可以清楚地看到接觸式智能卡的從簡單到復雜慢慢完善的發(fā)展軌跡。 三 數(shù)字電視接收智能卡的安全性 1. 智能卡的基本安全要求 智能卡采用的安全機理很多，一般說來，用于微處理器卡的比用于只讀存儲器卡的安全機理要復雜一些。但它們其基本的安全要求如下： (1)物理保密 物理保密實際上是從卡上信息的讀取方面，來限制智能卡用戶的范圍。“若不憑借特別的技巧和工具，是無法對軟件和硬件作增刪或替換;對敏感數(shù)據(jù)的輸入、存儲或任何非授權的訪問/修改，只能通過有效的刺探才能達到;任何部分的故障或暴力破壞也不會導致敏感數(shù)據(jù)的泄漏。” 有些智能卡，任何人都可以讀取卡上信息，這時卡體本身就是一種保護。如：記錄病人姓名和血型的醫(yī)療卡，這種智能卡一般不設密碼，只要拿到卡的人都可以讀取卡上信息。 對于只許第三方讀取信息的智能卡，只有發(fā)卡人才能讀取卡上信息。如：只有發(fā)卡的機構可以改寫電子錢夾上的信息。這時這些智能卡由16至32位數(shù)字的密碼來保護。 (2)邏輯保密 邏輯保密實際上是從卡上信息的讀取方面，來限制讀取智能卡信息的方式。“當處于一種敏感狀態(tài)時，不允許有兩個以上的委托方的參與;口令的輸入必須以保護其他敏感數(shù)據(jù)的相同方式得到保護。” 存儲在智能卡上的信息一般被劃分為若干個部分。如：只讀信息;只可添加的信息;只可更新的信息;無法讀取的信息。這樣有些密碼信息可以存儲在無法讀取的存儲區(qū)域中。 如果，只有知道密碼的人才能有權使用智能卡，但如果需要通過無線電或電話線將卡上的信息向異地傳送，就還必須要有額外的防護手段。 (3)密鑰管理 密鑰管理實際上是從卡的結構和所支持的加密算法，來控制讀取智能卡信息的方式。“對于非對稱密鑰管理，必須支持ISO 11568第四、第五部分的規(guī)范;對稱密鑰的管理必須符合ISO 11568第二、第三部分的規(guī)范。密鑰算法必須采用規(guī)范已經(jīng)批準的算法，并且嚴格保管密鑰。” 2. 智能卡的密鑰算法 通過加密，智能卡可以把信息翻譯成各類符號等，并且在須要通信時，可以隨機地選擇其一。這種防范機制可以確保所用的卡和計算機都真實有效，使得幾乎沒有可能半路竊取傳送的信息。微處理器智能卡有加/解密(把看不懂的東西再翻譯回來)的功能，使得在傳送存儲在卡上的信息的同時，也不用擔心會發(fā)生泄密。 智能卡的加密技術是按照密鑰算法的公開與否來分的，目前可分為SKE(Secret Key Encryption：即秘密密鑰加密系統(tǒng)，又稱為對稱密鑰算法)和PKE(Public Key Encryption：公開密鑰加密系統(tǒng)，又稱為不對稱加密算法)兩種。SKE算法和PKE算法的區(qū)別主要是：加/減密密鑰的一致與否。 (1)SKE算法 所謂SKE算法，是指加密密鑰和解密密鑰是相同的。為了安全性，密鑰要定期的改變。對稱算法速度快，所以在處理大量數(shù)據(jù)的時候被廣泛使用，其關鍵是保證密鑰的安全。 (2)PKE算法 所謂PKE算法，是指分別存在一個公鑰和一個私鑰，公鑰公開，私鑰保密。公鑰和私鑰具有一一對應的關系，用公鑰加密的數(shù)據(jù)只有用私鑰才能解開，其效率低于對稱密鑰算法。 3. 數(shù)字電視接收智能卡的安全 數(shù)字電視接收智能卡的安全，不但要具備以上智能卡的基本要求，而且還應具備其它所特有的安全要求，這就是數(shù)字電視智能卡和數(shù)字電視機頂盒之間的認證。 四 數(shù)字電視智能卡與機頂盒的認證/協(xié)議 由于微處理智能卡帶有微處理器，支持著SKE算法和PKE算法，同時微處理智能卡的尺寸大小極方便于攜帶，所以它必然成為CADTV(Cable Digital Tele Vision：有線數(shù)字電視)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳遞和身份認證極佳的安全模塊。 1. 數(shù)字電視智能卡與機頂盒的認證 數(shù)字電視接收智能卡和機頂盒之間的認證，主要是防止在機頂盒中使用未經(jīng)授權的智能卡，認證方法主要有基于共享密鑰的身份鑒別和基于證書的身份鑒別。 目前，數(shù)字電視智能卡與機頂盒之間的認證關系，基本上是由CADTV廣播系統(tǒng)的CAS(Conditional Access System：條件接收系統(tǒng))供應商所指定的算法來完成的，一般的認證關系有兩個層次：其一是對數(shù)字電視智能卡和機頂盒建立簡單的鏈接關系，如同夫妻搭配一樣驗證其合法有效性;其二是在整個數(shù)字電視CAS密鑰體系下對智能卡與機頂盒間的通訊實施加密，非常嚴格地驗證卡與機頂盒嚴密的數(shù)學算法關系，以達到強化商業(yè)安全的目的。 這種驗證的嚴密數(shù)學算法關系，源自國際標準ISO 7816提供的無差錯連結的鏈路級通信協(xié)議，其主要是T=0協(xié)議和T=1協(xié)議，一旦建立了鏈路協(xié)議，就能定義一種應用協(xié)議，利用鏈路實現(xiàn)卡上應用程序與機頂盒上的其他應用程序之間進行通信。ISO和IEC(International Electrotechnical Commission：國際電工委員會)共同規(guī)范了這類的應用協(xié)議，其目的有兩個：一是提供一致的、存儲與檢索卡上信息的文件系統(tǒng);二是以API(Application Program Interface：應用程序接口)形式訪問智能卡上安全服務的協(xié)議。 2. 鏈路級通信 T=0協(xié)議試圖把應用協(xié)議的元素與鏈路協(xié)議的元素混合起來，而T=1協(xié)議相當于數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議。 鏈路級通信的T=0協(xié)議是一個面向字節(jié)的協(xié)議，以命令響應的方式動作，在該方式中，連接的讀卡機端向卡發(fā)送一條命令，卡執(zhí)行讀卡機所命令的操作，再送回一個響應。在T=0協(xié)議中，錯誤檢測是通過奇偶校驗位進行的。T=0協(xié)議的TPDU(Transport Protocols Data Units：傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元)具有兩種不同的數(shù)據(jù)結構：一個是從讀卡機發(fā)到卡的命令;另一個是卡送到讀卡機的響應。 T=1協(xié)議是面向塊的協(xié)議。T=1協(xié)議中的差錯檢測是通過LRC(縱向冗余效驗)完成，所使用的算法在ISO 3309中有定義。T=1協(xié)議使用三種不同類型的塊，但每種塊具有相同的結構。 五 結語 隨著數(shù)字電視技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，通過網(wǎng)絡進行電子購物等商業(yè)活動將日益增多。在數(shù)字電視未來的應用領域里，智能卡還可以被編程來發(fā)揮電子錢包的功能。用于在線購物和其他即時付費服務。這些商業(yè)活動往往是通過公開網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，這就對網(wǎng)絡傳輸過程中數(shù)據(jù)的保密性提出了更高的要求，這些要求主要包括： * 對敏感的文件進行加密，即使別人截獲文件也無法得到其內容; * 保證數(shù)據(jù)的完整性，防止截獲人在文件中加入其他信息; * 對數(shù)據(jù)和信息的來源進行驗證，以確保發(fā)信人的身份。 現(xiàn)在業(yè)界普遍采用PKE和SKE相結合的方式來滿足以上要求。 |
