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一、關于Mifare分析卡安全問題
1、Mifare卡安全問題背景介紹
Mifare ClassPVC 非接觸PVC卡（下簡稱Mifare卡）。Mifare是NXP公司（原Philips半導體MIKON）上世紀90年代推出的非接觸邏輯加密PVC卡。Mifare卡廣泛應用于全球交通、門禁、識別等領域。Mifare最大的卡市場。
針對Mifare該卡的安全攻擊從未停止過，2008年出現(xiàn)了有效的攻擊手段，并在網(wǎng)上公布了攻擊細節(jié)。Mifare卡的安全性引起了國內外的廣泛關注和關注。
2、Mifare卡的安全機制
讀寫器和卡之間需要相互認證。認證后，讀寫器和卡之間的通信加密。EEPROM操作由邏輯權限控制。引入偽隨機數(shù)確保每個認證過程不重復。
3、Mifare分析卡安全機制
讀寫器和卡片相互認證借鑒ISO9798-2中的三項相互認證協(xié)議是最關鍵的安全機制。相互認證方案和加解密過程是保密的，包括認證加密算法細節(jié)、認證過程中的操作細節(jié)和偽隨機數(shù)產生的細節(jié)。在認證過程中，雙方都使用相同的對稱加密算法和相同的密鑰進行認證和加密。
4、對Mifare安全攻擊卡
隨著安全研究者和攻擊者的不斷針對Mifare 卡的攻擊和分析完全公布了與認證相關的所有細節(jié)：通過反向分析獲取卡內偽隨機數(shù)產生電路和加密算法電路；通過測試找出認證中數(shù)據(jù)的規(guī)律，分析完整的認證細節(jié)。
安全機制的主要弱點是偽隨機數(shù)只有16位，周期太短；48位密鑰強度不夠，加密算法結構簡單，加密函數(shù)缺陷明顯。
5.兩種主要攻擊手段
A、基于16位卡內LFSR攻擊效果與系統(tǒng)應用過程有關。
B、針對序列密碼算法設計缺陷的攻擊，倒推獲取卡的密鑰，這是比較徹底的攻擊。
6.單卡攻擊的主要方式
原卡復制多次偽造與原卡完全相同的卡，使讀卡機無法識別偽卡
1.獲取讀密鑰(一般為消費密鑰)
2、找到UID可重寫相同產品的空卡或空卡FPGA仿真卡
原卡充值即突破充值密鑰后，可私自非法給原卡充值
1.突破充值密鑰
2.了解應用數(shù)據(jù)結構
原卡恢復后，將原卡數(shù)據(jù)完全復制備份。當資金消費即將結束時，將備份數(shù)據(jù)寫回原卡，完成原卡的數(shù)值回復和再充值
1.突破充值密鑰
2.打破讀(消費)密鑰
3.在原卡交易流程設計中，支持數(shù)據(jù)回寫
7、Mifare分析卡安全問題
Mifare卡的安全問題是真實的。隨著攻擊細節(jié)的公布，攻擊門檻大大降低，第一次攻擊只是時間問題。目前對Mifare對于單卡來說，批量復制和攻擊完整的應用系統(tǒng)仍然很困難，而完善的應用系統(tǒng)設計可以大大提高攻擊的難度。Mifare卡用戶應注意當前的安全問題，并對自己的實際應用進行安全評估，并積極應對。
二、國內Mifare卡用戶的應對策略
1.國內企業(yè)如何應對？
A、已運行項目
通過改進管理和處罰（包括刑事），威懾潛在攻擊者?？s短交易數(shù)據(jù)的上傳和分析處理時間，并嘗試實時處理。終端設備支持下載黑名單，并盡可能增加黑名單的容量和更新能力。調整數(shù)據(jù)結構或交易流程，增加系統(tǒng)安全，在一定程度上彌補卡的安全漏洞。盡快與非接觸CPU升級卡等高安全產品。
B、新項目直接采用非接觸CPU卡等高安全產品。
2.升級選擇一步到位
非接觸CPU卡是非接觸PVC也是卡市場和技術的發(fā)展趨勢Mifare卡升級的首選，CPU卡芯片安全性高，功能強，存儲容量大。COS符合國際或國家標準的公開統(tǒng)一，CPU建設部等國家部門大力推進卡。國產芯片成熟，價格合理。到2008年初，在建設部的領導下，許多城市的公交卡已經開始Mifare卡到非接觸CPU試點升級卡。自2008年以來，國家密碼管理部門制定了一系列密碼安全標準，并提出了各種應用程序的密碼安全方案。
3、非接觸CPU卡的COS
非接觸CPU卡的指令和其他操作是通過卡操作系統(tǒng)進行的COS來完成。芯片和COS安全技術為CPU該卡提供雙重安全保障。自帶操作系統(tǒng)CPU卡對計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)要求較低，可實現(xiàn)脫機操作。它可以實現(xiàn)真正意義上的一卡多應用程序，每個應用程序相互獨立，并控制自己的密鑰管理系統(tǒng)，甚至可以實現(xiàn)各種應用程序COS一卡共用。
4、非接觸CPU卡的安全優(yōu)勢
CPU卡采用3DES采用3次64位單位加密算法DES加密算法對數(shù)據(jù)進行三次加密，密鑰長度為128位。多年來，它在處理強攻時相對安全。國家商業(yè)密碼算法可進一步采用128位密鑰長度SM1替代3DES加密算法。
CPU由于卡支持卡鎖和應用鎖/解鎖功能，應用程序可以根據(jù)要求設置三次密鑰嘗試次數(shù)，如果超過次數(shù)限制，則卡鎖或應用鎖。
CPU卡支持密文傳輸，密鑰不出現(xiàn)在線路上，每次發(fā)送都是隨機加密的，由于隨機參與，確保每次傳輸?shù)膬热莶煌?/p>
CPU卡支持密鑰專用，不同的應用程序可以設置不同的密鑰，使攻擊者不容易成功。
5、非接觸CPU卡易用性更好
CPU國際/國內標準深入全面(如PBOC2.0)可遵循規(guī)范，實現(xiàn)更好的兼容性和功能擴展。
CPU卡由COS確保卡上數(shù)據(jù)的完整性。在寫作操作或交易過程中異常中斷時，COS負責恢復異常數(shù)據(jù)，使交易過程不出現(xiàn)不確定的中間狀態(tài)，大大簡化了交易終端的異常處理程序，統(tǒng)一了交易終端的交易處理過程。
CPU使用對稱或非對稱算法簽署交易數(shù)據(jù)（TAC）終端或通道不能偽造交易數(shù)據(jù)的數(shù)字簽名，因此不能偽造交易數(shù)據(jù)。
6、Mifare卡升級為非接觸CPU卡所需的工作
后臺軟件系統(tǒng)的充值、發(fā)卡系統(tǒng)、密鑰管理系統(tǒng)的改造升級(安全技術要求需符合國家密碼管理部門的審批要求)。
消費POS機器改造(通常只需要升級軟件)。
卡片升級：Mifare一次性直接替換卡CPU卡；逐步替換股票Mifare卡，新發(fā)
三、復旦微電子綜合解決方案
1、RFID/PVC卡產品線簡介
自1999年推出第一個PVC自卡芯片以來，已開發(fā)出20多種產品，芯片出貨量超過4億件。擁有中國最完整、出貨量最大的產品RFID/PVC卡產品線包括：存儲卡 / 邏輯加密卡 / CPU 卡、接觸 / 非接觸、PVC卡芯片 / 讀寫器芯片等。
挑戰(zhàn)與機遇
復旦微電子目前在中國非接觸PVC芯片供應商(不包括第二代證書)出貨量最大。Mifare卡安全問題對復旦微電子來說既是一個挑戰(zhàn)，也是一個機遇。我們已經準備了一個全面的技術解決方案術解決方案CPU需要升級卡
3.復旦微電子完善CPU卡產品
復旦微電子擁有完美的CPU卡產品線主要有三個系列，一個是FM1208系列 （兼容M1卡)專為城市交通卡CPU卡升級建設；二是FM1216系列 (兼容非接收存儲卡)FM1920系列（SMAP應用）。
4、非接觸CPU卡芯片--FM1208
非接觸單界面CPU符合建設部非接觸要求的卡芯片CPU支持卡芯片技術要求ISO14443-A通信標準；8位CPU內核；8Kbyte EEPROM；硬件DES加密算法；與所有主流非接觸式存儲卡兼容；支持COS開發(fā)符合建設部非接觸要求CPU卡COS技術要求》
《PBOC2.0電子錢包/電子存折。
FM1208應用模式-1
非接觸標準CPU卡模式（FM1208）：
該卡不支持兼容的非接觸存儲卡，只是作為標準的非接觸存儲卡CPU 卡來應用；
適用于未使用非接觸存儲卡的新非接觸存儲卡CPU 卡的應用領域；
典型應用:合肥市通卡、安全門禁卡。
FM1208應用模式-2
復合卡模式（FM1208M01）：
獨立的非接觸存儲卡錢包和非接觸存儲卡CPU卡錢包和應用相當于在芯片上實現(xiàn)復合卡的功能；
一卡多用領域適合簡單的應用模式；
典型應用：重慶長江掌中行。
FM1208應用模式-3
共享錢包模式（FM1208SH01/FM1208M01）：
非接觸存儲卡和非接觸存儲卡CPU卡共用一個錢包，兩個接口共享數(shù)據(jù)；
COS能在支持CPU卡應用程序可以處理存儲卡的功能和數(shù)據(jù)，以確保兩個接口操作的數(shù)據(jù)同步；
典型應用:上海公共交通。
雙界面CPU卡-- FM1216
雙界面CPU符合建設部非接觸要求的卡芯片CPU卡芯片技術要求；
支持ISO14443-A非接觸接口；
支持ISO7816接觸接口；
8位MCU處理器；
支持DES、國密SM1和RSA加密算法；
數(shù)據(jù)EEPROM為16Kbyte；
與所有主流非接觸存儲卡兼容。
FM17xx、FM1920讀寫器芯片
非接觸讀寫器芯片F(xiàn)M17系列是復旦微電子最成功的產品之一，銷量超過300萬，國內市場份額超過50%。
FM1920是繼FM智能讀寫器芯片在17系列之后推出；
內置8位CPU、硬件DES協(xié)處理器，大容量EEPROM存儲器；
支持ISO14443、ISO15693協(xié)議；
嵌入式軟件支持PBOC規(guī)范、方便POS開發(fā)；
良好的用戶編程接口，全面兼容的操作FM17系列；
功耗低，接口種類豐富。
四、總結
Mifare非接觸邏輯加密卡確實存在安全問題。對于卡片供應商，系統(tǒng)商業(yè)和用戶需要積極應對提高應用系統(tǒng)安全性，采用更高的安全性和多應用特性CPU卡片是更好的選擇。復旦微電子準備了從芯片、機器到系統(tǒng)應用的綜合技術解決方案，以滿足客戶的需求CPU與卡供應商、終端供應商、系統(tǒng)集成商合作，為最終用戶提供安全、可靠、滿足用戶需求的需求PVC卡片解決方案。
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