卡口攻擊及幾種卡口防攻擊電路的比較

　　目前在預付費電能表上已得到推廣，并廣泛應用。預付費電能表實(shí)現了先交費后用電，改革了傳統用電體制，提高了用電管理水平。利用IC卡作為專(zhuān)用電量的傳遞工具，對應的電表則控制相應的消費。也就是說(shuō)：若能破壞對應電表的消費控制能力即可獲得利益。而電表類(lèi)產(chǎn)品生產(chǎn)量巨大，一但出現漏洞，損失巨大。本文主要對卡口攻擊及幾種卡口防攻擊電路進(jìn)行比較分析。

　　一、IC卡卡口攻擊

　　1.IC卡卡口的安全狀況

　　現有的IC卡卡口線(xiàn)，主要有電源線(xiàn)(Vcc及GND)、信號線(xiàn)、時(shí)鐘線(xiàn)、復位線(xiàn)等幾類(lèi)組成。在實(shí)際產(chǎn)品設計中，電源線(xiàn)一般直接引至產(chǎn)品電源、時(shí)鐘線(xiàn)接至公共時(shí)鐘源或接至單片機、信號線(xiàn)與復位線(xiàn)一般直接接至單片機或接口芯片。由于需要插入IC卡，故以上引線(xiàn)均接往IC卡座。而IC卡的卡口可插入一塊簡(jiǎn)易PCB板將上述引線(xiàn)引出。這樣上述引線(xiàn)將暴露在電表外殼之外，極易受到攻擊。

　　2.IC卡卡口的攻擊方法

　　要實(shí)現如何防止IC卡卡口攻擊，首先應了解有哪幾種卡口攻擊方法。電表在實(shí)際掛網(wǎng)運行中主要有下四類(lèi)卡口攻擊：

　　a)高壓靜電攻擊(例如使用煤氣點(diǎn)火器);

　　b)短路攻擊(使用短路金屬片插入卡口);

　　c)高壓直流攻擊(往VCC輸入高電壓直流);

　　d)高壓交流(例如在任意兩引線(xiàn)間加入交流220V)。

　　以上四類(lèi)攻擊方法如不采取有效的防護措施，都將會(huì )使電表單片機、電路、電源損壞而失去對消費對象的控制。而上述攻擊是電攻擊基本不會(huì )留下攻擊證據而無(wú)法追究。

　　攻擊者攻擊成功后可不付費而獲得消費。

　　3.IC卡卡口防攻擊的困難

　　仔細分析上述四類(lèi)攻擊，若要全部防護，實(shí)非易事。首先，抗攻擊電路的耐壓應極高，應在20KV以上，再者其反應速度應小于100ns否則保護動(dòng)作時(shí)保護對象己損壞，第三成本需較低否則用戶(hù)不能接受，第四是攻擊撤消后應能快速恢復正常工作狀態(tài)，最后還需要較小體積和極高可靠性。設計一個(gè)電子部件要同時(shí)滿(mǎn)足上述要求，實(shí)屬不易。

　　二、幾種卡口防攻擊電路比較

　　對預付費電能表來(lái)說(shuō)，如何解決卡口抗攻擊問(wèn)題至關(guān)重要。針對我公司預付費電能表的發(fā)展歷程，早期對卡口防攻擊重要性認識不夠，如今深刻認識到卡口能否防攻擊關(guān)系到表計的性能，更關(guān)系到我公司在預付費電能表市場(chǎng)的占有率，因此需不斷地對卡口防攻擊電路加以改進(jìn)，并優(yōu)化。以下是幾種不同的IC卡卡口防攻擊電路。

　　1.第一種IC卡卡口防攻擊電路

　　第一種IC卡卡口防攻擊電路(我公司最早的防攻擊電路)，主要采用IC卡卡口防攻擊專(zhuān)用模塊，再加上雙開(kāi)關(guān)二極管等器件組成。

　　如圖1所示：

　?、賵D1中的IC卡卡口防攻擊專(zhuān)用模塊PTCM5-05B301-501RM工作原理：在IC卡的正常讀寫(xiě)狀態(tài)之下，PTC熱敏電阻相當于一串接于線(xiàn)路中的限流電阻。而在異常狀態(tài)下(受到攻擊)，將導致流過(guò)PTC熱敏電阻的電流增大，使其阻值呈現階躍性變化，快速上升4-5個(gè)數量級而呈斷開(kāi)狀態(tài)(高阻態(tài))，達到保護目的。

　　PTCM5-05B301-501RM防攻擊專(zhuān)用模塊由上述五個(gè)完全相同的通道組成。

　?、赑TCM5-05B301-501RM防攻擊專(zhuān)用模塊電氣參數：

　　a)額定零功率電阻值：(300~500)Ω

　　b)穩壓范圍：5.6V

　　c)不動(dòng)作電流：15mA

　　d)動(dòng)作電流：50mA

　?、厶攸c(diǎn)：

　　a)具有快速響應，快速自恢復

　　b)性能穩定

　　c)抗攻擊范圍廣(DC2500V,AC600V,靜電30000V)

　?、艿谝环NIC卡卡口防攻擊電路存在的問(wèn)題：

　　a)通過(guò)專(zhuān)用引線(xiàn)板之引線(xiàn)，將外部220V交流電源疊加至卡座電源后，時(shí)間一長(cháng)就會(huì )把雙二極管燒掉(耐壓不夠)，使插卡不起作用(沒(méi)有破壞卡座以外的電路)，沒(méi)有起到防攻擊效果。此電路設計不夠合理，沒(méi)必要使用雙二極管，防攻擊專(zhuān)用模塊完全可以抵抗卡口攻擊，存在質(zhì)量隱患。

　　b)表計在高溫下工作時(shí)，防攻擊專(zhuān)用模塊的熱敏電阻阻值會(huì )變大，而此時(shí)用戶(hù)去售電插卡，就有可能使卡座的電源被拉底，從而導致表計售電不成功。掛網(wǎng)運行的部分表計已經(jīng)出現過(guò)此類(lèi)情況，有些地區表計是掛在戶(hù)外的，當中午太陽(yáng)暴曬時(shí)去插卡，怎么插卡讀卡都不能成功;而當早上或者天氣涼快的時(shí)候去插卡，讀卡就可以成功。另外一方面，每張IC卡存在其內阻不同的現象，有些內阻比較大的IC卡，也會(huì )使卡座的電源被拉底，導致插卡不成功。