基于國密算法的非接觸IC卡門(mén)禁系統方案

一、門(mén)禁系統現狀及存在問(wèn)題

　　門(mén)禁系統采用的門(mén)禁卡分為兩類(lèi)：125KHZ的低頻只讀卡、13.56MHZ的高頻讀寫(xiě)卡。125KHZ的低頻只讀卡，與普通磁卡類(lèi)似，明碼格式，無(wú)需要破解，用通用編程器可仿制卡號，這是一種早期的技術(shù)，安全性差，屬于淘汰技術(shù)，通常用于安全性要求不高的小區，不適用于涉密單位、高保安場(chǎng)所。常用的13.56MHZ的高頻讀寫(xiě)卡，可以理解為帶口令的U盤(pán)，由口令來(lái)保護卡類(lèi)數據，安全級別中等，通常用來(lái)做為小額電子錢(qián)包、身份識別卡。近兩年來(lái)國際上被破解的Mifare 1卡屬于此類(lèi)的一種，并且破解方式已公開(kāi)，因此采用Mifare 1門(mén)禁系統存在安全隱患。

　　此次解密風(fēng)波引起了業(yè)界的思考，新建的門(mén)禁系統如何提高安全性呢?已建的采用Mifare 1卡門(mén)禁系統有什么升級方案嗎?

二、非接觸IC卡的種類(lèi)及相關(guān)標準

　　在討論如何消除目前的隱患前，我們先總結一下非接觸IC卡的技術(shù)總體現狀。非接觸IC卡已取代磁卡，成為自動(dòng)識別卡片的主流。非接觸IC卡按照頻率，可以劃分為以下幾類(lèi)。

　　125KHZ的低頻只讀卡，出現在1979年，這些低頻卡的ID號存儲介質(zhì)是EEPROM，具有電擦寫(xiě)功能，可反復多次寫(xiě)入，因此ID號極易偽造，且無(wú)相關(guān)的國際標準。

　　超高頻915MHZ、微波卡2.5GHZ是近幾年的新產(chǎn)品，讀卡最大距離達10m。相關(guān)ISO/IEC 18000國際標準沒(méi)有最終完成。

　　13.56MHZ高頻讀寫(xiě)卡，比125KHZ的低頻卡傳輸速率快100倍，是應用最廣泛的，誕生于1993年，此后不斷發(fā)展，產(chǎn)品線(xiàn)不斷豐富。根據讀卡距離不同，分為兩個(gè)標準，ISO/IEC 14443標準、ISO/IEC 15693。ISO/IEC 14443最大距離為10cm，ISO/IEC 15693標準非接觸IC卡最大距離為100cm。

　　ISO/IEC 14443由于問(wèn)世較早，且由于城市公交的大規模采用，芯片、讀卡機具發(fā)展成熟，從而同時(shí)成為門(mén)禁卡的選型主流。符合ISO/IEC 14443的Mifare 1卡由于采用偽隨機數來(lái)用于三重認證、48位密鑰長(cháng)度也過(guò)短，導致該卡加密算法被破解。因此新的非接觸IC卡需要在隨機數產(chǎn)生機理、密鑰長(cháng)度、加密算法上加以提升。而13.56MHZ通訊頻率、以及ISO/IEC 14443的通訊協(xié)議將繼續被采用。

三、支持國家密碼局密碼算法的非接觸式芯片

　　Mifare 1卡風(fēng)靡全球、各行各業(yè)爭相采用的普及程度是該芯片廠(chǎng)家始料未及的。盡管芯片廠(chǎng)家推出了有關(guān)升級芯片，但由于價(jià)格、技術(shù)普及等因素沒(méi)有被大部分市場(chǎng)接受。為了保證我國智能卡市場(chǎng)健康有序的發(fā)展，在國家密碼管理局的支持和組織下，早在2007年，我國就開(kāi)展了我國自主產(chǎn)權的、專(zhuān)門(mén)應用于RFID市場(chǎng)的密碼算法研制工作，取得成功。該密碼算法也得到我國眾多集成電路芯片廠(chǎng)商的極力推崇和遵循，成功推出了相關(guān)產(chǎn)品。以華虹集成電路公司產(chǎn)品為例，該公司SHC1112芯片通過(guò)了國家密碼管理局的產(chǎn)品認證。

　　SHC1112卡芯片集成了國家密碼管理局提供的128位密鑰SM7密碼算法，采用該算法來(lái)保護數據交換的安全。其三重認證示意圖如下：