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智能卡网吧收费机设计（一） —— 逻辑加密卡的存储结构 与安全特性. 电子与信息工程学院. 教学目标. 接触式逻辑加密卡的 芯片逻辑组成与安全特性 按位操作逻辑加密卡的存储结构与安全特性 多存储器结构逻辑加密卡存储结构与安全特性 多分区逻辑加密卡的存储结构与安全特性. 产品开发 —— 智能卡网吧收费机. 智能卡网吧收费系统构成： 1 、网吧卡（小额电子钱包） 2 、网吧收费机 3 、 PC 机网吧管理软件 开发任务：设计智能卡网吧收费机 1 、判断卡的合法性 2 、上网计时收费. 产品开发之第一步：卡型选择. 智能卡网吧收费系统卡型需求分析
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智能卡网吧收费机设计（一）——逻辑加密卡的存储结构与安全特性智能卡网吧收费机设计（一）——逻辑加密卡的存储结构与安全特性 电子与信息工程学院
教学目标 • 接触式逻辑加密卡的芯片逻辑组成与安全特性 • 按位操作逻辑加密卡的存储结构与安全特性 • 多存储器结构逻辑加密卡存储结构与安全特性 • 多分区逻辑加密卡的存储结构与安全特性
产品开发——智能卡网吧收费机 • 智能卡网吧收费系统构成： 1、网吧卡（小额电子钱包） 2、网吧收费机 3、PC机网吧管理软件 • 开发任务：设计智能卡网吧收费机 1、判断卡的合法性 2、上网计时收费
产品开发之第一步：卡型选择 • 智能卡网吧收费系统卡型需求分析 • 小额电子钱包功能，脱机消费（无需与银行联网消费） • 定额收费 • 防伪造，防非法充值 • 低成本
网吧卡选型——存储卡 • AT24C**系列存储卡是否适合用于网吧收费收费系统？为什么？ 否！ 存储卡无任何安全措施 易被伪造、非法充值
网吧卡选型——CPU卡 • 在逻辑加密卡和CPU卡中，哪类卡适宜作为网吧卡？为什么？ CPU卡安全性高 但卡及系统的成本较高 较难实施 结论 宜选用逻辑加密卡作为网吧卡
接触式逻辑加密卡逻辑组成 Security Memory Card
逻辑加密卡特性 • 组成：非易失性存储器+硬件加密逻辑； • 芯片：专门为IC卡设计的芯片（ASIC）； • 安全性：具有安全控制逻辑，安全性能较好； • 多种安全措施：PIN、EC、FUSE、TC、多存储器（ROM、PROM、EEPROM并存）、多分区存储结构。 • 通信协议：支持ISO7816国际标准。 • 适用场合：有一定安全要求的场合，如IC卡电话、网吧卡、加油卡、保险卡、驾驶卡、借书卡、小额电子钱包等。
网吧卡选型——逻辑加密卡产品系列 • 目前市场上主要的逻辑加密卡系列有哪些？各有什么特点？ 计数型（按位操作）：AT88SC06、SLE4406 多存储器结构（按字节操作）：SLE4442 单存储器多分区结构（按字节操作）：AT88SC1604
按位操作的逻辑加密卡—SLE4406 • 一次性使用，带加密逻辑，按位操作 • 计数卡（Token Memory Card），以一次性的计数方式，从写满的计数器中减“1”，直至存储单元全减为“0”为止 • 104位容量 ，最大可提供20 480计数单位 • 3字节传输密码，1位发行标志保护 • 常用于具有定额定价的消费系统中，如公用电话卡、预付费加油卡、停车计费卡、游乐园消费卡等
SLE4406存储分布图和计数规则 • 计数规则 发行后，用户区进入计数状态，为5位8进制计数器，但第5位计数器只有4位可用，因此最大计数值为20480。 说明： 计数区按位写0，按字节 借位擦除，如： 11111111 00000000 擦成： 11111110 11111111
SLE4406操作方式 • 检查发行标志位是否为1，是则可以校验传输密码 • 先将密码计数器-1，然后比较密码，校验正确则密码计数器恢复，允许写入发行商代码，将控制位写为0（发行）。允许初始化计数器（擦除第2-5字节并重新写入），此操作将撕毁传输密码并不可恢复。 • 一旦控制位为0，表示已发行，将不能再更改发行商代码。第2-5字节成为5位计数器，只能写0及借位擦除。
多存储器逻辑加密卡—SLE4442 • 按字节操作，可反复应用 • 多存储器结构 • ２５６ *８位 ＥＥＰＲＯＭ型主存储器。 • ３２ *1位 ＰＲＯＭ型保护存储器。 • ４ * ８位 ＥＥＰＲＯＭ型加密存储器 • 安全性：用户密码（3字节）+密码错误计数（3次）+PROM保护 • ２线串行连接协议，满足 ISO7816同步传送协议
SLE4442存储器分配（一） • 主存储器(main memory)：EEPROM型，256B 按字节操作，字节地址0~255（00H~FFH）， 所有单元可任意读取。 • 主存储器可分为两个数据区： • 保护数据区：00H-1FH，用户密码+熔丝保护（擦除、写 当校验用户密码正确且熔丝未熔断时允许进行擦除和写入操作，否则不允许 熔丝：保护存储器中第n位（n=0~31）对应主存储器中第n个字节，1——未熔断，0——熔断。 • 应用数据区 ：20H-FFH。用户密码保护（擦除、写）
SLE4442存储器分配（二） • 保护存储器（protection memory)：PROM型，32bits 按位操作，位地址0~31 每位相当于主存储器保护数据区对应字节单元的控制熔丝（FUSE），相应位为1时该字节可擦写，为0时不可 • 保护存储器可任意读出，但需校验密码正确方能写入，一经写入（从1变为0）不可再擦除，可理解为FUSE一经熔断不可再恢复。
SLE4442存储器分配（三） • 加密存储器(security memory)： EEPROM型，4B • 按字节操作，字节地址0~3 • 字节0：ＥＣ（Erroe Counter），低3位有效， 可任意读、写， 用户密码校验成功方可擦除。 • 字节1，2，3：3字节 PSC（可编程加密代码） PSC校验成功前不可读，只能进行比较操作； 密码“比较”成功后才可以进行读出、写入和擦除。
多分区逻辑加密卡—AT88SC1608 • 按字节操作，可反复应用 • 存储容量：16Kbits • 安全性：三重密码+熔丝+读写控制位 • 单存储器、多存储分区结构 • 标志数据区：制造商、发行商代码。 • 控制数据区：SC（2字节）、EC、Erase key。 • 应用数据区：4个、各自独立 • ２线串行连接协议，满足 ISO7816同步传送协议
SC1 一区密码
AT88SC1608存储器分配（一） 标志数据区：验证卡片真伪的重要标识 • 制造商代码区FZ （Fabrication Zone ），2B 记录卡芯片生产商的特定信息（例如：生产批号、日期、特别制定的特征代码） FUSE1熔断前，可读，可更改 FUSE1熔断后，只读，不可更改 • 发行商代码区IZ （Issuer Zone），8B 用于记录卡片发行商的特定信息（例如：发行批号、日期、地区范围编号、特定用户编号等特征代码） FUSE2熔断前，可读，可更改 FUSE2熔断后，只读，不可更改
AT88SC1608存储器分配（二） 控制数据区：三重密码+密码错误计数 • 用户密码SC（Security Code），2B 用户密码错误计数SCAC（Security Code Attempts Counter ），1B（8次） • 应用区密码 SC1~ SC4，2B 应用区密码错误计数SCAC1~ SCAC4，8次 • 应用区擦除密码EZ1~4（Erase key ），2B 应用区擦除密码错误计数EnAC（Erase key Attempts Counter ，ｎ=1,2,3,4）， 8次
AT88SC1608存储器分配（三） 应用数据区：1~4，各自独立，特性相同 • 存储用户的相关数据记录 。 • 第1位为写保护位（P1） ；第2位为读保护位（R1），均为1有效（可读/写）
实训 接触式逻辑加密卡读写操作 准备： • 确认电源正、负极，按标志正确连接接触式IC卡读写器的电源线及串口线，注意电源+5V与地不可接反。 • 打开接触式IC卡读写器读写操作软件DEMO，确认通信正常。 • 将实验白卡插入接触式IC卡读写器插卡槽，自动测卡进入卡操作界面。 • SLE4442卡密码：FFFFFFH AT88SC1608卡密码：F0F0H或A5A5H
SLE4442读写操作 • 读卡：记录卡密码、卡错误计数值，主存储器存储结构（各区域名称、地址范围、字节数）、存储内容和读出条件。 • 写卡：对主存储器各区域进行写入/擦除操作，记录操作结果，总结各区域写入/擦除条件。 • 密码操作： （1）修改密码：在未通过和已通过密码校验二种情况下分别修改密码，记录操作结果，总结修改密码的条件。 （2）恶意猜测密码：在未通过密码校验的情况下输入错误密码，记录此时的读卡、写卡结果。 注意： 修改密码后必须及时还原密码为FFFFFFH。 猜测密码错误次数不得超过2次！以免锁卡！
AT88SC1604读写操作 • 读卡：在未通过和已通过密码校验二种情况下记录存储器存储结构（各区域名称、地址范围、字节数）、存储内容和读出条件。 • 写卡：在未通过和已通过密码校验二种情况下对存储器各区域进行写入/擦除操作，记录操作结果，总结各区域写入/擦除条件。 • 熔丝操作：模拟熔断，对存储器各区域进行写入/擦除操作，记录操作结果，总结熔断操作对各区域的保护作用。 注意： 修改密码后必须及时还原密码。 猜测密码错误次数不得超过8次！以免锁卡！ 只允许模拟熔断，不可熔断，否则将无法恢复。
