攀枝花醫(yī)保管理系統(tǒng)IC卡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析

文章出處：http://56733.cn 作者：fondcard   人氣： 發(fā)表時間：2011年09月17日

概　述 
       本文主要說明醫(yī)保系統(tǒng)中采用的各種ＩＣ卡片中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相互關系，是系統(tǒng)構(gòu)成的重要技術性文章。 
       在本系統(tǒng)中，根據(jù)ＩＣ卡類型可分為兩種：ＣＰＵ卡和ＳＬＥ４４２８邏輯加密卡；根據(jù)其應用功能的不同，可以分為：總控卡、密鑰傳輸卡、密鑰卡和醫(yī)?？ǎㄒ部梢越杏脩艨ǎ?。另外，由于系統(tǒng)管理的需要，特別添加了管理員卡（用于登錄發(fā)卡系統(tǒng)）。 
       其相互關系如下： 
一、 ＣＰＵ卡 
       本系統(tǒng)采用的ＣＰＵ卡系符合國家勞動保障部規(guī)定的智能ＩＣ卡，芯片采用符合社保要求的國產(chǎn)華大芯片，自帶８位微處理器，數(shù)據(jù)存儲空間為８Ｋ ，ＣＰＵ卡的操作系統(tǒng)（ＣＯＳ）為廣東德生科技有限公司自主開發(fā)并獲得社保認證的社保ＩＣ卡操作系統(tǒng)。目前已在廣東省、云南省等地區(qū)廣泛應用。 
       ＣＰＵ卡中所有信息都是以文件形式保存的，而文件又是以目錄形式組織的〔事實上，在ＣＰＵ卡里，目錄也被稱為文件，叫專用文件（ＤＦ），而保存具體數(shù)據(jù)的文件叫基本文件（ＥＦ）〕，在創(chuàng)建文件的時候，即可以設置對該文件的操作限制，如允許直接讀、允許通過安全認證后改寫、固化不得改寫等。 
       而為了控制對不同的文件的讀寫控制，又可以設置不同的密鑰（長度為８／１６個字節(jié)），換言之，可以設置為要讀某一個文件，需驗證密鑰１，要改寫該文件，則需驗證密鑰２，而要讀另外一個文件，又可以設置要求驗證密鑰３……這樣一來，其安全性得到了明顯的提高。 
二、 邏輯加密（ＳＬＥ４４４２） 
       邏輯加密卡常被通俗地叫成ＩＣ卡，它是通過一個邏輯安全機制，來控制卡片信息的讀／寫操作的。 
４４２８卡有三重數(shù)據(jù)安全機制：卡片密碼、密碼錯誤計數(shù)器及數(shù)據(jù)保護。 
       １.卡片密碼：控制著ＩＣ卡數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)的改寫，即要改寫ＩＣ卡的信息，必須驗證ＩＣ卡的密碼——保證卡上數(shù)據(jù)安全而不被撰改； 
       ２.卡片密碼錯誤計數(shù)器：當ＩＣ卡密碼驗證失敗時，該計數(shù)器減１，如果減到０，則該卡片物量鎖死，如果驗證成功，則該計數(shù)器恢復到初始值——防止惡意跟蹤和嘗試； 
       ３.數(shù)據(jù)保護指將寫在ＩＣ卡上的信息進行寫保護操作，如同磁盤的寫保護開關，一旦寫保護操作成功，則該數(shù)據(jù)信息不可改（可針對一個字節(jié)進行寫保護操作）——防止數(shù)據(jù)修改和保證唯一性。 
       本系統(tǒng)在ＩＣ卡（也就是醫(yī)保卡）的安全規(guī)劃上，采用了綜合、全面的安全措施，使得系統(tǒng)的安全性得到了最大限度的保障，其具體的措施如下： 
       １.最大的也是最核心的，一卡一密 
       首先說明，很多ＩＣ卡應用中，都是用相同一個密碼，長度一般為２－３個字節(jié)，其安全隱患在于如果有人破得了一張ＩＣ 卡的密碼，則整個系統(tǒng)將面臨危險。 
       一卡一密則很好地解決了這一問題，它的原理是先從ＩＣ卡的數(shù)據(jù)保護區(qū)內(nèi)讀取一個（唯一的、足夠長的、不可改的）卡片序列號（ＳＮ），長度為８個字節(jié)，然后通過標準的、通過安全認證的、通用的加密算法（３ＤＥＳ），進行加密運算（ＤＥＡ），得到一個８字節(jié)的密文，對該密文進行某種固定的取舍，即可得ＩＣ卡的密碼。 
       具體過程如下圖： 
       ２.卡序列號唯一并固定 
       相對來說，該方案很多應用中都采用它，一來它可以保證卡片的合法性，另一方，也方便了ＩＣ卡的管理。防止一些回收卡重新非正常渠道流入應用中。 
       補充說明：該序列號可以為明碼，也可以為密文 
       ３.數(shù)據(jù)加密 
       數(shù)據(jù)加密同樣也是應用得較多的一種安全措施，因為ＩＣ卡本身的原理是任何時候都可以讀取卡上的信息，試想，如果一個攻擊者可以輕易地看到你的目標和路徑的話，那他接下來想的一定是無論如何也要達到，而相反，如果一個攻擊者一開始面對的就是漆黑一片，他幾乎很難讓自己再堅持走下去。（以上僅為個人想法） 
       ４.數(shù)據(jù)校驗碼和兩種校驗算法同時采用 
       數(shù)據(jù)校驗是防止外人惡意篡改，這也是信息安全的一種常用模式，也是必須采用的。 
       本系統(tǒng)采用兩種數(shù)據(jù)校驗算法，分別為：加權平均和求異或校驗碼長度為１個字節(jié)，分高低２位ＢＣＤ碼，高位為加權平均值，低位為求異或。兩種算法同時應用，為系統(tǒng)的安全性加重了科學依據(jù)。 
       ５.ＣＰＵ卡的加入 
       ＣＰＵ卡加入為系統(tǒng)的安全性提供的最大的保障，ＣＰＵ卡主要應用在醫(yī)?？ㄆ艽a的計算和卡上數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)信息的加／解密。ＣＰＵ卡的加入，為系統(tǒng)增添了許多特點，如： 
       系統(tǒng)安全控制密鑰由用戶方領導入系統(tǒng)管理員共同輸入產(chǎn)生，卡片供應商、軟件開商發(fā)無法獲知系統(tǒng)的原始密鑰； 
       ＣＰＵ卡在卡片內(nèi)計算產(chǎn)生密文信息，避免了在程序中進行數(shù)據(jù)加／解密運算所帶來的不確定因素； 
       ＣＰＵ卡為其本身的安全提供了嚴格的管理機制，系統(tǒng)將嚴格按此機制設計開發(fā)發(fā)卡系統(tǒng)。 
       其它在此不再作詳細的論述。 
三、 總控卡 
       總控卡主要完成對所有ＣＰＵ卡的安全控制，包括通過它對密鑰傳輸卡的安全認證從而啟動一般密鑰卡的發(fā)行；通過它解鎖密鑰卡上的操作口令；通過它完成已經(jīng)使用過的ＣＰＵ卡洗卡操作，從而清空ＣＰＵ中的安全數(shù)據(jù)等。 
       總控卡通過系統(tǒng)管理員輸入一串１６個字節(jié)的系統(tǒng)卡片總控密鑰產(chǎn)生。該總控密鑰該被分散到每一張密鑰卡中，作為密鑰卡合法性鑒別的依據(jù)。 
       具體關系圖如下： 
說明：由于總控中存放的密鑰卡卡片主控密鑰系校驗密鑰卡的合法性，以使有別與其它應用中的ＣＰＵ卡，所以，它的安全性不是至關重要的。因此它的產(chǎn)生和管理也就相對來說簡單些。 
四、 密鑰傳輸卡 
       它的重要性就在于它存放了密鑰卡中真正進行數(shù)據(jù)加密計算和醫(yī)保卡卡片密碼計算的兩組密鑰，同時還存放了該密鑰產(chǎn)生的原碼串（也就是由負責領導輸入的原兩組原碼串和系統(tǒng)管理員輸入的分散因子），該卡將是系統(tǒng)安全的來源。 
       密鑰傳輸卡由總控卡控制發(fā)行，如下圖所示： 
密鑰傳輸卡中的信息結(jié)構(gòu)： 
       １.由用戶方負責人直接輸入兩組１６個字符，通過系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為ＢＣＤ碼。并由系統(tǒng)管理員輸入兩組分散因子（長度為８個字節(jié)），分別為卡片密碼計算密鑰分散因子（ＰＳＵＢ）、卡片數(shù)據(jù)加密計算密鑰分散因子（ＤＳＵＢ）； 
       ２.以上三人輸入的字符串將分別保存在三個順序文件中：０００４、０００５、０００６； 
       ３.以上三人還要求分別輸入各自的口令，分別為：Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２，Ｐｉｎ３，長度為２－８個字節(jié)，該口令控制著各自的原碼信息讀出； 
       ４.將領導Ｉ輸入的原碼串對ＰＳＵＢ進行分散，得８字節(jié)臨時密文Ｉ：ＰｋｅｙＬ； 
       ５.將領導ＩＩ輸入的原碼串對ＰＳＵＢ進行分散，得８字節(jié)臨時密文ＩＩ：ＰｋｅｙＲ； 
       ６.ＰｋｅｙＬ ＆ ＰｋｅｙＲ＝Ｐｋｅｙ(卡片密碼計算密鑰)； 
       ７.將領導Ｉ輸入的原碼串對ＤＳＵＢ進行分散，得８字節(jié)臨時密文Ｉ：ＤｋｅｙＬ； 
       ８.將領導ＩＩ輸入的原碼串對ＤＳＵＢ進行分散，得８字節(jié)臨時密文ＩＩ：ＤｋｅｙＲ； 
       ９.ＤｋｅｙＬ ＆ ＤｋｅｙＲ＝Ｄｋｅｙ(卡片數(shù)據(jù)信息加／解密計算密鑰)； 
       １０.將卡片數(shù)據(jù)加／解密計算密鑰（Ｄｋｅｙ）保存到文件ＥＦ０１中，該文件的讀寫控制為：改寫：不允許；讀：卡片主控密鑰認證和線路加密； 
       １１.將卡片密碼計算密鑰（Ｐｋｅｙ）保存到文件ＥＦ０２中，該文件的讀寫控制為：改寫：不允許；讀：卡片主控密鑰認證和線路加密。 
       邏輯結(jié)構(gòu)圖如下： 
       關于密鑰傳輸卡的一些安全特性如下： 
       １.其使用必須通過總控卡的有效性認證（認證卡片主控密鑰），本系統(tǒng)中所有密鑰卡的卡片主控密鑰（ＭＫ）都是一致的。該密鑰是對卡片合法性的有效認證； 
       ２.密鑰傳輸卡是系統(tǒng)安全數(shù)據(jù)源，有其有效的管理，也就是對系統(tǒng)安全性的管理。它是系統(tǒng)原始密鑰的； 
       ３.密鑰傳輸卡的原始密鑰數(shù)據(jù)的改寫權限為不允許，讀操作要求驗證相應人員的ＰＩＮ，同時，數(shù)據(jù)在卡與終端的傳輸過程中采用了線路加密技術，防止他人截取。 
五、 管理員卡 
       管理員卡的加入，主要是為了加強對醫(yī)保發(fā)卡系統(tǒng)的有效管理，控制醫(yī)?？ǖ陌l(fā)行工作了密鑰卡的安全產(chǎn)生。 
       管理員卡按權限的不同，又分為系統(tǒng)管理員卡和發(fā)卡管理員卡，前者擁有發(fā)卡系統(tǒng)的全部操作權限，而后者則只能完成與發(fā)醫(yī)保ＩＣ 卡相關的操作，如數(shù)據(jù)鏈接、醫(yī)保ＩＣ卡的發(fā)行、重寫以及數(shù)據(jù)清除等。 
       管理員卡是在總控卡和密鑰傳輸卡控制下產(chǎn)生的，具體過程如下圖： 
管理員卡的安全特性： 
       １． 管理員口令控制著兩組密鑰的使用權 
       ２． 終端管理員對終端的安全管理就是對該密鑰卡的管理，同時，該密鑰卡又成為了終端管理員身份卡 
       ３． 終端管理員基本信息可以根據(jù)應用需要進行擴充。 
       管理卡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下圖： 
六、 密鑰卡（終端應用） 
       密鑰卡與管理員卡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)幾乎是相同的，只是要密鑰卡的根目錄下添加了一個標識文件，具體內(nèi)容請參見管理員卡。 
七、 醫(yī)保ＩＣ卡 
       醫(yī)保ＩＣ卡的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要分為三部分：前３２個字節(jié)的卡序列號（卡號）、持卡人基本信息、交易記錄。