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AFC系统中非接触式IC卡数据安全的研究与探讨

来源:微型机与应用2011年第15期  作者:叶飞,徐骏善  发布时间:2012-02-21 09:12:35  字体:[ ]

关键字:智能卡  非接触式IC卡  传输数据  

摘   要:针对AFC系统中非接触式IC卡存储数据和传输数据所受到的安全风险进行详细分析。从认证、加密、完整性三个方面对非接触式IC卡数据安全阐述了解决方案,并提出了部分实现。


  3.2.2 SHA-1与MD5的性能比较

  在南京地铁上,KEY的产生采用了SHA-1安全算法,SHA-1算法与MD5的算法类似,所以它们的性质极为相似。下面是SHA-1和MD5性能之间的比较。

  (1)抗穷举攻击的能力:SHA1抗穷举攻击的能力比MD5强。
  用穷举攻击方法产生具有给定散列值的消息:MD5需要的代价为2 128数量级;SHA-1需要的代价为2 160数量级。
  用穷举攻击方法产生两个具有相同散列值的消息:MD5需要的代价为264数量级;SHA-1需要的代价为280数量级。
  (2)抗密码分析的能力:MD5算法抗密码分析的能力较弱;SHA-1算法抗密码分析的能力较MD5 强。
  (3)速度:SHA-1执行的速度比MD5的速度慢得多。
  (4)简捷性:SHA-1和MD5两种算法都易于描述和实现,不需要使用大的程序和置换表。
  (5)数据的存储方式:MD5使用little-endian方式;SHA-1使用big-endian方式,这两种方式没有本质的差异。

  SHA-1的实现代码如图4所示。 


  3.3 完整性
 
  在通信过程中,由于受到人为或环境因素的影响,导致读写数据失败,数据不完整。

  为了确保通信数据的完整性,可以采取数据校验措施,如奇偶校验和CRC校验等。特别是读写器与PC机之间的RS-232或RS-485串行通信,校验措施是十分必要的。通信的速度越高、距离越远,校验的必要性也就很高。

  CRC(Cyclic Redundancy Check)码,即循环冗余校验码。由于其编码和解码方法简单,因而在IC卡的数据通信中广泛应用[4]。

  在数据通信中应用CRC码的目的是校验数据传送是否正确。与奇偶校验方法相比,CRC码校验的检错能力更强。因为奇偶校验仅采用了一位二进制作为校验码,如果传送的数据中恰好有两个位(或偶数个位)同时出错就不会被发现。CRC码采用了r位,可靠性大为提高。

  利用CRC码进行数据传送校验的基本原理是:在发送端,根据要发送的k位二进制码序列,以一定的规则产生一个用于校验的r位校验码(即CRC码),使其附在原始数据后边,构成一个新的二进制序列(共k+r位),然后一起发送出去。在接收端,根据数据码和CRC码之间所遵循的规则进行校验,以确定数据通信过程中是否出错。

  其实现代码如图5所示。

 

  CRC校验的优点是识别错误可靠性高,只需要少量的操作就可以识别。但其缺点是其只能识别传输错误而不能校正错误。如果传输中校验到错误,只能让发送方重新发送。

  本文通过对非接触IC卡数据安全所受到的威胁及其防护措施的分析,使AFC系统能够最大程度地保障非接触式IC卡的数据安全,并实现了部分必要的安全算法,将可能发生的风险控制在可接受的范围之内。

  参考文献 :

  [1] 贺金鑫,李文印.IC卡数据加密的研究和实现[J].吉林大学学报,2003(11):1-2.
  [2] 赵军辉.射频识别技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2008.
  [3] 赵时旻.轨道交通自动售检票系统[M].上海:同济大学出版社,2007.
  [4] 杨振野.IC卡技术及其应用[M].北京:科学出版社,2006.

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