城市一卡通密钥管理系统技术与应用

　　引言　　

　　在信息化日新月异，经济发展迅速的今天，城市一卡通的发展也经历了巨大的变化。其应用业务已由简单的公交乘车扩展到了地铁、轻轨、轮渡、代缴费等各个领域。对于寻常百姓能够足不出户就能办理手机交话费等个人业务已经成为现代都市人的信息化生活的常态，而城市一卡通项目则是城市数字化、信息化建设的重要组成部分，解决的正是百姓的日常生活缴费的问题。随着开展线上业务需求的呼声越来越高，在线业务成为城市一卡通发展的必然趋势。

　　为保障各地城市一卡通应用系统，特别是远程发卡、线上充值等在线业务的高度安全，保障城市城市一卡通公司和广大持卡人的利益，2013年初，住房和城乡建设部IC卡应用服务中心在原“建设事业密钥管理系统”基础上研发完成了“城市一卡通密钥管理系统”。本文主要针对该系统的技术、优势及其应用进行分析。

　　1　“城市一卡通密钥管理系统”的技术

　　1.1　概念

　　“城市一卡通密钥管理系统” 是继“建设事业IC卡密钥管理系统”之后针对在线支付业务应用进行设计开发，采用数字证书技术确保在线充值的身份认证和密钥传输过程中的安全性，构成行业IC卡的密钥安全体系。在城市一卡通建设或升级改造时，如果统一使用“城市一卡通密钥管理系统”并遵循行业标准进行规划建设，将会提高在线支付系统的建设效率并可节省大量建设资金，同时也将会更加高效、便捷地为城市一卡通公司提供应用的拓展服务。

　　城市通卡在线支付指持卡人通过使用城市一卡通公司发行的IC卡在网络上完成充值业务或者消费业务。此种支付方式将帮助持卡人足不出户即可完成一卡通卡的充值并提供各种网上小额支付服务，包括公用事业缴费、通信缴费、网上购物等。为持卡人节约大量时间和精力成本的同时，也可随时享受安全、快速、便捷的服务，同时也降低了城市一卡通公司建立充值点的成本。

　　1.2　关键组成环节

　　1) 密码机：采用基于CA功能的专用密码机，用于保存城市一卡通业务对称密钥，在CA功能下，专用密码机针对请求指令中的签名验证通过后，才会对外提供相应的对称密钥应用或导出等功能。专用密码机依据业务平台针对密钥的不同需求，能够区分出实现不同功能的调用指令，各调用指令间相互独立，可叠加也可单独使用。

　　2) 中间件：主要负责对CA功能下证书的合法性进行验证，同时对访问密码机的IP和密码服务进行过滤，，在双重控制下确保了密码机的安全性。为了充分考虑安全因素，中间件只是作CA证书合法性验证和安全控制的中间体，其无法获得对称密钥下的任何数据，从根源上杜绝一卡通密钥泄露的可能。

　　3) 在线应用读卡器：用于产生非对称密钥对，同时也用于存储CA功能下的证书。主要实现CPU卡充值、发卡操作，通过数字证书技术确保密钥/MAC数据的安全传递。

　　2　“城市一卡通密钥管理系统”的优势

　　2.1　技术优势

　　相对于现有的密钥系统，“城市一卡通密钥管理系统”采用数字证书技术，建立了端到端的安全认证体系，在非对称算法的支持下，确保了数据的机密性、完整性和抗抵赖性。

　　2.2　安全规范

　　在新的安全体系下，对密钥的应用进行了规范，保证了体系下密钥的安全性。当业务平台的密钥需求为密钥导出或变相实现密钥导出时，专用密码机都采用基于非对称体系下的证书保护。而在前端则采用在线应用读卡器配合专用密码机进行安全处理，若脱离在线应用读卡器，则无法对专用密码机相应数据进行任何处理。

　　2.3　接口统一

　　新的安全体系统一规范了产品的调用接口，前端在线应用读卡器与后端的专用密码机，对外提供统一的调用接口，不再区分厂家和型号。对产品的调用统一且规范，不再受制于任何厂商，扩大了使用者对产品的选型范围，更易于用户的产品选型与售后维护。

　　2.4　体系兼容

　　新的安全体系完全兼容现有应用体系。基于对称算法体系而言支持符合国家安全要求的对称密码算法进行数据加解密、密钥分散、MAC和鉴别数据计算等;基于非对称体系而言支持符合国家安全要求的非对称密码机算法进行数据加密、证书签发、签名验签等。新安全体系不仅兼容现有应用，更超前使用了符合国家安全要求的安全机制。

　　新安全体系，优先使用了符合国家要求的国密算法证书，整个体系符合国家要求，较其他体系而言，走在了发展前列，具有划时代的意义。