基于置前写技术的银行IC卡二次发卡系统设计

　　1引言

　　随着经济的快速发展，电子支付水平的提高，做为个人结算主体的银行卡的安全性倍受瞩目，而IC卡因本身可自带CPU及存储器，具有运算及数据存储能力，因此其以安全性、无法复制伪造等特性成为现代银行卡的主要发行母卡，各大银行都争相设计、发行IC卡，其将以不可比拟的优势取代磁条卡。但新技术的快速发展和应用，如卡容量的增加、银行IC卡新业务模式的出现等，对银行IC卡的应用设计提出了挑战，一个严峻的现实是：在银行IC卡的应用设计之初，有些是肯定考虑不到的，必须在以后适当的时候重新对已发行的银行IC卡进行处理，如重写安全密钥，增加应用分区等，而银行卡发行量巨大，且又广泛分布在广大客户手中，如果先收集再集中处理，或让客户到指定网点集中处理，其难度都很大，有些几乎不可行。

　　基于上述情况，本文提出了基于置前写的银行卡IC卡二次发卡设计方法，给出了相应软件设计，以及卡数据保存、安全密钥重置等设计，本设计采用银行既有资源，很好地解决了银行卡二次发卡可行性问题，且实现成本低。

　　2 系统架构

　　本设计采用银行已有的资源，包括网络、服务器等硬件设备，只是在后台增加了处理服务器、用于保存卡数据的数据库，而且根据处理能力，后台处理可以运行在其他服务器上，而密钥服务器则继续一次发卡时的密钥服务器，其网络拓扑图如图1所示。

　　前后台通过C/S架构交互协作完成卡处理，银行网点前台配有IC卡读卡器，对IC卡的所有处理均在银行网点前台进行，后台由处理服务器、数据库、密钥服务器组成。前台完成与IC卡的交互、身份认证、数据读写等，后台完成卡原数据的保存、卡密钥的存放。由于银行所有IC卡初始密钥一致，在一次发卡设计时就已保存在后台密钥服务器中，因此密钥服务器与一次发卡保持严格同步。图1 中银行前后台通过TCP/IP协议通讯，卡安全密钥在传输过程中采用密文格式呈现，前后台在每次交互通讯时都校验对方的身份，网点操作人员通过查看持卡人身份证等有效证件确定其身份，同时持卡人需输入卡密码，处理才可进行。

　　3 软件设计

　　银行IC卡二次发卡涉及内容较多，大致如下：卡已有数据保存、卡片擦除――恢复IC卡出厂状态、建立主分区、装载卡片主控密钥、建立处理进度记录、建立应用分区、装载应用分区主密钥、建立分区应用文件、装载分区应用密钥、装载原卡中数据等。如图2所示。

　　因为对IC卡的每个操作动作特别是密钥相关的，都需向IC卡申请随机数，下次该随机数就失效，需重新申请，而数据和密钥都在后台，因此频繁的前后台交互不可避免。为了保证IC卡处理的完整性、一致性，本设计对所有处理步骤进行编号，根据处理逻辑的原子性特征，将一个或几个处理动作编入一个编号，而每个编号的处理都为先处理后确认，确认不成功则处理也不成功，即置前写技术，如果本次处理失败，下次重新处理时，将从上次失败点处开始处理，不必从头开始。

　　下面分开介绍各部分的软件设计：

　　首先，对处理步骤编号：⑴身份验证、保存卡中原数据;卡片擦除、建立主分区、装载卡片主空密钥;⑵建立处理进度记录;⑶建立应用分区;⑷装载应用分区主密钥;⑸建立分区应用文件;⑹装载分区应用密钥;⑺装载原卡中应用数据。所有编号的步骤都具原子性，逻辑上认为要么都处理成功、要么都没有成功，而且如果某个步骤没有操作成功，下一处理步骤严格禁止进行，以保证处理的动作的顺序性，特别在步骤⑴中，如数据保存没有成功、则卡片擦除操作严格禁止。如果中途拔卡、或其他原因失败，则下次会从步骤进度标记指示处开始执行。

　　其次，步骤⑶-⑺根据特定的应用需要重复多次，如图3所示。每个密钥、每次写入数据、每次创建文件等都需向IC卡申请随机数，后台处理时需用随机数及其他必要数据计算出校验码，终端操作IC卡时，IC卡对校验码进行验证，因此步骤⑶-⑺需要相当频繁的与后台的交互。在处理同一应用分区时，IC卡对操作有严格顺序规定，必须先建立分区、创立密钥文件、装载应用分区主控密钥，之后才可处理应用密钥装载(圈存、圈提、消费、透支更新等密钥)、数据文件创建、应用数据写入等，编排步骤时，注意步骤编号先后即可。

　　4 结束语

　　本文提出了采用置前写技术的银行IC卡二次发卡系统设计，详细给出了软件处理流程、数据及密钥的重新写入等，很好解决了银行在IC卡一次发卡后，由于实际应用、技术发展使二次发卡面临的困难。而且本设计已在石家庄商业银行实现并投入运行，并得到银行方的高度认可。

　　参考文献

　　[1] 朱建新等，基于EMV标准的金融IC卡安全框架设计与实现，微计算机信息 2007

　　[2] 段斌等，射频IC卡金融交易模型设计与分析，计算机应用 2004

　　[3] 中国金融集成电路IC卡规范 中国人民银行

　　[4] http://www.emvco.com EMV网站

　　[5] 林柏钢 网络与信息安全教程 机械工业出版社 2005