智能卡研發(fā)技術(shù)與工程實踐

第1章  初識IC卡 1                  
 1.1  IC卡的發(fā)展與現(xiàn)狀 1                  
 1.1.1  IC卡的發(fā)展歷史 1                  
 1.1.2  IC卡在國外的應(yīng)用情況 2                  
 1.1.3  IC卡在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用 3                  
 1.2  IC卡的應(yīng)用特點(diǎn) 4                  
 1.2.1  IC卡應(yīng)用系統(tǒng) 4                  
 1.2.2  IC卡的應(yīng)用優(yōu)勢 5                  
 1.2.3  IC卡支持的典型應(yīng)用 6                  
 1.3  卡內(nèi)操作系統(tǒng)COS 7                  
 1.3.1  COS的主要功能 7                  
 1.3.2  COS的發(fā)展與現(xiàn)狀 8                  
 第2章  COS開發(fā)的預(yù)備知識 9                  
 2.1  COS的需求分析 9                  
 2.1.1  卡片所支持的應(yīng)用 9                  
 2.1.2  卡片的使用環(huán)境 10                  
 2.1.3  "應(yīng)用"在卡內(nèi)的存在方式 10                  
 2.1.4  數(shù)據(jù)存儲的特殊要求 11                  
 2.1.5  安全要求 12                  
 2.1.6  開發(fā)與發(fā)行 12                  
 2.2  相關(guān)知識的準(zhǔn)備 13                  
 2.2.1  與IC卡相關(guān)的規(guī)范 13                  
 2.2.2  與應(yīng)用相關(guān)的規(guī)范 14                  
 2.2.3  相關(guān)的加密算法 16                  
 2.2.4  COS開發(fā)商提供的相似范例 17                  
 2.3  COS的開發(fā)過程 18                  
 2.3.1  準(zhǔn)備環(huán)境 18                  
 2.3.2  設(shè)計系統(tǒng) 19                  
 2.3.3  編程實現(xiàn) 20                  
 2.3.4  測試 20                  
 2.3.5  檢測 20                  
 2.3.6  掩模發(fā)行 21                  
 2.4  COS的基本結(jié)構(gòu) 21                  
 2.4.1  總體結(jié)構(gòu) 21                  
 2.4.2  基本系統(tǒng)服務(wù) 21                  
 2.4.3  高級系統(tǒng)服務(wù) 22                  
 2.4.4  系統(tǒng)調(diào)度 23                  
 2.4.5  應(yīng)用服務(wù)接口 23                  
 2.4.6  模塊劃分 24                  
 第3章  IC卡芯片 25                  
 3.1  IC卡芯片結(jié)構(gòu) 25                  
 3.1.1  IC卡芯片的種類 25                  
 3.1.2  IC卡芯片的邏輯結(jié)構(gòu) 26                  
 3.2  芯片的性能指標(biāo)及其選擇 29                  
 3.2.1  處理器 29                  
 3.2.2  存儲空間 29                  
 3.2.3  加密協(xié)處理器 30                  
 3.2.4  硬件安全保護(hù) 30                  
 3.2.5  其他機(jī)制 30                  
 3.3  典型芯片瀏覽 31                  
 3.3.1  ST16系列芯片 31                  
 3.3.2  ST19系列芯片 32                  
 3.3.3  ST22系列芯片 33                  
 第4章  IC卡的傳輸協(xié)議 36                  
 4.1  IC卡的操作過程 36                  
 4.1.1  正常操作流程 36                  
 4.1.2  異常中斷 39                  
 4.2  字符的物理傳送 39                  
 4.2.1  位持續(xù)時間 39                  
 4.2.2  字符幀 40                  
 4.3  復(fù)位應(yīng)答 41                  
 4.3.1  回送的物理傳輸 41                  
 4.3.2  回送字符 41                  
 4.3.3  字符定義 42                  
 4.3.4  應(yīng)答次序和一致性 46                  
 4.3.5  終端流程 46                  
 4.4  傳輸協(xié)議 47                  
 4.4.1  概述 47                  
 4.4.2  物理層 48                  
 4.4.3  數(shù)據(jù)鏈路層 48                  
 4.4.4  終端傳輸層 56                  
 4.4.5  應(yīng)用層 59                  
 第5章  IC卡的文件系統(tǒng) 61                  
 5.1  文件系統(tǒng)的組織形式 61                  
 5.1.1  文件系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu) 61                  
 5.1.2  對文件系統(tǒng)的操作 62                  
 5.2  卡內(nèi)文件的類型 63                  
 5.2.1  主文件--MF 63                  
 5.2.2  專用文件--DF 63                  
 5.2.3  基本數(shù)據(jù)文件EF 65                  
 5.2.4  文件系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)示例 69                  
 5.3  文件在卡內(nèi)的存儲結(jié)構(gòu) 70                  
 5.3.1  卡內(nèi)文件的存儲 70                  
 5.3.2  文件描述塊的內(nèi)容定義 72                  
 5.3.3  文件描述塊的設(shè)計示例 72                  
 5.3.4  不同數(shù)據(jù)類型EF文件體設(shè)計示例 77                  
 5.3.5  不同用途類型EF文件體設(shè)計示例 78                  
 5.4  操作卡片文件的相關(guān)命令 82                  
 5.4.1  創(chuàng)建文件（CREATE FILE）命令 82                  
 5.4.2  刪除文件（DELETE FILE）命令 85                  
 5.4.3  選擇文件（SELECT）命令 88                  
 5.4.4  讀二進(jìn)制（READ BINARY）命令 91                  
 5.4.5  寫二進(jìn)制（UPDATE BINARY）命令 93                  
 5.4.6  讀記錄（READ RECORD）命令 95                  
 5.4.7  寫記錄（UPDATE RECORD）命令 97                  
 第6章  IC卡的安全體系 100                  
 6.1  卡片安全結(jié)構(gòu) 100                  
 6.1.1  卡片安全狀態(tài) 100                  
 6.1.2  卡片安全屬性 101                  
 6.1.3  卡片安全機(jī)制 102                  
 6.2  安全相關(guān)的主要算法 104                  
 6.2.1  單向散列算法（HASH） 104                  
 6.2.2  對稱數(shù)據(jù)加解密算法 125                  
 6.2.3  RSA算法 139                  
 6.2.4  安全報文計算算法 141                  
 6.3  安全結(jié)構(gòu)設(shè)計示例 142                  
 6.3.1  卡片安全環(huán)境 142                  
 6.3.2  安全狀態(tài)的維護(hù) 144                  
 6.3.3  安全機(jī)制的選擇 144                  
 6.3.4  安全屬性的實現(xiàn) 145                  
 6.4  安全操作相關(guān)的基本命令 146                  
 6.4.1  取隨機(jī)數(shù)（GET CHALLENGE）命令 146                  
 6.4.2  內(nèi)部認(rèn)證（INTERNAL AUTHENTICATION）命令 148                  
 6.4.3  外部認(rèn)證（EXTERNAL AUTHENTICATION）命令 150                  
 6.4.4  添加密碼（APPEND PIN）命令 152                  
 6.4.5  修改密碼（CHANGE PIN）命令 154                  
 6.4.6  驗證密碼（VERIFY）命令 156                  
 6.4.7  密碼解鎖（PIN UNBLOCK）命令 158                  
 6.4.8  寫密鑰（WRITE KEY）命令 159                  
 6.4.9  其他相關(guān)命令 162                  
 第7章  多應(yīng)用IC卡的實現(xiàn) 163                  
 7.1  IC卡的生命周期 163                  
 7.1.1  IC卡的使用流程 163                  
 7.1.2  IC卡的生命周期狀態(tài)圖 166                  
 7.2  應(yīng)用模式 167                  
 7.2.1  卡應(yīng)用中的角色定義 167                  
 7.2.2  卡應(yīng)用中的角色關(guān)系 168                  
 7.2.3  卡應(yīng)用的不同模式 168                  
 7.3  多應(yīng)用環(huán)境下的卡片狀態(tài)維護(hù) 169                  
 7.3.1  多應(yīng)用狀態(tài)下的應(yīng)用狀態(tài) 169                  
 7.3.2  支持多應(yīng)用的COS設(shè)計 171                  
 7.4  卡片和應(yīng)用生命周期維護(hù)相關(guān)命令 172                  
 7.4.1  應(yīng)用鎖定（APPLICATION BLOCK）命令 172                  
 7.4.2  應(yīng)用解鎖（APPLICATION UNBLOCK）命令 175                  
 7.4.3  卡片鎖定（CARD BLOCK）命令 176                  
 7.4.4  激活文件（ACTIVE FILE）命令 178                  
 7.4.5  屏蔽文件（DEACTIVATE FILE）命令 181                  
 第8章  COS的工作流程 184                  
 8.1  主守護(hù)流程 184                  
 8.1.1  工作原理 184                  
 8.1.2  設(shè)計示例 185                  
 8.1.3  示例涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 187                  
 8.2  數(shù)據(jù)IO流程 189                  
 8.2.1  流程的工作原理 189                  
 8.2.2  設(shè)計示例 190                  
 8.2.3  示例涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 196                  
 8.3  命令處理流程 197                  
 8.3.1  工作原理 197                  
 8.3.2  設(shè)計示例 197                  
 8.3.3  示例涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 198                  
 8.4  數(shù)據(jù)安全寫流程 199                  
 8.4.1  工作原理 199                  
 8.4.2  設(shè)計示例 200                  
 8.4.3  示例涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 201                  
 第9章  中國金融集成電路（IC）卡應(yīng)用 203                  
 9.1  應(yīng)用描述 203                  
 9.1.1  應(yīng)用及其實現(xiàn)要求 203                  
 9.1.2  應(yīng)用過程中包含的交易 203                  
 9.2  應(yīng)用文件的設(shè)計 204                  
 9.2.1  DF文件 204                  
 9.2.2  數(shù)據(jù)EF文件 204                  
 9.2.3  相關(guān)的數(shù)據(jù)描述 206                  
 9.3  應(yīng)用相關(guān)的命令集 208                  
 9.3.1  修改密碼（CHANGEPIN）命令 208                  
 9.3.2  圈存（CREDITFORLOAD）命令 209                  
 9.3.3  消費(fèi)/取現(xiàn)（DEBITFORPURCHASE/CASHWITHDRAW）命令 210                  
 9.3.4  圈提（DEBITFORUNLOAD）命令 211                  
 9.3.5  讀余額（GETBALANCE）命令 212                  
 9.3.6  取交易認(rèn)證（GETTRANSACTIONPROOF）命令 213                  
 9.3.7  取現(xiàn)初始化（INITIALIZE FOR CASH WITHDRAW）命令 214                  
 9.3.8  圈存初始化（INITIALIZEFORLOAD）命令 215                  
 9.3.9  消費(fèi)初始化（INITIALIZEFORPURCHASE）命令 216                  
 9.3.10  圈提初始化（INITIALIZEFORUNLOAD）命令 217                  
 9.3.11  修改初始化（INITIALIZEFORUPDATE）命令 219                  
 9.3.12  重裝個人密碼（RELOADPIN）命令 220                  
 9.3.13  修改透支限額（UPDATEOVERDRAWLIMIT）命令 221                  
 9.4  卡片的狀態(tài)維護(hù) 222                  
 9.4.1  卡片的狀態(tài) 222                  
 9.4.2  卡片狀態(tài)的變化 222                  
 9.4.3  狀態(tài)和命令之間的關(guān)系 222                  
 9.5  安全結(jié)構(gòu)設(shè)計 223                  
 9.5.1  密鑰管理原則 223                  
 9.5.2  應(yīng)用涉及的密鑰 223                  
 9.5.3  子密鑰的計算方法 224                  
 9.5.4  過程密鑰的計算方法 224                  
 9.6  交易流程 225                  
 9.6.1  交易預(yù)處理 225                  
 9.6.2  圈存交易 227                  
 9.6.3  圈提交易 230                  
 9.6.4  消費(fèi)交易 232                  
 9.6.5  取現(xiàn)交易 235                  
 9.6.6  修改透支限額交易 237                  
 9.6.7  查詢余額交易 240                  
 9.6.8  查詢明細(xì)交易 240                  
 9.6.9  應(yīng)用維護(hù)功能 240                  
 9.6.10  防拔 242                  
 9.7  命令在交易過程中的使用示例 243                  
 9.7.1  圈存交易 243                  
 9.7.2  圈提交易 244                  
 9.7.3  消費(fèi)交易 245                  
 9.7.4  取現(xiàn)交易 246                  
 9.7.5  修改透支限額交易 247                  
 9.7.6  查詢余額交易 248                  
 9.7.7  修改PIN 249                  
 9.7.8  重裝PIN 250                  
 第10章  社會保障（個人）卡應(yīng)用 251                  
 10.1  應(yīng)用描述 251                  
 10.1.1  應(yīng)用及其實現(xiàn)要求 251                  
 10.1.2  應(yīng)用過程中包含的交易 252                  
 10.2  應(yīng)用文件的設(shè)計 252                  
 10.2.1  應(yīng)用及其文件結(jié)構(gòu) 252                  
 10.2.2  基本應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū) 254                  
 10.2.3  公共應(yīng)用數(shù)據(jù)區(qū) 258                  
 10.2.4  就業(yè)與失業(yè)數(shù)據(jù)區(qū) 262                  
 10.2.5  社會保險數(shù)據(jù)區(qū) 269                  
 10.2.6  醫(yī)療保險數(shù)據(jù)區(qū) 273                  
 10.2.7  生命與健康數(shù)據(jù)區(qū) 277                  
 10.2.8  社會救助與優(yōu)待撫恤數(shù)據(jù)區(qū) 279                  
 10.2.9  應(yīng)用對文件系統(tǒng)的擴(kuò)展 283                  
 10.2.10  相關(guān)的數(shù)據(jù)描述 284                  
 10.3  醫(yī)療保險應(yīng)用相關(guān)的命令集 285                  
 10.3.1  賬戶劃入（CREDITFORLOAD）命令 285                  
 10.3.2  醫(yī)療消費(fèi)（DEBIT FOR PURCHASE）命令 286                  
 10.3.3  讀取卡內(nèi)余額（GET BALANCE）命令 287                  
 10.3.4  取交易認(rèn)證碼（GET TRANSACTION PROOF）命令 288                  
 10.3.5  賬戶劃入初始化（INITIALIZE FOR LOAD）命令 289                  
 10.3.6  醫(yī)療消費(fèi)初始化（INITIALIZE FOR PURCHASE）命令 290                  
 10.3.7  修改年度起始日期（UPDATE STARTING DAY）命令 292                  
 10.3.8  取年度起始日期（GET STARTING DAY）命令 293                  
 10.4  安全結(jié)構(gòu)設(shè)計 294                  
 10.4.1  密鑰管理原則 294                  
 10.4.2  應(yīng)用涉及的密鑰 294                  
 10.5  交易與命令的實現(xiàn)流程 296                  
 10.5.1  交易預(yù)處理 296                  
 10.5.2  查詢應(yīng)用信息 298                  
 10.5.3  操作員更新應(yīng)用信息 300                  
 10.5.4  持卡人聯(lián)網(wǎng)更新應(yīng)用信息 302                  
 10.5.5  更改個人密碼 303                  
 10.5.6  初始化醫(yī)療保險支付 305                  
 10.5.7  賬戶劃入交易 306                  
 10.5.8  醫(yī)療消費(fèi)交易 309                  
 10.5.9  應(yīng)用維護(hù)功能 312                  
 10.5.10  防拔 312                  
 10.6  命令在交易過程中的使用示例 313                  
 10.6.1  賬戶劃入交易 313                  
 10.6.2  醫(yī)療消費(fèi)交易 314                  
 10.6.3  其他交易 316                  
 第11章  中國石化加油集成電路卡應(yīng)用 317                  
 11.1  應(yīng)用描述 317                  
 11.1.1  應(yīng)用及其實現(xiàn)要求 317                  
 11.1.2  應(yīng)用過程中包含的交易 318                  
 11.2  應(yīng)用文件的設(shè)計 318                  
 11.2.1  DF文件 318                  
 11.2.2  數(shù)據(jù)EF文件 319                  
 11.2.3  相關(guān)的數(shù)據(jù)描述 321                  
 11.3  應(yīng)用相關(guān)的命令集 323                  
 11.3.1  修改個人密碼（CHANGE PIN）命令 323                  
 11.3.2  圈存（CREDIT FOR LOAD）命令 324                  
 11.3.3  消費(fèi)（DEBIT FOR PURCHASE）命令 325                  
 11.3.4  圈提（DEBIT FOR UNLOAD）命令 326                  
 11.3.5  解扣（DEBIT FOR UNLOCK）命令 327                  
 11.3.6  讀余額（GET BALANCE）命令 328                  
 11.3.7  讀取灰鎖（GET LOCK PROOF）命令 329                  
 11.3.8  取交易認(rèn)證（GET TRANSACTION PROOF）命令 331                  
 11.3.9  灰鎖（GREY LOCK）命令 332                  
 11.3.10  聯(lián)機(jī)解扣（GREY UNLOCK）命令 333                  
 11.3.11  灰鎖初始化（INITIALIZE FOR GREY LOCK）命令 334                  
 11.3.12  聯(lián)機(jī)解扣初始化（INITIALIZE FOR GREY UNLOCK）命令 335                  
 11.3.13  圈存初始化（INITIALIZE FOR LOAD）命令 336                  
 11.3.14  消費(fèi)初始化（INITIALIZE FOR PURCHASE）命令 337                  
 11.3.15  圈提初始化（INITIALIZE FOR UNLOAD）命令 338                  
 11.3.16  修改初始化（INITIALIZE FOR UPDATE）命令 340                  
 11.3.17  重裝個人密碼（RELOAD PIN）命令 341                  
 11.3.18  修改透支限額（UPDATE OVERDRAW LIMIT）命令 342                  
 11.4  卡片的狀態(tài)維護(hù) 343                  
 11.4.1  卡片的狀態(tài) 343                  
 11.4.2  卡片狀態(tài)的變化 343                  
 11.4.3  狀態(tài)和命令之間的關(guān)系 343                  
 11.5  安全結(jié)構(gòu)設(shè)計 344                  
 11.5.1  密鑰管理原則 344                  
 11.5.2  應(yīng)用涉及的密鑰 345                  
 11.5.3  子密鑰的計算方法 345                  
 11.5.4  過程密鑰的計算方法 346                  
 11.6  交易與命令的實現(xiàn)流程 346                  
 11.6.1  交易預(yù)處理 346                  
 11.6.2  加油專用消費(fèi)交易 349                  
 11.6.3  聯(lián)機(jī)解扣交易 353                  
 11.6.4  補(bǔ)扣交易 356                  
 11.6.5  補(bǔ)充交易 359                  
 11.6.6  圈存交易 360                  
 11.6.7  圈提交易 362                  
 11.6.8  加油普通消費(fèi)交易 365                  
 11.6.9  修改透支限額交易 367                  
 11.6.10  查詢余額交易 370                  
 11.6.11  查詢明細(xì)交易 370                  
 11.6.12  應(yīng)用維護(hù)功能 370                  
 11.6.13  防拔 372                  
 11.7  命令在交易過程中的使用示例 372                  
 11.7.1  加油專用消費(fèi)交易 372                  
 11.7.2  聯(lián)機(jī)解扣交易 375                  
 11.7.3  補(bǔ)扣交易 376                  
 11.7.4  補(bǔ)充交易 377                  
 11.7.5  圈存交易 378                  
 11.7.6  圈提交易 379                  
 11.7.7  普通消費(fèi)交易 380                  
 11.7.8  修改透支限額交易 381                  
 11.7.9  查詢余額交易 382                  
 11.7.10  修改PIN 383                  
 11.7.11  重裝PIN 383                  
 第12章  支持公鑰應(yīng)用的公鑰（PKI）卡 385                  
 12.1  PKI體系 385                  
 12.1.1  PKI體系介紹 385                  
 12.1.2  PKI體系的結(jié)構(gòu) 386                  
 12.1.3  PKI體系的工作 388                  
 12.1.4  PKI體系的安全分析 389                  
 12.2  PKI體系相關(guān)算法 390                  
 12.2.1  數(shù)字簽名 390                  
 12.2.2  加密算法 401                  
 12.3  PKI卡的實現(xiàn) 406                  
 12.3.1  算法在卡內(nèi)的選擇與實現(xiàn) 406                  
 12.3.2  文件結(jié)構(gòu) 407                  
 12.3.3  處理流程 408                  
 12.4  PK相關(guān)的命令 410                  
 12.4.1  管理安全環(huán)境（MANAGE SECURITY ENVIRONMENT） 410                  
 12.4.2  密鑰導(dǎo)入（WRITE KEY） 413                  
 12.4.3  密鑰生成（GENERATE KEY） 415                  
 12.4.4  密鑰導(dǎo)出（EXPORT KEY） 417                  
 12.4.5  散列計算（HASH） 418                  
 12.4.6  數(shù)據(jù)加密（ENCIPHER） 421                  
 12.4.7  數(shù)據(jù)解密（DECIPHER） 422                  
 12.4.8  數(shù)字簽名（SIGNATURE） 423                  
 12.4.9  數(shù)字簽名驗證（VERIFY SIGNATURE） 426                  
 第13章  智能卡應(yīng)用解決方案示例 429                  
 13.1  校園一卡通應(yīng)用 429                  
 13.1.1  校園一卡通系統(tǒng)介紹 429                  
 13.1.2  一卡通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 430                  
 13.1.3  一卡通系統(tǒng)的配置 432                  
 13.2  社會保障卡應(yīng)用 432                  
 13.2.1  社會保障卡系統(tǒng)介紹 432                  
 13.2.2  社會保障卡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 433                  
 13.2.3  社會保障卡系統(tǒng)的配置 433                  
 13.3  網(wǎng)吧監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)用 434                  
 13.3.1  網(wǎng)吧監(jiān)管系統(tǒng)介紹 434                  
 13.3.2  網(wǎng)吧監(jiān)管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 435                  
 13.3.3  網(wǎng)吧監(jiān)管系統(tǒng)的配置 436                  
 13.4  關(guān)于智能卡應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā) 436                  
 附錄  主要縮略詞列表 437