银行IC卡联合试点密钥管理系统总体方案.docx
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1、附件:银行IC 卡联合试点密钥管理系统总体方案(试行稿)中国人民银行1999年 7 月第一部分: 密钥管理体系目录一、 设计原则 1二、 安全机制 21 安全体系结构-22 全国密钥管理总中心-51) 密钥替换-52) 全国密钥管理总中心主控母卡-63) 二级机构母卡-74) PSAM洗卡-83 二级密钥管理中心-101) 密钥替换-112) 成员行发卡母卡-114 成员银行-131) 专用密钥的产生-142) 密钥管理方式-153) PSAM二次发卡-164) 密钥服务-16三、 发卡流程 181 母卡发卡流程-182 PSAM卡发卡流程-183 顾客卡发卡流程- -19四、 PSAM卡 2
2、1五、 密钥管理加密机 211 主要功能-222 外部接口-221) 硬件加密机初始化-222) 传输密钥初始化-223) 获得指定次主密钥状态-224) 列密钥清单-235) 产生随机数-236) 产生次主密钥-237) 装载次主密钥-238) 取次主密钥-239) 加密到处分散结果-2310)分散次主密钥-2311)产生MAC- 2312)验证MAC-2313)验证TAC-2414)输出加密机运行日志-24六、 密钥管理办法 241 安全管理策略- 241) 管理机构-242) 操作管理-243) 业务培训-254) 管理文档化-255) 应急措施-252 具体办法- 26附录A 名词解释
3、 27一、 设计原则在银行IC卡联合试点中,密钥的安全控制和管理,是应用系统安全的关键,密钥管理系统设计方案遵循中国金融集成电路(IC)卡规范(V1。0)和银行IC卡联合试点技术方案,方便各成员银行自主发卡,实现读卡机具共享,完成异地跨行交易,该方案遵循以下几条设计原则:* 密钥管理系统采用3DES加密算法,采用全国密钥管理总中心,二级密钥管理中心和成员银行中心三级管理体制,实现公共主密钥的安全共享;* 在充分保证密钥安全性的基础上,支持IC卡联合试点密钥的生成、注入、导出、备份、恢复、更新、服务等功能,实现密钥的安全管理;* 密钥受到严格的权限控制,不同机构或人员对不同密钥的读、写、更新、使
4、用等操作具有不同的权限;* 用户可根据实际使用的需要,选择密钥管理系统不同的配置和不同功能;* 密钥服务一般以硬件加密机的形式提供,也可采用密钥卡的形式;* 密钥存储以密钥卡或硬件加密机的形式提供,而密钥备份可以采用密钥卡或密码信封的形式。二、 安全机制1 安全体系结构在银行IC卡联合试点中,各级密钥管理中心利用密钥管理来实现密钥的安全管理。密钥管理系统采用3DES加密算法,采用全国密钥管理总中心、二级密钥管理中心、成员银行中心三级管理体制,安全共享公共主密钥,实现卡片互通、机具共享。整个安全体系结构主要包括三类密钥:全国通用的消费/取现主密钥GMPK,发卡银行的消费/取现主密钥MPK和发卡银
5、行的其他主密钥。根据密钥的用途,系统采用不同的处理策略。 - 全国密钥 GMPK 管理总中心 - 二级机 构标识 - 二级密钥 BMPK 管理中心 - 银行标识 - 成员银行中心 MPK 图21 密钥分散流程图GMPK是整个系统的根密钥,只能由全国密钥管理总中心产生和控制,并装载到下发的PSAM卡中; MPK由二级密钥管理中心利用全国密钥管理总中心下发的二级机构发卡母卡产生,并通过母卡传输到成员银行;其他主密钥由成员行自行产生,并装载到母卡或硬件加密机中。全国密钥管理总中心配备密钥管理服务器、硬件加密机、发卡设备和系统管理软件,生成全国通用的消费/取现主密钥GMPK,存放在全国密钥管理总中心主
6、控母卡中。全国密钥管理总中心用GMPK对各二级机构标识进行分散,产生二级机构消费/取现主密钥BMPK,生成二级机构发卡母卡,并且将它与二级机构外部认证密钥卡一起传输给二级机构。同时,全国密钥管理总中心还需对要下发的所有PSAM卡进行统一洗卡,装入GMPK,和PSAM外部认证卡一起传递给二级密钥管理中心。二级密钥管理中心配备密钥管理服务器、硬件机密机、小型发卡设备和系统管理软件。在接收到全国密钥管理总中心传来的二级机构发卡母卡和外部认证卡后,用BMPK对各成员行标识进行分散,生成成员行消费/取现主密钥MPK,产生成员行发卡母卡,和成员行外部认证卡一起传送给各成员行,同时,二即机构还要向成员行转交
7、PSAM外部认证卡和PSAM卡。成员银行配备密钥管理服务器、硬件加密机和系统管理软件,通过内部网与银行的发卡系统、卡务管理系统、帐务系统相连,成员行可直接向成员行发卡母卡中注入银行专用密钥,利用成员行发卡母卡来提供密钥服务(如发放用户卡,PSAM二次发卡、清算等)。成员行也可自己产生专用密钥,将成员行发卡母卡中的消费/取现主密钥MPK注入到硬件加密机或母卡,利用硬件加密机或母卡来提供密钥服务。全国密钥管 理总中心 硬件加密机 密钥管理服务器 母卡、PSAM卡二级密钥管 理总中心 硬件加密机 密钥管理服务器 母卡、PSAM卡 硬件加密机 密钥管理服务器 内部网络过滤 erthernet成员银行
8、Ethernete 图22 安全体系结构为保证密钥使用的安全,并考虑到实际使用的需要,全国密钥管理总中心需要产生多组GMPK,并向PSAM卡中注入,同时各法卡银行也需要向用户卡中写入相应的多组子密钥,如果其中一组密钥被泄露或被攻破,银行将立即废止该组密钥,并在所有的POS机上使用另一组密钥,这就在充分保证安全性的条件下,尽可能的避免现有投资和设备的浪费。减少银行IC卡试点的风险。密钥组数也不能太多,一方面,在卡片生命周期内多组密钥全被破解的可能性不大,并且对付硬掩膜攻击的方法,密钥组数再多也没用;另一帮面密钥组数太多,将占用用户卡的大量空间,增加卡片的成本。综合考虑几方面的因素,密要管理系统中
9、使用五组消费/取现主密钥,而其他主密钥的组数由成员行自行决定,建议一般不少于两组。2 全国密钥管理中心全国密钥管理总中心密钥管理系统产生全国消费/取现主密钥GMPK,为二级密钥管理中心产生二级消费/取现主密钥BMPK,并依母卡的形式传输到各二级密钥管理中心。母卡尚须记录法卡的有关信息,以便今后跟踪审计。全国密钥管理总中心还要用主控母卡对要下发的PSAM卡进行统一洗卡,下装GMPK,并与PSAM外部认证一起传送给各成员银行。 1 生产商母卡(kMprd 2 白卡(kMprd) 密钥 替换 全国密钥 管理总中心 产 生 1 主控母卡RMKC(RTK-RPTK-RAK-GMPK) 2 主控母卡外部认
10、证卡RAKC(RAK) 导 出1 二级机构发卡母卡BKC(RTK-BMPK-BAK)2 二级机构外部认证卡(BAK)3 PSAM卡(RPTK-RPAK-GMPK)4 PSAM外部认证卡(RPAK) 图2 3 全国密钥管理总中心密钥管理流程图1) 密钥替换全国密钥管理总中心得到一批IC卡,用作下发给二级密钥管理中心的母卡和PSAM卡。每张卡上都有IC卡生产商设置的密钥kMprd,用来控制IC卡的安全传输,以防止IC卡在生产上和全国密钥管理总中心之间被替换。在这一批IC卡交给全国密钥管理总中心的同时,存放生产上密钥kMprd的生产商母卡也要交给全国密钥管理总中心。在接到这批卡之后,用生产商母卡中的
11、生产商密钥kMprd来鉴别每一张IC卡。鉴别通过后,全国密钥管理总中心将用自己产生的密钥kIctlR,来替换卡上的生产商密钥kMprd,称为卡上的主控密钥,具体的过程是:全国密钥管理总中心首先使用生产商母卡中密钥kMprd 将kIctlR加密,得到3DES(kMprd,kIctlR),然后将加密过的密文载入IC卡中;在IC卡内部使用kMprd解密密文,3DES-1(kMprd,3DES(kMprd,kIctlR),还原得到kIctlR,然后立即作废kMprd。kIctlR是全国密钥管理总中心随机产生或采用其他方法产生的,被加密导入后作为这一批IC卡的主控密钥,控制文件结构的创建和报文的传送。考
12、虑到安全的需要,密钥卡中密钥的装载和导出都必须是密文,所有的IC卡中须装载传输密钥,在所有的母卡中要统一装载全国密钥管理总中心母卡传输密钥PTK,用来解密恢复传入卡中的加密数据,同时, 全国密钥管理总中心也必须在所有的PSAM卡中统一装载全国密钥管理总中心PSAM传输密钥RPTK,保证PASM卡的安全传输,并在此密钥的控制下,进行密钥替换和密钥装载.2) 全国密钥管理总中心主控母卡全国密钥管理总中心产生多组全国消费/取现主密钥GMPK的各个密钥分量(A、B码单),并由各个密钥分量生成GMPK,在主控密钥kIctlR的控制下,将多组GMPK传入卡片中,并加密载入外部认证密钥RAK后, 产生全国密
13、钥管理总中心主控密钥卡(RMKC).具体的过程是: 全国密钥管理总中心使用密钥kIctlR将GMPK加密,得到3DES(kIctlR、GMPK),然后将加密过的密文载入IC卡中;IC卡内部使用kIctlR解密密文,3DES-1(kIctlR、3DES(KLETIR、GMPK),得到GMPK。RMKC 中有:密钥种类组数备注PTK一组向外传输GMPK分散结果的传输密钥PRTK一组向外传输GMPK的传输密钥RAK一组用于认证主控母卡的外部认证密钥GMPK五组全国消费/取现主密钥主控母卡要正常工作,需有存放RAK的全国密钥管理总中心主控母卡外部认证密钥卡(RAKC)相配合,主控母卡是被密钥保护的,只
14、有通过外部认证以后,才能使用它。外部认证密钥卡是被PIN保护的,只有输入正确的PIN以后,才能使用外部认证卡。3) 二级机构母卡在发放二级机构母卡时,全国密钥管理总中心首先进行主控母卡(PMKC)和主控母卡外部认证卡(RAKC)的双向认证。在输入正确的PIN以后,利用RAKC中的外部认证密钥RAK加密RMKC中输出的随机数,返回的密文送RMCK,供RMKC来验证使用者的合法身份。如果验证通过,则可利用GMPK对各二级机构标识(BrandID)进行分散,得到各二级机构的消费/取现主密钥BMPK。BMPK = Diversify (GMPK, BrandID)在传输密钥RTK的控制下,全国密钥管理
15、总中心密钥管理系统利用RMKC加密装载BMPK。具体的过程是:全国密钥管理总中心使用PMKC中的GMPK对各二级机构标识进行分散,得到BMPK:然后用传输密钥PTK对BMPK进行加密,得到密文3DES(RTK,BMPK)。导出全国密钥管理总中心主控母卡,载入代发行的IC卡中;在这张IC卡内部,是用传输密要PTK对密文解密,3DES-1(RTK,3DES(RTK,BMPK),得到BMPK,同时,在这张卡上还要装载外部认证密钥RAK,用于各二级密钥管理中心认证这张卡,这样,就产生了二级机构发卡母卡(BKC)。BKC中有:密钥种类组数备注RTK一组倒入BMPK的传输密钥RAK一组二级机构发卡母卡外部
16、认证密钥BMPK五组二级消费/取现主密钥,可用来分散产生成员行的消费/取现主密钥二级机构发卡母卡中应有一文件,记录卡片初始化的有关信息,以便今后跟踪审计和安全管理:* 卡片个人化标识,必须,位于CDF(Common Data File)区域,操作条件不可变,长度为一个字节;* CDF激活标识,可选,位于CDF区域,操作条件不可变,格式为10个字节,前6个字节是ISO7812中定义的发行者标识,后四个字节是附加标识符;* CDF激活序列号,可选,位于CDF区域,操作条件不可变,格式为10个字节;* CDF激活日期,可选,位于CDF区域,操作条件不可变,格式为4个字节。YYYYMMDD。二级机构发
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