摘 要：由于传统的M1智能卡遭到破解，因此，原有加油站的智能卡系统必须进行升级才能解决。文章针对自主加油终端的特点，给出了智能卡系统的实现方案，包括智能卡的选择，读卡器的选择与安装，驱动程序的安装，PC/SC系统服务的设定等。
关键词：终端机；CPU智能卡；数字签名；实现
1.引言 由于M1智能卡遭到破解[1]，前不久，工业和信息部发布了《关于做好应对部分IC卡出现严重安全漏洞工作的通知》，各机关和部门都相应地开展了对IC卡使用情况调查及应对工作。另外，由于目前越来越多的加油站加油作弊，造成用户信任问题，客观上需要真正引入可信任的第三方进行实质公证。交易时没有使用电子签名进行身份认证，不符合《中华人民共和国电子签名法》。因此，无论从何种角度考虑，原来使用M1智能卡的自助加油终端，必然要对卡片和终端机进行升级。升级方案之一是改用更为安全的CPU智能卡来替代传统的M1卡[2]。加油终端机融合CPU智能卡，既可以实现目前多种业务的综合经营，也可以实现与银行的接轨。 2 智能卡的选择 在工业界，智能卡通常分为以M1卡为代表的普通智能卡（即逻辑加密智能卡）和带有CPU和操作系统的CPU智能卡。 2.1 M1卡的破解 M1卡也就是Mifare卡，集计算机技术、自动控制技术、网络通讯技术、智能卡技术、传感技术、模式识别技术和机电一体化技术于一体。M1卡是我国各大中城市普遍使用的公交卡，学校使用的校园卡，公路使用的缴费卡，商场餐厅使用的消费卡。它占我国非接触智能卡市场的95%，发卡量在中国已超过1.5亿。 2009年来看，从来没有一件事情比M1卡被破解更令人瞩目，也使得国家机关被迅速行动起来。日前工业和信息部发布了，《关于做好应对部分IC卡出现严重安全漏洞工作的通知》，各机关和部门都相应地开展了对IC卡使用情况调查及应对工作。2008年，德国研究员亨里克·普洛茨和美国弗吉尼亚大学计算机科学在读博士卡尔斯滕·诺尔就享受到了成功的喜悦：他们最先利用电脑成功破解了恩智浦半导体的Mifare经典芯片(简称M1芯片)的安全算法。M1破解之后，如果数据区域没有加密，那么很容易遭到数据篡改，如果数据区域被加密，那么复制卡的缺陷很难避免。由于加油站人员流动性很大，因此，根本不能避免卡被复制的问题。按照国际惯例，一旦卡片被复制造成了消费，那么肯定不能有原始持有人承担责任。所以升级系统变得刻不容缓。 因此，必须采用CPU智能卡来替代普通的M1智能卡。 2.2 CPU智能卡选择 智能卡(SmartCard)[3]，也叫IC卡。CPU卡内具有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、程序存储器（ROM）、数据存储器（EEPROM）以及片内操作系统COS (Chip Operating System)，CPU卡不仅仅是单一的非接触卡，而是一个带有片内操作系统（COS）的应用平台。用COS实现对卡内数据的保护，如用户和系统的相互认证、应用顺序控制和管理、随机数的产生和传输、密钥管理、加密、解密、信息的安全传输等。装有COS的CPU卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时具有命令处理、计算和数据加密等功能，具有信息量大、防伪安全性高、可脱机作业、可多功能开发等优点。CPU卡是真正意义上的智能卡就是人们常说的SmartCard。 由于目前逻辑加密卡的安全隐患现状，大力推进CPU卡应用就显得势在必行。而国家相关部门也做了大量工作，建设部IC卡应用服务中心在2008年就制订了两项国家行业标准，同时向建设部申报三项城市互联互通卡系列标准。所以，在加油终端机上采用CPU智能卡就成为必然的选择。 3 读卡器的选择与安装 3.1 读卡器的选择为了使得系统兼容性更好，CPU智能卡读卡器采用基于PC/SC规范的读卡器[4]。PC/SC规范是由微软公司与世界其它著名的智能卡厂商组成的PC/SC工作组提出的。PC/SC规范是一个基于Windows平台的一个标准用户接口（AP1），提供了一个从个人电脑（Personal Computer）到智能卡（SmartCard）的整合环境，虽然到目前为止，Windows是唯一支持PC/SC标准的操作系统平台，但由于Windows的影响力，PC/SC规范也为智能卡业界所接受。其PC/SC中间件的安装采用 University of Applied Sciences Winterthur in Switzerland.设计的安装包。值得注意的是，该中间件仅仅提供了基本的PC/SC支持，而且使用比较复杂。所以在实际应用的时候，在其基础上对API进行了包装和扩展。这样非常有利于应用程序的开发。厂商驱动采用厂商提供的Scr33 for linux9 驱动程序。该驱动程序提供硬件和PC/SC中间件的连接工作。在测试中，身份验证智能卡暂时使用某种比较通用的智能卡，但是其COS和内置的算法做了某种改变，其中，内置了标准的DES算法。 3.2 驱动程序的安装通常，终端机系统工作在Linux平台，这里以该平台为例进行介绍。首先应该以ROOT 用户登录，并且有编译工具如gcc等。首先安装PC/SC中间件。假设PC/SC的包名称为，X.Y.Z为版本号。请注意其中的版本号码，最好阅读一下README文件，确认是否适合你的系统和具体的安装过程。一般情况下，执行下列命令： bash# tar -xvzf bash# cd pcsc-lite-1.2.0 bash# ./configure --enable-usb --enable-daemon //允许作为守护进程运行。在这个系统中，由于要实现使用智能卡来做身份认证工作，所以必须做为守护进程来运行。 bash# make bash# make install值得注意的是，由于Linux系统的不断升级，加上卡本身驱动的升级，虽然使用的智能卡都是基于PC/SC规范的卡，但是具体的安装过程依然比较麻烦。如果采用的是新版本的fedora 9，由于其内置了智能卡的驱动，那么，就可以省略这一步。如果安装不成功的话，请更改为其它版本的驱动程序。在本部分，必须多多进行研究，因为很少有厂家提供比较完善的Linux9支持。安装中间件后。一般要进行测试。运行可执行程序pcscd――stdout &，然后用PSTREE查看是否存在pcscd守护进程。如果存在，表明pcsc中间件的安装已经完成。然后。进行厂家驱动的安装。一般情况下，按照厂家提供的驱动程序，大体都能安装成功。这里不再赘述。 3.3 PC/SC系统服务的设定由于操作系统需要在系统启动后就能获取智能卡的内容，所以pcscd守护进程要随系统自启动。关于pcscd的介绍及安装过程见上节。本部分仅仅介绍如何将已有的程序加为随系统启动的守护进程。 （1）编写pcscd脚本。 （2）将pcscd放入/etc/init.d 目录下，执行命令cp -f pcscd /etc/init.d/ （3）在指定的rc.d目录下作连接 执行命令：ln -sf /etc/init.d/pcscd /etc/rc.d/rc$i.d/S94pcscd。其中$i表示在哪个启动级别下运行。在本系统中要在图形界面即级别5下运行，故i取5。重新启动系统，使用命令pstree可以见到pcscd守护进程随系统自启动。 4 结语 到此为止，完成了自助加油在终端机中智能卡系统的设计。由于CPU智能卡除具有安全性外，还可以保存数字签名。因此，该自助终端机访问网络更加合法、安全、稳定，并具有不可抵赖性。参考文献：[1]王左利.积极应对M1卡的安全挑战[J]. 中国教育网络, 2009.7.[2]佟秋利.CPU卡或成主流[J]. 中国教育网络, 2009.7. [3]陈作炳, 张鸿宇, 陈燕飞, 李欣, 刘军. CPU卡技术及应用系统设计研究[J]. 武汉理工大学学报 , 2002,(09).[4]张建军, 包国峰,马一兵. FM1208非接触CPU卡读写系统的研制 [J] .单片机与嵌入式系统应用,2009,12.
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