ARM7 智能卡的動態(tài)口令終端研究與實現(xiàn)

　　3 動態(tài)口令實現(xiàn)

　　3.1 動態(tài)口令實現(xiàn)流程

　　基于ARM7智能卡的動態(tài)口令認證系統(tǒng)終端采用雙因素認證方式，首先獲取動態(tài)口令具有PIN碼保護，用戶需要輸入正確的PIN碼，才能產(chǎn)生動態(tài)口令。利用手機STK菜單功能，使用Get Input命令輸入數(shù)字PIN碼。用戶除了輸入正確的PIN碼之外，還要求與認證服務器的計數(shù)器實現(xiàn)同步才能得到正確的操作口令。

　　動態(tài)口令的實現(xiàn)過程包括開通服務、數(shù)據(jù)同步及獲取口令等。開通服務主要包括密鑰分散以及數(shù)據(jù)加密兩部分，智能卡和認證服務器都預先存儲10 組相同的主密鑰。在開通時智能卡利用隨機生成的密鑰索引（簡稱KID）選取其中的一組（16 字節(jié)），采用PBOC 算法進行密鑰分散后得到用于數(shù)據(jù)加密的會話密鑰KC，然后使用KC 對卡號和隨機生成的口令加密密鑰（deskey）經(jīng)過三重數(shù)據(jù)加密標準算法（簡稱3DES）加密，再將加密結(jié)果連同密鑰索引一起以數(shù)據(jù)短信息的形式上行給認證服務器，認證服務器接收到數(shù)據(jù)后，利用密鑰索引取出相同的主密鑰，同樣對主密鑰進行PBOC 密鑰分散得到解密密鑰KC，再用KC 解出對應智能卡的ICCID 及deskey，并同時將同步計數(shù)器清零，實現(xiàn)了與卡端的同步。數(shù)據(jù)同步主要用于防止智能卡計數(shù)器與認證服務器計數(shù)器出現(xiàn)異常時能夠重新獲取同步信息的操作。

　　獲取口令過程主要包括三部分，首先使用智能卡內(nèi)部與認證服務器隨機生成的deskey 對卡片序列號（簡稱ICCID）和計數(shù)器Counter 進行加密，然后對加密結(jié)果進行SHA1-HASH 處理得到20 字節(jié)密文，最后對HASH 結(jié)果進行數(shù)字化。其實現(xiàn)流程如下圖（3）所示：

　　其中數(shù)字化是從 HASH 結(jié)果的20 字節(jié)（160bit）數(shù)據(jù)中動態(tài)取出4 字節(jié)的數(shù)據(jù)，把該4 字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為8 位十進制數(shù)字。

　　3.2 動態(tài)口令STK 菜單實現(xiàn)

　　用戶識別應用發(fā)展工具 SIM TOOL KIT（簡稱STK）是在原SIM 卡被動式的操作系統(tǒng)上，衍生出的SIM 卡交互式操作系統(tǒng)。其原理就是通過手機SIM 卡接口，為手機的用戶接口（簡稱UI）提供符合GSM11.14 規(guī)范的字節(jié)流，手機UI 把這些字節(jié)流解析成能夠識別的菜單元素，從而構(gòu)建一個跟手機菜單系統(tǒng)一致的應用菜單。這個應用菜單跟手機菜單是有區(qū)別的，用戶選擇菜單后，手機把這個信息直接傳遞給ARM7 智能卡，而不是手機的操作系統(tǒng)。動態(tài)口令的輸出采用STK 菜單方式在手機屏幕上進行顯示，為了實現(xiàn)STK 操作流程，需要將動態(tài)口令加密算法封裝成字節(jié)碼（Byte Code）形式在智能卡操作系統(tǒng)內(nèi)部進行運算，最終采用STK 的display 命令在手機終端將結(jié)果顯示出來。在具體STK 菜單設計過程中，采用了自行設計的《手機STK 功能仿真器》工具對動態(tài)口令的STK 菜單進行了仿真測試，動態(tài)口令的 STK 菜單在手機上實現(xiàn)效果圖如下圖（4）所示：

　　在ARM7智能卡內(nèi)部使用STK菜單方式實現(xiàn)動態(tài)口令令牌功能，口令由智能卡內(nèi)部生成，通過手機屏幕以STK菜單形式顯示出來?？诹顒討B(tài)生成，隨時間或者次數(shù)變化而變化，具有不可預測性。口令生命周期短，一次有效，既可以克服靜態(tài)口令重復使用容易泄漏的弱點，有效抵御密碼竊取和重播攻擊行為，又具有友好的菜單操作界面。由于用戶口令更新階段是在手機終端完成的，因此也可以防止拒絕服務攻擊及口令猜測攻擊等行為。

　　4 結(jié)論

　　本文利用手機終端STK 功能擴展技術，使用ARM7 智能卡硬件平臺實現(xiàn)動態(tài)口令客戶端STK 菜單設計，解決了動態(tài)口令終端USIM 卡或PIM 卡需更換用戶SIM 卡或因刮刮卡、令牌因終端成本高帶來的不足；利用智能卡內(nèi)部的硬件加密算法及STK 菜單提供的友好界面，很好地解決了動態(tài)口令信息交換的安全與數(shù)據(jù)加密問題。本文設計實現(xiàn)的動態(tài)口令終端系統(tǒng)將在各網(wǎng)絡平臺中應用推廣，屆時將會在越來越多的商業(yè)場合得到廣泛應用。預計5年內(nèi)整個項目手機用戶使用的帶動態(tài)口令功能的ARM7 智能卡片可達100 多萬片，產(chǎn)生經(jīng)濟效益可達1500 多萬元。