智能卡身份认证技术研究与实现

论文摘要

随着社会的进步和技术的发展,人类生活中需要的信息量越来越多。在这个信息量快速增长的时代,为了满足上述大众化信息处理的要求,各先进国家纷纷采用智能卡,形成了智能卡的研究和开发热潮。虽然目前生活中许多地方需要用到个人卡片并仍以磁卡为主,但智能卡的特性及建立上它上面的安全方案使得它越来越受到人们的关注。本文综合智能卡自身技术的特性、规范,并在当前许多智能卡方案文献的基础上,对目前的智能卡身份认证方案及相应攻击作出分析和评论。本文首先概述了国内外智能卡技术和规范的发展现状,讨论了目前智能卡身份认证方案的发展以及产生的攻击,最后提出一个改进的智能卡方案,并在实际系统中实现。智能卡技术的发展主要介绍了硬件和软件的安全技术,尤其是软件方面如何保证卡内信息的安全。智能卡标准现状详细介绍了ISO/IEC 7816,还针对ISO/IEC 7816-4这个COS系统开发的标准做了一个对安全方面实际运用的模型。在智能卡身份认证方案发展方面,以历史的推进顺序对这种身份方案进行综述。从认证原理开始,经过单向认证到目前的双向认证。期间总结了这些智能卡方案可能会引起的合理攻击。在总结这些的过程中对这些攻击的产生原因进行了探讨,并提出对两个新方案的攻击。然后,对一个有缺陷的方案进行改进,讨论了它的安全性,并在实际系统中实现。最后讨论了智能卡安全发展的方向,得出了有启发性的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 论文主要工作和章节安排
• 第二章 本文涉及到的安全基本算法
• 2.1 DES和3-DES
• 2.2 单项散列算法（HASH）
• 第三章 当前的智能卡技术
• 3.1 智能卡定义和与分类
• 3.2 智能卡的结构
• 3.2.1 智能卡的物理结构
• 3.2.2 智能卡的芯片结构
• 3.3 智能卡应用情况
• 3.3.1 智能卡系统
• 3.3.2 读卡器
• 3.4 智能卡硬件和软件的安全技术
• 3.4.1 智能卡的硬件技术
• 3.4.2 智能卡卡基安全技术
• 3.4.3 智能卡生存周期中的安全性
• 3.4.4 智能卡软件工作中的安全性
• 第四章 智能卡规范ISO/IEC 7816及应用
• 4.1 ISO/IEC 7816
• 4.1.1 传输方案
• 4.1.2 数据元和命令集
• 4.1.3 安全体系
• 4.1.4 应用选择
• 4.2 ISO-IEC7816的应用
• 第五章 智能卡身份认证方案的讨论
• 5.1 智能卡身份认证方案概述
• 5.2 智能卡认证方案的发展及其攻击方法的讨论
• 5.2.1 认证基础理论的发展
• 5.2.2 单向认证
• 5.2.3 双向认证
• 5.2.4 对智能卡认证方案发展的总结
• 5.3 对两个国内提出方案的攻击
• 第六章 一种改进的智能卡身份认证方案
• 6.1 LIN-SHEN-HWANG方案及其缺点
• 6.2 改进的方案及安全性说明
• 6.3 改进方案的系统模块规划与划分
• 6.3.1 整体架构
• 6.3.2 注册模块
• 6.3.3 认证模块
• 6.4 系统程序实现
• 第七章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表学术论文