基于预付费售电系统的智能卡检测技术及安全性研究

论文摘要

随着芯片技术的发展和应用安全性要求的提高,智能卡以其独特的安全性,已经广泛用于电信、交通、公安、社保、工商、公用事业(水、电、煤气)收费等诸多行业。智能卡作为媒介用于预付费售电系统,彻底打破了固有的“先用电、后付费”抄表收费模式,解决了传统的用电管理中存在的收费难问题,降低了用电管理部门的工作量和管理费用。智能卡的安全、可靠对整个预付费系统的安全性和运行的可靠性至关重要。全面的检测技术,合理的认证工作流程和安全的密钥体系是系统安全的重要保障。在分析智能卡操作系统、命令系统、安全体系的基础上,本课题主要完成了三个方面的内容:结合智能卡在预付费售电系统中的应用,依据ISO/IEC7816、ISO/IEC10373等相关标准,针对现有智能卡测试方法中会出现产品由于测试不足而产生故障,提出了基于售电系统应用的CPU卡应用功能测试方法,使测试更符合最终用户的使用习惯。开发了一套基于预付费电能表应用的COS测试软件,运用基于场景的测试、边界值测试等黑盒测试方法,设计了全面而详细的测试用例,测试内容包括基本功能测试、命令参数测试、基本交易功能测试、基本安全功能测试、特殊项测试五个方面,从而达到对智能卡更加完整全面的测试。从预付费售电系统中重要的管理卡——还原密钥卡的安全认证流程方面对智能卡的安全进行研究,采用增加计数器文件的方法作为管理手段来控制还原密钥卡的使用次数;同时采用增加记录文件记录被还原电能表的表号,使还原密钥卡的使用更加安全规范。提出一卡多用的思路,并从密钥管理角度提出具体措施保障一卡多用的安全性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及其意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 智能卡标准
• 1.2.2 智能卡检测技术
• 1.2.3 智能卡的安全性
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 智能卡基础知识及预付费售电系统
• 2.1 智能卡简介
• 2.1.1 IC 卡的分类
• 2.1.2 智能卡基本原理
• 2.1.3 智能卡操作系统COS
• 2.1.4 COS 的命令系统
• 2.1.5 COS 的安全体系
• 2.2 预付费售电系统
• 2.2.1 现行抄表管理模式
• 2.2.2 一表一卡模式
• 2.2.3 一表多卡、一卡多表模式
• 2.3 本章小结
• 第3章 智能卡应用测试系统的设计
• 3.1 总体设计思路
• 3.2 CPU 卡应用测试系统基本结构
• 3.3 CPU 卡测试系统硬件环境
• 3.4 CPU 卡应用测试软件基本构成
• 3.5 测试内容
• 3.6 测试用例设计思路
• 3.7 本章小结
• 第4章 智能卡应用测试软件的设计与开发
• 4.1 测试软件设计
• 4.2 测试软件开发
• 4.2.1 基本功能测试
• 4.2.2 命令参数测试
• 4.2.3 基本交易功能测试
• 4.2.4 基本安全功能测试
• 4.2.5 特殊项测试
• 4.2.6 系统应用效果
• 4.3 本章小结
• 第5章 智能卡安全性研究
• 5.1 安全认证
• 5.1.1 对称加密算法DES
• 5.1.2 MAC 校验
• 5.1.3 合理的认证流程
• 5.1.4 还原密钥卡的安全使用
• 5.2 一卡多用的密钥管理体系
• 5.2.1 一卡多用的文件结构
• 5.2.2 一卡多用的密钥管理系统
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作
• 致谢
• 详细摘要