基于国密算法的非接触IC卡门禁系统方案

一、门禁系统现状及存在问题

　　门禁系统采用的门禁卡分为两类：125KHZ的低频只读卡、13.56MHZ的高频读写卡。125KHZ的低频只读卡，与普通磁卡类似，明码格式，无需要破解，用通用编程器可仿制卡号，这是一种早期的技术，安全性差，属于淘汰技术，通常用于安全性要求不高的小区，不适用于涉密单位、高保安场所。常用的13.56MHZ的高频读写卡，可以理解为带口令的U盘，由口令来保护卡类数据，安全级别中等，通常用来做为小额电子钱包、身份识别卡。近两年来国际上被破解的Mifare 1卡属于此类的一种，并且破解方式已公开，因此采用Mifare 1门禁系统存在安全隐患。

　　此次解密风波引起了业界的思考，新建的门禁系统如何提高安全性呢?已建的采用Mifare 1卡门禁系统有什么升级方案吗?

二、非接触IC卡的种类及相关标准

　　在讨论如何消除目前的隐患前，我们先总结一下非接触IC卡的技术总体现状。非接触IC卡已取代磁卡，成为自动识别卡片的主流。非接触IC卡按照频率，可以划分为以下几类。

　　125KHZ的低频只读卡，出现在1979年，这些低频卡的ID号存储介质是EEPROM，具有电擦写功能，可反复多次写入，因此ID号极易伪造，且无相关的国际标准。

　　超高频915MHZ、微波卡2.5GHZ是近几年的新产品，读卡最大距离达10m。相关ISO/IEC 18000国际标准没有最终完成。

　　13.56MHZ高频读写卡，比125KHZ的低频卡传输速率快100倍，是应用最广泛的，诞生于1993年，此后不断发展，产品线不断丰富。根据读卡距离不同，分为两个标准，ISO/IEC 14443标准、ISO/IEC 15693。ISO/IEC 14443最大距离为10cm，ISO/IEC 15693标准非接触IC卡最大距离为100cm。

　　ISO/IEC 14443由于问世较早，且由于城市公交的大规模采用，芯片、读卡机具发展成熟，从而同时成为门禁卡的选型主流。符合ISO/IEC 14443的Mifare 1卡由于采用伪随机数来用于三重认证、48位密钥长度也过短，导致该卡加密算法被破解。因此新的非接触IC卡需要在随机数产生机理、密钥长度、加密算法上加以提升。而13.56MHZ通讯频率、以及ISO/IEC 14443的通讯协议将继续被采用。

三、支持国家密码局密码算法的非接触式芯片

　　Mifare 1卡风靡全球、各行各业争相采用的普及程度是该芯片厂家始料未及的。尽管芯片厂家推出了有关升级芯片，但由于价格、技术普及等因素没有被大部分市场接受。为了保证我国智能卡市场健康有序的发展，在国家密码管理局的支持和组织下，早在2007年，我国就开展了我国自主产权的、专门应用于RFID市场的密码算法研制工作，取得成功。该密码算法也得到我国众多集成电路芯片厂商的极力推崇和遵循，成功推出了相关产品。以华虹集成电路公司产品为例，该公司SHC1112芯片通过了国家密码管理局的产品认证。

　　SHC1112卡芯片集成了国家密码管理局提供的128位密钥SM7密码算法，采用该算法来保护数据交换的安全。其三重认证示意图如下：