IC卡安全性研究与应用分析

刘永清

国家计算机网络应急技术处理协调中心江苏分中心

0 引言

IC卡在生活和工作中十分常见，广泛应用于公共交通、门禁、电子钱包等领域，具有携带方便、操作简单、使用灵活、一卡多用、抗干扰性能力强、可靠性高等优点。标准的IC卡为长方形，尺寸为85.6×53.98mm2，实际生活中使用的IC卡的外形却是各种各样，有卡片式和钥匙扣等样式。

IC卡不但外形各异，卡片的种类也是十分繁多。根据读卡方式可分为接触式、非接触式、双界面卡；根据工作频率可分为低频125kHz、高频13.56MHz、微波2.4GHz等；根据嵌入芯片可分存储卡、逻辑加密卡、CPU卡。

1 M1卡介绍

在众多种类IC卡中，Mifare 1（简称M1）系列IC卡价格便宜，使用最为广泛。M1卡是一种逻辑加密卡，工作频率为13.56MHz，读卡距离可达10cm，与读卡器的通信速率可达106kbps，因此，一次刷卡交易可以0.1秒内完成。M1卡中的无线智能卡芯片是Philips公司根据ISO/IEC 14443A标准开发，通讯层遵从ISO/IEC 14443A的第1、2、3部分，保密层使用经区域验证的Crypto-1流密码，对M1卡的通信数据进行加密。M1卡内置芯片有S50和S70两种型号，S50与S70主要不同在于卡片的扇区分布和容量不同，S50容量为1K字节，而S70的容量达到了4K字节。S50卡使用最广泛，本文将重点介绍。

1.1 M1卡的特点

（1）无线传送数据和能量

M1卡中芯片连接着几匝线圈，组成一个LC串联谐振电路，谐振频率13.56MHz。这些芯片及线圈嵌入到塑料中，这就形成了一张无源的无线智能卡，这种卡不需要电池。读卡器持续向外发出一组固定频率的电磁波，其频率与M1卡的谐振频率相同，在电磁波的激励下，LC谐振电路产生共振，从而使谐振电容内有了电荷，当积累的电荷达到2V以上时，即可驱动芯片工作，此时M1卡的高速RF通讯接口就可以与读卡器传送数据。……