技術背景

　　自從2009年2月Mifare 1卡算法破解事件被社會媒體廣泛關注之后，非接觸IC卡的安全性問題已經成為智能卡行業各個媒體最熱門的話題之一；所破解的Mifare 1卡芯片的安全算法，是目前全世界應用最廣泛的非接觸IC卡的安全算法！可以想見，如果這一科研成果被人惡意利用，那么大多數門禁系統都將失去存在的意義，而其他應用此種技術的IC卡，如各高校學生使用的校園一卡通、企業一卡通等也都將面臨巨大的安全隱患。

　　國家工業和信息化部同時也針對此事件在全國下發了相關文件，要求各地開展對Mifare 1卡使用情況的調查及應對工作。M1卡破解示意圖如圖1所示。而采用國產自主知識產權的CPU卡和CPU卡一卡通系統可以有效地解決目前傳統基于Mifare 1邏輯加密卡的一卡通系統存在嚴重的安全隱患。如圖2所示。

圖1 M1卡破解示意圖

圖2 M1卡破解方式及危害說明

中國科學技術館是我國唯一的國家級綜合性科技館，是實施科教興國戰略和人才強國戰略、提高全民科學素質的大型科普基礎設施。一期工程于1988年9月22日建成開放，二期工程于2000年4月29日建成開放，新館于2009年9月16日建成開放。

????? 用戶要求在全館范圍內建設一卡通系統，包括安防門禁系統、消費系統、考勤系統、會議簽到系統、人員訪客管理、停車場管理、自助服務系統等應用。為科技館的員工和參觀的觀眾提供智能化的一卡通服務，考慮到M1卡存在嚴重的安全隱患，用戶要求基于非接觸CPU卡技術來建設全館的企業一卡通系統，采用非接觸CPU卡作為身份識別、交易支付的載體。

系統目標

?????同方企業一卡通系統以目前世界先進的非接觸式 CPU 卡技術為核心，以企業局域網為依托平臺，采用流行的網絡結構、通訊模式和開發工具構建而成。實現企業內“一卡多用”、“一卡通用”的功能。

同方系列產品

????? 中國科技館新館的企業員工使用一張經過授權的CPU卡，便可以通過一卡通系統的軟件功能和硬件配套設備實現消費、門禁、考勤、綜合查詢、人員出入等“一卡通”服務；外來觀眾可以通過一張CPU卡,實現在企業內部的各類消費,系統還可以拓展到會議簽到、醫療、圖書借閱等系統；更可以與企業HR系統、OA系統、財務、樓宇自控系統等系統對接，交互及共享數據信息，為企業管理者提供各類綜合查詢、綜合分析的基礎數據。

系統組成

系統包含一卡通中心平臺、交易類應用、身份類應用、自助服務應用。其中又由密鑰管理模塊、卡片初始化模塊、中心管理模塊、卡務管理模塊、消費管理模塊、消費POS機模塊、交易清算、門禁管理模塊、考勤管理系統、會議簽到系統、Web綜合查詢模塊、自助機模塊等構成。

　　一卡通中心平臺系統：是一卡通的核心層，由一卡通中心數據庫，身份管理、交易結算管理、系統管理等各類模塊組成，主要對一卡通的各類應用子系統和硬件終端進行綜合管理，管理業務流和數據流。

　　一卡通應用子系統：是一卡通的應用服務層，提供一卡通的各類應用功能管理，包括卡務管理、綜合查詢、消費、門禁、考勤、會議簽到、訪客管理、車輛出入監控、梯控等子系統。通過各類POS機具、讀卡設備、采集讀寫持卡人的卡信息，通過計算機終端，管理各類持卡人信息，為持卡人提供與卡相關的各類服務。

　　第三方應用接口：一卡通系統提供規范的接口，開放的通訊協議，方便第三方應用子系統（如人事管理系統、OA辦公系統、樓宇自控IBMS系統等）通過統一的應用接口訪問一卡通中心平臺，實現數據共享和數據交換。

系統主要功能

　　1、一卡通中心平臺

　　一卡通中心平臺是整個系統的數據中心、安全控制中心、卡務管理中心、清算帳務中心。

　　·結算管理：全部交易和管理數據的存儲和處理；系統安全控制包括應用授權及設備授權管理；黑名單管理；清算帳務管理；帳戶管理等。

　　·卡務管理：提供CPU卡的統一發放、掛失、補卡、換卡以及退卡銷戶等管理功能。

　　2、應用子系統

　　·安防門禁管理

　　門禁管理系統由安全、可靠、使用方便的智能卡門鎖、CPU卡門禁讀卡器、控制器及管理軟件構成，可聯網與非聯網使用。智能卡門鎖系統能根據每個員工所屬部門、行政級別和實際需要來設置員工的出入權限，沒有授權的人員無法開啟門鎖或通行。對開門記錄進行處理分析，從而獲得人員出入信息；對于非法闖入、門鎖被破壞等情況出現時系統會發出實時報警信息。可實現消防聯動,可實現聯動實時監控。

　門禁管理系統采用了CPU卡安全門禁讀卡器，采用SAM與CPU卡的安全認證，建立了完整、嚴密的密鑰管理系統，充分使用了CPU卡安全特性。密鑰注入SAM卡后，外部無法讀取。將SAM卡插入讀寫卡設備內，通過SAM卡和CPU卡進行雙向驗證。驗證報文是由隨機因子參與計算的，同一張卡在一臺設備上刷卡，每次都不相同，徹底杜絕“偽卡”的出現。

　　·人員訪客管理系統

　　訪客系統客戶端部署在進出辦公大樓的門衛管理窗口，系統由管理軟件、發卡器、一二代身份證閱讀設備、數碼相機等組成，并與一卡通中心的身份認證服務器進行數據通訊。訪客獲得臨時的出入卡后，可以在允許的范圍內通行。

　　根據公司的實際需求，訪客管理可與現有門禁系統、梯控系統對接，實現被訪者到門衛處刷卡確認（更安全、可靠）、同時對來賓所發的訪客卡自動授權活動區域（最多為被訪者的權限），拜訪結束后在門衛處刷卡自動完成退卡注銷。

　　·考勤管理系統

　　考勤管理系統是以員工使用CPU卡在門禁或考勤機刷卡數據為基礎，經后臺考勤管理模塊處理，全面實現員工考勤管理自動化。該系統可靈活地設置上下班時間、班次，制定不同的考勤制度，根據員工的刷卡記錄能夠快而準地計算出員工上、下班時間，并生成用戶所需的考勤報表，匯總結果經處理后可直接計算出員工工資。

　　·停車場管理系統

　　停車場管理系統類似于一般的門禁管理系統。員工憑有效卡自動進、出停車場，訪客進入停車場前在出票口獲得臨時進門卡。系統實時收集進出車輛數據，可隨時查詢停車場停車狀況，隨時生成各種報表。停車場管理系統可分為免收費停車和收費停車兩類。

　　·消費管理系統?

　　CPU卡消費管理系統可實現企業內部員工就餐、企業或園區內購物等消費管理。該系統能夠對食堂、小賣部等消費功能和操作人員進行授權和設定，建立消費項目和帳目，員工憑卡消費，系統對卡進行安全認證并對消費信息進行加密存儲，消費信息實時或定時發送到后臺中心系統，做為統一清算和帳務管理的依據。

　　·在線巡更管理系統

　　系統可根據管理需求設定保安員的巡更路線、時間，值班的保安員必須在指定的時間內觸發指定的巡更點。在巡查線路上安裝一系列代表不同點的感應卡，巡查到各點時巡查人員用手持式巡更機讀卡，把代表該點的卡號和時間同時記錄下來。巡查完成后巡更機通過通訊線把數據傳給后臺系統處理，就可以對巡查情況（人員、地點、時間、事件等）進行記錄和考核。

　　·自助查詢服務系統

　　提供企業一卡通系統全部交易和管理信息（如帳戶信息、交易信息、卡服務信息等）的查詢，可以按崗位設置查詢內容，不同崗位的人可以查詢不同的信息。

　　3、第三方接口

　　企業/園區一卡通系統將提供與現有信息系統如財務統計信息、人事工資系統、圖書管理、醫務管理等系統、智能樓宇自控系統接口，實現與現有信息資源的整合，保護現有投資。

系統優勢

　　與傳統的基于Mifare 1邏輯加密卡的企業一卡通相比，同方CPU卡企業一卡通有如下優勢：

　　1、基于CPU卡技術的安全門禁系統

　　門禁管理系統采用了國有自主知識產權的CPU卡安全門禁讀卡器，CPU卡安全門禁讀卡器內置有PSAM卡插槽和SAM模塊，通過發行PSAM卡或使用SAM認證模塊來存儲各類應用密鑰，通過內/外部認證方式，對交易的卡片、終端設備進行相互認證，保證交易介質的合法性。

　　采用SAM與CPU卡的安全認證，建立了完整、嚴密的密鑰管理系統，充分使用了CPU卡安全特性，徹底解決Mifare 1邏輯加密卡的安全漏洞。確保整個門禁安防系統的安全性。

　　2、密鑰管理和初始化工作由用戶主導

　　在以CPU卡為應用載體的信息系統中,密鑰的管理是整個系統安全運行的基礎。密鑰管理系統的主要任務是進行密鑰的生成、發行和更新，它直接關系到整個系統的安全。客戶能過同方CPU卡企業一卡通的密鑰管理模塊自行生成和管理各類應用密鑰，自行完成卡片的初始化工作，保證了客戶擁有密鑰管理和發卡的主動權。

　　3、終端的設備支持SAM卡插槽和認證

　　同方CPU卡企業一卡通中的終端設備可分為幾類，一是消費類，二是充值類，三是身份認證類，消費類終端內嵌的PSAM卡只減錢的密鑰，充值終端需要聯機去硬件加密機獲取充值類密鑰，身份類可以根據實際情況來做，可以發行身份類的PSAM卡，如門禁讀卡器內放置這類PSAM卡后，才能正確讀出卡片內容，確保CPU卡信息的讀寫的高安全性。

　　4、嚴格遵循CPU卡的交易標準規范

　　同方CPU卡企業一卡通將采用中國人民銀行金融CPU卡交易標準規范，在CPU卡的金融交易過程中與后臺的金融加密機進行認證。計算交易認證碼的密鑰和算法將存儲到金融加密機中，在進行日終交易流水的清分清算時，需要與硬件加密機實時連接，驗證交易流水的TAC碼,以保證交易記錄的準確與安全。

　　5、軟件平臺架構的穩定性和可擴展性

　　同方CPU卡企業一卡通系統采用J2EE來簡化企業解決方案的開發、部署和管理相關的復雜問題的體系結構，提供中間層集成框架高可用性、高可靠性以及可擴展性的應用的需求。

　　一卡通系統融合當前最流行的三層體系架構，將整個業務應用劃分為：表現層（UI）、業務邏輯層（BLL）、數據訪問層（DAL）。便于系統擴展和分布式應用。平臺開發使用JAVA語言，采用Struts + Spring + Hibernate 的框架結構，數據庫采用oracle 10g大型數據庫。充分滿足大中型萬人以上的企業一卡通對穩定性、擴展性建設需求。