如何理解CPU卡内部认证与外部认证

用户卡和机具进行双向认证
问题的提出：
1、传统的“对暗号”
经典片断：
问：天王盖地虎
答：宝塔镇河妖
互相握手，拥抱，同志呀同志！可终于找到你了
相信大家一定看过间谍电影中地对暗号片断，但是暗号容易被敌人窃取，于是有了革命者惊险或悲壮的故事，当然了其中不乏有叛徒的出卖。
安全分析：
对暗号中容易出现暗号被第三方窃取的情况，其中存在很大的安全隐患，相信大家一定印象深刻，深有体会。
2、密码学中对“对暗号”的借鉴
在传统的对称密码学体系中，用密钥来代表双方的暗号
暗号＝密钥
当然了，暗号越复杂，即密钥长度越长越安全
但暗号太复杂，越不容易记住，所以实际应用中密钥长度也不会太长（现在比价流行使用128位的密钥）
至于对称密码算法：CPU卡中使用的一般为3DES（112位），其它的128位的如IDEA、AES等
3、密码学中的双向认证的实际做法
由于直接对暗号存在不安全的隐患，所以密码学中并不直接判断两个密钥是否相等
而是采取一次一密的情况。
什么是一次一密呢？
就是：
1、每次都由一方产生一个随机数
2、双方都用密钥计算随机数得到一个值
3、比较随机数的计算值是否相等
这样就避免了密钥泄露的问题，因为每次得到的都是临时值，所以每次都必须去计算随机数，而
密钥又是被读出的，只能用来计算(通过使用指定的密钥标识来计算)。
所以就算泄露了随机数的计算值也没关系，因为下一次这个计算值并不能被使用。
4、CPU卡中的双向认证的实现
实体：CPU卡 机具
CPU卡中存放一个密钥
机具中存放和CPU卡相同的密钥
CPU卡外部认证步骤：
1、CPU卡产生一个8字节随机数送给外部程序，CPU卡临时保存随机数在卡内
2、外部程序把8字节随机数送给机具，机具用密钥计算随机数，得到8字节随机数密文
3、外部程序把8字节随机数密文送给CPU卡
4、CPU卡在卡片内部解密8字节随机数得到随机数明文，
5、CPU卡在卡片内部把解密后的随机数和步骤1中临时存放的随机数比对，若相等，则外部认证成功
所以外部认证是CPU卡认证机具。
机具内部认证步骤：
1、机具产生一个8字节随机数送给外部程序，机具临时保存随机数在机具中
2、外部程序把8字节随机数送给CPU卡，CPU用内部认证密钥计算随机数，得到8字节随机数密文
3、外部程序把8字节随机数密文送给机具
4、机具解密8字节随机数得到随机数明文，
5、机具在内部把解密后的随机数和步骤1中临时存放的随机数比对，若相等，则内部认证成功
所以内部认证是机具认证CPU卡
这样机具和CPU卡从而达到了双向认证
5、密钥的分散问题
由于一个机具必须可以认证n张卡片，而每张卡片的密钥都不相同
一般的想法：必须有n个机具对应n张卡片，但是这样代价太高，也不现实
密码学中提出了一个方法，即密钥分散的方法。
即机具中存放的是用户卡的母密钥，每次认证的时候，由母密钥根据用户卡的标识
计算得到用户卡的密钥。

 

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