基于CPU卡技術(shù)的一卡通系統在智能樓宇中的應用
文章出處:http://psychicreadingswithdeb.com 作者:同方銳安科技有限公司 丁兆海 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年10月10日
1技術(shù)背景
自從2009年2月Mifare 1卡密鑰破解事件被社會(huì )媒體廣泛關(guān)注之后,非接觸邏輯加密卡的安全性問(wèn)題已經(jīng)成為智能卡行業(yè)各個(gè)媒體最熱門(mén)的話(huà)題之一。傳統NXP公司的Mifare 1卡算法被破解,給門(mén)禁產(chǎn)品乃至整個(gè)安防行業(yè)的安全性帶來(lái)了安全危機??梢灶A見(jiàn),如果這一科研成果被人惡意利用,那么大多數門(mén)禁系統都將失去存在的意義。對于Mifare 1 卡芯片出現的安全危機,國家工業(yè)和信息部、國家密碼管理局等主管單位第一時(shí)間下發(fā)了相關(guān)政策文件,要求各行業(yè)、各級單位給予充分的重視。
目前國內的政府機關(guān)、司法、軍工、監獄、公安及國家重點(diǎn)部門(mén)等將原有ID卡或邏輯加密卡門(mén)禁系統更換成更為安全的CPU卡門(mén)禁產(chǎn)品已經(jīng)迫在眉睫。另外,新建智能大廈項目中的一卡通應用等也存在著(zhù)巨大的安全隱患。
采用國產(chǎn)自主知識產(chǎn)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。
同方銳安科技有限公司(原同方智能卡產(chǎn)品公司)定位于CPU卡及RFID技術(shù)為基礎的各類(lèi)行業(yè)應用,是智能卡、電子標簽、讀寫(xiě)機具、行業(yè)應用軟件的供應商和服務(wù)提供商。依托于同方股份有限公司在智能卡行業(yè)的芯片設計、標簽封裝、機具制造、軟件中間件的完整產(chǎn)業(yè)鏈布局,公司在CPU卡行業(yè)應用領(lǐng)域積累了大量的成功案例:推出了基于非接觸CPU卡技術(shù)的一卡通系統,可廣泛地應用于政府部門(mén)、金融證券、司法監獄、軍隊機關(guān)、軍工企業(yè)等安全級別較高的涉密單位、重點(diǎn)單位的智能樓宇一卡通系統。
2行業(yè)背景
一卡通系統從最初的門(mén)禁系統逐漸成為廣泛應用的一卡通系統,幾乎無(wú)所不能地涉及到單位運作管理的各個(gè)方面,從目前的應用來(lái)看,已經(jīng)衍生出考勤、訪(fǎng)客、巡更、會(huì )議簽到、消費、停車(chē)場(chǎng)出入、電梯控制等多個(gè)子系統模塊,而且隨著(zhù)人員身份認證、物品認證等需求的拓展,智能卡系統的應用領(lǐng)域還在不斷擴展。
智能樓宇一卡通系統做為建筑智能化應用系統中一個(gè)子系統,集中保存著(zhù)持卡人員的基本資料信息和一卡通系統運行數據,集中處理一卡通的系統運作,多個(gè)應用子系統共用同一張智能卡,在同一個(gè)平臺、同一個(gè)數據庫中完成系統內所有人員的基本資料、各子系統的讀卡信息的運作、存儲和共享,以實(shí)現門(mén)禁、考勤、消費等子系統模塊的應用功能。
智能樓宇一卡通系統應實(shí)現持卡人在消費場(chǎng)所的持卡消費行為; 需要實(shí)現充值、刷卡消費、自助領(lǐng)取補貼等操作的歷史記錄的自助查詢(xún)功能;同時(shí)要考慮對卡片的消費額度和次數限制,以保護丟失卡片者的損失。
作為智能化系統集成的一個(gè)組成部分,智能樓宇一卡通系統應具有開(kāi)放性,系統平臺通過(guò)OPC、SOCKET等標準的接口協(xié)議,可掛接與捆綁在IBMS、BAS等系統中,實(shí)現相應的功能整合,實(shí)現與監控系統、消防系統、設備管理系統聯(lián)動(dòng)。
智能樓宇一卡通系統應實(shí)現與OA、HR等單位運作管理系統的數據對接,例如:通過(guò)系統間的數據整合,一卡通系統中持卡人員基本數據可以隨著(zhù)人力資源部門(mén)相關(guān)數據的變化而及時(shí)更新;ERP系統可以及時(shí)獲取一卡通系統中持卡人員考勤信息數據等。
3建設目標
通過(guò)智能樓宇CPU卡一卡通管理系統強大的軟件功能組合和完善的硬件配套設備,智能樓宇的工作人員僅憑一張CPU卡就可進(jìn)行消費、門(mén)禁出入控制、考勤管理、會(huì )議簽到、車(chē)輛出入管理,人員訪(fǎng)客出入管理等“一卡通”服務(wù),并可以拓展到巡更、電梯控制等系統以及與HR系統、OA系統、財務(wù)系統、ERP系統、IBMS等系統對接。
4卡片選型
非接觸CPU卡與Mifare 1卡片相比,擁有獨立的CPU處理器和芯片操作系統,所以可以更靈活的支持各種不同的應用需求及更安全的設計交易流程。非接觸式CPU卡具有三種認證方式,持卡者合法性認證——PIN校驗,卡合法性認證——內部認證,系統合法性認證——外部認證,對交易的各個(gè)單元(持卡人、卡片、終端設備)進(jìn)行相互認證,保證交易介質(zhì)的合法性。在以上認證過(guò)程中,密鑰不在線(xiàn)路上以明文出現,其每次送出都經(jīng)過(guò)隨機數加密,而且因為隨機數的參加,確保每次傳輸的內容不同,保證了交易內容的合法性。所以,采用非接觸式CPU卡可以杜絕偽造卡、偽造終端、偽造交易,最終保證了交易的安全性。
基于以上分析,智能樓宇CPU卡一卡通管理系統采用了同方TF-CS2000系列非接觸CPU卡,這是由同方自主研發(fā)的一款帶TDES/DES硬件加速功能的非接觸CPU 卡。該產(chǎn)品支持多應用防火墻,支持內外部雙向認證,具有硬件DES處理器和真隨機數發(fā)生器,符合IEC/ISO14443標準;具備防沖突機制,支持防插拔處理和數據斷電保護機制,適合各類(lèi)高端CPU卡應用領(lǐng)域。
5系統組成
系統包含一卡通中心平臺、交易類(lèi)應用平臺、身份類(lèi)應用平臺、自助服務(wù)應用平臺,并由密鑰管理模塊、卡片初始化模塊、中心管理模塊、卡務(wù)管理模塊、消費管理模塊、門(mén)禁管理模塊、考勤管理系統、在線(xiàn)巡更管理、人員訪(fǎng)客管理、自助查詢(xún)模塊等構成,如圖所示。
(1)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及身份管理、交易結算管理、系統管理等各類(lèi)模塊組成,主要對一卡通的各類(lèi)應用子系統和硬件終端進(jìn)行綜合管理,管理業(yè)務(wù)流和數據流。
(2)一卡通應用子系統:是一卡通的應用服務(wù)層,提供一卡通的各類(lèi)應用功能管理,包括卡務(wù)管理、綜合查詢(xún)、消費、門(mén)禁、考勤、人員訪(fǎng)客管理等子系統。通過(guò)各類(lèi)POS機具、讀卡設備,采集讀寫(xiě)持卡人的卡信息,通過(guò)計算機終端,管理各類(lèi)持卡人信息,為持卡人提供與卡相關(guān)的各類(lèi)服務(wù)。
(3)第三方應用接口:一卡通系統提供規范的接口及開(kāi)放的通訊協(xié)議,方便第三方應用子系統通過(guò)統一的應用接口訪(fǎng)問(wèn)一卡通中心平臺,實(shí)現數據共享和數據交換。
6主要功能
6.1一卡通中心平臺
一卡通中心平臺是整個(gè)系統的數據中心、密鑰管理中心、卡務(wù)管理中心和清算帳務(wù)中心。
6.1.1密鑰管理:
在以CPU卡為應用載體的信息系統中,密鑰管理是整個(gè)系統安全運行的基礎。密鑰管理系統的主要任務(wù)是進(jìn)行密鑰的生成、發(fā)行和更新,它直接關(guān)系到整個(gè)系統的安全。系統在處理各類(lèi)聯(lián)機交易過(guò)程中,需要使用加密機,加密機中存儲密鑰和相關(guān)算法,負責聯(lián)機交易操作的安全性。在終端的讀卡設備上加裝PSAM卡, CPU卡的操作需要采用PSAM卡進(jìn)行密鑰訪(fǎng)問(wèn)。
6.1.2卡務(wù)管理
一卡通卡務(wù)中心是一卡通系統中一個(gè)相對獨立的子系統,是整個(gè)一卡通系統的基礎和核心,在整個(gè)系統中占有舉足輕重的作用。它的職責與任務(wù)是負責整個(gè)一卡通系統中卡的制作;負責日常對卡的維護,如卡的掛失、解掛、補卡、換卡、卡信息修正、單個(gè)注銷(xiāo)和成批注銷(xiāo)等工作,并生成相應的報表和流水記錄,如出納日報、月報、期報、年報等,流水記錄如掛失記錄、解掛記錄等;并支持卡上打印照片的處理。
6.1.3結算管理
一卡通結算管理中心負責對企業(yè)、商戶(hù)、持卡人在一卡通平臺中的資金和帳目進(jìn)行管理。
結算功能包括商戶(hù)和消費終端管理與結算、系統綜合報表、員工補助的管理與發(fā)放、卡業(yè)務(wù)注銷(xiāo)與清算、主機現金充值、分類(lèi)明細報表(年、月、日等報表)等。
6.2應用子系統
6.2.1CPU卡安全門(mén)禁系統
門(mén)禁管理系統由安全、可靠、使用方便的智能卡門(mén)鎖、CPU卡門(mén)禁讀卡器、控制器及管理軟件構成,可聯(lián)網(wǎng)與非聯(lián)網(wǎng)使用。
門(mén)禁管理系統采用了CPU卡安全門(mén)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,充分利用了CPU卡的安全特性。密鑰注入SAM卡后,外部無(wú)法讀取。將SAM卡插入讀寫(xiě)卡設備內,通過(guò)SAM卡和CPU卡進(jìn)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,徹底杜絕了“偽卡”的出現。
為了應對智能樓宇復雜的安防環(huán)境,將門(mén)禁和監控、報警進(jìn)行了無(wú)縫集成,實(shí)現了三者之間的聯(lián)動(dòng),使這三者的功能相互呼應,相得益彰。系統中可以設定刷卡聯(lián)動(dòng)抓拍照片和刷卡聯(lián)動(dòng)錄像等功能,為每一條門(mén)禁的進(jìn)出記錄都留下了真實(shí)的視頻資料。刷卡聯(lián)動(dòng)抓拍和聯(lián)動(dòng)錄像的條件可以靈活設置,保證了系統的靈活性。
6.2.2考勤管理系統
考勤管理系統是以人員使用CPU卡在門(mén)禁或考勤機刷卡數據為基礎,經(jīng)后臺考勤管理模塊處理,全面實(shí)現人員考勤管理自動(dòng)化。該系統可靈活地設置上下班時(shí)間、班次,制定不同的考勤制度,根據人員的刷卡記錄能夠快而準地計算出人員上、下班時(shí)間,并生成用戶(hù)所需的考勤報表,匯總結果經(jīng)處理后可直接計算出智能樓宇管理人員工資。
6.2.3消費管理系統
CPU卡消費管理系統可實(shí)現智能樓宇內部人員就餐、購物等消費管理。該系統能夠對食堂、小賣(mài)部等消費功能和操作人員進(jìn)行授權和設定,建立消費項目和帳目,人員憑卡消費,系統對卡進(jìn)行安全認證并對消費信息進(jìn)行加密存儲,消費信息實(shí)時(shí)或定時(shí)發(fā)送到后臺中心系統,作為統一清算和帳務(wù)管理的依據。
6.2.4人員訪(fǎng)客管理系統
訪(fǎng)客系統客戶(hù)端部署在進(jìn)出辦公大樓的門(mén)衛管理窗口,系統由管理軟件、發(fā)卡器、一二代證閱讀設備、數碼相機等組成,并與一卡通中心的身份認證服務(wù)器進(jìn)行數據通訊。訪(fǎng)客獲得臨時(shí)的出入卡后,可以在允許的范圍內通行。
根據公司的實(shí)際需求,訪(fǎng)客管理可與現有門(mén)禁系統及梯控系統對接,實(shí)現被訪(fǎng)者到門(mén)衛處刷卡確認(更安全、可靠)的同時(shí),對來(lái)賓所發(fā)的訪(fǎng)客卡自動(dòng)授權活動(dòng)區域(最多為被訪(fǎng)者的權限),拜訪(fǎng)結束后在門(mén)衛處刷卡自動(dòng)完成退卡注銷(xiāo)。
6.2.5在線(xiàn)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(xiàn)、時(shí)間,值班的保安員必須在指定的時(shí)間內觸發(fā)指定的巡更點(diǎn)。把數據傳給后臺系統處理,就可以對巡查情況(人員、地點(diǎn)、時(shí)間、事件等)進(jìn)行記錄和考核。
6.2.6自助查詢(xún)服務(wù)系統
提供智能樓宇一卡通系統全部交易和管理信息(如帳戶(hù)信息、交易信息、卡服務(wù)信息等)的查詢(xún),可以按照崗位設置查詢(xún)內容,不同崗位的人可以查詢(xún)不同的信息。具體功能和特點(diǎn)如下:
(1)充值、消費、領(lǐng)取補貼的歷史記錄可以通過(guò)自助服務(wù)終端進(jìn)行自助查詢(xún)。通過(guò)此功能,持卡人可以了解其卡上的余額/充值/取款/補貼/消費金額。
(2)人員當月補貼金額生成發(fā)放記錄后下傳到自助服務(wù)系統,持卡人只要在自助設備上刷卡,即可自動(dòng)將未領(lǐng)補貼充入卡中,并提示補貼金額、卡內余額等信息。
6.3第三方接口
一卡通系統與智能樓宇第三方系統對接實(shí)現方式:
(1)Web Service接口:對于基于Web Service的第三方應用系統,一卡通系統可以根據需要提供第三方使用的Web Service接口。 ?
(2)應用程序接口: 對于第三方應用系統,一卡通系統可以根據需要提供第三方使用的應用程序接口,接口的方式可以是.dll等形式。
(3)卡操作接口: 使用射頻卡讀寫(xiě)器,以動(dòng)態(tài)鏈接庫方式提供了標準API接口驅動(dòng)程序,可以完成對卡的自主開(kāi)發(fā)和讀寫(xiě)。
(4)OPC接口:OPC是以OLE/COM機制作為應用程序的通訊標準。OLE/COM是一種客戶(hù)/服務(wù)器模式,具有語(yǔ)言無(wú)關(guān)性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點(diǎn)。OPC規范了接口函數,不管現場(chǎng)設備以何種形式存在,客戶(hù)都以統一的方式去訪(fǎng)問(wèn),從而保證軟件對客戶(hù)的透明性,使得用戶(hù)完全從底層的開(kāi)發(fā)中脫離出來(lái)。
一卡通平臺通過(guò)OPC接口向上與IBMS系統進(jìn)行通信。IBMS系統可以通過(guò)OPC客戶(hù)端程序對各個(gè)子系統的設備故障、設備狀態(tài)和設置等信息進(jìn)行監視;IBMS系統通過(guò)寫(xiě)OPC服務(wù)端信息,向各個(gè)子系統傳送數據,也就是系統具備控制和處理各個(gè)子系統現場(chǎng)設備的能力。一卡通平臺軟件作為OPC Server,IBMS作為OPC Client,物理接口采用標準的以太網(wǎng)連接,接口內容將涵蓋門(mén)禁、停車(chē)、消費等子系統。IBMS端通過(guò)設置回調函數的方式獲取一卡通子系統的變化數據,并通過(guò)手動(dòng)方式按單點(diǎn)控制一卡通子系統的控制點(diǎn)。
7系統優(yōu)勢
與傳統的基于Mifare 1邏輯加密卡的一卡通相比,同方CPU卡智能樓宇一卡通有如下優(yōu)勢:
7.1基于CPU卡技術(shù)的安全門(mén)禁系統
門(mén)禁管理系統采用了國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權的CPU卡安全門(mén)禁讀卡器,其內置有PSAM卡插槽和SAM模塊,通過(guò)發(fā)行PSAM卡或使用SAM認證模塊來(lái)存儲各類(lèi)應用密鑰。通過(guò)內/外部認證方式,對交易的卡片、終端設備進(jìn)行相互認證,保證交易介質(zhì)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,充分利用CPU卡安全特性,徹底解決Mifare 1邏輯加密卡的安全問(wèn)題,確保整個(gè)門(mén)禁安防系統的安全性。
7.2密鑰管理和初始化工作由用戶(hù)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(gè)系統安全運行的基礎。密鑰管理系統的主要任務(wù)是進(jìn)行密鑰的生成、發(fā)行和更新,它直接關(guān)系到整個(gè)系統的安全??蛻?hù)通過(guò)同方CPU卡智能樓宇一卡通的密鑰管理模塊自行生成和管理各類(lèi)應用密鑰,自行完成卡片的初始化工作,保證客戶(hù)擁有密鑰管理和發(fā)卡的主動(dòng)權。
7.3終端設備支持PSAM卡認證,確??ㄆx寫(xiě)的安全性
CPU卡智能樓宇一卡通中的終端設備可分為消費類(lèi)、充值類(lèi)、身份認證類(lèi)。消費類(lèi)終端內嵌的PSAM卡只減錢(qián)的密鑰;充值終端需要聯(lián)機去硬件加密機獲取充值類(lèi)密鑰;身份類(lèi)可以根據實(shí)際情況來(lái)制作,可以發(fā)行身份類(lèi)的PSAM卡,如門(mén)禁讀卡器內放置這類(lèi)PSAM卡后,才能正確讀出卡片內容,確保CPU卡信息的讀寫(xiě)的高安全性。
7.4嚴格遵循CPU卡的金融交易標準規范
同方CPU卡智能樓宇一卡通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(guò)程中與后臺的金融加密機進(jìn)行認證。計算交易認證碼的密鑰和算法并存儲到金融加密機中,在進(jìn)行日終交易流水的清分清算時(shí),需要與硬件加密機實(shí)時(shí)連接,驗證交易流水的TAC碼,以保證交易記錄的準確與安全。
7.5軟件平臺架構的穩定性和可擴展性
同方CPU卡智能樓宇一卡通系統采用J2EE來(lái)簡(jiǎn)化智能樓宇解決方案的開(kāi)發(fā)、部署和管理相關(guān)的復雜問(wèn)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需求。一卡通系統融合當前最流行的三層體系架構,平臺開(kāi)發(fā)使用JAVA語(yǔ)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(mǎn)足大中型萬(wàn)人以上的智能樓宇一卡通對穩定性、擴展性建設需求。
7.6靈活的第三方對接方式
一卡通系統提供多種類(lèi)型的對接方式,實(shí)現與智能樓宇中其它系統的靈活對接,包括樓宇自控系統、安防系統、消防系統等。同時(shí)也可以實(shí)現與未來(lái)樓宇業(yè)主單位信息化系統的靈活對接,包括OA、ERP、HR等。