AT88SC153和AT88SC1608加密卡简介 |
AT88SC153和AT88SC1608加密卡
简 介
（引自北京卡来通电子技术有限公司）
AT88SC153是ATMEL继AT88SC1068之后新推出的一种卡型，它继承了AT88SC1608的全部优点，只是存储容量及分区数有所改变，基本上可以理解为小容量的AT88SC1608。
AT88SC153加密卡时钟频率为1MHz，支持页写方式(8字节／页)，如果以页写方式访问的话，访问时间为10ms(最大)／页；工作电压为2.7V—5.5V；写／擦除次数为10万次；数据保持100年；工作温度为O一70℃；通讯协议符合ISO／IEC 7816-3同步协议。
与AT88SC1608一样，AT88SC153加密卡的高保密性能十分突出，除了带加密逻辑，还具有高保密认证及反截取跟踪技术，64位相互认证及认证错误计数器，错误计数8次。
AT88SC153具有1个64字节设置区和3个64字节应用分区，3个区可以自由合并，分别受读密码、写密码(4套密码、各3个字节)控制，错误计数4／8次。
AT88SC153共有2048位(256字节)存储空间，其中前1536位(192字节)为应用区，后512位(64字节)为设置区。
存储结构：(字节地址以16进制表示)
存储分区 ＄0 ＄1 ＄2 ＄3 ＄4 ＄5 ＄6 ＄7 地址
应用分区0(User0) 64字节 ＄00
应用分区1(User1) 64字节 ＄80
应用分区2(User2) 64字节 ＄40
设置区 64字节 ＄C0
其中设置区存储结构：（字节地址以16进制表示）
＄0 ＄1 ＄2 ＄3 ＄4 ＄5 ＄6 ＄7 地址
厂商信息 复位应答(ATR) 历史代码(HC) ＄00
厂商代码(FZ) 卡商码(CMC) AR0 AR1 AR2 MTZ ＄08
识别区 发布号(IC) ＄10
DCR 识别码(Nc) ＄18
AAC 密文(Ci) ＄20
密钥 密钥(Gc) ＄28
密码区 PAC 写密码0(WP0) PAC 读密码0(RP0) ＄30
PAC 写密码1(WP1/SC) PAC 读密码1(RP1) ＄38
注：哪个区用哪套密码是否要认证要由访问权限AR0-AR2来决定。
在采用校验和认证方式时，地址＄20也可以用作校验和认证寄存器(CAR)。
ATR：复位应答，由ATMEL定义，不可改。
HC：历史代码，由ATMEL定义，不可改。
FZ：厂商代码，由ATMEL定义，不可改。
CMC：卡商代码，由卡厂定义，不可改。
AR0-2：访问权限。个人化前定义。(详细用法参见访问权限)
MTZ：用于测试卡的读写性能。任意条件下均可测试。
IC：发布号。个人化前定义。
DCR：设备设置寄存器。
Nc：识别码，通常用作卡的唯一标识—卡号。个人化前定义。
Ci：密文，个人化前可写一随机数，认证卡时使用，每次认证会被自动改写。
Gc：密钥，64位的保密种子，由Nc通过F1公式推算出来，在个人化前，写入卡
中。个人化后不可访问，认证时作为该卡的F2公式的参数。(详细用法参见
认证协议)
AAC：为认证错误计数器。初始值为8，但每次校验出错减2，所以共有4次连续
校验出错的机会，可扩展为8次(见DCR的设置方法)。也用作Ci的一部分，
注意如果修改了AAC，会影响下一次认证的Ci值。
CAR：校验和认证寄存器。只有认证完成时才有用，每次写操作都会激活校验和
方式，并把写或连续写的校验和自动写入CAR，此时可以读出校验和，以
确定写操作是否完成。任何读操作都会结束校验和方式。
WP0，WP1，RP0，RP1：2套读写密码集，每个分区可以分别指向唯一的密码集，
也可以指向同一套密码集，这样就可以只核对一套密码而进入多个分区，
使多个分区合成为一个大的分区。默认WP1、RP1为读写密码。写密码1
(WP1)还作为传输密码(SC)。另外，如果需要修改读写密码时，也必须核
对同一套密码集的写密码。
SC：传输密码。初始值由ATMEL定认。发到每个卡厂都不同。可以修改，在个人
化前一直使用SC，个人化后其它密码才会被用到。
PAC：为分区密码错误计数器。初始值为8，但每次校验出错减2，所以共有4次
连续校验出错的机会。可扩展为8次。(见DCR的设置方法)
熔丝标志(FUSE)
熔丝标志位于设置区的＄40地址，存储结构：（地址以16进制表示）
位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 地址
0 0 0 0 PER CMA FAB ＄40
注：FAB、CMA、FAB为AT88SC153的EEPROM的三级熔丝保护标志，“0”表示已熔
断。在熔丝标志全为“1”时，所有的存储空间都可读。每一步熔断操作都
不能返回。
FAB为ATMEL的芯片出厂时的熔断标志。
CMA为卡厂的卡片出厂时的熔断标志。
PER为应用系统启动前个人化时的熔断标志。
当我们把AT88SC153卡交付使用之前，卡内信息应已作完以下的操作：
● ATMEL写完厂商信息(除卡商代码、访问权限和测试区)、传输密码(SC)，把
其余的存储空间都写成“1”，做FAB熔断操作，使FAB＝0。
● 卡厂写入自己的卡商代码后，做CMA熔断操作，使CMA＝0。
● 系统商对卡做初始化，或卡在发行之前由系统做初始化，然后做PER熔断操
作，使CMA＝0。
访问权限
熔丝熔断前后的访问权限表：
区 访问 FAB＝0 CMA＝0 Per＝0
厂商信息(除CMC，AR，MTZ) 读 可以 可以 可以
写 禁止 禁止 禁止
卡商代码 读 可以 可以 可以
写 传输密码(SC) 禁止 禁止
访问权限 读 可以 可以 可以
写 传输密码(SC) 传输密码(SC) 禁止
测试区 读 可以 可以 可以
写 可以 可以 可以
识别区 读 可以 可以 可以
写 传输密码(SC) 传输密码(SC) 禁止
密钥 读 传输密码(SC) 传输密码(SC) 禁止
写 传输密码(SC) 传输密码(SC) 禁止
密码 读 传输密码(SC) 传输密码(SC) 写密码(WP)
写 传输密码(SC) 传输密码(SC) 写密码(WP)
PAC(计数器) 读 可以 可以 可以
写 传输密码(SC) 传输密码(SC) 写密码(WP)
应用区 读 访问权限(AR) 访问权限(AR) 访问权限(AR)
写 访问权限(AR) 访问权限(AR) 访问权限(AR)
访问权限AR0－AR2的存储结构：（使能为“0”，默认为“1”）
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
WPE RPE ATE AOW PWS WLM MDF PGO
WPE：为写密码使能标志。值为0时，对应用分区进行写操作时，必须通过写密码。在个人化后，核对写密码，也决定着是否能改变读密码和写密码。
RPE：为读密码使能标志。值为0时，通过读密码或写密码，才能读某应用分区。如果密码核对错误将返回熔丝状态位。
ATE：认证使能标志。为0时，认证必须通过才能操作当前应用分区。
AOW：只有写时才需要认证标志。只有写操作时才需要进行认证，读不需要进行认证操作，如果ATE＝0，则AOW被忽略。
PWS：指定当前应用分区使用哪一套密码集。每个分区可以分别指向唯一的密码集，也可以指向同一套密码集，这样就可以只核对一套密码而进入多个分区，使多个分区合成为一个大的分区。
WLM；写锁模式使能。每个区的8个字节为一页。如果WLM＝0，使每页的第一个字节(byte0)的每一位分别为该页8个字节的写锁标志，0为写锁(即只能从“1”写成“0”，而不能从“0”改回为“1”)，1为解锁。
MDF：为禁止修改操作标志。值为0时，当前应用分区被写保护，被写保护区的内容必须在个人化之前写入。
PGO：只写标志。如果为0，当前应用分区的每一位只能从“1”写成“0”，而不能从“0”改回为“1”。
设备设置寄存器（DCR）
设备设置寄存器位于设置区的＄18地址，存储结构：(使能为“0”，默认为“l”)
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
SME UCR UAT ETA CS3 CS2 CS1 CS0
CS0－CS3：可编程片选。ATMEL出厂时写为＄B（即1011）。它为访问卡的所有命令字的高4位。
ETA：8次计数使能。ETA＝0，可以使AAC和PAC的计数次数为8，否则为4。
UAT：使认证错误计数无校标志。UAT＝0，AAC无校，否则AAC有校。
UCR：不限制读校验和次数标志。UCR＝1时，每次认证只能读校验和方式一次(默认)，UCR＝0时，没有次数限制。
SME：超级管理方式。SME＝O时，通过1WP校验，就可以读写全部的读写密码及密码错误计数器。
认证协议
产出随机数Nc（往往当作卡号）和Ci，计算出Gc=F1（Ks，Nc），把Nc、Ci、Gc写入卡中。
卡NcGcCi 认证协议 读写器KsQ0(随机数)
识别码：Nc CiCi+1=F2(Gc，C1，Q0)；if(Ci+1==Q1) Ci+2＝F2(Gc，C1十1)； Ci=Ci+2；//修改Ci 认证正确；else Ci＝Ci； 认证错误； Ci --------------------＞(使用读命令)＜--------------------(初始化认证命令)＜--------------------(校验认证命令)--------------------＞(读命令) Gc=F1(Ks，Nc)；Q0Q1＝F2(Gc，Ci，Q0)；Q1Q2＝F2(Gc，Q1)；if(Q2＝Ci) 认证正确；else 认证错误；
F1算法；64BIT用户自定义算法。
F2算法：卡内64BIT算法(Des算法的变种，提供C语言和51汇编语言程序)
该协议包括卡和读写器CPU的互相认证(ELVA专利)，而且认证数据加密传送，可以防止通讯数据被窃取。
|
|
|
|
信息纽扣密码破解（DS1991和DS1425型TM卡）装置研制成功
