電子消費卡系統(tǒng)概要設(shè)計

1、電子消費卡概要設(shè)計電子消費卡系統(tǒng)概要設(shè)計KOAL歷史記錄序號內(nèi)容人員日期1234567891011121314151617181920212223第29頁共27頁目錄1 概述 51.1 概述 51.2 設(shè)計原則51.3 功能描述52 卡片選擇72.1 電子消費卡的選擇 72.2 密鑰管理母卡的選擇 92.3 PSAM卡的選擇103 電子消費卡密鑰管理辦法 113.1 密鑰分級管理原理 113.2 密鑰多組設(shè)計原理 113.3 密碼驗證機制 123.4 電子消費卡應(yīng)用密鑰 123.5 系統(tǒng)主要母卡及發(fā)卡流程 134 卡片文件設(shè)計 154.1 卡片結(jié)構(gòu)154.2 公共信息文件（INFO ）的設(shè)計

2、155 發(fā)卡系統(tǒng)概要設(shè)計 175.1 用戶卡的發(fā)卡185.2 用戶卡的檢查205.3 用戶卡的回收225.4 用戶卡的充值246 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 266.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)266.2 電子消費卡密鑰管理系統(tǒng)配置 276.3 電子消費卡發(fā)卡系統(tǒng)配置錯誤！未定義書簽。1概述1.1概述本設(shè)計是根據(jù)XXXXXg行電子消費卡的實際需求而制作的， 主要包括電子消 費卡的密鑰管理系統(tǒng)和發(fā)卡系統(tǒng)，以及其他的一些相關(guān)內(nèi)容，如卡片選擇、回收、 充值等，提供給xxxxX乍參考。1.2設(shè)計原則根據(jù)電子消費卡的特點，本設(shè)計遵循以下原則：1. 電子消費卡不記名、不掛失，對客戶只提供消費功能，金額用完后，回收卡片，在銀行進行統(tǒng)一的充值

3、2. 為特定商戶發(fā)行的消費卡只能在該商戶內(nèi)使用，目前不支持消費卡的跨 商戶使用3. 電子消費卡采用密碼保護和密鑰保護兩級保護機制，確保系統(tǒng)的安全性4. 電子消費卡密鑰采用兩級分散機制，密鑰管理系統(tǒng)安全實現(xiàn)密鑰的生成、 保存、傳輸、使用等功能5. 電子消費卡的各種發(fā)卡操作在發(fā)卡機上進行，發(fā)卡軟件提供良好的可操 作性和穩(wěn)定性6. 在進行系統(tǒng)設(shè)計時即保證實現(xiàn)現(xiàn)有需求，又保持一定的靈活性，以便將 來對系統(tǒng)進行擴充，在設(shè)計時考慮到將來實現(xiàn)跨商戶消費功能；1.3功能描述這里對上海XXXXXI子消費卡系統(tǒng)的功能作簡單描述，詳細的描述將在下面的設(shè)計描述中給出。密鑰管理系統(tǒng)功能：生成上海XXXXX電子消費卡消費

4、、充值等密鑰制作上海XXXXX消費卡主控母卡、洗卡母卡和母卡認證卡制作各商戶電子消費卡發(fā)卡母卡提供密鑰服務(wù)的邏輯加密機功能發(fā)卡系統(tǒng)的主要功能：進行電子消費卡的發(fā)卡進行電子消費卡的回收進行電子消費卡的充值進行電子消費卡的檢查PSAM卡的發(fā)卡：支持 PBOC卡和非PBOC卡2卡片選擇在電子消費卡系統(tǒng)中一共包括以下幾種卡片：密鑰管理母卡、PSAM卡及電子 消費卡。母卡用來實現(xiàn)密鑰存儲、備份、傳遞等功能，母卡的數(shù)量比較少，但對 安全性的要求比較高；PSAM卡一般放置在商戶的POS機中，用來實現(xiàn)脫機交易 驗證；電子消費卡是向社會廣泛發(fā)行的卡片，數(shù)量比較大要求安全性好、可靠性 高，使用壽命長。2.1電子消

5、費卡的選擇目前電子消費卡的可選卡種有：專用消費卡、PBO（金融卡和加密存儲卡2.1.1專用消費卡目前市場上廣泛應(yīng)用的專有消費卡的產(chǎn)品有 GEMPLU公司的GemClub卡片和 握奇公司、斯倫貝謝公司的電子消費卡，卡片種類為CPU#，容量大約在1K左右。由上海市商委牽頭發(fā)行的消費卡即采用此類卡片，此類卡片的價格介于加密 存儲卡和PBO（金融卡之間，由于安全性比較好以及具有良好的性價比，因此在 目前上海市場上占有較大的份額。缺點是由于電子消費卡沒有現(xiàn)成的規(guī)范， 因此 各家廠商的交易指令并不統(tǒng)一，因此如果要發(fā)放多種廠商的消費卡， 需要開發(fā)多 套終端交易程序和發(fā)卡程序。F面以GemClub卡片為例說明

6、發(fā)卡、消費、充值的實現(xiàn)方法:在GemClub卡片上可以建立一個或多個 KEY文件，每個KEY文件存放一個密 鑰，另外在卡片上可以建立一個或多個Counter （類似于金融IC卡中的電子錢包），對于Counter有兩種交易（消費、充值），每一個Counter對應(yīng)一個消費密 鑰和一個充值密鑰?？ㄆС謨煞N交易一一消費和充值，且交易都針對指定的 Counter進行?？ㄆ陌踩珯C制主要有：1. 對卡片上的文件創(chuàng)建、讀取可以設(shè)置相應(yīng)的密鑰保護2. 密鑰文件的安全更新可以采用加密的安全報文方式3. 在進行交易時可以設(shè)置PIN保護4. 交易時通過卡片和終端的雙向驗證保證交易的安全性5. 進行交易驗證的TAC

7、密鑰由發(fā)卡方指定，商戶無法驗證交易的合法性消費過程如下：開始時，終端根據(jù) PSAM卡上消費密鑰、消費卡序列號等信息計算得到電子消費卡的消費密鑰，用此消費密鑰對相關(guān)交易信息等數(shù)據(jù)進行加 密計算產(chǎn)生MAC_IN，請求卡片驗證終端的合法性，如果卡片驗證成功，則向終 端發(fā)送MAC_OUT及交易認證碼TAC MAC_OU由卡片中的消費密鑰對交易數(shù)據(jù) 加密產(chǎn)生，TAC由卡片中的TAC密鑰對交易數(shù)據(jù)加密產(chǎn)生，終端通過檢驗MAC_OUT 驗證卡片的合法性，同時記錄 TAC以供銀行對交易進行確認。充值在銀行統(tǒng)一進行，實現(xiàn)卡片充值有兩種方法，一種方法是通過充值交易實現(xiàn)，實現(xiàn)方式與消費類似，另一種方法是通過重發(fā)卡片

8、實現(xiàn)， 這種方式能在實 現(xiàn)卡片充值的同時替換消費密鑰。由于消費和充值通過不同的密鑰實現(xiàn)，因此可以通過密鑰管理進行操作權(quán)限 控制，如在商戶終端的PSAM#中只提供消費密鑰，貝恠商戶終端只能實現(xiàn)消費 交易，不能實現(xiàn)卡片充值。2.1.2 加密存儲卡加密存儲卡是IC卡家族中的早期產(chǎn)品，與磁條卡相比具有容量大、性能可 靠、使用壽命長、經(jīng)濟實惠的優(yōu)點，因此在金融以外的領(lǐng)域（如門禁等）有廣泛 應(yīng)用，但由于其安全性能有一定缺陷，因此近年來在金融、支付領(lǐng)域應(yīng)用不多。存儲卡對欲加密保護的數(shù)據(jù)采用 SecureCode保護機制，即卡片內(nèi)存放密碼， 終端對卡片密碼進行校驗，通過則能訪問、修改卡片上的數(shù)據(jù)。為了提高系統(tǒng)

9、的 安全性，一般在商戶終端存放一個“種子密鑰”，卡片上的密碼由此“種子”對 卡片信息進行密碼運算后得到，在進行交易時，終端根據(jù)卡片信息計算卡片密碼， 驗證通過后進行相應(yīng)的交易。采用存儲卡有如下安全隱患：1. 卡片文件機構(gòu)為線性結(jié)構(gòu)，卡片操作系統(tǒng)不支持對文件的創(chuàng)建，因此無法對卡片建立一套完整的安全管理機制。2. 卡片無法進行加密、解密計算，因此在發(fā)卡、交易過程中無法實現(xiàn)隨機、 實時交易驗證。3. 由于沒有相應(yīng)的消費、充值、TAC等密鑰，因此無法實現(xiàn)消費交易和充 值交易的權(quán)限管理，商戶也可以對卡片進行充值。4. 如果存放在終端上的“種子密鑰”泄露，則可能制作出大量偽卡，而且 這些卡還可以充值，從而

10、帶來很大的風(fēng)險。為了提高系統(tǒng)的安全性，可以采用如下措施：1. “種子密鑰”存放在相應(yīng)終端的PSAM卡中，對于大型商戶也可以存放在 安全性更高的硬件加密設(shè)備中。2. 采用多組“種子密鑰”，并在對消費卡進行充值時定期重置密碼。2.1.3 金融IC卡用金融IC卡實現(xiàn)電子消費功能具有安全、規(guī)范、擴展性好的特點，缺點是 與專用消費卡比較，卡片成本比較高，在使用時不大方便?？梢酝ㄟ^在金融IC卡中建立一個電子消費應(yīng)用， 仿照金融IC卡錢包建立一 個電子消費錢包，消費過程同中國金融IC卡規(guī)范中的定義，對消費卡的充值通過“圈存”交易來實現(xiàn)。綜合考慮系統(tǒng)的安全性、成本等因素，本方案選用GEMPLU公司的GEMCL

11、UB電子消費卡，同時系統(tǒng)提供對其他公司專有電子消費卡的支持。2.2 密鑰管理母卡的選擇密鑰母卡系統(tǒng)采用法國施倫貝謝(Schlumberger)公司的KMC( Key Module Card)卡，容量為8K，該卡片具有良好的安全性，是目前使用較廣泛的母卡， 在中國人民銀行金融IC卡聯(lián)合試點的密鑰管理系統(tǒng)中有成功的使用。2.3 PSAM卡的選擇PSAM勺選擇與電子消費卡的卡種、品牌有關(guān)，從系統(tǒng)的通用性和可擴展性考 慮，PSAM卡應(yīng)盡量采用符合人行規(guī)范的 PSAM卡?？紤]到PSAM卡的一多用，系統(tǒng)支持以下兩種電子消費 PSAM卡：1. PBOC應(yīng)用+電子消費卡應(yīng)用：在PBOC PSAM 卡（有人行統(tǒng)

12、一發(fā)卡）中追加電子消費卡應(yīng)用；2. 僅電子消費卡應(yīng)用：由新的PSAM卡創(chuàng)建，僅包含電子消費卡應(yīng)用。3電子消費卡密鑰管理辦法3.1密鑰分級管理原理為了方便對電子消費卡密鑰的管理，同時考慮了系統(tǒng)的可擴展性，本方案采用兩級密鑰管理體系，密鑰分散流程圖如下（以消費密鑰管理為例）：圖3- 1:不支持跨商戶功能的消費卡密鑰流程圖XXXXX肖費主密鑰由XXXXX產(chǎn)生，可以保存在專門的消費卡主控母卡中，商 戶消費密鑰由xxxxx肖費主密鑰經(jīng)商戶標(biāo)識分散后產(chǎn)生，存放在商戶消費卡發(fā)卡 母卡中，用戶卡消費密鑰由商戶消費密鑰經(jīng)消費卡序列號分散產(chǎn)生，用戶卡消費密鑰的注入由消費卡發(fā)卡系統(tǒng)批量完成，商戶消費密鑰同時直接裝載

13、至商戶 PSAM卡中，由于不同商戶擁有不同的商戶消費密鑰，因此某特定商戶的電子消 費卡只能在該商戶內(nèi)使用。同時由于所有的商戶消費密鑰均由 XXXX）消費主密鑰分散得到，因此如果將 來需要支持電子消費卡的跨商戶功能，只需在商戶 PSAM卡中裝載XXXXX肖費主 密鑰并相應(yīng)的修改POSg序即可實現(xiàn)，不必重發(fā)電子消費卡。3.2密鑰多組設(shè)計原理為了降低密鑰泄漏造成的風(fēng)險，建議電子消費卡消費密鑰采用多個密鑰版本機制；在PSAM卡中存放消費密鑰的所有版本的密鑰，在消費卡中存放消費密鑰 的某個版本的密鑰，同時在消費卡中記錄此卡所采用的消費密鑰的版本號；在消費或交易時，取PSAM卡和用戶卡中共有的密鑰進行相互

14、的認證；采用多組密鑰可以降低密鑰泄漏導(dǎo)致的金融風(fēng)險，如采用5組密鑰的設(shè)計，則在其中一組密鑰泄漏時，只影響到 1/5的電子消費卡；3.3密碼驗證機制為了提高電子消費卡的安全性，防止消費卡偽造，系統(tǒng)采用了密碼驗證機制， 即將電子消費卡的權(quán)限設(shè)置為必須通過密碼檢驗才能完成相應(yīng)的消費、充值等交易。但該密鑰不提供給用戶，而由 pos機和發(fā)卡系統(tǒng)使用。每張卡片的密碼各不相同，由相應(yīng)的密碼種子密鑰根據(jù)卡號等信息生成。該 密鑰可以保存在PSAM卡中，也可以直接寫入到 POS機程序中。建議將該密鑰直 接寫入到POS機程序中，其一保證POS機程序的不可偽造性，其二可以分散系統(tǒng) 風(fēng)險。同時該密鑰還要保存在發(fā)卡系統(tǒng)中

15、，用于在發(fā)卡和充值中生成密碼。該密鑰不納入密鑰管理系統(tǒng)的管理，由XXXXX以密碼信封的形式提交給我公 司和POS機開發(fā)商，從管理上確保該密鑰不被泄漏。3.4電子消費卡應(yīng)用密鑰電子消費卡主要有以下幾種應(yīng)用密鑰:密鑰代碼密鑰名稱描述MPK消費密鑰用于脫機消費的雙向認證MLK充值密鑰用干安全修改卡片余額MTKTAC密鑰用于生成消費交易的認證碼MSCK密碼種子密鑰用于生成卡片密碼MAMK維護密鑰用于維護卡片文件MRPK/MPUKPIN重裝解鎖密鑰用于PIN維護上述密鑰都由銀行統(tǒng)一生成，其中的 MPK需要裝載到PSAM卡中；MAMKMRPK/MPUKMLK保留在銀行，用于發(fā)卡和充值；MSC寫入到POS機

16、和發(fā)卡程序中，用于增強安全控制；MTK需要裝載到硬件加密機中，用于交易的認證；另外,MPK、MLK MTK經(jīng)卡號分散后寫入到電子消費卡中。3.5系統(tǒng)主要母卡及發(fā)卡流程根據(jù)密鑰分級管理原則，密鑰系統(tǒng)主要有以下母卡:母卡名稱主要密鑰XXXXXt控母卡包含 BMPK BMTK BMLK等XXXXX洗卡母卡包含電子消費卡洗卡密鑰、廠商傳輸密鑰等XXXXX母卡認證卡包含母卡的控制密鑰，用來認證其他母卡商戶發(fā)卡母卡包含MPK、MTK、MLK等，用于發(fā)卡、充值等商戶PSAM卡商戶消費密鑰MPK （可能有金融IC卡GMPK ）電子消費卡DPK、DTK、DLK 等密鑰管理系統(tǒng)發(fā)卡流程如下:圖3 2 :發(fā)卡流程1

17、. 輸入種子碼單，生成 XXXXX主控母卡，洗卡母卡和母卡認證卡;2. 使用XXXXX主控母卡和母卡認證卡為商戶生成商戶發(fā)卡母卡；3. 使用商戶發(fā)卡母卡完成電子消費卡的發(fā)卡、充值等；4. 使用商戶發(fā)卡母卡完成電子消費 PSAM卡的發(fā)卡；3.6商戶聯(lián)合發(fā)卡的實現(xiàn)辦法商戶聯(lián)合發(fā)卡指為多個商戶發(fā)行的電子消費卡可以進行跨商戶的消費，并在日終在XXXX）進行交易的清算。商戶聯(lián)合發(fā)卡可有多種實現(xiàn)辦法：1. 在PSAM卡中包含 XXXXX電子消費卡主密鑰 BMPK，在消費時，將 BMPK進行兩級分散，就可以與所有消費卡進行雙向認證，實現(xiàn)跨商戶 交易；2. 為需要聯(lián)合發(fā)卡的商戶設(shè)定一個統(tǒng)一的商戶號，使這些商戶

18、使用相同的 MPK，實現(xiàn)跨商戶脫機交易，同時通過卡號的設(shè)置來區(qū)別不同的商戶， 保證清算的進行；3. 在PSAM卡中包含所有需聯(lián)合發(fā)卡的商戶的 MPK，在消費時選擇與消 費卡商戶號相同的MPK進行雙向認證。上述辦法中，第二種辦法是最可取得，實現(xiàn)起來非常簡單，幾乎不需要改動任何程序（除了清算部分），只需要從管理上確定聯(lián)合商戶號和卡號定義辦法，重發(fā)PSAM#和消費卡即可，而且該辦法還可以支持多個聯(lián)合商戶號。4卡片文件設(shè)計以下以GEMCLU卡片為例，設(shè)計電子消費卡的文件結(jié)構(gòu)4.1卡片結(jié)構(gòu)圖4 1 : GEMCLUB卡片文件結(jié)構(gòu)4.2公共信息文件（INFO）的設(shè)計卡片文件設(shè)計的關(guān)鍵是公共信息文件的設(shè)計，

19、其他文件都可以參照卡片廠商標(biāo)準(zhǔn)的文件結(jié)構(gòu)。公共信息文件結(jié)構(gòu):序號代碼名稱長度（字節(jié)）類型1MSN商戶號4BCD2ASN卡號10BCD3APP_VER應(yīng)用版本號1BCD4KEY_VER密鑰版本號1BCD5LOAD_CNT充值計數(shù)器2BCD6LOAD_LMT充值次數(shù)上限2BCD7RSV1保留110BCD8RSV2保留210BCD5發(fā)卡系統(tǒng)概要設(shè)計電子消費卡的發(fā)卡系統(tǒng)分以下功能模塊：1. 用戶卡的發(fā)卡：空白用戶卡創(chuàng)建文件，寫密鑰、寫信息、充值等2. 用戶卡的檢查：對發(fā)卡或充值后的用戶卡進行可用性（余額等）檢查3. 用戶卡的回收；讀取回收卡片的信息，清除卡片，生成回收文件4. 用戶卡的充值：對已回收的

20、卡片進行充值5. PSAM卡的發(fā)卡：支持 PBOC卡和非PBOC卡以下對各功能模塊進行詳細的描述：5.1用戶卡的發(fā)卡用戶卡的發(fā)卡指在空白用戶卡（剛出廠的卡片）中創(chuàng)建應(yīng)用所需的文件和寫 入必要的密鑰和信息，并進行充值，發(fā)卡需要由卡務(wù)系統(tǒng)提供發(fā)卡文件， 發(fā)卡結(jié) 束后，必須進行“用戶卡的檢查”。5.1.1 發(fā)卡流程以下是用戶卡發(fā)卡的流程圖:寫應(yīng)用信息圖5 1:發(fā)卡流程圖5.1.2 發(fā)卡文件結(jié)構(gòu)下圖是發(fā)卡文件的結(jié)構(gòu):FILEDRECORD_LE NSRECORDCHECK_SU M圖5 2:發(fā)卡文件結(jié)構(gòu)1. FILED :標(biāo)識文件類型，固定為“ FK”2. RECORD_LENS :發(fā)卡數(shù)量，2字節(jié)二

21、進制碼3. RECORD :卡片信息4. CHECK_SUM :前面所有信息的校驗碼，4字節(jié)二進制，算法CRC325.1.3 發(fā)卡信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)F表是卡片發(fā)卡信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):序號字段類型長度（字節(jié)）備注1卡號BCD102商戶號BCD43充值金額BCD4999999.994保留1BCD105保留2BCD10表5 - 1:發(fā)卡信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.2用戶卡的檢查用戶卡的檢查指對已發(fā)卡或充值的用戶卡進行卡片的正確性和可用性檢查， 可用性檢查包括：余額、卡號、商戶號等。檢查后生成用戶卡發(fā)卡或充值結(jié)果文 件，該文件提交給卡務(wù)系統(tǒng)，由卡務(wù)系統(tǒng)進行核對和記錄。因此，用戶卡發(fā)卡和 充值后必須進行用戶卡的檢查。5.2.

22、1 檢查流程以下是用戶卡檢查的流程圖:圖5 3 :檢查流程圖5.2.2 檢查結(jié)果文件結(jié)構(gòu)下圖是發(fā)卡文件的結(jié)構(gòu):FILEDRECORD_LE NSRECORDCHECK_SU M圖5 4:檢查結(jié)果文件結(jié)構(gòu)1. FILED :標(biāo)識文件類型，固定為“ JC”2. RECORD_LENS :發(fā)卡數(shù)量，2字節(jié)二進制碼3. RECORD :檢查結(jié)果信息4. CHECK_SUM :前面所有信息的校驗碼，4字節(jié)二進制，算法CRC325.2.3 檢查結(jié)果信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)F表是卡片檢查結(jié)果信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):序號字段類型長度（字節(jié)）備注1卡號BCD102商戶號BCD43余額BCD4999999.994結(jié)果代碼BCD2注4

23、 15保留1BCD106保留2BCD10表5 - 2:檢查結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)注41 :結(jié)果代碼2000正確發(fā)卡或充值2001未發(fā)卡或充值2002余額錯誤2003商戶號不符2004卡片錯誤2999其他錯誤5.3用戶卡的回收用戶卡的回收指將商戶送回的卡片進行統(tǒng)計和檢查，讀取卡片的卡號、余額 等信息，檢查卡片是否達到充值次數(shù)上限， 并生成卡片回收文件，供帳務(wù)系統(tǒng)進 行相應(yīng)處理。5.3.1 回收流程以下是用戶卡回收的流程圖：圖5 5:卡片回收流程圖5.3.2 卡片回收結(jié)果文件結(jié)構(gòu)下圖是發(fā)卡文件的結(jié)構(gòu):FILEDRECORD_LE NSRECORDCHECK_SU M圖5 6:卡片回收文件結(jié)構(gòu)1. FILED :標(biāo)識文件類型，固定為“ HS”2. RECORD_LENS :發(fā)卡數(shù)量，2字節(jié)二進制碼3. RECORD :卡片回收信息4. CHECK_SUM :前面所有信息的校驗碼，4字節(jié)二進制，算法CRC325.3.3 卡片回收信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)F表是卡片檢查結(jié)果信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):序號字段類型長度（字節(jié)）備注1卡號BCD102商戶號BCD43余額BCD4999999.994回收代碼BCD2注4 25保留1BCD106保留2BCD10表5 3 :卡片回收信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)注4 2:回收代碼3000正常回收3001沖值次數(shù)達到上限