医疗保险IC卡密钥管理系统技术设计 |
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关键字:医疗保险IC卡 密钥 摘 要:为保证全省医疗保险系统的安全使用、保证信息不被侵犯,应在系统实施前建立起一套完整的密钥管理系统。 1. 密钥管理系统技术方案 1.1. 密钥管理系统的设计前提 密钥管理是密码技术的重要环节。在现代密码学中,在密码编码学和密码分析学之外,又独立出一支密钥管理学。密钥管理包括密钥的生成、分配、注入、保管、销毁等环节,而其中最重要的就是密钥的分配。IC卡的密钥管理机制直接关系到整个系统的安全性、灵活性、通用性。密钥的生成、发行、更新是系统的一个核心问题,占有非常重要的地位。 为保证全省医疗保险系统的安全使用、保证信息不被侵犯,应在系统实施前建立起一套完整的密钥管理系统。 密钥管理系统的设计目标是在安全、灵活的前提下,可以安全地产生各级主密钥和各类子密钥,并将子密钥安全地下发给子系统的发卡中心,用来产生SAM卡、用户卡和操作员卡的各种密钥,确保以上所有环节中密钥的安全性和一致性,实现集中式的密钥管理。在全省内保证各个城市能够发行自己的用户卡和密钥卡,并由省级管理中心进行监控。 1.2. 密钥管理系统的设计方法 1.2.1. 系统安全的设计:本系统是一个面向省级医疗保险行业、在各个城市进行应用的系统,系统最终所发行的卡片包括SAM卡和用户卡。SAM卡将放在多种脱机使用的设备上;用户卡是由用户自己保存与使用并存储用户的基本信息和电子资金信息。系统设计的关键是保障系统既具有可用性、开放性,又具有足够的安全性。本系统密钥的存储、传输都是使用智能卡来实现的,因为智能卡具有高度的安全性。用户卡(提供给最终用户使用的卡片)上的密钥根本无法读出,只是在达到一定的安全状态时才可以使用。SAM卡(用来识别用户卡的认证密钥卡)中的密钥可以用来分散出用户卡中部分脱机使用的密钥,但也无法读出。各级发行密钥母卡上的密钥在达到足够的安全状态时可以导出,但导出的密钥为密文,只有送到同类的卡片内才可以解密。本系统的安全机制主要有卡片的物理安全、智能卡操作系统的安全、安全的算法、安全的密钥生成与存储、密钥的安全传输与分散、保障安全的管理措施与审计制度。 1.3. 系统功能 密钥管理系统的目标就是安全地产生各级主密钥和各类子密钥,并将子密钥安全地下发给子系统的发卡中心,用来产生SAM卡、用户卡和操作员卡中的各种密钥,确保以上所有环节中密钥的安全性和一致性,实现集中式的密钥管理。系统通过IC卡硬件、IC卡操作系统、合理的密钥管理系统设计、严格的安全管理规定来实现以上目标。 密钥管理系统是IC卡应用系统中最重要的环节,主要功能有密钥的产生、分配、使用、更新和销毁。 密钥的生成:产生省级各类主密钥和市级各类子密钥;产生用户卡和操作员卡的各种密钥。密钥生成主要由三种形式结合使用:使用安全可靠、快速的软件生成方法;使用卡片存储密钥;使用加密机生成密钥。在密钥生成过程中,必须在安全、保密的环境下进行。 密钥管理系统主要分为两大模块:省级密钥管理模块,市级密钥管理模块。 省级密钥管理模块的主要功能是产生省级主密钥,并为各城市产生城市主密钥,以密钥卡的形式传输到各城市,同时在密钥卡上记录发卡信息以便跟踪审计,密钥卡的文件结构和使用方法以书面形式记载。 市级密钥管理模块的主要功能是生成SAM卡、生成和安装用户卡上的各种密钥并且初始化用户卡。 1.4. 密钥管理系统的运行与管理地点的设置 考虑到全省发行统一的医疗保险IC卡的要求,密钥管理系统应在省医疗保险基金管理中心运行与管理。其中生成母密钥的密码应在省劳动和社会保障厅封存。 1.5. 密钥管理系统的总体功能结构 1) 母密钥生成模块 该模块负责生成医疗保险系统的根密钥(即母密钥),只能在省医疗保险基金管理中心使用与控制。在完成二级密钥的生成后,应将母密钥卡进行封存。母密钥的生成必须在高度安全保密的情况下进行,并由少数人进行管理。生成母密钥的种子由相关各部门的主要负责人输入,然后再使用安全算法进行处理,最终生成医疗保险系统的母密钥。母密钥生成之后,分成多个载体进行保存和使用。 存放到IC卡中生成母密钥卡(密钥不可见)用于生成二级密钥卡,并且每张母密钥卡都受到PIN和外部认证密钥卡的保护,也就是说在生成母密钥卡的同时也给每张母密钥卡生成一个PIN和外部认证密钥,且相对应生成外部认证密钥卡,在使用母密钥卡生成二级密钥时,首先输入个人密码,然后母密钥卡和外部认证卡进行双向认证,达到使用母密钥的安全条件后才可以使用母密钥生成下级密钥。 密钥种子必须以书面的形式严格保密存储且必须分开由几个人各掌管一部分。 母密钥的作用是生成二级密钥。 2) 二级密钥生成模块 用母密钥根据医疗保险系统的要求,生成二级密钥。二级密钥包括:发卡主密钥、市级主密钥(为16个地/州/市各生成一个市级主密钥)、省级应用主密钥。该级别的密钥由省医疗保险基金管理中心使用与保管。 发卡主密钥的作用:用于生成与发卡相关的各级功能密钥,即发放密钥、挂失密钥、补办密钥、注销密钥、充值密钥、查询密钥。 3) 发卡密钥生成模块:该模块将按要求生成各个市的发卡密钥。 4) 市级密钥生成模块:该模块将按要求,用本市的市级主密钥生成相应的各种应用密钥。 5) 省级应用级密钥生成模块:该模块将按要求,用省级应用主密钥生成省级各种应用密钥。 6) 密钥管理:该模块将按要求,对所有密钥的生成、发放进行记录与管理,并负责各种密钥卡的挂失、注销、黑名单、补办等管理。 1.6. 密钥的安全特性 1) 密钥的装载 2) 密钥的访问 3) 密钥的属性:密钥的使用都有一定的限制,必须满足密钥属性的要求。 1.7. 密钥的生成流程 1.8. 系统的发卡流程 1) IC卡生产发行过程的安全机制 当省或城市向卡厂订购卡片时,制造商使用传输密钥装入测试合格的IC卡芯片内制成卡片,运送省级或城市IC管理中心。传输密钥用来控制IC卡的安全传输,以防止卡片在生产商和省级或城市之间运送时被替换。 2) 发卡流程 用来发行用户卡的IC卡由指定的用户卡制造商提供。省级或市级给每个授权的用户卡制造商发放一张用户卡传输主密钥卡,卡厂将传输主密钥装入测试合格的IC卡芯片内制成卡片,再运送市级IC卡应用管理中心。
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