文档介绍：硕士学位论文
(工程硕士)
轨道交通 IC 卡应用中密钥管理系统的
设计与实现
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF
KEY MANAGEMENT SYSTEM IN IC CARD
APPLICATION FOR RAIL TRAFFIC
张帅
2010 年 6 月
国内图书分类号: TP311 学校代码: 10213
国际图书分类号: 密级:公开
工程硕士学位论文
轨道交通 IC 卡应用中密钥管理系统的
设计与实现
硕士研究生:张帅
导师:刘秉权副教授
师导副:李果凤高级工程师
申请学位:工程硕士
科学:软件工程
所在单位:软件学院
答辩日期:2010 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classified Index: TP311
:
Dissertation for the Master ’s Degree in Engineering
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF
KEY MANAGEMENT SYSTEM IN IC CARD
APPLICATION FOR RAIL TRAFFIC
Candidate : Zhang Shuai
Supervisor : Associate Professor Liu Bingquan
Vice Supervisor : Li Guofeng
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality : Software Engineering
Affiliation : School of Software
Date of Defence : June, 2010
Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘要
本文以深圳市轨道交通清分中心系统集成项目中的密钥管理系统的建设为
背景,设计和实现了一套基于 3DES 算法的对称密钥管理系统,为轨道交通自动
售检票系统(Automatic Fare Collection ,以下简称 AFC)的密钥管理问题提供了
一种有效的解决方案。
IC 卡以其强大的安全防范技术、良好的读写能力和较大的数据存储能力,
而被广泛应用于城市轨道交通。由于现代加密算法的公开性,密钥管理成为 IC
卡应用系统安全的核心。密钥的管理包括从密钥的产生到销毁的各个方面,主要
包括密钥的产生、分配、存储和使用等。密钥管理系统是轨道交通清分中心系统
的核心子系统,承担着建立轨道交通 AFC 系统安全密钥体系、生成系统密钥、
发行密钥卡和进行密钥管理的任务。密钥管理系统是整个轨道交通 AFC 系统安
全的关键。
本文首先从研究、分析轨道交通 IC 卡应用所面临的安全问题入手,对轨道
交通密钥管理相关技术进行了研究,分析了密钥管理系统在轨道交通 AFC 系统
中的功能需求,确定了密钥管理系统的总体功能结构。包括:系统初始化、密钥
生成、密钥注入和系统维护。
接着按照密钥分级管理、“一次一密”、“一卡一密”等设计原则,对密钥管
理系统划分出密钥生成模块、密钥注入模块、读写器接口模块等功能模块。完成
了各级密钥的生成、IC 卡的密钥注入和发行、硬件接口函数等详细设计。其中,
深入分析了密钥卡及其控制卡的双向动态认证、主密钥读取的安全和密钥在内存
中的安全设计。
最后对密钥管理系统进行系统联调测试和兼容性测试,结果满足业务要求。
本文完成的密钥管理系统为轨道交通 AFC 系统提供了结构合理、安全可靠、
功能完善的 IC 卡安全管理体系,对于城市地铁、轻轨交通、高速公路收费等 IC
卡系统的密钥管理具有很好的参考价值。
关键词:轨道交通;IC 卡;密钥安全;对称密钥管理;3DES
I
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
Abstract
In order to develop a key management system for Shenzhen AFC clearing center
project, the paper design s and implement s a system of provincial-level key
management in IC card application by using 3DES algorithm of symmetric