CN101604404A - 一种可更新的通用智能卡及其***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可更新的通用智能卡及其***和方法。所述智能卡包括：接口单元，用于所述智能卡与***设备之间的通信；存储单元，其存储对应于多于一个应用的用户密钥和相应的算法；应用管理单元，用于在经由所述接口单元接收到用户命令时，识别相应的应用，并指示密码计算单元进行密码计算；在经由所述接口单元接收到更新信息时，识别相应的应用并对存储单元中所存储的相应信息进行更新；密码计算单元，基于来自所述应用管理单元的指示以及存储单元所存储的相应用户密钥和算法，计算所述用户的密码并经由所述接口单元提供给用户。

Description

一种可更新的通用智能卡及其***和方法

技术领域

本发明涉及智能卡领域，更具体地，涉及用于身份识别的可更新的通用智能卡，以及应用此类智能卡的***及相关方法。

背景技术

智能卡(Smart Card)也叫IC卡，它是一种带有微处理器和存储器等微型集成电路芯片的、具有标准规格的卡片。智能卡遵循相应的标准，例如ISO7816。其中，ISO7816标准规定了智能卡的外形、厚度、触点位置、电信号、协议等。按照智能卡所遵循标准的不同，其接口可以有ISO7816、SD、USB等不同的形式。随着智能卡的迅速发展，已经应用于银行、电信、交通、社会保险、电子商务等众多领域，IC电话卡、金融IC卡、社会保险卡和手机中的SIM卡等等都属于智能卡的范畴。

目前，智能卡以及采用智能卡技术的安全芯片(也被称为安全卡)可为用户提供针对某一特定应用的身份识别。例如，智能卡中存储有静态密码，用户可通过智能卡提供的静态密码登录到特定的应用服务器。但是，由于此类密码是静态的，如果没有包含特殊字符则容易通过穷举法等来破解，所以此类智能卡提供的安全性比较低。而且，当密码被更新时，用户需要更换智能卡，这也造成较大的浪费。

另一种为用户提供身份识别的方式是，网络服务器经由网络通过移动终端为用户提供动态密码。这是通过短消息的方式来提供一次性密码以便用户进行登录。但是，这种方式依赖于移动通信网络，并受到网络质量和安全性的限制，而且产生了一定的通信成本，同时也增加了网络负载。

目前还存在一种广泛使用的安全卡，如图1所示。该设备具有用于显示最新口令的显示界面，并内置有电池、时钟以及用户专有密钥。其与安全服务器同步，并根据当前的时间与安全卡中的与用户有关的密钥信息结合，通过RSA加密算法计算登录密码，以便向用户提供用于网络银行等的一次性密码用于身份识别。使用时，当用户以该密码进行登录之后，服务器端采用同步的时间作为因子进行同样的运算。如果服务器所计算出的密码与用户所输入的密码相同，则用户可登录特定的应用，否则登录失败。该设备的缺点是，用户不能够对其进行操作，只能使用其提供的密码信息。而且，由于其内置的算法仅针对单一应用，并且不可充电，因此，用户往往由于使用了多个应用而需要拥有多个安全卡，这也带来了成本上的浪费。

此外，现有技术中通常以时间作为因子来进行用户的身份验证。这种情况下，如果客户端与服务器之间的时间信息不同步，则口令就无法与服务器同步，这往往导致登录失败。而且，用户所得到的登录密码通常在一定时间内有效，例如1分钟，如果该密码被非法用户截获并迅速进行登录操作，则可能登录成功，导致用户的安全性受到威胁。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种可更新的通用智能卡，以解决或者至少缓解现有技术中的上述问题。

根据本发明的一方面，提供了一种可更新的通用智能卡，包括：

接口单元，用于所述智能卡与***设备之间的通信；

存储单元，其存储对应于多于一个应用的用户密钥和相应的算法；

应用管理单元，用于在经由所述接口单元接收到用户命令时，识别相应的应用，并指示密码计算单元进行密码计算；在经由所述接口单元接收到更新信息时，识别相应的应用并对存储单元中所存储的相应信息进行更新；

密码计算单元，基于来自所述应用管理单元的指示以及存储单元所存储的相应用户密钥和算法，计算所述用户的密码并经由所述接口单元提供给用户。

可选地，所述应用管理单元被进一步配置为通过接口单元向所述用户提供应用管理界面，以便进行下列中的至少一项操作：应用的选择、更新、添加、删除。

可选地，所述存储单元存储有用户关于相应应用的登录次数。

可选地，所述密码计算单元以所述用户密钥和所述用户的登录次数为因子，基于相应的算法计算用于用户的密码。

优选地，如果针对相应应用用于验证用户的服务器以相同的所述用户密钥和不大于所述用户的登录次数为因子，基于相同的算法计算出的密码与所述密码计算单元计算出的密码相同，并且上述两登录次数之间的差值在预定的范围内，则所述用户通过验证。

可选地，对所述用户密钥和/或相应的算法的更新由所述用户或者针对相应应用用于验证用户的服务器发起。

可选地，所述***设备为移动终端、膝上型计算机、桌上型计算机、便携式移动终端、mp3、mp4设备中的至少一种。

可选地，所述智能卡具有显示装置、用户操作装置。

可选地，所述智能卡具有电池和/或外界电源。

可选地，所述算法为下列中的至少一种：RSA、DSA、AES、DES、3DES、IDEA、MD5、Comp128、Cave、Milenage。

其中，所述智能卡为具有ISO7816接触式或ISO14443非接触式接口的智能卡；或SD卡或USB接口的具备智能卡功能的装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种承载有智能卡的设备，其包括：

接口单元，通过该接口单元所述设备能够经由网络与其他设备进行通信；

前述任一种智能卡；

其中，通过所述设备的接口单元对所述智能卡进行更新。

优选地，所述更新包括下列中的至少一项：用于应用的用户密钥，用于应用的相应算法，应用的增加，应用的删除。

优选地，所述***设备为移动终端、膝上型计算机、桌上型计算机、便携式移动终端、mp3、mp4设备中的至少一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种对可更新的通用智能卡提供的识别信息进行验证的***，包括：

验证服务器，用于针对相应的应用对用户进行身份验证；

前述任一智能卡；

其中，所述验证服务器通过接收自所述智能卡的用户识别信息对用户进行验证。

可选地，所述验证服务器主动地，或基于来自所述智能卡的请求，对其进行更新。

优选地，所述智能卡和所述验证服务器均以所述用户密钥和所述用户的登录次数为因子，基于相应的算法计算用于用户的密码。

优选地，如果所述验证服务器以不大于所述用户的登录次数计算出与所述智能卡相同的密码，并且上述两登录次数之间的差值在预定的范围内，则所述用户通过验证。

一种通过可更新的通用智能卡对用户进行身份验证的方法，包括步骤：

在所述智能卡收到来自用户的需要用于某一应用的用户密码的指令时，识别相应的应用，并基于所存储的相应的用户密钥和算法，计算所述用户的密码并将其提供给用户；

用户将收到的密码提供给针对该应用的用于验证用户的服务器；

服务器对所述密码进行验证；

其中，所述智能卡在接收到更新信息时，能够进行相应的更新。

优选地，所述智能卡和所述验证服务器均以所述用户密钥和所述用户的登录次数为因子，基于相应的算法计算用于用户的密码。

优选地，如果所述验证服务器以不大于所述用户的登录次数计算出与所述智能卡相同的密码，并且上述两登录次数之间的差值在预定的范围内，则所述用户通过验证。

根据本发明的方案，提供了可更新的、存储有针对多于一个应用的信息的智能卡。而且，通过配置智能卡以用户密钥和登录次数为因子来计算用户密码，并仅在服务器端使用相应的验证机制，增强了用户身份识别过程中的安全性。从而，本发明的优选方案既解决了传统用户身份验证方式的安全问题又解决了效率问题。

此外，本发明的智能卡既可以自身包含显示和交互(例如键区、软键盘等输入装置)设备(优选地还可包括电池、电源等供电装置)，又可以借助***设备进行显示和交互。这样，本发明将显示等与安全无关的操作与密钥存储与计算等安全敏感的操作相分离，使得安全敏感的操作进能够由智能卡来执行，而其他的操作则可以转移到各种能够与智能卡进行接口的***设备上。这样，方便用户利用现有设备进行操作，从而显著地降低了成本。

附图说明

结合附图通过下文的详细说明，本发明的上述方面和优点、特性以及其他优点和特征将变得明显，其中：

图1示出了现有技术中的一种智能卡；

图2示例性示出了根据本发明的智能卡能够应用于其中的网络环境；

图3示例性示出了一种根据本发明的智能卡的示意图；

图4示例性示出了一个根据本发明的一实施例的方法流程图；

图5示例性示出了一个根据本发明验证方法的流程图。

具体实施方式

下面，将结合附图对本发明进行进一步的详细说明。其中，附图以及下文的具体实例仅仅出于说明目的，均为示例性的，不应当被理解为对本发明的限制。

图2示例性示出了一种网络环境，其中可以应用本发明的智能卡。如图2所示，图2中的智能卡中存储有用于某一应用的用户密钥和算法。所述用户密钥和算法是预定的，可以是在智能卡出厂前存储并可被更新，也可以是在使用过程中由相应的身份验证服务器下发的。智能卡可以通过所存储的用户密钥和算法，计算出用于与该算法对应的应用的用户密码。存储有上述信息的智能卡，在本实例中为SIM卡，可以借助***设备，例如手机，在用户发出需要密码的指令之后，将所计算出的用户密码显示并提供给用户。随后，用户通过手机，或者其他终端设备使用所获得的用户密码进行登录操作。这里，用户的相关登录请求被发送给网络应用服务器，并进而转发给身份验证服务器，由其对用户的身份进行验证。如果验证通过，则用户登录成功。

可选地，上文所提到的下发可以由相应的身份验证服务器下发，也可以由客户端向相应的验证服务器发出请求。

可选地，图2中的SIM卡能够向用户提供应用管理界面，该界面可显示智能卡所存储的所有算法所对应的应用。可选地，用户可以通过该界面进行应用的选择，并向智能卡发出需要用于该应用的密码的指令。此外，该界面还可以向用户提供增加、删除应用的功能，以及更新用于某一应用的用户密钥、算法等功能。

需要注意的是，尽管图2中仅示出了一个网络应用服务器和身份验证服务器，但是本领域技术人员能够理解，实际应用中可能存在数量较多的各种服务器，而不是限于图中所示的数量。此外，图中的网络应用服务器和身份验证服务器是示例性的，根据实际应用的需要，上述服务器可由一台服务器来实现。容易理解，图2中的SIM卡也可以由ISO7816接触式或ISO14443非接触式等接口的智能卡、SD卡或USB等接口形式的具备智能卡功能的装置等来实现。类似地，PC终端也可以由手机、移动终端、桌上型计算机、便携式移动终端、mp3、mp4设备中的至少一种等多种设备来实现。可选地，可通过承载智能卡的***设备来识别智能卡的用户，以便对其进行所需/必要的计费。例如，当所述***设备为手机时，可以通过手机号码来识别用户，以便根据应用环境的需要对与该手机绑定的智能卡的使用进行计费。

图3示例性示出了一种根据本发明的智能卡的示意图。其包括：接口单元，用于智能卡与***设备之间的通信；存储单元，用来存储与若干应用对应的用户密钥和相应的算法；应用管理单元，用于在经由所述接口单元接收到用户需要用户密码的命令时，识别相应的应用，并指示密码计算单元进行密码计算，在经由接口单元接收到更新信息时，识别相应的应用并对存储单元中所存储的相应信息进行更新；密码计算单元，基于来自应用管理单元的指示以及存储单元中存储的相应用户密钥和算法，计算用户的密码并经由接口单元提供给用户。

其中，为了用户使用方便，所述应用管理单元还可以向用户提供上文提到的应用管理界面。

需要注意的是，图3所示的智能卡结构是示例性的，显然，除了所示出的部件，该智能卡还可以包括为了满足特定需要而提供某些功能的其他部件。

图4示例性示出了一个根据本发明的一实施例的方法流程图。

首先，根据本发明的智能卡存储有身份验证服务器为用户生成的用户密钥以及预定的加密算法。其中，该智能卡可以根据需要存储关于多个应用的用户密钥和算法。用户下发需要某一应用的密码时，在步骤401，在智能卡处将收到来自用户的指令，此后智能卡识别相应的应用，并基于所存储的相应的用户密钥和算法，计算用户的密码并将其提供给用户。优选地，智能卡以所存储的密钥和登录次数计数值Ac，以及用户识别代号等作为因子，基于对应于该应用的算法计算出用户本次登录用密码。在步骤402，用户将收到的密码提供给针对该应用的用于验证用户的服务器。在步骤403，服务器响应用户的登录请求，验证用户本次登录用密码的正确性。

图5示例性示出了一个根据本发明验证方法的流程图。其中，在客户端，智能卡以所存储的密钥和登录次数计数值Ac作为因子，基于对应于该应用的算法计算出用户本次登录用密码。

在步骤501，身份验证服务器查询预先存储的该用户密钥，登录次数计数器值As等因子信息，以及相应的算法，并基于上述因子通过所述算法计算该用户的本次登录密码。在步骤502，身份验证服务器将计算的登录密码与收到的用户密码进行对比，如果一致则反馈用户身份验证成功信息。如果不一致，则在步骤503，由计数器As取大于当前计数As一定数量的值来计算登录密码，如果有一致的值并且As＜Ac，则说明用户智能卡计数器Ac与服务器计数器As不同步，按照产生一致密码的As值重置As，并反馈身份验证成功信息，步骤504。如果没有一致的值，则反馈用户身份验证失败，步骤505。可选地，身份验证服务器在通过用户身份验证之后将计数器值增1，否则维持计数器值不变。

下面，将举例说明上述验证方式：

智能卡和服务器端预定安全加密算法(例如3DES)以及用户密钥K。这里，该算法为对称算法，智能卡和服务器均采用相同的用户密钥K，与登录次数计数器值作为因子，通过预定算法得到本次登录用的密码。

在智能卡端通过算法得到的登录密码为Pc＝f3des(K，Ac)；

在身份验证服务器端通过算法得到的登录密码为Ps＝f3des(K，As)；

用户在登录到相应的服务器并输入Pc后，服务器将Pc与Ps比对，如果不一致则由计数器As取大于当前计数As一定数量的值As’试算登录密码Ps’。如果某个Ps’与Pc一致则根据当时的As’同步As，并反馈身份验证成功，否则反馈身份验证失败。

容易理解，在计数过程中，客户端的智能卡可每计算一次用户密码则登录次数增1；验证服务器可每成功登陆一次计数器加1，登陆失败不改变计数器值。

由上述可见，通过图5所示的验证方法，即便是客户端用于本次登录的密码被非法用户截取，也不能用于下次登录操作。而且，只有非法用户早于真正用户向服务器发起验证请求的情况下，用户安全才会收到威胁。因为只有在验证服务器端的计数器值小于客户端的计数器值的情况下，验证服务器才会确定密码的不一致是由双方的计数器值不同步引起的，才会使用户通过验证。因此，本发明的验证方法及其对应的密码计算方法增强了安全性。

需要注意的是，上述密码计算和验证方法中所涉及的算法不限于提及的3DES、RSA等算法，本领域技术人员能够理解，随着技术的发展，任何有关验证服务器所采用的针对特定应用的算法都可用于本发明。

由上述说明可见，本发明通过在智能卡中存储预定的针对不同应用的用户密钥、算法等信息，使得智能卡能够向用户提供动态生成的用户密码。而且，本发明的智能卡通过其接口可借助***设备进行信息更新，如增加、修改、删除关于一个或一个以上的应用的信息，如更新用户密钥、相应的算法、计数器值等等。从而本发明的智能卡可以随着技术的发展，适应相应应用自身的安全保障机制，例如网上银行、网上聊天、邮件、通讯录等应用。

本发明的智能卡指各种类型的为用户提供身份识别信息的智能IC卡以及利用智能卡技术为用户提供身份识别信息的装置。

尽管上文结合附图描述了本发明的实施例，但是应当注意，上述说明仅仅是示例性的，不应当理解为对本发明的限制。本领域技术人员能够理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可对上述实施例进行各种修改、变型、改进，其落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种可更新的通用智能卡，包括：

接口单元，用于所述智能卡与***设备之间的通信；

存储单元，其存储对应于多于一个应用的用户密钥和相应的算法；

应用管理单元，用于在经由所述接口单元接收到用户命令时，识别相应的应用，并指示密码计算单元进行密码计算；在经由所述接口单元接收到更新信息时，识别相应的应用并对存储单元中所存储的相应信息进行更新；

密码计算单元，基于来自所述应用管理单元的指示以及存储单元所存储的相应用户密钥和算法，计算所述用户的密码并经由所述接口单元提供给用户。

2.如权利要求1所述的智能卡，其中，所述应用管理单元被进一步配置为通过接口单元向所述用户提供应用管理界面，以便进行下列中的至少一项操作：应用的选择、更新、添加、删除。

3.如权利要求1或2所述的智能卡，其中，所述存储单元存储有登录次数，所述密码计算单元以所述用户密钥和所述用户的登录次数为因子，基于相应的算法计算用户的密码。

4.如权利要求3所述的智能卡，其中，如果针对相应应用用于验证用户的服务器以相同的所述用户密钥和不大于所述用户的登录次数为因子，基于相同的算法计算出的密码与所述密码计算单元计算出的密码相同，并且上述两登录次数之间的差值在预定的范围内，则所述用户通过验证。

5.如权利要求1或2所述的智能卡，其中，对所述用户密钥和/或相应的算法的更新由所述用户或者针对相应应用用于验证用户的服务器发起。

6.如权利要求1或2所述的智能卡，其中，所述***设备为手机、移动终端、膝上型计算机、桌上型计算机、便携式移动终端、mp3、mp4设备中的至少一种；和/或通过所述***设备来识别所述智能卡的用户以便对其进行计费。

7.一种承载有智能卡的设备，其包括：

接口单元，通过该接口单元所述设备能够经由网络与其他设备进行通信；

如权利要求1至6中任一权利要求所述的智能卡；

其中，通过所述设备的接口单元对所述智能卡进行更新。

8.如权利要求11所述的设备，其中，所述更新包括下列中的至少一项：用于应用的用户密钥，用于应用的相应算法，应用的增加，应用的修改，应用的删除。

9.一种对可更新的通用智能卡提供的识别信息进行验证的***，包括：

验证服务器，用于针对相应的应用对用户进行身份验证；

如权利要求1至6中任一权利要求所述的智能卡；

其中，所述验证服务器通过接收自所述智能卡的用户识别信息对用户进行验证。

10.一种通过可更新的通用智能卡对用户进行身份验证的方法，包括步骤：

在所述智能卡收到来自用户的需要用于某一应用的用户密码的指令时，识别相应的应用，并基于所存储的相应的用户密钥和算法，计算所述用户的密码并将其提供给用户；

用户将收到的密码提供给针对该应用的用于验证用户的服务器；

服务器对所述密码进行验证；

其中，所述智能卡在接收到更新信息时，能够进行相应的更新。

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