高速公路ETC卡籤之我見9-常見算法



本部分主要介紹下高速公路ETC卡籤所涉及的主要算法，包括子密鑰推導、MAC計算以及過程密鑰，具體如後描述。

1.  子密鑰推導（密鑰分散）

子密鑰推導包括左半部分推導、右半部分推導以及合併三個環節。

1. 左半部分的推導方法

推導雙倍長 DPK左半部分的方法：

• 將應用序列號（分散係數）的最右16個數字作爲輸入數據

• 將MPK 作爲加密密鑰

• 用MPK 對輸入數據進行Triple DES運算

 

1. 右半部分的推導方法

推導雙倍長DPK右半部分的方法：

• 將應用序列號（分散係數）的最右16個數字的求反作爲輸入數據

• 將MPK 作爲加密密鑰

• 用MPK 對輸入數據進行TripleDES運算

1. 合併

DPK = DPK_L || DPK_R

最終得到的DPK即爲MPK的子密鑰（分散結果）。

2.  MAC計算

MAC，即報文鑑別碼，按照如下的方式使用單重或三重DES加密方式產生MAC：

• 第一步：取8個字節的16進制數字‘0’或者 4字節隨機數+4字節’0’（由業務類型確定）作爲初始變量。

• 第二步：按照順序將以下數據串聯在一起形成數據塊：

• 第三步：將該數據塊分成8字節爲單位的數據塊，標號爲D1、D2、D3和D4等。最後的數據塊有可能是1-8個字節。

• 第四步：如果最後的數據塊長度是8字節的話，則在其後加上16進制數字’80 00 00 00 00 00 00 00 ’，轉到第五步。 如果最後的數據塊長度不足8字節，則在其後加上16進制數字’80’，如果達到8字節長度，則轉入第五步；否則在其後加入16進制數字’0’直到長度達到8字節。

• 第五步：對這些數據塊使用相應的密鑰進行加密。根據密鑰的長度採用Single DES或Triple DES。

• 第六步：最終得到是從計算結果左側取得的4字節長度的MAC（或TAC）。

用長度爲16字節的密鑰產生MAC

 

用長度爲8字節的密鑰產生MAC

 

3.  過程密鑰產生

過程密鑰是在交易過程中用可變數據產生的單倍長密鑰。過程密鑰產生後只能在某過程/交易中使用一次。

下圖描述了 EP進行消費交易時產生過程密鑰的機制。這方法也用於不同交易類型的過程密鑰的產生，但輸入的數據取決於不同的交易類型。