Atm機鑒偽儀主板程序安全處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及銀行設(shè)備程序處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種具有加密程序，防止程 序或代碼被篡改或添加，驗證程序來源的合法性、實現(xiàn)程序解密加載和安全更新功能的ATM 機鑒偽儀主板程序安全處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，金融安全成為備受關(guān)注的問題。其中，ATM機在金融領(lǐng) 域及銀行業(yè)務(wù)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，保證ATM機設(shè)備上的軟硬件安全尤為重要。
[0003] ATM機鑒偽儀的程序安全是ATM機安全的重要因素，但是，目前尚無可確保ATM機 鑒偽儀主板程序安全的處理方法，該問題已經(jīng)成為困擾ATM安全技術(shù)開發(fā)領(lǐng)域的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的ATM機鑒偽儀主板程序存在的安全 隱患的不足，提供了一種具有加密程序，防止程序或代碼被篡改或添加，驗證程序來源的合 法性、實現(xiàn)程序解密加載和安全更新功能的ATM機鑒偽儀主板程序安全處理方法。 陽〇化]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0006] 一種ATM機鑒偽儀主板程序安全處理方法，所述主板包括相互通信的處理器、板 載存儲器和國密安全忍片，所述主板程序存儲于板載存儲器中；包括通信握手流程、程序明 文加密流程、簽名數(shù)據(jù)計算流程、數(shù)據(jù)源認(rèn)證和數(shù)據(jù)完整性檢測流程，程序密文解密流程；
[0007] (1-1)所述通信握手流程包括如下步驟：
[0008] (1-1-1)處理器向國密安全忍片發(fā)出讀取序列號的請求，國密安全忍片自動生成 序列號SN,處理器采用3DES對稱加密算法對SN進(jìn)行加密并得到S化；
[0009] (1-1-2)處理器向國密安全忍片發(fā)出讀取隨機數(shù)的請求，國密安全忍片返回隨機 數(shù)RN,處理器W S化作為密鑰，采用3DES對稱加密算法對RN進(jìn)行加密得到RN。；
[0010] (1-1-3)處理器向國密安全忍片發(fā)出驗證請求，國密安全忍片將R化與利用本地預(yù) 存密鑰生成的加密數(shù)據(jù)RN'。作對比，若RN。= RN'。，則握手成功，國密安全忍片返回握手 成功信息；否則，國密安全忍片返回握手失敗信息；
[0011] (1-2)所述程序明文加密流程包括如下步驟：
[0012] (1-2-1)上位機利用四維動態(tài)反饋混濁系統(tǒng)，偽隨機地從存儲在板載存儲器中的 程序明文化ta中抽取部分?jǐn)?shù)據(jù)pData ;
[0013] (1-2-2)上位機向國密安全忍片發(fā)出加密請求，并將pData發(fā)送給國密安全忍片， 國密安全忍片利用密鑰Key,m4,采用SM4對稱加密算法加密pData得到pData。，國密安全忍 片將pData。返回給上位機，上位機將pData?；靥畹皆恢蒙杉用艹绦蚧痶a。。
[0014] 首先，處理器、上位機與國密安全忍片通信的過程是受控的，在通信開始前必須通 過一次驗證合法身份的"握手"操作，握手成功才能繼續(xù)通信，否則，國密安全忍片認(rèn)為該次 訪問非法而拒絕進(jìn)一步的加解密請求。
[0015] 其次，存儲器上保存的加密程序是上位機通過與搭載國密安全忍片的開發(fā)板通 信，發(fā)送SM4加密請求對程序明文數(shù)據(jù)進(jìn)行對稱分組加密來產(chǎn)生的。
[0016] 在本發(fā)明中，考慮到實際系統(tǒng)運行中，特別是在程序解密加載環(huán)節(jié)要求較短的時 間消耗，滿足嵌入式設(shè)備快速啟動的要求。在進(jìn)行SM4加密前，借助四維動態(tài)反饋超混濁系 統(tǒng)來偽隨機地抽取明文數(shù)據(jù)中的部分內(nèi)容，再對抽取出來的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后原位 回填到原始數(shù)據(jù)中。
[0017] 再次，在與國密安全忍片成功握手后，需要對待解密的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)源認(rèn)證和數(shù) 據(jù)完整性檢測。在本發(fā)明中，該功能借助于國密局標(biāo)準(zhǔn)算法中的SM3雜湊算法和SM2楠圓 曲線非對稱算法來實現(xiàn)。在處理器端，對加密數(shù)據(jù)進(jìn)行SM3雜湊獲取摘要，再把摘要更新 到國密安全忍片，然后提取隨加密程序一起發(fā)布的簽名，并發(fā)起驗證請求；在國密安全忍片 端，用提前存儲的處理器公鑰來解密簽名，還原摘要信息作對比驗證。通過SM2非對稱加解 密機制實現(xiàn)了數(shù)據(jù)源的認(rèn)證，并且結(jié)合雜湊摘要來檢測數(shù)據(jù)完整性。
[0018] 最后，在程序加載運行過程中，利用SM4對稱算法解密抽取加密數(shù)據(jù)，然后原位回 填，完成解密操作并加載運行。對于程序的認(rèn)證更新，首先更新數(shù)據(jù)也是經(jīng)過超混濁系統(tǒng)抽 取和SM4加密處理過的，安全更新的全過程同樣要經(jīng)過握手驗證、數(shù)據(jù)源認(rèn)證和數(shù)據(jù)完整 性幾個操作，只是將最后的解密加載變?yōu)槲募奶鎿Q更新。
[0019] 在整個安全方案中，板載存儲器中只保存程序的密文，對于程序的加載和更新需 要完成上述安全步驟，從程序源頭保證了 ATM系統(tǒng)的安全，保證了設(shè)備中的敏感數(shù)據(jù)和銀 行網(wǎng)絡(luò)及后臺數(shù)據(jù)庫的安全。
[0020] 本發(fā)明利用國密安全忍片的硬件加解密和認(rèn)證功能，保護(hù)ATM機設(shè)備上軟件加 載、運行和版本更新的安全性，防止非法入侵者獲取程序明文數(shù)據(jù)進(jìn)行敏感信息嗅探和反 編譯，防止未授權(quán)通信和加載，防止被篡改、偽造或偽裝的惡意程序（如木馬、病毒、惡意代 碼片段等）替代設(shè)備正常程序，從而杜絕非法入侵者控制ATM設(shè)備，提高了儲戶的賬戶信息 和資金安全，為銀行網(wǎng)絡(luò)和后臺數(shù)據(jù)庫的安全提供了可靠基礎(chǔ)。
[0021] 因此，本發(fā)明具有保護(hù)ATM機設(shè)備的軟件加載、運行和版本更新安全性，防止非法 入侵者獲取程序明文數(shù)據(jù)，防止未授權(quán)通信和加載，防止被篡改、偽造或偽裝的惡意程序替 代正常程序，杜絕非法入侵者控制ATM機，提高了儲戶的賬戶信息和資金安全，為銀行網(wǎng)絡(luò) 和后臺數(shù)據(jù)庫的安全提供了可靠基礎(chǔ)的特點。
[0022] 作為優(yōu)選，所述簽名數(shù)據(jù)計算流程包括如下步驟：
[0023] (2-1)上位機向國密安全忍片發(fā)出散列加密請求并將pData。發(fā)送給國密安全忍 片，國密安全忍片采用SM3雜湊密碼算法對pData。進(jìn)行加密，生成摘要化Sh;
[0024] (2-?上位機向國密安全忍片發(fā)出非對稱加密請求，國密安全忍片采用SM2楠圓 曲線非對稱加密算法，利用私鑰Keypuv加密化Sh生成簽名Sign。
[00巧]作為優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)源認(rèn)證和數(shù)據(jù)完整性檢測流程包括如下步驟：
[00%] (3-1)處理器向國密安全忍片發(fā)送啟動化Sh請求，國密安全忍片應(yīng)答OK后，轉(zhuǎn)入 步驟（3-。；
[0027] (3-2)處理器向國密安全忍片發(fā)送更新請求，并將pData。發(fā)給國密安全忍片，國密 安全忍片利用pData。更新并生成摘要化Sh';
[0028] (3-3)處理器向國密安全忍片發(fā)送完成請求，當(dāng)國密安全忍片返回0K，摘要信息 更新成功；
[0029] (3-4)處理器向國密安全忍片發(fā)送SM2驗簽請求，并將簽名Sign發(fā)送到國密安全 忍片，國密安全忍片利用公鑰Keypub解密Sign得到化shd，當(dāng)化sh'與化shd-致，數(shù)據(jù)源 認(rèn)證和數(shù)據(jù)完整性檢測完成。
[0030] 作為優(yōu)選，所述程序密文解密流程包括如下步驟：
[0031] (4-1)處理器向國密安全忍片發(fā)送SM4解密請求，并將APP密文pDatae發(fā)給國密 安全忍片，國密安全忍片利用密鑰Key,m4對PDatae進(jìn)行解密，得到pDatad并將pDatad返回 給處理器；
[0032] (4-2)處理器利用四維動態(tài)反饋混濁系統(tǒng)確定回填位置，將pDatad回填，復(fù)原并得 到程序明文化tad。
[0033] 作為優(yōu)選，當(dāng)對主板中的程序進(jìn)行更新時，依次進(jìn)行如下操作：
[0034] 處理器和國密安全忍片重復(fù)步驟（1-1-1)至（1-1-3)進(jìn)行通信握手，處理器和國 密安全忍片重復(fù)步驟（3-1)至（3-4)進(jìn)行數(shù)據(jù)源認(rèn)證和數(shù)據(jù)完整性檢測，處理器用更新程 序數(shù)據(jù)替換存儲器中保存的程序密文數(shù)據(jù)。
[0035] 作為優(yōu)選，所述上位機利用四維動態(tài)反饋混濁系統(tǒng)，偽隨機地從存儲在存儲器中 的程序明文化ta中抽取部分?jǐn)?shù)據(jù)pData，包括如下具體步驟：
[0036](6-1)設(shè)定初始秘鑰（X。，y。，Z。，W。，k)，Data中包括n行數(shù)據(jù)，n= 4m，m> 8,上 位機在第i行數(shù)據(jù)中抽取第X。數(shù)據(jù)，在第i+1行數(shù)據(jù)中抽取第y。數(shù)據(jù)，在第i+2行數(shù)據(jù)中 抽取第Z。數(shù)據(jù)，在第i+3行數(shù)據(jù)中抽取第W。數(shù)據(jù)，i的初始值為1，使X=X。，y=y。，Z= Z〇,W=W〇;
[0037] (6-2)使i值增加4,當(dāng)i<n時，利用公式<
'計算x'，y'，z' 和W'，使迭代賦值X=X'，y=y'，Z=z'，W=W';當(dāng)i