密钥管理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种密钥管理方法及系统，远程下载主密钥，避免POS终端需要集中下载主密钥后才能布放到商户，减少物流成本和维护成本。远程下载密钥时，KMS系统使用对称算法加密需要传输的密钥，保证只有对应POS终端才能解密加密后的密钥，保证数据传输的高全性。在双向认证的时候，POS终端的应用程序并不能够接触到需要远程下装到POS终端中的明文密钥，只能接触到该密钥的密文形式，从而确保了安全转载。此过程中使用到传输加密密钥和认证密钥，由POS终端产生，通过非对称算法和对称算法方式密文传输到KMS系统中，解密过程均在硬件加密机中进行，保证密钥安全性。

【技术实现步骤摘要】
密钥管理方法及系统
本专利技术涉及电子支付领域，尤其涉及一种设备端的密钥管理方法及系统。
技术介绍
银行卡(BANKCard)作为支付工具越来越普及，通常的银行卡支付系统包括销售点终端(PointOfSale，POS)、POS收单系统(POSP)、密码键盘(PINPAD)和硬件加密机(HardwareandSecurityModule，HSM)。其中POS终端能够接受银行卡信息，具有通讯功能，并接受柜员的指令完成金融交易信息和有关信息交换的设备；POS收单系统对POS终端进行集中管理，包括参数下载，密钥下载，接受、处理或转发POS终端的交易请求，并向POS终端回送交易结果信息，是集中管理和交易处理的系统；密码键盘(PINPAD)是对各种金融交易相关的密钥进行安全存储保护，以及对PIN进行加密保护的安全设备；硬件加密机(HSM)是对传输数据进行加密的外围硬件设备，用于PIN的加密和解密、验证报文和文件来源的正确性以及存储密钥。个人标识码(PersonalIdentificationNumber，PIN)，即个人密码，是在联机交易中识别持卡人身份合法性的数据信息，在计算机和网络系统中任何环节都不允许以明文的方式出现；终端主密钥(TerminalMasterKey，TMK)，POS终端工作时，对工作密钥进行加密的主密钥，加密保存在系统数据库中；POS终端广泛应用于银行卡支付场合，比如厂商购物、酒店住宿等，是一种不可或缺的现代化支付手段，已经融入人们生活的各种场合。银行卡，特别是借记卡，一般都由持卡人设置了PIN，在进行支付过程中，POS终端除了上送银行卡的磁道信息等资料外，还要持卡人输入PIN供发卡银行验证持卡人的身份合法性，确保银行卡支付安全，保护持卡人的财产安全。为了防止PIN泄露或被破解，要求从终端到发卡银行整个信息交互过程中，全程对PIN进行安全加密保护，不允许在计算机网络系统的任何环节，PIN以明文的方式出现，因此目前接受输入PIN的POS终端都要求配备密钥管理体系。POS终端的密钥体系分成二级：终端主密钥(TMK)和工作密钥(WK)。其中TMK在WK更新过程中，对WK进行加密保护。每台POS终端与POS之间共享唯一的TMK，必须要有安全保护，保证只能写入设备并参与计算，不能读取；TMK是一个很关键的根密钥，如果TMK被截取，工作密钥就比较容易被破解，将严重威胁银行卡支付安全。所以能否安全下载TMK到POS终端，成为整个POS终端安全性的关键。下面归纳现有的TMK下载方案如下：1、密钥母POS方案：用户在POS收单系统硬件加密机和密钥母POS输入一样的传输加密密钥。POS终端通过密钥母POS向POS收单系统发起终端主密钥下载请求，POS收单系统驱动硬件加密机随机生成终端主密钥，并用传输加密密钥加密传输给密钥母POS，密钥母POS用传输加密密钥解密后再传输给POS终端，POS终端获得终端主密钥明文，保存到POS终端密码键盘，从而实现POS终端和POS收单系统之间终端主密钥的同步。2、IC卡解密方案：用户在POS收单系统硬件加密机和IC卡中注入一样的传输加密密钥。用户将IC卡插入POS终端，POS终端向POS收单系统发起终端主密钥下载请求，POS收单系统驱动硬件加密机随机生成终端主密钥，并用传输加密密钥加密传输给POS终端，POS终端用IC卡中的传输加密密钥解密终端主密钥密文，获得终端主密钥明文，保存到POS终端密码键盘，从而实现POS终端和POS收单系统之间终端主密钥的同步。上述两种方案都有以下缺点：终端主密钥明文出现在安全设备之外，为防范密钥泄露风险，终端主密钥的下载必须控制在管理中心的安全机房进行，通过人工集中下载终端主密钥。从而带来“维护中心机房工作量大；设备出厂后需要运输到管理中心安全机房下载密钥才能部署到商户，运输成本上升；为了集中下装密钥，需要大量的人手和工作时间，维护成本大、维护周期长”等问题。目前也有一种远程密钥下载方案：该方案POS收单系统调用硬件加密机产生一对公私钥，POS终端调用密码键盘随机生成主密钥TMK，并用POS收单系统的公钥进行加密后上传给TMS，TMS调用硬件加密机并用私钥解密TMK后存储，用TMK加密工作密钥下载给POS终端。该方案有以下缺点：POS收单系统对POS终端缺少身份鉴别，无法防止伪终端连接POS收单系统下载终端主密钥；POS终端缺少对POS收单系统的身份鉴别，无法防止伪POS收单系统下载伪终端主密钥。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种密钥管理方法，包括：MTMS系统调用第一硬件加密机产生公钥Pu和私钥Pr，将私钥Pr存储在第一硬件加密机中并将公钥Pu发送至POS终端安全模块中；MTMS系统调用第一硬件加密机、KMS系统调用第二硬件加密机，分别在各自的硬件加密机中将MTMS权限分量及KMS权限分量合成保护密钥PK和MAC密钥MAK，并且将所述保护密钥PK和MAC密钥MAK一并存储在第一硬件加密机和第二硬件加密机中；操作终端控制POS终端在安全模块中产生传输密钥TK并保存在POS终端的安全模块中，其中，传输密钥TK由传输加密密钥TEK和认证密钥AUK构成；POS终端在安全模块中使用公钥Pu加密传输密钥TK生成第一传输密钥密文Ctk_Pu；POS终端将第一传输密钥密文Ctk_Pu和终端序列号SN通过操作终端发送至MTMS系统；MTMS系统将接收到的终端序列号SN和第一传输密钥密文Ctk_Pu关联地存储在SN-Key_MTMS数据库中；MTMS系统调用第一硬件加密机使用私钥Pr解密第一传输密钥密文Ctk_Pu获得传输密钥TK，然后使用保护密钥PK加密传输密钥TK并使用MAC密钥MAK计算MAC值，生成第二传输密钥密文Ctk_pk；MTMS系统将终端序列号SN和第二传输密钥密文Ctk_pk发送给KMS系统；KMS系统将MTMS系统发送的终端序列号SN和第二传输密钥密文Ctk_pk关联地存储在SN-TK_KMS数据库中；POS终端将终端序列号SN和下载主密钥申请发送至KMS系统；KMS系统接收到POS终端发送的终端序列号SN和下载主密钥申请后，查询与终端序列号SN对应的第二传输密钥密文Ctk_pk；KMS系统调用第二硬件加密机使用MAC密钥MAK对查询到的第二传输密钥密文Ctk_pk校验MAC合法性，如果校验通过，使用保护密钥PK解密第二传输密钥密文Ctk_pk获得传输密钥TK并将其存储在所述第二硬件加密机中；KMS系统获得传输密钥TK后调用第二硬件加密机使用认证密钥AUK与POS终端进行双向认证，如果认证通过，KMS系统调用第二硬件加密机使用传输加密密钥TEK加密终端主密钥TMK生成主密钥密文Ctmk并将主密钥密文发送至POS终端；POS终端接收到KMS系统发送的主密钥密文Ctmk后使用传输加密密钥TEK解密主密钥密文Ctmk获得终端主密钥TMK并存储在安全模块中。其中，所述MTMS系统调用第一硬件加密机产生公钥Pu和私钥Pr，将私钥Pr存储在第一硬件加密机中并将公钥Pu发送至POS终端安全模块中具体包括：MTMS系统调用第一硬件加密机产生公钥Pu和私钥Pr，将私钥Pr存储在第一硬件加密机中并记录私钥Pr在第一硬件机密机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密钥管理方法，其特征在于，包括：MTMS系统调用第一硬件加密机产生公钥Pu和私钥Pr，将私钥Pr存储在第一硬件加密机中并将公钥Pu发送至POS终端安全模块中；MTMS系统调用第一硬件加密机、KMS系统调用第二硬件加密机，分别在各自的硬件加密机中将MTMS权限分量及KMS权限分量合成保护密钥PK和MAC密钥MAK，并且将所述保护密钥PK和MAC密钥MAK一并存储在第一硬件加密机和第二硬件加密机中；操作终端控制POS终端在安全模块中产生传输密钥TK并保存在POS终端的安全模块中，其中，传输密钥TK由传输加密密钥TEK和认证密钥AUK构成；POS终端在安全模块中使用公钥Pu加密传输密钥TK生成第一传输密钥密文Ctk_Pu；POS终端将第一传输密钥密文Ctk_Pu和终端序列号SN通过操作终端发送至MTMS系统；MTMS系统将接收到的终端序列号SN和第一传输密钥密文Ctk_Pu关联地存储在SN‑Key_MTMS数据库中；MTMS系统调用第一硬件加密机使用私钥Pr解密第一传输密钥密文Ctk_Pu获得传输密钥TK，然后使用保护密钥PK加密传输密钥TK并使用MAC密钥MAK计算MAC值，生成第二传输密钥密文Ctk_pk；MTMS系统将终端序列号SN和第二传输密钥密文Ctk_pk发送给KMS系统；KMS系统将MTMS系统发送的终端序列号SN和第二传输密钥密文Ctk_pk关联地存储在SN‑TK_KMS数据库中；POS终端将终端序列号SN和下载主密钥申请发送至KMS系统；KMS系统接收到POS终端发送的终端序列号SN和下载主密钥申请后，查询与终端序列号SN对应的第二传输密钥密文Ctk_pk；KMS系统调用第二硬件加密机使用MAC密钥MAK对查询到的第二传输密钥密文Ctk_pk校验MAC合法性，如果校验通过，使用保护密钥PK解密第 二传输密钥密文Ctk_pk获得传输密钥TK并将其存储在所述第二硬件加密机中；KMS系统获得传输密钥TK后调用第二硬件加密机使用认证密钥AUK与POS终端进行双向认证，如果认证通过，KMS系统调用第二硬件加密机使用传输加密密钥TEK加密终端主密钥TMK生成主密钥密文Ctmk并将主密钥密文发送至POS终端；POS终端接收到KMS系统发送的主密钥密文Ctmk后使用传输加密密钥TEK解密主密钥密文Ctmk获得终端主密钥TMK并存储在安全模块中。...

【技术特征摘要】
2013.03.15 CN 201310084653.81.一种密钥管理方法，其特征在于，包括：MTMS系统调用第一硬件加密机产生公钥Pu和私钥Pr，将私钥Pr存储在第一硬件加密机中并将公钥Pu发送至POS终端安全模块中，所述MTMS系统为物料追溯系统；MTMS系统调用第一硬件加密机、KMS系统调用第二硬件加密机，分别在各自的硬件加密机中将MTMS权限分量及KMS权限分量合成保护密钥PK和MAC密钥MAK，并且将所述保护密钥PK和MAC密钥MAK一并存储在第一硬件加密机和第二硬件加密机中，所述KMS系统为密钥管理系统；操作终端控制POS终端在安全模块中产生传输密钥TK并保存在POS终端的安全模块中，其中，传输密钥TK由传输加密密钥TEK和认证密钥AUK构成；POS终端在安全模块中使用公钥Pu加密传输密钥TK生成第一传输密钥密文Ctk_Pu；POS终端将第一传输密钥密文Ctk_Pu和终端序列号SN通过操作终端发送至MTMS系统；MTMS系统将接收到的终端序列号SN和第一传输密钥密文Ctk_Pu关联地存储在SN-Key_MTMS数据库中；MTMS系统调用第一硬件加密机使用私钥Pr解密第一传输密钥密文Ctk_Pu获得传输密钥TK，然后使用保护密钥PK加密传输密钥TK并使用MAC密钥MAK计算MAC值，生成第二传输密钥密文Ctk_pk；MTMS系统将终端序列号SN和第二传输密钥密文Ctk_pk发送给KMS系统；KMS系统将MTMS系统发送的终端序列号SN和第二传输密钥密文Ctk_pk关联地存储在SN-TK_KMS数据库中；POS终端将终端序列号SN和下载主密钥申请发送至KMS系统；KMS系统接收到POS终端发送的终端序列号SN和下载主密钥申请后，查询与终端序列号SN对应的第二传输密钥密文Ctk_pk；KMS系统调用第二硬件加密机使用MAC密钥MAK对查询到的第二传输密钥密文Ctk_pk校验MAC合法性，如果校验通过，使用保护密钥PK解密第二传输密钥密文Ctk_pk获得传输密钥TK并将其存储在所述第二硬件加密机中；KMS系统获得传输密钥TK后调用第二硬件加密机使用认证密钥AUK与POS终端进行双向认证，如果认证通过，KMS系统调用第二硬件加密机使用传输加密密钥TEK加密终端主密钥TMK生成主密钥密文Ctmk并将主密钥密文发送至POS终端；POS终端接收到KMS系统发送的主密钥密文Ctmk后使用传输加密密钥TEK解密主密钥密文Ctmk获得终端主密钥TMK并存储在安全模块中。2.根据权利要求1所述的一种密钥管理方法，其特征在于，所述MTMS系统调用第一硬件加密机产生公钥Pu和私钥Pr，将私钥Pr存储在第一硬件加密机中并将公钥Pu发送至POS终端安全模块中具体包括：MTMS系统调用第一硬件加密机产生公钥Pu和私钥Pr，将私钥Pr存储在第一硬件加密机中并记录私钥Pr在第一硬件机密机中的索引号，将公钥Pu发给CA中心；MTMS系统从CA中心获得生成的工作证书HsmWCRT并保存在数据库中，工作证书HsmWCRT是使用根证书HsmRCRT对公钥Pu签名生成；操作终端从MTMS系统数据库获得工作证书HsmWCRT，并将工作证书HsmWCRT发送至POS终端；POS终端使用烧片预装的根证书HsmRCRT验证工作证书HsmWCRT的合法性；验证通过后POS终端从工作证书HsmWCRT提取公钥Pu并保存在安全模块中。3.根据权利要求2所述的一种密钥管理方法，其特征在于，所述POS终端将第一传输密钥密文Ctk_Pu和终端序列号SN通过操作终端发送至MTMS系统，MTMS系统将接收到的终端序列号SN和第一传输密钥密文Ctk_Pu关联地存储在SN-Key_MTMS数据库中具体包括：POS终端将第一传输密钥密文Ctk_Pu和终端序列号SN发给操作终端；操作终端对接收到的第一传输密钥密文Ctk_Pu和终端序列号SN进行打包并使用操作员卡进行签名，以及将经过签名的第一传输密钥密文Ctk_Pu和终端序列号SN发送至MTMS系统；MTMS系统校验签名的合法性，如果合法，将终端序列号SN和第一传输密钥密文Ctk_Pu关联地存储在SN-Key_MTMS数据库。4.根据权利要求3所述的一种密钥管理方法，其特征在于，还包括步骤：MTMS系统从SN-Key_MTMS数据库中提取需要发送的终端序列号SN和第一传输密钥密文Ctk_Pu,并验证签名的合法性，如果合法，则执行所述MTMS系统调用硬件加密机使用私钥Pr解密第一传输密钥密文Ctk_Pu获得传输密钥TK步骤。5.根据权利要求3所述的一种密钥管理方法，其特征在于，KMS系统获得传输密钥TK后调用第二硬件加密机使用认证密钥AUK与POS终端进行双向认证具体包括：POS终端产生第一随机数Rnd1并将第一随机数Rnd1发送至KMS系统；KMS系统接收第一随机数Rnd1后产生随机数第二Rnd2，调用第二硬件加密机使用认证密钥AUK加密第一随机数Rnd1获得第一随机数密文Crnd1，将第一随机数密文Crnd1和第二随机数Rnd2发送给POS终端；POS终端使用认证密钥AUK解密接收到的第一随机数密文Crnd1获得第三随机数Rnd1’，判断第三随机数Rnd1’与第一随机数Rnd1是否一致：如果第三随机数Rnd1’与第一随机数Rnd1一致，POS终端使用认证密钥AUK加密第二随机数Rnd2生成第二随机数密文Crnd2，并将第二随机数密文Crnd2发送给KMS系统；KMS系统调用第二硬件加密机使用认证密钥AUK解密接收到的第二随机数密文Crnd2获得第四随机数Rnd2’，判断第四随机数Rnd2’与第二随机数Rnd2...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏文龙，孟陆强，姚承勇，陈瑞兵，
申请(专利权)人：福建联迪商用设备有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35