U1卡：M1卡升级CPU卡的解决之道

 M1是“Mifare One”的简称，是荷兰恩智浦/飞利浦推出的非接触式IC卡，又称射频卡。2008年，德国研究员亨里克•普洛茨（Henryk Plotz）和弗吉尼亚大学计算机科学在读博士卡尔斯滕•诺尔（Karsten Nohl）成功地破解了恩智浦半导体的Mifare（非接触智能卡）经典芯片的安全算法。故此，IC卡系统面临严重的安全威胁，如何从根本上解决这个安全漏洞，防止危害的发生，是目前行业亟待思考及解决的重要问题。纵观我国，共有近200多个城市应用了不同规模的公用事业IC卡系统，发卡量过亿张，而且这些IC卡用途不一，范围广泛，因此，严重威胁我国城市公用事业IC卡系统的安全。解决M1卡漏洞的问题迫在眉睫。权衡利弊，防范Mifare one算法破解可行的解决方案就是升级改造现有IC卡系统，并逐步将逻辑加密卡替换为CPU卡。

    算法是如何被破解的

    亨里克•普洛茨和卡尔斯滕•诺尔利用反向工程方法，第一步，将MifareClassic芯片进行逐层分析，然后附以RFID读卡器，得到芯片每层布线图，从而分析出芯片中逻辑单元。第二步，确定其中关键的加密部分，关键的加密逻辑主要由寄存器串逻辑、异或逻辑组成，第三步，重新生成电路。

U1卡: M1卡的升级方案

    针对M1卡加密被破解，北京工业大学微电子有限公司提出了M1的解决方案，该方案对现有系统进行改造升级是比较容易实现的智能卡芯片解决方案。具体解决方案如下：第一，U1卡升级方案。U1卡芯片装载了国密局加密算法，是低成本的CPU非接触卡，该卡使用的是自有知识产权的加密算法，发挥CPU卡的优势，最大程度的保护项目的安全。另外一方面，作为M1卡的升级产品，低成本是U1卡努力追求的目标。第二，软件升级方案。软件的解决方案使用具有中国自有知识产权的加密算法，针对M1卡的安全隐患，所开发的升级软件，可有效提高了M1卡的系统安全性能，是现有广泛使用的M1卡系统的一个安全升级方案。

    U1芯片结构图：

    U1卡的优势

    该方案的主要优点是不用换卡并且费用低廉。我国有过亿张的M1卡，其应用在公交、地铁、社区及小额消费等领域，而且持卡人纷繁复杂，如果要换掉这过亿的M1卡，来采用更加高级的加密智能卡，显然实现起来困难重重，而且付出的代价也是相当巨大的。U1卡的方案优势就在于在原有的基础上进行改良，采用自有知识产权的加密算法提高其安全性能，而且该方案的整个改良过程都在以减少成本为前提。所以，U1卡能够很好解决M1出现的安全性能问题。