數字化校園一卡通系統安全問題探討

文章出處：http://5052h112.com 作者： 人氣： 發表時間：2011年09月16日

    摘要：校園一卡通是數字化校園建設重要組成部分和基礎工程，為數字化校園提供了全面的數據采集網絡平臺．而安全性是校園一卡通系統的生命線。本文結合一卡通的建設在網絡安全性、硬件實體安全性、數據中心安全性及卡片安全性等幾個方面對校園一卡通系統安全性進行了討論。

    隨著網絡技術、計算機技術、數據庫技術以及智能卡技術的發展與成熟，各學校原有的消費和管理模式已不能適應新的發展要求，取而代之的是校園一卡通系統。所謂校園一卡通就是利用IC卡實現數據采集而建成的校園個人數據管理應用平臺，集證件管理、檔案管理、考勤管理、餐廳管理、公寓管理、機房管理及其他多種管理服務功能于一體，真正實現了”一卡在手，走遍校園”的目的。

    校園一卡通系統是數字化校園的基礎工程，是數字化校園系統的重要組成部分，也是教育信息化建設的基礎支撐點之一。校園一卡通系統涉及到大多數在校學習、工作和生活的人員，并為學校的教學、管理、門禁、餐飲及其它公共服務提供身份證明和支付手段，所以對安全性有非常高的要求，可以說，安全性是校園一卡通系統的生命線。

    本文根據大連醫科大學校園一卡通建設的實踐經驗，對校園一卡通系統的安全性進行了分析。

    1網絡安全

    在數字化校園的局域網中，用戶量大、病毒多而且擴散快，而一卡通系統對網絡要求比較高，如建立在局域網上，那么勢必導致較高風險，所以，大連醫科大學采用安全系數較高的一卡通專網，(校園一卡通網絡結構示意圖如圖所示)保證一卡通系統中數據只在本網絡中傳輸，并屏蔽其它網絡的干擾。

圖 校園一卡通結構示意圖

    2服務器的安全

    一卡通系統的核心服務器即一卡通身份認證服務器與核心數據庫服務器均采用高性能的HP服務器(如圖1)，并配備大容量的磁盤陣列、磁帶機和uPS。兩臺服務器同時連接磁盤陣列柜，且兩臺服務器之間通過心跳電纜進行連接，通過雙機熱備軟件完成監控和接管準備，以保證數據的安全性；磁帶與服務器相連，一方面定期數據備份，另一方面采用異地備份方式以備災難恢復。

    3一卡通數據安全

    一卡通數據安全包括數據存儲的安全和數據傳輸的安全。

    3．1數據存儲的安全性

    在系統中數據主要存儲在以下三個載體中：卡片、后臺數據庫、交易終端。這三個載體的數據存儲安全是整個系統數據存儲安全的關鍵。

    3．1．1卡片的安全性卡片采用一卡一密、一區一密的加密機制，防止被盜濫用。我們學校采用的是PHILIPs公司的非接觸式IC卡(S70)，該卡片本身具有非常高的安全性，Mifare 0ne卡物理破譯時間長。卡片分32個扇區，前16個扇區為一卡通數據區，后16個扇區為指紋信息存儲區。在出廠時通過加密算法生成出廠密鑰，防止偽卡的應用。在使用之前首先要注冊，注冊時先驗證出廠密碼，然后根據持卡人信息生成卡片密鑰，根據加密算法得出卡片的讀寫控制密鑰寫入卡內。任何試圖偽造卡片或更改卡片中的數據都是徒勞的。

    3．1．2后臺系統的數據安全一卡通系統采用suN Solaris操作系統以及Oracle 作為整個系統的后臺中心數據庫。Oracle 10．0數據庫平臺被廣大金融、證券、郵電業務處理系統所采用其安全性可靠，達到美國國防部安全標準c2級。為了達到更安全的目的，還采取了以下措施：①登錄授權管理。任何涉及到維護及直接或間接訪問數據庫的操作都必須通過相應的授權認證，未通過認證的人員是無權進行任何操作的；②采用磁盤鏡像技術。為保證數據存儲的安全，采用磁盤鏡像技術使所有的數據都能進行實時的備份，如果遇到原數據錯誤，會立即切換到備份數據，并修復被損數據；③采用雙機熱備技術。為了保證系統運行更加安全、可靠，我們選擇雙機熱備技術，這樣當一臺主機出現問題的時候，另一臺主機會立即啟動，接管全部工作；④ 大型數據庫系統及優良的數據庫設計。采用0racle等大型數據庫系統，為進一步提高數據處理能力、數據庫并發功能、數據的安全等各個方面提供了前提，同時在數據庫的設計上引入了很多先進的技術，優化了數據結構，在提高效率的同時也提高了安全性；⑤安全先進的數據庫備份技術。建立良好的數據庫備份機制，例如可以根據系統的需要采用物理與邏輯相結合的混合數據備份機制，既可以對整個數據庫做截止某一時間點的完全恢復，也可以對單張數據表的數據進行恢復。

    3．1．3交易終端POS機的數據安全為了確保POS機數據存儲的安全，每臺POS機有大量的存儲空間，可以保證17000筆交易記錄，260000個黑名單，確保系統出現重大故障脫機使用時間，并且在內部的數據存儲器空閑存儲空間不多時，POS機會自動產生提示信息；在內部的數據存儲器已經存滿時。POS機會自動報警并拒絕消費，保證已經存儲的數據安全可靠。存儲脫機交易流水信息時，在每條記錄中增加通過加密算法生成的校驗碼，以識別對數據存儲器的非法修改。

    3．2數據傳輸的安全性

    一卡通數據的傳輸都是通過與外界隔離的專有網絡來完成的。在數據傳輸時對傳輸的業務數據通過DES用動態密鑰進行加密，該動態密鑰是每日一變，所以即使通訊包被非法截獲，截獲者也是不可破解，更得不到正確的數據。 同時為了防止傳輸中的數據丟失，在交易終端與后臺間建立了多重對帳體制，即在交易終端上傳交易記錄后，還要將上傳的總數、脫機交易明細、聯機交易明細再與后臺進行對帳，來最大限度地防止數據的丟失。

    4終端設備的安全性

    POS機處于系統的最前端，直接面向持卡人和商戶的終端設備，其穩定性和可靠性直接關系到一卡通系統的安全與否，所以在我校的一卡通系統中，終端設備均具有防偽卡功能，卡片與設備進行雙向認證，系統不識別未注冊的卡或者其他系統發行的卡、以及被列人黑名單的卡和無權限的卡都不能使用。對于POS機每筆交易明細記錄都有流水號，所有交易帳目均帶校驗功能。POS機采用雙CPU機制(一個負責讀寫卡，另一個負責數據通訊)和雙FLASH數據存儲方式；另外終端機與管理系統保持信息互換，在一卡通專用網絡不通的情況下，具有數據緩存功能，保證服務繼續進行；每臺終端POS機都采用TCP/IP端口號，便于設備的監控和管理。

    圈存機是另一個終端設備，它的核心任務是將持卡人的銀行卡賬戶中的金額轉移到持卡人的校園卡賬戶和校園卡中。由于圈存操作的時間較長，為防止因持卡人在操作過程中從圈存機取出校園卡，圈存機應在感應到校園卡被取出后立刻中止整個操作。如果出現因校園卡在圈存過程中被取出而造成的持卡人銀行卡金額已扣除，但是未寫人校園卡的情況，圈存機將自動報警并產生相應的操作記錄，以便管理人員將已扣除但未增加的金額加到持卡人的校園卡中。協議連接，設備具有唯一的內部地址和端口號，便于設備的監控和管理。

    5配置防病毒服務器。裝載瑞星網絡版殺毒軟件和防火墻

    瑞星網絡版殺毒軟件能兼容Windows 9x/ME/NT/2000/XP及UNIX等多種操作系統。它具有應用特征值掃描、行為模式分析(BMAT)和腳本判定(SVM)這三重查殺毒引擎。當任何一個終端染毒，該軟件都會配合網絡設備自動隔離進行清除病毒，清毒后重新接入網絡；防火墻只允許核準了的合法的數據包進出，對宏病毒、特洛伊木馬、黑客程序等都會在不影響網絡性能的情況下對網絡進行全面地實時監控，監測各種病毒入口，提供遠程病毒報警手段，確保用戶在瀏覽網頁時不被惡意網頁病毒干擾和破壞，從而提供對內外部攻擊和錯誤操作的實時保護。由此可見，瑞星網絡殺毒軟件功能很強，且版本可隨年限升級。

    6持卡人安全防范意識

    保障持卡人利益是考核一卡通的安全性的一重要參數。我校一卡通系統從以下幾個方面做到持卡人的利益保障。

    ①首先在網上發布了一卡通的使用方法及注意事項；在發卡同時向每位同學發放了帶有使用說明的卡片，加強同學對使用一卡通的認識及重視程度；②根據持卡人設置，當一次消費或一天累計消費超過一定額度時，系統將啟用個人消費密碼。這樣也保證了丟失卡且未及時掛失的同學損失降為最小；③掛失實時生效：掛失可分為電話語音掛失、圈存機掛失、卡務中心掛失、網上掛失。一經掛失，在各個終端上立即生效；④ 學校在一卡通使用率高的場所都安裝了監控器，如有任何關于一卡通使用的疑慮都可以帶著一卡通中心打印的消費流水單去監控中心調出對應的錄像，充分保證了校園一卡通的安全使用。

    隨著校園一卡通系統的不斷向前發展，新的安全問題將會不斷出現，安全矛盾日益激化，用戶卡、終端設備的安全隱患更加突出，我們只有不斷發現問題，解決問題，才能讓一卡通系統得到更廣泛的應用。《醫學信息》（大連醫科大學現代教育技術部 任洪琴，辛萍，張兵兵，戴冶）

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