一種基于多應用智能卡的MMB—CAS支付模型

文章出處：http://5052h112.com 作者：鄭江東 ，鄧中亮 ，陳慶方 ，王 昕   人氣： 發表時間：2011年10月07日

    1 引 言

    隨著移動多媒體廣播技術的不斷發展，基于智能卡的條件接收技術在移動多媒體廣播領域的應用正成為研究的熱點。MMB —CAS(Mobile Multimedia Broadcasting—Conditional Access System)中，在實現條件接收的同時，如何完成電子支付是目前急需解決的問題之一。

    單應用智能卡能夠提供的服務單一，無法較好地滿足跨行業服務，在MMB—CAS中的應用很有限。多應用智能卡技術可以將多個應用發布在一張智能卡上而互不影響，在為用戶提供多種服務的同時，減少數據冗余，降低使用成本，提高新應用發布效率，為用戶攜帶、使用和管理智能卡提供便利。

    本文基于多應用智能卡在MMB—CAS中的應用前景，提出了一種MMB—CAS支付模型，包括卡內應用模型及系統支付應用模型，并給出了系統支付流程，本模型能夠在條件接收的同時，實現電子支付功能，較好地滿足廣播運營商、移動運營商和銀行合作的運營模式。

    2 MMB—CAS卡內應用模型

    2．1 模型結構

    Java卡是SUN公司推出的面向智能卡的一種Java體系結構，Java卡能夠以非常靈活的方式支持卡片多應用以及卡片發行后的應用添加和刪除。Java卡的防火墻和對象共享訪問機制可以有效實現不同應用之間的隔離及數據共享，通過安全通道和會話密鑰，可以實現卡片與終端之間的保密通信。對于Java卡在應用的下載、刪除、個人化、卡片生命周期管理等方面的定義，請參照Global Platform 規范。基于Java卡的技術特點，本文提出了MMB—CAS卡內應用模型。模型結構如圖1所示。 

    (1)COS(Chip Operation System)：主要負責對底層存儲器管理及I／O通信，對上層軟件提供支持，保證卡內應用與底層硬件隔離，與系統分離

    (2)EAM —C(Encryption and Authorization Module—Client)：處理ECM (Entitlement Control Message)、EMM(Entitlement Management Message)等信息，為上層應用提供基本的PIN服務、基本加密算法服務、基于密碼的認證協議服務及通信信道數據加密服務。

    (3)EPM —C(Electronic Purse Module—Client)：處理EPM信令，管理帳戶信息、實現電子錢包功能。

    (4)CA—C(Conditional Access—Client)：從EAM— C中獲取CW (Control Word)，對加擾的數據進行解擾。

    (5)ELSE：其他應用模塊。

    2．2 卡內EPM —C安全機制,EPM —C通過與EPM —S(Electronic Purse Module—Server)及其發行的授權載體互操作，實現其增值、消費、控制管理和記錄回傳等功能。EPM 邏輯圖如圖2所示。 

    其中，EAM —C為EPM —C提供安全通道：所有進入EPM —C的指令需要在EAM —C處解密；所有外出EPM —c的信息也要經過EAM —c的加密處理。EPM —C和EAM—C安全共存，不能相互非法調用和越界訪問。EPM 信令是EPM —S向EPM —C發送的控制管理命令及其相關數據。EPM信令使用EMM加密傳輸，在可靠尋址的前提下，保證傳輸的機密性。EPM 信令載荷中應包括偽隨機數、時間戳和相關的MAc信息。

    3 MMB～CAS系統支付模型

    3．1 模型結構

    該模型的設計基于MMB—CAS的網絡特性及其卡內應用模型。移動多媒體廣播具有單向廣播網絡和雙向網絡的特性。在僅有單向廣播網絡情況下，MMB—CAS可通過廣播授權信息的方式進行用戶授權，結合使用加密授權與電子錢包功能，通過終端本地交互方式實現用戶自授權；在單向廣播網絡與雙向網絡情況下，MMB—CAS可通過雙向網絡以前端與終端點對點交互方式向用戶授權。本文模型中，MMB-CAS只使用雙向網絡傳輸授權管理信息、電子錢包記錄等，而不是用雙向網絡傳輸業務，業務信息靠廣播網傳輸。模型結構如圖3所示。 

    (1)遠端包括銀行支付系統和SMS(Subscriber． Management System)系統，終端包括支付軟件和終端CAS，分別負責卡片電子錢包和條件接收與上層之間的通信。

    (2)實現支付的關鍵在于遠端SMS與卡內賬戶信息保持同步。

    (3)上行鏈路主要依靠GPRS／CDMA或Internet等雙向網絡進行通信；下行鏈路既可以通過上述雙向網絡，又可以通過廣播網絡進行授權操作。

    3．2 支付流程

    (1)用戶通過支付處理機構與SMS交易。

    (2)SMS根據用戶相關交易信息，將對應EPM信令用EMM 打包，通過單向廣播網或雙向網絡發送給終端。

    (3)終端支付模塊將接收到的EMM 交給卡內EAM —C驗證解密。

    (4)EAM —C將解密出來的EPM 信令交給EPM～ C處理。

    (5)EPM—C根據EPM信令作相應處理。

    (6)EPM—C處理結束，返回EPM 回傳信令。

    (7)EPM 回傳信令經過卡內EAM—C加密后，返回給終端支付模塊。

    (8)終端支付模塊將根據返回的EPM 回傳信令，通過雙向網絡，以EPM記錄回傳給SMS。

    (9)SMS根據回傳的EPM記錄，向用戶回傳交易結果。

    支付流程圖如圖4所示。 

    3．2 模型分析

    (1)應用的高安全性和隱私性。與電子錢包和條件接收相關的用戶信息、交易數據、運營商的密鑰信息、數據的解擾等的處理都在卡片內部完成，保證重要的數據不為第三方讀取，降低了系統被破解的可能性。

    (2)提供多應用的安全保障機制。卡內模型中的各個應用被防火墻隔離，只能在規定的安全域內運行，電子錢包與條件接收之間各自數據保持獨立性，除了公共信息，其他信息不能越界訪問。
    (3)本文模型安全性依賴于各個應用的獨立和PIN碼、密鑰的獨立保密性，安全不取決于處理流程的保密，而是取決于數據的獨立和密碼的保密性。

    (4)保證數據的同步性。模型設計基于系統單／雙向網絡特性，實現卡內電子錢包、條件接收等相關信息與遠程SMS同步，以保證運營商和用戶利益。

    (5)卡片的優化設計。卡片在各個上層應用下面設計了一個通用EAM—C模塊，用以提供基本的認證、加解密服務，EPM—C、CA—C等的數據和指令，都經過EAM —C加解密處理。充分利用了Java卡已有技術特點，把各個應用在通信時需要對數據和指令進行認證、加解密的部分獨立出來，減少了各個應用在這方面的重復工作，避免了資源的浪費，在保證卡內應用具有較高安全性的同時，也降低了卡的開發成本。

    (6)該模型完全適用廣播運營商、移動運營商和銀行合作的運營模式。該模式能充分利用三家已有資源，通過優勢互補，實現共贏，是今后移動多媒體廣播業務發展的主流模式口。

    與已有模型比較見表1。 

    4 結語

    本文基于多應用智能卡在MMB—CAS中的應用前景，提出了一種MMB—CAS卡內應用模型及系統支付應用模型，卡內模型及系統模型的設計符合GlobalPlatform 規范和CMMB(China Mobile Muhimedia Broadcasting)標準，在條件接收的同時能實現電子支付，較好地滿足了MMB—CAS在支付方面的需求。目前，卡內模型已在普天智能存儲卡中得到應用，系統支付模型也被應用于數字電視條件接收支付方案。本文模型下一步的目標是研究設計EAM —C與上層應用之間的內部通信協議。

    (作者單位：1．北京郵電大學電子工程學院北京 ；2．北京郵電大學繼續教育學院北京 )