IC卡預付費電表的安全性探討

引言 

    充滿喜氣的雞年春節剛過，上班的*天在網上看到一則“罕見的特大盜竊國家電力能源案”相關新聞，稱一名天津某電力電子廠工人，利用其在單位偶爾發現的“寫卡程序”，結合單位報廢的舊電卡，充入電量后進行非法個人牟利，竊電額度達40萬度之巨，天網恢恢終被法辦。

    預付費電度表的安全性是否存在巨大隱患呢？此案件的發生將有可能引發社會各界對預付費電表安全性的系統思考。

    作為一名具有多年電度表行業工作經驗的工作者，我認為我們不能因噎廢食，因為一棵樹木而放棄整個森林，而應有必要、有責任向社會公眾介紹IC卡預付費電度表的相關知識，提高社會公眾對IC卡預付費電度表的了解，同時也呼吁業內IC卡預付費電度表各生產廠家進行自我反思，防微杜漸，真正做到對企業自身負責、對行業發展負責、對社會負責！

二、 IC卡預付費電度表小知識

1. 什么是IC卡預付費電度表？ 

    簡單來說IC卡預付費電度表是以IC卡作為電能量值數據傳輸介質，在電度表（電子式電度表或機械式電度表）中加入負荷控制部分等功能模塊，從而實現電量抄收和電量結算的智能型電度表。

2. 近幾年IC卡預付費電度表發展狀態 

    95年前，主要為電鑰匙IC卡，以93C46和24C01為主IC卡為可擦寫存儲芯片（EEPROM）或一般存儲卡，IC卡存儲方便、使用簡單、價格便宜，安全性不高，存在被破解的可能性， 用戶以物業小區為主。

    95年~99年，主要為卡式IC卡，以存儲卡（24C01）和邏輯加密卡（4442、4428）為主其中邏輯加密卡（4442、4428）的安全性得到進一步提高，內嵌芯片在存儲區外增加了控制邏輯，在訪問存儲區之前需要核對密碼，只有密碼正確，才能進行操作。用戶從單純物業小區擴展到電力行業管理部門，開始大規模普及使用

    98年~至今，主要為金融級IC卡，以CPU卡（CPU卡和SAM模塊為加密介質）為主CPU卡內嵌芯片相當于一個特殊類型的單片機，內部除了帶有控制器，存儲器，時序控制邏輯等外，還帶有算法單元和操作系統，存儲容量大，處理能力強，信息存儲安全等特性。在北京*全面推廣，并在河南、湖南等城市開始推廣。

3. 此案帶來的反思 

    一般來說IC卡預付費電度表可從生產過程的安全性、軟件控制的安全性、用戶密碼控制的安全性、生物認證信息提供的安全性等四個方面來保證它的安全性，只有四個環節均得到有效控制才能嚴格保證IC卡預付費電度表的安全性。

三、 CPU卡預付費電度表的選用CPU卡和SAM模塊的技術依據

    1. 安全性 

    1） CPU卡采用密鑰管理機制，實現了電度表生產和電度表運營管理的分離，認證過程通過加密算法進行動態運算，在實際應用中被破譯和攻擊的可能性極小。
    2） 同時CPU卡電度表中安裝有SAM模塊，安全性由CPU卡和SAM模塊進行相互認證，與電度表內的微控制器無關。這樣即實現系統的管理性只與發卡方或管理方有關，而與電度表生產廠家無關。

    2. 兼容性：CPU卡的數據信息傳輸方式遵循ISO7816-3標準，CPU卡內芯片升級時無需對預付費電度表內的微控制器程序進行改動，這是存儲卡和邏輯加密卡所不能實現的。

    3. 可擴展性：由于CPU卡采用文件方式對數據進行存儲，并采用密鑰管理機制，可實現預付費電度表、預付費水表、預付費燃氣表、預付費熱量表一卡通。

    4. 規范性：CPU卡相關的操作系統滿足金融卡規范，故CPU卡可很方便的實現收費管理與銀行金融系統的接軌。

    5. 詳細的密鑰管理制度：建立了完善的密鑰發行管理體系，制訂了詳細的密鑰管理規定。

四、 DDSY506系列單相靜止式CPU卡預付費電度表基本功能及技術特點

1. 簡介 

    DDSY2506系列單相電子式預付費電能表是我公司新近開發的產品，表計內置有SAM模塊（小型CPU，用于數據加密及安全認證，保證表計具有*的安全性。）該產品采用電能轉換芯片ADE7755進行電能采樣后，經微電腦計算處理，換算成電度數；并采用智能CPU卡，在電度表與售電系統之間雙向傳遞購買電量和使用電量及用電數據，從而實現電能計量與電費預付功能。

2.基本功能 

    1）電能計量功能：步進電機式計度器記錄并顯示迄今為止累計所用電能數。
    2）監控功能：實現用戶必須先買電后用電的功能。DDSY200-B/B1型在電費將用盡時，即電能量剩余數小于或等于報警電量1時，數碼管長期點亮以示告警；如沒有新購電量輸入,繼續用電至剩余電量等于報警電量2時,電表發出斷電控制信號,切斷供電線路,插卡后可恢復供電。電能量剩余數為零時，自動切斷供電電路。
    3）記憶功能：當供電線路停電時,剩余電能量及其他信息不應丟失. 
    4）顯示功能
    a 四位數碼管應能顯示剩余電能數（kWh）。
    b 步進電機式計度器應能顯示累積用電能數（kWh）. 
    5）.辨偽功能：使用非IC卡或介質時,電度表不應接受或工作。 
    6）疊加功能：電度表內預置的剩余電能數與新購電能數應能疊加。 
    7）數據返寫功能：每次購電卡插入預付費電度表中,預付費電度表不僅能將新購電量寫入表內,同時還能將表內用電信息返寫到電能卡內,供售電者監督用電情況。返寫信息包括：表內剩余電量，使用電量，非法用電標志等。 
    8）脈沖輸出功能：在電度表的表尾處有光耦輸出，用于校驗。
    9）卡口防攻擊功能。采用*的保護電路設計，同時強化了預付費電度表卡口防多種攻擊的能力（如卡口短路、卡口高壓靜電、卡口直/交流電壓攻擊等），與其它同類產品相比，具有較強的抗*力，大幅度降低了受到攻擊而損壞的可能性；同時繼電器內置/外置可選，電力系統用戶可根據自身實際管理需要進行選擇，減少了表計正常使用損壞的發生。

2. 技術特點

    1） 表內置微電腦和固化程序，可以自動完成電能采集，電量計算和實時處理，剩余電能顯示，電卡讀寫，斷電控制等多種功能。
    2） 電卡采用*的IC卡技術，電卡數據采取集成電路結構與密碼結合加密方式，數據安全可靠，不可破譯并具有長壽命、攜帶方便的特點，可循環使用十萬次以上。配置的卡座可承受十萬次以上的插拔動作。
    3） 電表使用電能計量芯片，其工作方式穩定可靠，抗*力強，可防止潛動產生的誤脈沖。
    4） 在任何時候電源全部掉電時，所有數據會被存儲在表內固態存儲器中，數據保持可達十年以上。
    5） 一表一卡，用戶電卡只能在自己的表上使用，在其它的表上不起作用。

五、 總結

    IC卡預付費電度表為電力部門的收費及抄表帶來了極大的方便和收益，也為生產廠商帶來了利潤；作為IC卡預付費電度表各生產廠家應充分借鑒該案件所帶來的眾多思考，積極進行自我反思，防微杜漸，積極淘汰問題產品，做到對企業自身負責、對行業發展負責、對社會負責！共同維護電度表行業的健康發展！