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CN111542050B - 一种基于tee的保障虚拟sim卡远程初始化安全的方法 - Google Patents

一种基于tee的保障虚拟sim卡远程初始化安全的方法 Download PDF

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CN111542050B CN202010229472.XA CN202010229472A CN111542050B CN 111542050 B CN111542050 B CN 111542050B CN 202010229472 A CN202010229472 A CN 202010229472A CN 111542050 B CN111542050 B CN 111542050B
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Abstract

本发明公开了一种基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法，属于通信应用技术领域。包括如下步骤：APP调用TA的临时生成一对第一公钥和第一私钥；APP调用TA的安全签名接口对请求数据进行数字摘要签名；调用云端设备认证服务器远程接口对请求原文和签名进行校验；SIM卡管理平台将设备请求发送至安全加密机系统服务；加密机接收到请求后，临时生成一对第二公钥和第二私钥，加密机将加密后的profile和第二公钥返回到SIM卡管理平台，SIM卡管理平台平台接收到后封装返回数据给到客户端APP；APP获取到平台第二公钥和加密的profile，并传入第二公钥和加密profile；TA把解密后卡数据进行一定的转换后存储在安全的RPMB。本发明能够利用TEE的安全特性保护虚拟SIM卡卡数据不被泄露。

Description

一种基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法
技术领域
本发明属于通信应用的技术领域，尤其是一种基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法。
背景技术
TEE(Trusted Execution Environment，可信执行环境)是指基于arm芯片的终端内的一个独立的安全运行环境，该环境与正常的应用运行环境REE(Rich ExecutionEnvironment)逻辑隔离，只能通过授权的API进行交互。TEE的安全特性使得其常用于存储用户的指纹识别、移动支付安全程序及其敏感数据。
虚拟SIM程序是一种在终端通过软件模拟SIM的行为并能让用户更灵活配置蜂窝网络的一种应用，通常用于国际漫游等场景。卡数据是虚拟SIM卡能够注册网络的关键，如何保护虚拟SIM卡卡数据的安全显得尤为重要。
大多数的虚拟SIM应用程序在进行SIM卡数据远程配置的过程中，卡数据缺乏必要的保护，例如：
1、卡数据直接存储在平台数据库里，存取的过程直接暴露在权限管控相对宽松的软件环境中，存在较大的卡数据泄露风险；
2、用于加密卡数据的非对称公钥在传输过程中极可能被篡改替换；
3、卡数据直接存储在REE中，被攻击获取的可能性极大。
由此可见，如何利用TEE的安全特性保护虚拟SIM卡卡数据不被泄露成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法，该远程初始化安全方法能够利用TEE的安全特性保护虚拟SIM卡卡数据不被泄露。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法，包括如下步骤：
步骤一、客户端APP调用TA的临时生成一对第一公钥和第一私钥，所述第一公钥传回客户端APP，第一私钥临时存在TA运行的内存中。
步骤二、客户端APP调用TA的安全签名接口，使用secure key的私钥对包含了第一公钥的请求数据进行数字摘要签名；
步骤三、SIM卡数据管理平台接收到客户端APP的包含有第一公钥的下卡请求后，调用云端终端设备认证服务器远程接口对请求原文和签名进行校验；
步骤四、签名校验成功后，SIM卡管理平台将设备请求包含的第一公钥与其订购的已加密SIM profile、profile对应运营商id发送至安全加密机系统服务；
步骤五、加密机接收到请求后，临时生成一对第二公钥和第二私钥，其中第二私钥用来和终端上传公钥生成会话密钥，第二公钥用来回传终端，加密机将加密后的profile和第二公钥返回到SIM卡管理平台，SIM卡管理平台接收到后封装返回数据给到终端客户端APP。
步骤六、客户端APP获取到平台第二公钥和加密的profile，调用TA的安装profile接口，并传入第二公钥和加密profile；
步骤七、TA把解密后卡数据进行一定的转换后存储在安全的RPMB。
进一步的，所述第一公钥、第一私钥、第二公钥和第二私钥均为椭圆曲线秘钥。
进一步的，所述步骤五中，加密机对profile的加密方法为：加密机根据运营商id取到运营商密码OP，采用AES对SIM profile进行解密，解密后的数据再使用生成的会话密钥，采用AES重新进行加密。
进一步的，所述步骤七中，TA解密profile的方法为：TA通过平台的第二公钥和自己的第一私钥生成会话密钥，采用AES算法解密profile。
进一步的，所述客户端为手机或平板电脑
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明中，通信双方相互认证，SIM卡profile在传输过程完全加密，利用非对称密钥导出会话密钥的方法可极大的缩小加密卡profile的大小。卡数据空中下载的过程，卡数据均未出现明文，通信的双方在相互认证的前提下在加密机和TEE之间建立了安全的加密通道从而保证了卡配置的安全，保护虚拟SIM卡卡数据在传输过程中不被泄露。
附图说明
图1是根据本发明一种基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，一种基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法，包括如下步骤：
步骤一、客户端APP调用TA的临时生成一对第一公钥和第一私钥，所述第一公钥传回客户端APP，第一私钥临时存在TA运行的内存中。
步骤二、客户端APP调用TA的安全签名接口，使用secure key的私钥对包含了第一公钥的请求数据进行数字摘要签名；
步骤三、SIM卡数据管理平台接收到客户端APP的包含有第一公钥的下卡请求后，调用云端终端设备认证服务器远程接口对请求原文和签名进行校验；
步骤四、签名校验成功后，SIM卡管理平台将设备请求包含的第一公钥与其订购的已加密SIM profile、profile对应运营商id发送至安全加密机系统服务；
步骤五、加密机接收到请求后，临时生成一对第二公钥和第二私钥，其中第二私钥用来和终端上传公钥生成会话密钥，第二公钥用来回传终端，加密机将加密后的profile和第二公钥返回到SIM卡管理平台，SIM卡管理平台接收到后封装返回数据给到终端客户端APP。
步骤六、客户端APP获取到平台第二公钥和加密的profile，调用TA的安装profile接口，并传入第二公钥和加密profile；
步骤七、TA把解密后卡数据进行一定的转换后存储在安全的RPMB。
所述第一公钥、第一私钥、第二公钥和第二私钥均为椭圆曲线秘钥。所述步骤五中，加密机对profile的加密方法为：加密机根据运营商id取到运营商密码OP，采用AES对SIM profile进行解密，解密后的数据再使用生成的会话密钥，采用AES重新进行加密。所述步骤七中，TA解密profile的方法为：TA通过平台的第二公钥和自己的第一私钥生成会话密钥，采用AES算法解密profile。所述客户端为手机或平板电脑。
TA是Trusted Application的缩写，通常运行在TEE环境下的应用简称为TA；Profile为用户配置文件。
TEE一般采用RPMB作为安全数据的存储区域，RPMB中有一块OTP区域(只能烧写一次的区域)。由于这种特性，可以在终端产品进行产线生产的时候，为每一个产品分配一个唯一的和设备id绑定的256bits的椭圆曲线私钥并写入OTP,同时将对应的公钥上传到云端终端设备认证服务器。
卡数据批量处理：
加密机常用在金融领域，存储和管理敏感的用户数据。本发明中，我们将只利用加密机的安全加解密功能，对卡数据进行批量加密预处理。
1、利用加密机的安全套件，通过安全用户页面输入运营商OP，并存储OP和对应运营商ID到加密机
2、利用加密机指令，随机生成一个批次特定数量的16个字节密钥作为卡数据KI，然后使用指定运营商id对应的OP进行对密钥批量进行AES加密。加密后的密钥返回到调用服务器并存储到数据库。同时，将生成的加密密钥连同其他卡数据提供给运营商导入HLR系统作为后续卡入网鉴权用。
上述说明是针对本发明较佳实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (3)

1.一种基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、客户端APP调用TEE环境下的应用TA临时生成一对第一公钥和第一私钥，所述第一公钥传回APP，第一私钥临时存在TEE环境下的应用TA运行的内存中；
步骤二、客户端APP调用TEE环境下的应用TA的安全签名接口，使用secure key的私钥对包含了第一公钥的下卡请求数据进行数字摘要签名；
步骤三、SIM卡数据管理平台接收到APP的包含有第一公钥的下卡请求后，调用云端终端设备认证服务器远程接口对请求原文和签名进行校验；
步骤四、签名校验成功后，SIM卡管理平台将下卡请求包含的第一公钥与其订购的已加密SIM profile和profile对应运营商id发送至加密机；
步骤五、加密机接收到请求后，临时生成一对第二公钥和第二私钥，其中第二私钥用来和客户端上传的第一公钥生成会话密钥，第二公钥用来回传客户端，加密机将加密后的profile和第二公钥返回到SIM卡管理平台，SIM卡管理平台接收到加密的profile和第二公钥后将其封装返回给到客户端APP；加密机对profile的加密方法为：加密机根据运营商id取到运营商密码OP，采用AES对SIM profile进行解密，解密后的数据再使用生成的会话密钥，采用AES重新进行加密；
步骤六、客户端APP获取到SIM卡管理平台第二公钥和加密的profile，调用TEE环境下的应用TA的安装profile接口，并传入第二公钥和加密profile；
步骤七、TEE环境下的应用TA把解密后profile进行一定的转换后存储在安全的TEE环境下的RPMB，TEE环境下的应用TA解密profile的方法为：TEE环境下的应用TA通过SIM卡管理平台的第二公钥和自己的第一私钥生成会话密钥，采用AES算法解密profile。
2.如权利要求1所述的基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法，其特征在于，所述第一公钥、第一私钥、第二公钥和第二私钥均为椭圆曲线秘钥。
3.如权利要求1所述的基于TEE的保障虚拟SIM卡远程初始化安全的方法，其特征在于，所述客户端为手机或平板电脑。
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