【能力验证】采用基于SM4-ECB算法的对称加解密技术，实现读卡器对机房访问人员的身份鉴别的详细过程

SM4-ECB算法的密钥分散及身份鉴别过程可分为根密钥预置、卡片密钥分散、动态验证三个阶段，以下是详细实现过程及示例：

一、根密钥预置阶段

1. 系统初始化
   系统预置根密钥MK（Master Key），例如：
   MK = 0123456789ABCDEFFEDCBA9876543210（32位HEX码）

2. 安全存储
   根密钥通过硬件加密模块存储在门禁读卡器内部，采用防物理篡改设计，确保密钥不出安全边界

二、卡片密钥分散阶段（发卡过程）

1. 分散因子生成
   取门禁卡唯一标识符UID（如：A1B2C3D4E5F6），结合发行信息（如发卡日期20230515），拼接成分散因子：
   DIV = UID || 发行信息 = A1B2C3D4E5F620230515

2. SM4-ECB密钥分散运算
   使用根密钥MK对分散因子DIV进行加密，生成卡片密钥CK：
   CK = SM4-ECB_ENCRYPT(MK, DIV)
   示例：
   若DIV为16字节数据，SM4-ECB加密后输出16字节的CK，实现"一卡一密"

3. 密钥注入
   将CK写入门禁卡的加密芯片，同时销毁分散过程中的中间数据

三、身份鉴别阶段（刷卡验证）

1. 读卡器生成随机数
   读卡器生成16字节随机数RND（如：11223344556677889900AABBCCDDEEFF）

2. 卡片加密响应
   门禁卡使用CK对RND加密，生成响应码RESP：
   RESP = SM4-ECB_ENCRYPT(CK, RND)

3. 读卡器验证计算
   读卡器执行以下操作：

• 读取卡片的UID和发行信息，重新计算DIV
• 用MK对DIV加密生成CK'（与卡片CK相同）
• 用CK'对RND加密得到RESP'
• 校验RESP'与卡片返回的RESP是否一致

4. 验证结果处理
   若RESP'=RESP，则验证通过并开门；否则拒绝访问，同时后台记录异常事件

四、安全强化设计示例

1. 动态密钥更新
   每季度对根密钥MK进行轮换，新MK与原MK通过SM4加密链式派生，确保历史卡片仍可验证

2. 防重放攻击
   读卡器每次生成唯一随机数RND，并在服务器端记录已验证RND，防止重复使用

3. 密钥分散差异化
   对VIP区域门禁卡，在DIV中加入区域代码字段（如VIP01），生成独立密钥体系

五、技术合规性要点

1. 密钥分散过程完全在密码模块内完成，杜绝密钥明文暴露
2. 采用符合GM/T 0028三级要求的硬件密码模块，保障运算环境安全
3. 每张卡片密钥具备独立性，单卡泄露不影响整体系统安全

注：实际实施时应参考GM/T 0036-2014标准，针对具体场景调整参数长度和密钥派生策略。