AS2805：澳大利亚终端密钥与 MAC 支付标准

AS2805 是澳大利亚电子资金转账（EFT）安全标准，规定了澳大利亚支付网络中 PIN、密钥和消息的保护方式。本指南涵盖 AS2805 定义的密码学操作。

什么是 AS2805？

AS2805 是澳大利亚标准协会发布的多部分标准，定义了电子金融交易的安全要求。它涵盖：

• PIN 加密和翻译
• 密钥管理流程
• 消息认证码（MAC）
• 密码算法及其使用

该标准广泛应用于澳大利亚的银行、支付处理商和 ATM 网络。它与 ISO 9564 和 ISO 16609 等国际标准保持一致，但包含澳大利亚特有的要求和适配。

终端密钥集

AS2805 的核心概念是终端密钥集——加载到终端（ATM 或 POS）中的一组密钥，用于与主机/HSM 进行安全通信。

组件

终端密钥集通常包含：

• 终端主密钥（TMK）：用于加密其他密钥以便注入终端，有时称为密钥加密密钥（KEK）。
• PIN 加密密钥（PEK）：加密 PIN 块，用于从终端到主机的传输。
• MAC 密钥：用于计算消息认证码，确保交易完整性。
• 数据加密密钥：加密消息中的敏感数据字段。

密钥层次结构

LMK（在 HSM 中）
 └── TMK（终端主密钥）
      ├── PEK（PIN 加密密钥）
      ├── MAC 密钥
      └── 数据密钥

TMK 在密钥加载仪式期间注入终端，以 HSM 内部的 LMK 加密形式存储。然后从 TMK 派生或传输工作密钥。

PIN 块翻译

AS2805 定义了在不同区域之间移动时（例如从终端到发卡行网络）如何翻译 PIN 块。PIN 块翻译是将一个密钥加密的 PIN 块转换为另一个密钥加密的过程，且不会暴露明文 PIN。

翻译过程

1. 终端使用 PEK（终端密钥）加密 PIN 块
2. HSM 接收加密的 PIN 块
3. HSM 使用终端的 PEK 解密
4. HSM 使用交换密钥（区域密钥）重新加密
5. 翻译后的 PIN 块发送到目的地

这在 HSM 内部执行，PIN 明文永远不会在安全边界外暴露。

AS2805 PIN 块格式

AS2805 主要使用 ISO 9564 格式 0（ISO-0）作为 PIN 块格式：

PIN 块 = PIN 字段 XOR PAN 字段

PAN 字段使用 PAN 最右边 12 位数字（不含校验位），这与 ISO-0 标准一致。

MAC 计算

AS2805 指定了消息认证码（MAC）来确保交易消息的完整性和真实性。MAC 保护免受：

• 消息篡改
• 重放攻击
• 未授权消息注入

MAC 算法

AS2805 通常使用基于 3DES 的 CBC-MAC：

1. 将消息分成 8 字节块
2. 使用 MAC 密钥加密第一块
3. 将结果与下一块进行 XOR
4. 再次使用 MAC 密钥加密
5. 对所有块重复此过程
6. 最终结果（或其一部分）就是 MAC

MAC 在放入消息之前通常被截断为 4 或 8 字节。这与 ISO 8583 消息中使用的 MAC 算法类似。

OWF（单向函数）

AS2805 使用单向函数进行密钥派生和 PIN 验证。OWF 是正向计算容易但逆向计算不可行的密码学操作。

AS2805 中的应用

• 密钥派生：使用 OWF 从主密钥派生工作密钥
• PIN 验证：从 PIN 创建验证值，该值无法逆向恢复 PIN
• 令牌生成：为存储的 PIN 引用创建不可逆令牌

常见 OWF 算法

• 基于 DES/3DES 的 OWF：使用密钥加密数据，将结果用作派生密钥或验证值
• 基于 SHA 的 OWF：用于较新实现的基于哈希的单向函数
• ANSI X9.24 OWF：使用 CMAC 或零售 MAC 的标准化密钥派生

实际场景

ATM 交易流程

1. 客户插入卡片并在 ATM 输入 PIN
2. 终端将 PIN 格式化为 PIN 块（格式 0）
3. PIN 块使用 PEK 加密
4. 对交易消息计算 MAC
5. 消息发送到收单方/处理方
6. HSM 将 PIN 块从 PEK 翻译为交换密钥
7. HSM 验证 MAC
8. 交易转发到发卡行进行 PIN 验证

密钥加载仪式

1. 在 HSM 内部生成 TMK 组件
2. 导出以 LMK 加密的 TMK
3. 将 TMK 注入终端（通常通过 TR-31 密钥块）
4. 派生或注入工作密钥（PEK、MAC 密钥、数据密钥）
5. 通过测试交易验证密钥加载

AS2805 与国际标准对比

安全注意事项

1. 密钥保管：所有密钥必须以 HSM 中 LMK 加密形式存储
2. 双控：密钥加载需要分拆知识和双控
3. 密钥轮换：工作密钥应按照 AS2805 指南定期轮换
4. 审计跟踪：所有密钥管理操作必须记录日志
5. 算法迁移：较新的实现应考虑使用 AES 和 DUKPT AES，因为 3DES 已被弃用

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