DUKPT（每笔交易唯一密钥派生）是一种为每笔交易生成唯一加密密钥的密钥管理方案。本教程解释完整的派生过程。
什么是 DUKPT？
DUKPT 提供了一种方法：
- 从单个基础密钥派生唯一的交易密钥
- 确保一个交易密钥的泄露不会暴露其他密钥
- 支持数百万笔交易而不耗尽密钥
DUKPT 用于 ATM、POS 终端以及任何需要加密 PIN 或数据而无需每次交易都连接 HSM 的设备。
关键组件
基础派生密钥（BDK）
收单方/处理方持有的主密钥。永不离开安全密钥管理系统，在 HSM 中以 LMK 加密形式存储。在 TR-31 格式 中，BDK 的密钥用途代码为 B0。
初始 PIN 加密密钥（IPEK）
从 BDK 和初始 KSN 派生。注入到 PIN 键盘设备中。注入后，设备不再需要 BDK。
密钥序列号（KSN）
包含以下内容的唯一标识符：
- 密钥集 ID（KSI）：标识 BDK
- 设备 ID：每台设备唯一
- 交易计数器：每笔交易递增
格式：KKKKKKKKKKTTTTTTTTTT（80 位）
- K：密钥集 ID + 设备 ID
- T：交易计数器（21 位）
当前交易密钥
使用 KSN 的计数器部分从 IPEK 派生。
派生过程
步骤 1：计算 IPEK
IPEK = TDES_Encrypt(BDK, 计数器清零的 KSN)
|| TDES_Encrypt(BDK XOR C0C0..., 计数器清零的 KSN)
步骤 2：未来密钥派生
对于每笔交易：
- 从 IPEK（或当前密钥寄存器）开始
- 对计数器中每个置位的位（从左到右）：
- 应用"黑盒"函数
- XOR 并加密以派生中间密钥
- 最终结果是当前密钥
步骤 3：工作密钥派生
从当前密钥派生特定工作密钥：
- PIN 加密密钥（PEK）：与掩码
0x00000000000000FF00000000000000FFXOR - MAC 密钥：与掩码
0x000000000000FF00000000000000FF00XOR - 数据加密密钥：与掩码
0x0000000000FF00000000000000FF0000XOR
PEK 用于加密 PIN 块，MAC 密钥用于计算 交易 MAC。
实际示例
给定：
- BDK：
0123456789ABCDEFFEDCBA9876543210 - KSN：
FFFF9876543210E00001
步骤 1：提取初始 KSN（清零计数器）
初始 KSN: FFFF9876543210E00000
步骤 2：计算 IPEK
IPEK: 6AC292FAA1315B4D858AB3A3D7D5933A
步骤 3：为计数器 1 派生密钥
当前密钥: 042666B49184CFA368DE9628D0397BC9
步骤 4：派生 PEK
PEK: 042666B49184CF5C68DE962BD0397B36
安全注意事项
- 计数器耗尽：约 2²¹（约 200 万）笔交易后，设备需要重新注入密钥
- 未来密钥保密性：即使当前密钥被泄露，也无法推导出未来密钥
- BDK 保护：BDK 绝不能暴露；所有安全性都依赖于它——将其存储在 HSM 中
AES DUKPT
- 128/192/256 位密钥大小
- 增强的安全性
- 更大的计数器空间
- 不同的派生算法（NIST SP 800-108）
- 与 PIN 块格式 4（AES 加密的 PIN 块）配合使用
NIST 于 2023 年弃用 3DES，新部署应使用 AES DUKPT。
DUKPT 在支付生态系统中的位置
DUKPT 密钥使用 TR-31 密钥块 传输到设备（BDK 的用途代码为 B0）。BDK 存储在 HSM 中，IPEK 在密钥注入仪式期间派生并注入设备。
关于密钥如何在支付系统中流转的完整图景，参见 HSM 密钥管理概述。
亲自尝试
使用我们的 DUKPT 工具：
- DUKPT 工具（3DES/ISO 9797） —— 从 BDK 和 KSN 计算 IPEK，逐步派生交易密钥，生成 PIN、MAC 和数据加密密钥
- DUKPT AES 工具 —— 基于 AES 的 DUKPT 派生
所有处理在您的浏览器本地完成——您的 BDK 不会离开您的设备。