演講內容

好，今天我們很榮幸可以請到成功大學工程科學系侯廷偉教授來跟我們演講，侯教授除了學術研究之外，也做了很多實際的研究，這些都是很寶貴的經驗在書本上是學不到的。那我們這個seminar希望能給我們這個機會給大家帶進一些我們在課堂上學不到的實際經驗，那，希望各位好好把握這個機會，那侯教授他是成功大學電機系，學士、碩士、博士都在成功大學。那成大電機系，相信各位也都知道是國內相當有名的學校，我自己也是成大畢業的，也不敢講他的壞話。所以，好，大家就enjoy，請大家歡迎 (鼓掌)

謝謝學長，今天我們跟大家介紹IC卡的系統設計和應用。呃… 我大概從民國87年開始，進入IC卡的這個領域，很多人其實碰到我的時候都覺得很奇怪，因為我跑去玩IC卡去了。因為我本來博士畢業的時候，我是做超級電腦的。High performance computer，玩玩玩怎麼會跑到這邊來呢，我借用國內的林泉教授講的一句話，他常常到一個什麼地方，讓他自己survive。那我在這邊可以survive，還有一個就是，我是給一個老教授引誘過去做這方面的東西。那我們現在有位趙建銘趙教授，他今年剛退休，他算是我們國內的IC卡的引用的始祖之一。他退休的時候蠻轟動的。由於他個人的原因，他退休的時候呢，總統、副總統、台南縣市長通通在他的退休的場合出現。那接下來跟各位介紹我們這個IC卡，其實他這個卡大家應該都有，大家手頭上應該都有這個卡。譬如說，各位的健保IC卡，或者你在台北你的悠遊卡。這些都屬於IC卡的範圍之內。可是你看到他的時候，會覺得這實在是沒什麼大不了的，就好像我當年剛看的時候。這有什麼差別呢，IC卡裡面就是一顆，通常呢是一顆8051，8051？就是作業系統嘛…這有什麼大不了的呢？我當時就這種想法進去。結果就進去一下，就陷到裡面，我是到最近才開始出來，我是澎湖健保IC卡計畫的主持人。我想請問一下，我們這裡有沒有澎湖人？如果有請舉手一下。喔，剛好沒有啊。那，我要謝謝我們澎湖的民眾，還有他們忍受了我們的實驗計畫忍受了五年。最近才終於依依不捨的結束了。說依依不捨也是真的，因為他們比較喜歡我們澎湖實驗用的健保IC卡，比較不喜歡現在使用的全國健保IC卡。

好，那現在先跟大家做個簡單的介紹哦。這是第一個部分是在跟大家介紹技術發展的趨勢。那麼，這邊可能會花比較多一點的時間哦。第二部分我們就看時間的狀況來決定。看看他們的運作模式，這個我們花了五年時間做的澎湖健保IC卡的整個系統運作的架構，如果再有時間的話就跟各位介紹一下中華… 我們自己在使用的健保IC卡所使用的狀況跟大家了解一下。那很抱歉，有一些東西是站在… 這個講義我大概不太能夠給各位哦，那很抱歉，有一些東西如果你真的要跟我要的話，我大概要挑一些再拿出來給你。還有一些東西呢，是我可以說，不可以寫下來的，很多都屬於要保密的一些東西哦。好，那現在整個發展技術我們現在分幾點跟各位介紹。一個基本的IC卡的相關構成有哪些東西？他的結構、生命周期、歷史，讓大家都可以很容易challenge這個東西，讓大家來了解他到底安全不安全。我們來跟各位介紹一下。那還有我們如果是從健保的角度來看的話這個的一些趨勢。

那這一張大概是一個整個的示意圖，我們的IC卡，我們看起來事實上很簡單的說，以為說只有一張卡片，我們看到的是這樣，事實上大家做的時候，是一個蠻分工的行業，而且蠻要求蠻高的一個晶片。我們剛跟各位提過，假設你想這個8051，或者pic，這兩個蠻常見的，那個pic就用的稍微少一點。那這個晶片和一般的，是不一樣的。他有加上很多要防止人家破壞的動作，要保護他。還有上面的軟體都要去經過認證。代價很大的，好，我們要怎麼把這個晶片放到這個東西上面。好，這個要弄上來也是有技術的，像我們台灣來講，你要去跟invenience，英飛連，或者是聯華你去訂的話呢，這個晶片，做出來的一個weavor，那weavor呢，專門要切weavor的話，要先講做晶片，做晶片呢本身就要去經過一些認證，認證這個廠可以去做這個晶片，他的安全要夠。那做出這個晶片之後呢，要weavor，要送到專門的場去切。切完之後，專門送到一個這個… 我們看到的這個是module，是一個模組。這個模組呢，再牽到這個卡片上。這個卡片的材質也是要要求的，要牽扯到價值，牽涉到這個環保。這張卡片做完之後呢，要配對一個讀卡機，我們叫reader。reader呢，再配對你的應用程式。術語呢，叫做 card interminal，可以想成是一台pc，那接下來就是上internet。那internet裡含著看各位要不要有public key interstructure 那也就是保密的系統。

好，還有一個就是我們一個很重要很複雜的東西，後台系統。一個IC卡的管理系統。這個很複雜哦，他的複雜的程度，超乎我們的想像。曾經有卡片公司想要開發這個，開發到最後呢，是放棄了。分析一年之後呢，還是放棄了。舉例來講說，台灣2400萬人，假設就2400萬張好了，不要管你那麼多資料。Ok，那如果大陸有十億人，那就十億張。我們去管一個這麼大的卡片的資料庫，實際上是一個蠻困難的一件事情。那接下來就是一個發卡，像台灣健保ic卡為例哦。就是東元，他們得標，所以他們在德國的gmt公司設了一個廠。他專門做這個大量發卡的動作。那小量發卡就在個人健保局的分局裡面。從第一個來看這個卡片哦，那這個卡片呢他的材質又很多影響。這個材質，我們從照片上面看到這個pvc來看，可是這個卡片，我們拿這個全民健保ic卡來看。發覺這樣的一張卡來講，他比較軟一點。嗯，比較軟一點，比較有彈性一些。那健保ic卡是有要求的，他們有取捨過。那現在用的質是比較好，而且比較環保的材質，那這個上面還有一些pic，比方說巴西的國民卡。他們在做這個東西的時候，他們有做特別的材質哦。你看起來假設像這樣白白的，我剛好還可以看到一些粉紅的哦。他們在做的時候呢，是差不多有一個很薄的幾微米的厚度而已。如果在這邊譬如說，台灣健保ic卡的這邊是一個相片，如果說這邊被刮掉了。台灣健保ic卡被刮掉這樣的一個薄薄的厚度之後，粉紅色就會出現，那我們看到粉紅色部分出現之後，就知道這張卡片被處理過。那這張卡可能就是偽卡的機率很高。那還有的材質呢，很麻煩，他這個呢，你很難把這張晶片黏上去，要把這個晶片黏上去的話呢，要用雷射去底下刻，刻那個刻陶，刻上去以後要用這個黏膠才能黏上去。那這個卡片主要的規格呢，有分成兩種，這個就是所謂的大卡跟小卡，大卡就是各位平常使用的信用卡的大小，或者是悠遊卡的大小。小卡就是各位現在sim卡，就是你們手機上面的大小，這兩個是標準的。那現在看到有一些信用卡呢，有一些像這樣子的size呢，切一半啊，或者是切成一些圓的，基本上呢，就要看讀卡機能不能配合，因為你呢，如果是一般信用卡他就讀磁條嘛，那你要看這個磁條在哪裡，他抓的過去就沒有問題。但是如果要配合一個讀卡機有晶片的話呢，那就可能會有問題。譬如說像這個，像這個只有一半，那你要插進去的話呢，那卡可能要特別設計一下，因為他可能位置不見，或者讀不到資料，他有做一些特別的考慮。

好，那基本上我們就是說，ic卡就是微處理機。因為他比較聰明有一顆微處理機在上面，那他這上面，會有一個跟大家溝通的介面。你可以看到呢，這個樣子跟那個樣子呢，不太一樣。當然每一家公司可以自己去做他自己的packet。中華電信有他自己的樣子。那只要說，只要這個規格。只要穿過這個接點，那ic卡本身呢，必須要考慮到很多，還有很多要求，那記憶體容量大是相對的哦，相對於多少個byte而已。現在可以到32kbyte，64kbyte，甚至到比較大的，那我們來看這個結構來看的話，如果現在各位如果會用的話，如果各位會用中華電信的話呢，公共電話。那我還是會用，因為有一種少一點幅射線的感覺。那這個是很便宜對不對，他一張通常是賣200塊。那這張卡多少錢呢，這張卡啊，沒有幾塊錢。這張卡的成本沒有幾塊錢。他的重點是在於說，譬如說200塊就只能燒200格就燒掉了。他裡面的設計是說，他能不能reversible回來，有些是不能的，各家公司有各家公司設計的方法。基本上，譬如說，譬如說你們在燒rom的時候。燒斷掉就斷掉了，沒有了。就不能再回復了。基本上想法是這樣，這種的比較便宜。那還有一種是智慧卡，smart card。像前一陣子有人在抱怨說，如果健保IC卡掉了，要花200塊去買回來，再買一張新的，好貴哦。各位，我買一張java卡，什麼都沒有的時候，一張是1000塊台幣。我來做實驗的時候，一張是1000塊台幣，是沒有 core processor。如果有core processor的要3000塊附近。當然你量大的話，可以便宜一些哦。

哦，好，那這方面呢，各位看，在裡面是具有 micro processor可以用在金融啊，信用類的都可以，我們都可以用，成本或者是安全的考量。更可以演進到稍微注意到，咦… 奇怪，中華電信的那個跟他有點不太一樣。如果各位看的到的話，這只有1、2、3、4、5、6，他只有八隻腳，這上面只有六隻腳。怎麼會這樣？我們等一下就會講到。規格裡面呢，有定義這個腳位。這個腳位是這個樣子的，他這個有八隻腳，那各位學資訊專業的很容易看的懂，因為他這個給他ground，還有vcc。然後可以reset，再來呢，這個pvc是以前呢，要去燒裡面的EPPROM的時候呢，要給他一個很大的電壓，那現在呢，也許可以不必了。現在不見得一定要了，那你要給他一個clock。還要給他一個I/O，那後面兩隻腳，FU呢，就是reserve for future use 是給以後用的，那現在就不要了，因為這個上面又要鍍金，又要浪費錢。因此就把他切掉，因此要接的電呢，六隻腳就夠了，剩下的這六隻腳呢，是標準的，一定要有的。那我們看到內部的架構哦，如果是我們講smart card的話。中間會有一顆CPU，用的是8051那這8051已經有改過了。那加上他的速度，因為他的clock給他的很慢，大概5mhz，差不多對各位來講是有沒有搞錯那麼小，那麼慢，但是5mhz就夠他做很多事了。但他裡面會加快，所以其實是一個8051，他內部也變成不是8byte的架構，是16byte的架構，他做出來加快他整個的速度。那這邊的話呢，是剛才的，如果是技術式卡片的話，有分六隻腳。那他配合的有rom，rom的話呢，我們講master，master card你把作業系統燒進去就是燒在rom裡面，那我們在發卡之前，就直接把rom做一些處理，那這個ram呢，8051的ram有128個byte，或是256個byte，很小的，這只是暫時用一下而已。那重要的一些個人的資料，或者一些金融相關資料是存在eprom裡面。

喔，好，那另外一個呢，就是各位現在用的悠遊卡介面的卡，這種叫非接觸式介面卡。就是透過RF，或是RF傳過來。Frequency傳過來，那這傳過來呢機器可以看到，你如果拿這個，相對的你的悠遊卡呢拿來一看，悠遊卡上你什麼都看不到對不對，我們剛講的六隻腳，可以給power，那這power怎麼來的呢。這是我這一代最不會的哦，我這一代的電磁波不太能學，我們當年讀成大電機系的時候，我們系上有很好的通訊設備，可是我們系主任講說，我們通通不淮開。開那時候叫做警備總部就會來找我們麻煩。好，所以我們通信，我們這一代就不是能夠學的很好。那會牽扯到這個RF frequency進來他會給這個power，還有data，還有com，通通混在一起就進來了。等一下我拿電路圖給各位看大部分的架構。好，那所以呢，我們現在來看的話，現在的架構哦，基本上，是不怎麼搜取資料，因為我剛講8051內部是16byte，那一個processor，如果我們支持加解密，就是pci的interstruction的話呢，就會有一個core processor出來。這core processor差不多在1990年代附近，非常流行。如果設計RSA的engine，這類能做的好的，其實不多。那這個core processor engine，像我，我是好不容易才借到手冊的，可以看，借到的哦，那上面每一本都有編號是給誰的，所以我不敢copy，如果被人家看到的話，借給我看那一個人就很慘了。那這個呢，寫一個RSA的運算給他，他就可以很快，寫一個RSA的程式不到一頁，大概十幾行就寫完了。這個RSA的運算，就是運用到core processor，就可以做好。那要做這個模擬的話呢，就比較麻煩一點。一套發展系統，大概要30萬。針對某一個cpu來做一套發展系統這樣，大概要30萬台幣。那這裡呢，如果你需要，要做筆記的話，請各位記得兩個magic word，一個magic word叫iso7816，這7816是ic卡重要的規格。將來如果人家問你說，你懂IC卡嗎？比方說你遇到一個像我這樣的人，問說，咦… 你知道IC卡嗎？你說，知道啊，iso7816，耶… 眼睛就亮了，耳朵就豎起來了，說哦，你真的懂。你是真的知道這一個特定的規格，7816呢，從123456789到15，這個IC卡，整個規格就都在裡面了。

好，另外一個magic word，這個叫ISO14443，中間三個4，ok。那這就是各位現在用的悠遊卡的主要的規格。非接觸式卡是提這個14443，這兩個magic word，你不小心記起來之後呢，別人就會說哦，你應該是知道的。那詳細情形呢，就不會再問你了哦，ok。你已經比別人多很多了，也就是說，這兩個magic word，你知道。就比別人多很多了，一般不會用到這兩個。可是你又發覺到，在ic卡裡一定會提到規格。好，那這邊有一個比較特別的就是說，剛有ram rom epprom的這種問題哦，那用epprom也好，用flash，flash的技術稍微比較複雜一點。這mmu，對學過計算機結構的人來講，這mmu他會做paging嗎？對不對，不會啊，所以為什麼特別放一個mmu在這裡呢？這是很特別的，因為呢，ic卡要防被人家盜，所以他在做的，保存一些東西，各位，修了一些加解密。那個key如果被抓到就很慘了，對不對。就被破掉了，所以不能讓別人找到key的位置。所以他會讓mmu幫你做一些事情，你可以想成幫你做一些加解密，基本上，我的logic address是0，假設他放的是一個，我logic address是0出來，physical address存的是多少呢，physical是12，也許是14，這個就可以做一個變化。那個address裡面的byte 012345呢，也亂掉了。你看到的那個，你以為最右邊的那個是byte0，實際上不是，他通通把他換掉了。所以你把他mark打開了，這個解一個CPU。利用反向工程把他打開的話。那你去看吧，你看到裡面的memory fail，說，address 0，資料你把他讀出來，對不起，你還是不會知道是什麼，因為他byte順序也亂了，bit順序也亂了。現在更先進的，想像中，出來的這個addressing都經過一次的加解密。那… 做這個動作會很複雜嗎？以前我以為做這個CPU的反向工程是要花很多錢的，但後來我跟這個工研院的的曾少銀曾博士，我請問他，怎麼做的java card processor，他跟我說其實你看反向工程，如果是ic 設計卡的話，他設計晶片不會馬上第一次就說對，你壞掉就拿回來就要修，那修的話就要看問題，所以你要把他打開，而這種打開的事情對他來講是家常便飯，大概一次要3000塊台幣，就給你找一張這麼大的圖。大概就各位現在看到的這麼大一張，看他裡面的內容是什麼。就可以知道，3000塊台幣，所以ic卡如果不能適當的防衛的話，很容易就被人家猜出來他可能的問題。

那這裡還有一個研究的topic，譬如說在國內要用這一個core processor，在公元2000年的時候，比利時有一間大學在做一個博士論文。他說我用一個sun的CPU，加上一個extension hardware就夠了，我就可以執行所需要的operation，需要再一個core processor，那他的博士論文也是給jimproce跟大h卡公司來支援他的。他的博士論文在網路上可以拿的到，但是呢重要的library，全部都不見了。這就是IC卡的問題，他就是會碰到這樣子的事情，中間重要的東西就是不告訴你，那我們來看他的架構，他底下有一系列的要求。在這一張就是作業系統，而這作業系統呢，他也是不會告訴你的。各位可以先用java virtual machine的想法去想，java virtual machine像這樣。他有一個interpreter，這interpreter有一個api在上頭，那上面呢就會有一個，我們叫card manager，這張卡片的管理程式，他是最大的，他在管理這些東西。那別的應用程式呢，譬如說卡機，他會選說某個ap的時候，會先經過他，那他會先path給你，這個有key，這個還有key，自己把他清了，不會告訴人家的，這把key會非常非常的保密。有這把key才可以download新的東西下來，才可以保住這張卡的security。那本身呢，他這幾個applet也會有幾個security，那這種架構呢，看起來就只有java card的啊，virtual machine。所以你應用的時候，不只是這個而已。那剛才好像有跟各位提過，這個其實是蠻好玩的。他原始的規格呢，是歐洲的一群做ic卡的公司。要求提出來的，他認為說，我們的卡，太多了，一個應用程式，他不能負重，很麻煩。這應該最好呢，寫一個應用程式，在不同的平台上面都可以run，所以他們就去跟sun商量說你sun能不能出一個java card，結果sun說好啊，sun就出了一個java card的規格，一個始出來的規格，他等於是instruction set，就是標準的java virtual machine的instruction set ，好，結果呢，拿給做ic卡的公司的人一看之後說呢，不行啦，這種東西我們沒有辦法用，原因是呢，各位回到這邊來看哦，如果我一些interpret的話，一大堆東西要用interpretation的話呢，那這個performance就會很慢。所以呢，做這個的時候，如果各位有機會去寫java card的程式的話。就要用一堆的java card的api。而不是寫很多move什麼的那一些東西，他的意思就表示說，他底下的硬體，會直接支援，還有os就支援他很多動作，很少interpretation。那你想一個5mhz的cpu怎麼跑這些東西，那結果這樣問題就出現 java card 2.0，java card 2.0就改了很多了，連api都改掉了。所以幾乎呢，是一個很大的變化。那據說還有一次變格，已經在蘊纕中，不知道什麼時候會好，那instruction set又會再變一次，所以看起來都是java card，但是他的規格是差蠻多的，幾乎是用很完全不一樣，都可以用這種形容詞來形容他。

好，那另外的就是windows卡片，也許各位聽過，這microsoft的卡片，剛開始在公元2000年的時候，那時候出來，而且什麼都好了，我手上就有好幾張，看起來是真的不錯，可是microsoft對他的卡片似乎舉棋不定，他每年都在說向ic card這個技術展，他都有人不來，沒有特別在推，還有一個叫motole，他其實也有一個virtual machine，他有一個中間的指令可以去control他，用不同的指令來做，那如果各位的手頭上如果有什麼宏碁發的那些卡片，譬如說年代的ic卡可以用。大部分的是motole，很多銀行用很多，java卡現在被visa用，歐洲很多人用motole，那這邊的一套相關的發展系統大概是多少錢呢，如果純粹Java Card的發展系統，像我買的那一套，四萬塊台幣，就是一個Simulator然後給你兩張卡片跟讀卡機，你在裡面可以run，四萬台幣，另一套那邊我沒有買過，但是要配合他的某一個晶片run整個model發展系統，一路上來的話我知道HITACHI也是要三十萬台幣。那這是卡片作業系統，上面就可以run，這看起就像是一個開放性的平台一樣，給它卡片的關聯程式，Domain配合起來，上面就可以run這樣的api，譬如說Sim卡，就是你們大哥大的卡片，很抱歉今天Sim卡我們不會特別提，如果問我Sim卡的programming，我不太曉得，因為這個要交很多錢。他們program手機的人要交很多錢才有辦法，年費或會員費才有辦法看到那些最新的規格。那Credit Card或是我們的會員卡或是e-purse。那麼裡面呢，有一些規定，在IEEE78166規定出的一些檔案架構，這是標準裡面出來的。好，接下來這邊就介紹一下我們作的研究，所以說我們實驗室就覺得說這可以做嘛，我們自己來做做看，所以我們也自己做了一個Smart Card Operating System，那我的想法是比較特別的，我們是說能夠run傳統的Cos，就卡片作業系統或是run Java Virtual Machine這樣的東西，可以放好幾個這樣東西出來，那這個觀念呢，我們講後來呢，不能講誰抄誰，後來我聽到XX也提到類似的觀念，但是他沒有發表，跟他們要第一手資料他們就不給了。那這是我們的一個想法，不同的作業系統上面都可以run，這我們的一個想法，我們就設計了一個ES-Cos，因為我們在工程科學系，很愛我們的系所以把名字放上去。我們也做一個Simulator，這裡頭有一些叫APDU，叫Application Data Unit，那這邊是表上面的卡片跟卡片是要溝通的，叫一些Command回來，所以説等於整個User Interface都有試過，包括看到這一些0101的資料。

那做了之後呢，我又想做一件好玩的事情，差不多在1980年的時候，就讀到一篇博士論文說驗證一個作業系統，那我想說這個卡片作業系統很小，它大概十幾K而已，應該也可以用Formally Proof，ok，理論上可以證明它到底是不是對的，這個合乎我的規格，類似寫一個這樣Proofing的東西。那我們去找，國內做這方面的並不多，那我們有試過中研院王博士他的系統，我們覺得他的系統不錯，但沒有我們想的那麼好用，我學生用不太習慣。所以我們整個後來是用另一套系統，叫UPPALL的系統，那麼，這個系統，這個我也不會念，對不起喔，這個國外的學校發展的工具，我們還是這樣子算，所以我們把寫完的程式，重新做一次Formally Description，做一個描述，然後看看有沒有什麼問題，這個東西，我們會做的這個地方就是我剛所講的idea，另一方也注意到在歐洲的XXX公司也做這樣類似的事情，比如說XX公司把他們的一些package比如說t=1的通訊package，t=0的通訊package就library就做這樣的認證。這是我們用的工具。跑這樣的一個認證，要跑很久，我們用2GHz的PC要跑一天，跑這樣認證的動作。光一個這樣小小的程式就要跑很久，我們把它拆成13個主要的Flow，每一個 Flow要跑一天，我學生就蠻緊張的不知道try不try的完。所以到目前為止，我們可以說我們這個System不會有Deadlock，最近想把這個再重做一次，據說另一套工具比較好用，看看它這整個效果會怎麼樣。剛剛有提到這個Java Card，現在跟各位介紹一下Java Card，現在有很多IC Card公司都有Java Card，台灣呢也可以做這個Java Card的地方，而且是License上的Java Card，是全世界最便宜的地方，在去年以前，因為是Sun跟台灣的工研院有簽一個合約，所以可以由工研院來發這個License，為什麼說是去年以前呢，因為今年又要重新跟Sun談新合約，各位可以看到，然後Sun有些龜毛的地方，所以我不知道現在談完了沒有。然後這一張是XX做的，當年我買的時候叫IS，那是我在公元2000年的時候買的，IS是International Sample，Sample就是樣品，一張一千塊台

幣，一次要買十張，不零賣的。為什麼要說Sample呢？因為在那個時候屬於加解密的東西不對外賣，那時候PKI不准出口，所以不能出歐洲，同樣的美國的不能出美國，所以叫做International Sample，你可以拿來用，但裡面的key完全不能改，我不能改key有什麼用，我就不能發卡，所以只能try一些動作。這有兩種，一種是有public key的，就是有coprocessor在上面的，加解密很快的，8bit CPU可以Run的，那要用幾bit的CPU這個可以研究的，資策會以前有一個Java Card團隊，後來已經解散了，他們也曾做過一個研究就是把8bit CPU加coprocessor好還是32bitCPU做extension好，結果發現key point不在幾bit CPU，key point在EPPROM的速度，EPPROM的速度很慢的話，performance就沒辦法起來。我們在看第一個問題是你要解public key的系統處理，在安全的key你怎麼去用它，用怎樣的標準？PKI支援visa卡訂做出一個規格，支援到多完整？還有它的沒有支援T_＝1，通訊協定有T=0，T=1，T=14，那T=0就是你們在大哥大用的T=0，T=1就是我們現在健保IC卡用的，基本上T=0是byte-oriented，x=1是packet-oriented，在臺灣健保IC卡還沒有開國際標以前，國際上的卡片都很少支援T=1的，我想這是臺灣健保IC卡的貢獻，臺灣健保IC卡要求T=1的protocol，從此各大廠都支援T=1了，library就都available了。

那到底有沒有問題呢?我們在try時發現有一些問題，我們也自己做了一些Java Card，目前做Java Card的單位也蠻多的，像工研院可以license JAVA card的source code出來，所以工研院有做，工研院有license給國內的兩家公司，銀行不跟它license，直接跟Sun license。他給一家叫碩良，做他們的JAVA Card，Java Card可以說用別的CPU來做還是用JAVA Card的CPU來做都有人做，我們自己已經有一個卡片作業系統，所以我們在上面再做一個Java Card Virtual Machine，做完之後再做一個Java Card的Processor，我們硬體也做一個，這純粹是好玩的，叫我們去量產或跟業界去合作是很難的，我後來才比較了解，你說別人會敢用我們學校做出來的Java Card嗎?很難的啦，因為以卡片的角度來看像臺灣假設它一發發個２千４百萬的卡片出去，如果被發現有一個bug，它怎麼可能把它全部回收回來，會造成軒然大波的，所以在這個行業的人都會非常小心，所以他們都會用Sun License的，Sun有檢查過的，假使我們寫出來的東西要去給Sun 認證說我們符合Java Card的規格也要給一筆錢，那也不是我們學校付的起的，所以我只說能玩玩看，看結果是怎樣再跟工研院討論，了解他們進度跟報告，再看裡面有沒有研究題目可以做，譬如在做的時候才發覺到Java Card的原始程式裡頭，它寫起來喔，你以為它是做一個memory write，你以為只做一次，實際上它可能write了一百多次，做很多check，這我們想不到的事情，這麼一百多次有什麼大不了，再回到前面，EPPROM的壽命大概十萬次，會影響卡片的壽命。我們自己也做了一個Java Card Processor，硬體可以動的，等下有照片show給大家看。今年我們又做了一個模擬全國健保IC卡的applet，依照健保IC卡的規格我們又重新做一次，發現裡面有一些小問題有一些規格交代不清楚地方，這大概也是一個執行環境，是Java Virtual Machine的command，就不特別去講了。這是我們執行環境的畫面，我們設計一個16 bit的Java Card的microcontroller，這可以動的。接下來呢，剛提到IC接觸式的卡片，另外就是非接觸式的卡片，它的市場應該會比較大，像可以用在交通、悠遊卡及門禁方面，它有一些特別的地方是做天線，學電磁波或通訊的都說，反正什麼東西都是天線，只是看你對某個頻率接收的好或不好，它是透過我們的天線來傳，傳power、data都是這樣傳過來的，你在卡上看不到任何的接點，他是透過波傳過來的，主要的規則是剛跟各位提的14443，他是0到10cm，0到3cm是比較小的，還有到100cm是比較好的，這個kit就比較便宜，我最近買了一套等一個月，從你order到拿到，500元美金而已，有一個簡單的讀卡機kit加兩張卡片，這有一個很好玩的就是，如果你有兩張悠遊卡放在一起去經過讀卡機的話會發生什麼事情，各位有沒有試過?這就是測驗collision的問題，就撞在一起，兩張卡片同時進來就撞一起，作業系統也講類似這件事情，碰撞會提到collision類似的問題，這就很好玩了，我們有試過，這是一個可以研究的問題，在我們實驗室裡面用兩張卡片疊在一起用讀卡機一刷，一點都沒有問題他就抓出來了，哪張前哪張後，如果你有兩張悠遊卡放在皮包裡面往讀卡機一刷他會不會把你兩張都扣錢，重點在這裡，他一定要處理一下，不能讓你兩張都扣錢，不然他就慘了。你可以試試看，這個實驗我們做過了，在台北，皮包放兩張悠遊卡，一刷會出現error錯誤,，請你去跟站務人員處理，這也是一個不錯的解決方式，我就告訴你我有collision，要你用人力的方法去解決，因為collision會有很多的突發狀況，collision有用到3種規格，TypeA、 TypeB、TypeC，typeA就是Mifare，等會就可以看到，TypeB是改良的，TypeC是香港的八達通卡，我覺得sony就做的不錯，像在捷運等快速的場合就很適合用這種非接觸式卡片。再看一下這是我從飛利浦上抓下來的，他看起來是這樣的，這個天線怎樣拉是一門學問，天線就藏在某個地方，透光、強光的話說不定可以看到一點點，這個天線怎樣拉是一個技術，我們請過我們學校電機系的老師來說，我們沒辦法設計這個，他說他可以做得到，但是後來不了了之就是了，也打不過這一家公司，真的是幾乎提到非接觸式卡都是Mifare的天下。

其實你可以看到他的單位很小，你看這張384bit而已，就是e-purse，基本上可以做一些加減的動作而已，那可以看到他這邊就是有一個RF module，還是一樣Control logic，在做卡的時候，左邊是屬於RS相關的，這邊大概是我們資訊人員比較不會的，但只要用到這邊我們大概就會了，在這邊可以看到進來後就可以看到，就把他們切割data，我們等會會提到，如果你要給什麼訊號，接下來我們要解決衝撞的問題，幾張卡片放在一起的時候要怎麼辦?這時候你看阿囉哈系統，無線的通訊網路用到的anti-collision的標準解法，講到application的一個認證，這卡片其實會出問題都在這邊，做這個卡片卡機的廠商很多，但是都會發現到讀卡機不穩定，在實驗室都好好的但一出去外面就出問題，像這樣的讀卡機我問過一家廠商，我問過廠商當年我們台北市捷運要一個讀卡機，他們的估價是一千萬台幣，有沒有搞錯，那東西要一千萬呀，據說是我們台北捷運設計是高標準的要用三十到五十年的，特殊設計，特殊design所以會那麼貴，那是我們自己的規格。他整個的速度大概是這樣，我們可以看，一個作業的transaction 70ms就做完了，標準的速度就是這樣。

接下來可以再研究的一個題目就是說，接觸式和非接觸式放在一起是比較好的，非接觸式的就是放在車票車站扣錢，譬如說像公司會用員工卡，員工卡就像一個電子錢包，非接觸式的，如吃一頓飯要五十元你用此張卡片去付款，鼓勵你去用。比較有安全需求的你就要用接觸性的，譬如說要驗證個人身分、個人資料的要用接觸式的比較安全，如果這兩個放在一起，有兩種做法，這個叫做combi，combi已經被註冊了，就變成一個專業的名詞，另一個是hybrid，他其實是獨自分開的，你是你的世界，我是我的世界，我們只是放在一起而已，現在是關聯到這兩張卡，有一個common memory可以放在一起，像這個就是一個combi的晶片，共用的地方，EEPROM放在這裡，左邊是接觸式的，右邊是非接觸式的，共用這一塊區域，從設計的角度來看這的確是有困難的，這邊的power compound比較大，這邊比較小介面不大一樣，要驅動確實是有困難的，台灣有做過類似這樣的計畫，是凌航做的，他們有作起來，但最後沒有再去量產就是了。這是一種想法，有的公司有另一種想法，譬如說，日本最大的信用卡JCB，他不要這樣做，他寧可分兩張卡片，不要在一個hybrid上面，平常你用這張卡，重要的時候再把另一張卡拿出來，這是他們的想法這裡頭還有一些運作流程的考慮，他bond-rate的速度不會很高，速度不會很快，他的operate frequency 只有5MHz，他的communicate-rate只有9600，用一個8051。這些規格，大家看一下，剛提到IEEE 7816，一大堆123456789到15，emv就是Europay，master card和visa card的規格，還有Java card的規格這邊就是後來這個visa global platform，RSA你要去做認證，就是public key也要做認證，或者拿去做認證美國的FIPS。那實際上在做的時候就遇到一些困擾，你光卡片還不夠，還需要一個讀卡機，所以讀卡機需要通過Emv的認證，像台灣的健保IC卡的卡機就必須要通過EMV的認證，PTSG的卡機也要通過認證。我請教過台灣的資訊安全協會，他們在公元2000還是99年的時候有派幾位教授去美國的FIPS的實驗室去受訓，說怎麼樣去設計一個這樣的認證的實驗室，還有 Java Card的open platform的complexity提過了，還有Windows的卡片還有PTSG，Windows 這邊台灣有相關的認證實驗，EMV台灣有認證實驗可以認證第一層和第二層。第一層要做很複雜，我去看過他們實驗室，他們實驗室認證過了，再送到他們的母國-在法國的實驗室去做測試，過的機率非常的高，下一個是軟體的測試報告，所以連澳洲都會送到台灣來做認證，這個IC卡就像我們的軟體一樣也是有他的生命週期，一開始的時候就是卡片晶片的設計，作業系統的設計，然後把card’s body嵌在裡頭，接下來把卡片設計嵌在上面，把它燒在上面，這些動作通常，如果生產一個晶片的話，至少六個月以前要下order。然後呢，量一次至少要一萬片。然後購買之後，我們就可以做個人化，就是personalization，把個人資料寫上去，再做一個發卡的動作，再來就開始啟用。如果各位手上有Visa卡的話，也許會要求你開卡，就要打一通電話跟他說我要開卡來使用，這是一個選擇，如果健保IC卡要開卡的話，就有兩千四百萬通電話要打，電信局一定很高興，所以就決定不要，這錢不要讓電信局賺。這是你要考慮的其中一項動作，最後就結束，這裡頭不管卡片在哪一個階段，卡面作業系統都要管制，舉例來講如果是做安全方面的話，我的CPU裡面都要有一個號碼，講了很久答應不讓他的號碼作什麼事情，在IC卡晶片這個世界早就行之有年了，每個晶片裡都有一個獨一無二的號碼，而且可以讀的出來，當然要透過特別的動作才能讀的出來，所以你每個晶片跑到哪裡在什麼地方都要紀錄下來，就算燒壞掉你都要記錄他銷毀，他都有一個獨一無二的號碼在裡頭，這個晶片整個的life cycle在哪裡整個都要管。

再來看到是讀卡機，如果各位有機會去診所看到，我這３張圖是現在比較多的健保IC卡的讀卡機，這些都是屬於連線式，所謂連線式就是跟PC連在一起，這個是東元的，如果你看到別的機型的話，可能有一個LCD，這個比較便宜一點這個沒有，這是英茂，這是碩良的，碩良是用香港的一家公司把他改過來的，如果你有興趣要問我的話我可以告訴你哪一台比較好，健保局不准我講，因為我幫它作一個折磨測試，3台都不夠好，沒有我們做的那麼穩定那麼好，所以會有抱怨，醫院一直在抱怨讀卡機不是那麼穩定，可是這一台市價５５００，這一台賣３５００，這台我不知道賣多少錢，這一點很好玩他們兩家在吵架，東元原先是找他的，這家是英茂的，英茂覺得很委屈，原來東元這個團隊要去包健保IC卡的時候英茂把他串起來的，英茂也是讀卡機廠商，東元大家沒聽過他做過IC卡他是不懂的，英茂去把他整個團隊串起來的，串起來後東元就把他幹掉…各位聽完就好了..

不要隨便說，結果幹掉很恐怖，像這一個厚，所以他原來是他團隊裡面，團隊裡面結果後來呢，這是正式的事情，像今年，呃對不起，今年年初的時候，去年十一二月和今年年初的時候，東元出了一個正式的公告，說emou這家公司，因為他的讀卡機開發不利，所以它要跟它解除所有的合約，然後他不再替它任何替它求償，結果東元就承諾這一家的，這一家license，這一家叫紅帽，跟他license，他全部都做完了，東元就說，因為你這一家給我delay，所有的行程都delay了，振振有詞，然後你認證沒有過，這的確是一個要討價的地方，他就跟他合約解除掉了，好，然後他就推這一台，所以一般廠商看的話，它要買這一台，因為這台東元背書的，東元推它，它就賣5500，這台賣3500，那我測完了呢，這台比較好，這台好很多，就這樣，所以這是方法測試上的一些困擾，就這樣，所以每次emou的跟我吐一肚子苦水就那時候，唉，可他們是最大咖的，好，那還有這個，非接觸的卡機，非接觸的卡機很難做，所以，也是在做車上面的用處的時候，會有很多的困擾，所以各位有興趣做這方面的話，可以做得很好，是有賺大錢的機會，尤其你們這一代比較有機會，我們這代在學這個無線電方面的厚，會比較辛苦一點，我們實驗室自已也做了一個讀卡機，叫Jenny，聽起來像數碼寶貝還是神奇寶貝裡面的傑尼龜厚，大概就做這個，但我不是這個意思啦，其實Jenny是我做這台讀卡機的學生的女朋友叫Jennifer，所以就把前面幾個抓起來，我們實驗室又用Java，所以就剛好J開頭，很好，就做一個機殼很漂亮，我們這個讀卡機，我們做這個讀卡機其實是被逼的，因為我們在彭湖的時候有一段時間讀卡機很不穩定，那時候真的是很恐怖，那很多事情各位可能不會想到，像現在你們比較少用modem，就是電話連上來連電腦啦，那如果你小時候還有用過的話，你印象中你電話連電腦，是不是一下子就連上去了?像Internet，可能要try好幾次吧?你才會連得上去，這種事在我們常用的覺得是common sense，可是呢，一般user就會覺得，有沒有搞錯，怎麼會連不上去，電話不是應該很穩定的嗎，怎麼會連不上去，好，那彭湖更慘，彭湖是全台灣通訊品質最爛的地區之一，本島淘汰的就送到彭湖去了，然後彭湖有很惡劣的氣候，海島型氣候，又很容易斷線，所以我們的通訊品質很差，非常差，所以我們的讀卡機，我們助理叫連線失敗，就連線做一做突然就斷線了，就這樣，好，所以我們在wave modem這花了很多功夫，後來呢我們又做的時候呢，我們卡機廠商又停業了，就我們的戶機廠商它不賣了你知不知道，它不維護了，那怎麼辦啊我說，如果真的不行的話那我們要自已做一台，所以我們就做這一台出來，這個計畫要堂，不能讓這個計畫失敗，所以我們做了一台出來，真的做做看，其實這沒有想像的那麼難，我們真的做到了厚，我們那一年，就是公元2000年的時候做了這一台機器出來，好不容易買到這個晶片，motolora33560，這個晶片好不容易買到，還透過一家廠場它是私底下賣我們幾顆這樣，然後呢，剩下就好做了，剩下我們用一台，當時是大眾的單擺電腦，486就夠了，裝了825，控制我們的modem這些，然後我們這邊是keyboard，這邊正在做的微處理機實驗就可以做出來了，去try這一個，這個就是控制卡機的卡，卡機的晶片，另外就是我們彭湖健保IC卡，我們在別寫的一張卡片的程式，利用JAVA CARD寫了一個卡片的程式以備萬一，模擬這個Sam卡，我們都準備好了，這個計畫做到要擔心要做一個second source，就是準備它如果當掉了，我就要接手了，就是這樣，所以我們準備好了，那就是說這個滿有意思，所以後來我們南科有一家園區，他希望我們幫他做reader，來造成它check，我就跟他demo，它一看眼睛就亮了，阿你要這些啊，我說對啊，那沒問題我知道你懂了，我就做給他，不過後來我覺得他們不是很好配合我就沒跟他繼續做下去了。

好，這是我們JAVA card的一個讀卡機，那這上面是要dos，dos整個作業系統，這個JAVA virtual machine，各位有沒有聽過什麼JAVA virtual machine可以在dos上面run的，我們的，我們實驗室自己寫的，我們統一從97年開始寫自己的JAVA virtual machine，我們有JAVA virtual machine有JAVA CARD virtual machine，這樣，所以在這一年我的學生呢，一個就負責寫這個JAVA virtual machine的，他寫完了，通這邊上網，剩下的這個學生就是用硬體上去，可以run JAVA，所以我的應用程式都是JAVA寫的，它就硬寫成讀卡機，driver配合他，整個上來做，所以我們說是一台JAVA的讀卡機是這樣子的，整個的應用程式全部都是JAVA寫的，那時候開發環境是我們自已的，就我們自已的JAVA virtual machine，然後那一張卡片，也是我們自已寫的JAVA的程式，那我們自已的，我們自已宣傳一下，我們叫ESJVM，我們叫ES在前面，我們從97年開始做的，我們有跟資策會合作過，資策會有一個WINDOW system，叫做gaze，我們有跟寫配合，跟它配去改，然後上來，可以run 他的gaze，所以我只要測試的時候，我們可以在ms dos上面run，Linux這些都可以，可以做到這些事情，那這個系統很好玩，我們叫GABI啦，用台語唸叫咖比，就是咖啡的意思，有我們南部的特色，什麼叫GABI，戈壁嗎，不是，咖比嘿，所以下一個我們就叫林咖比，都可以，那我們又做了一台，所以全部健保IC卡，我有跟他們一個顧問案，這些讀卡機剛剛看的那些，到底有沒有問題，還有好不好，所以我們用JAVA，這時候用一個新的方法做，用JAVA partner做，以前都是用JDM來做，人家說速度不是那麼好，我覺得可以，那現在我們就是完全用JAVA partner做，那我們今年做出來，健保局有一個規格，我們全部做到了，那是一堆硬體，我們也是有JAVA partner的一個單擺，配合我們一些額外做出來的東西上面的軟體，通通merge起來，可以符合健保局的規格，量產的話是看廠商啦，不過基本這是整個可以work，滿穩定的系統，在應用這個JAVA partner的時候，確實有一些困擾，在技術上的困擾，我們把它克服掉了，那要做很多偵測的動作，還有更新下方的動作，可能還要做一個另外的模擬，做一些別的電子情報的作業，都可以讓它可以work，所以上面是一群，飆的全是JAVA，不過讀卡機有一大堆的規格，這不特別去提，好，那這邊可以看到比較複雜的卡片的管理系統，那卡片管理系統裡，滿多東西的，從我剛剛跟各位同學提到的，最上面的，一張卡片的生命週期，整個生命週期的管理，還有裡面程式的關係，和我的一些rule，配合一個這個conflict，我們在彭湖就碰到了，我想，全國健保IC卡也會有這樣問題，就是，有可能你有兩張卡片，譬如說你今天臨時要去看病，發覺我的健保IC卡找不到了，就趕快去申請一下，一張200塊，好了去看完了回來，好死不死就發覺那個卡片躺在我桌子上，我怎麼就找不到，你就有兩張卡了，那你下次再拿舊的卡去用，會發生出什麼困擾，所以這個就要解決這個問題，你同一個人有兩張卡片是個問題，在我們彭湖一開始設計就沒考慮這個狀況，結果，那只有送過來copy，你每一張卡片，除了你那張獨立的晶片號碼之外，最後放一個痛苦的建議就是說，你除了每個晶片上面都有一個獨一無二的號碼之外，你的卡片也應該要有一備serial number，所以你現在看你的卡片有一個serial number在那裡，那是你可以看得到的，那用serial number就可以很清楚得知道，你用得卡片是那一張，不然的話，serial number後來我們自已做，再重新做，沒有辦法再把卡片收回來，我們另外又在卡片來的時候，我們自已再寫一個serial number寫進去，可是寫進去的時候一般人就看不到那個serial number，你很難跟他講說那一張，他兩張都一模一樣，你怎麼跟他講，那一張是有效的，所以有了serial number就比較好看，那這就是conference problem相關問題，那還有應用的程式，那大概看一下喔，右上角那個你看起來就像保護比較嚴密，好像有一個鐵箱子在保護的，那就是key的管理，我們key，中文翻譯成金碼，有人翻譯成金匙，那麼管理就滿複雜的，國內比較少有機會做到這方面的，有，有幾家公司，那接下來就是真正把應用程式download下去。

那second管理，它在run的時候要去做認證的動作，好，那就是發卡，發卡的話像這個C&C taker在觀音廠大概有6台機器，他一台大概要1000萬左右，他要能夠從寫程式到印像片，全部都能做完，那它裡面有一堆的問題，特別去提到，所以我們回來看說，基本的型段來跟各位做基本的介紹，我們看一張卡片在這裡，其實我們看到的是相關的整個系統，如果各位只是要做個應用，譬如說你是要做資訊安全，做資訊安全的這幾年幾乎都會扯到IC卡，對他們來講，IC卡就是一個安全的儲存裝置，如果只是這樣的話，那東西很簡單，不會這樣複雜，你只要把東西寫在這個上面，你寫個小小的讀卡機配合的驅動程式，能上Internet，這樣就好了，那問題不會很複雜，不會扯到這個，卡片管理系統，打卡相關動作，這些就可以做模擬，所以如果你只是要做這樣子的應用，驗證你的安全狀態的idea，不像那麼複雜，但你將來想說，我要去開公司來配合的話，要小心這個後面是很大很大的資金在這邊run的，你繫在這邊的晶片，要上千萬，認證這個晶片，要合呼某個規格，我們後面會提到一點，那接下來你寫applicant，光applicant不夠啊，還有這個後台，後台很難寫，超乎各位想像難寫，那各位是資科background更能夠體會，所以這後台也是很難處理的一件事情，國內像宏基，誠泰銀行都有一些後台，我想各位比較有這個機會，因為你們商學院，管理學院很強，可能比較有機會跟銀行touch到，一般要跟銀行touch到是很難的，如果有這種機會跟銀行合作你會發覺到，其實銀行很瞭解很知道這些東西，他們真是滿smart也很敬業的在做這些東西，都在規畫，好那我們回來看一下這些歷史，這些歷史角度來看的話法國人是用得最多的，法國人是最先發明的，很多地方都在用，那我們國外的話，有一個保險的，還有專業醫療卡，台灣也要做最近應該就會發了，在十月十一月的時候，每個醫師都會有一張醫師卡，護士人員沒有只有醫師才有，那美國是屬於比較特殊的，因為他強調privacy，所以量沒有衝起來，但這幾年呢開始衝起來了，有一次退伍軍人協會它很需要用到這個，他們說這個，反正美國軍人大家看電影看這個一定會有一個牌子在這裡，那這個牌子放一個晶片，去一刷，飛機室或技術室，一刷，什麼資料都出來了，到那裡都可以用，不是很好嗎，而且什麼各式各樣的保險什麼的都可以存在裡面，所以它退伍軍人協會就大力推動這個，所以這是一個很重要的推動的一個力量，德國現在很強，可是德國呢，它主要都是記憶體卡片，它記錄了很多醫療資訊在上面，記憶卡就想像成光卡那一類的，memory資料，memory比較大，但它沒有特別的cpu在上頭，你把memory卡放上去，得到個人資料，他另外再去找到你對應的保險公司處理，我碰過日本人，日本人說在他們日本不可能做到健保IC卡，因為他保險公司太多太多了，他們就像德國這樣，但他有一些是有一些在做這方面的卡片，譬如說我碰過像hitouch的，那些卡片有一部分是hitouch，他們就說他們在日本有兩個主要的城市，實驗這方面的東西，我問他們有沒有這方面的資料，也沒有，我現在看有沒有辦法connect到一些他們程式用的資料，那還有，有一個國家，那馬來西亞特別好玩，馬來西亞有六條國家的高速公路，然後呢大家可能注意到，高限公路電子收費，就是希望不要交錢給他，就是經過就收費了，所以它有六條高速公路，將交給六個廠商去營運，六個廠商都用非接觸式卡片，結果六個廠商都不能通，所以如果你要上面六家高速公路就要放六台讀卡機在你的行裡箱，放六個放在那，這有一張照片放在那，我跟台大的教授，所以有些困擾就是說，如果在規畫台灣的卡片的時候，就是所謂的一卡通。

所有有可能呢，悠遊卡將來，悠遊卡已經和所謂的南台灣交通卡合起來了，只是名字上不一樣，但基本上都是悠遊卡，但是我個人的想法不是這樣，我個人想法反而是一機通，就是一台讀卡機可以讀那些卡片就可以了，所以想法不一樣，好那國內來講就很早就在做了，77就已經整個在規畫了，那金融電信業，其實各位如果早期你手頭上有一張金融卡的話，那其實這裡面都有了，那也就是為什麼我們彭湖健保IC卡可以當金融卡來用，因為他一開始就規畫了醫療，那後來呢國內就把他叫做金資卡片FIFC，金資這幾年比較受到很多的challenge所以也滿委屈的，金資就是如果跨行提錢的話，金資就是一個公證的第三者，他的名字叫財金公司，英文才叫FIFC，本來是一個公營的現在轉成民營的一個單位，也就是前一陣子去年不是有人說把什麼很多客戶的資料漏出來的就是那家公司，所以往後會提到，你會發覺最後都是人的問題，技術上的問題技術面好像都防了很多事情發生，那這些都有，像電信方面就做到了，那醫療這邊開始在處理，主要是我們彭湖方面在這邊做，那有一年就是碰到國民卡，為了國民卡我們一直在處理很多事情，很多人就跑到彭湖去參觀，那待會跟各位介紹一下卡片的相關技術，那麼就會有一個processor，基本上這些東西都有，如果是全國健保IC卡的角色來看的話，其實這些都有規畫，發卡整個安全的程序，或者是軟體，整個制度面，該怎麼處理，那卡片作業系統和晶片安全該怎麼處理，基碼產生的管理，安全模組security access module，只要是健保局的讀卡機裡面，都會放一個sam，健保局發給你的，這個sam就是表示說我們的IC一插進去，跟這個sam一認證確定就可以知道，你是健保局的卡以及我這張卡是健保局的卡，有一個安全模組，那些模組就放了健保局的key，基本上就是這樣，所以要破就要破這邊，那還有這一段安全需求的規格，基本上很快帶過去，一開始你只要白卡，一張卡片上面什麼花樣都沒有印，去做一個洗卡，好像洗牌一樣，這樣你就把它裡面的一些亂碼處理掉了，這我們而言這通常都有一系列的rule，那卡卡作業系統的安管機制，life cycle，那交貨的時候，基本上交貨的時候，那廠商，生產廠產會有一把生產的key，它告訴我們，我的買方用這把生產的key去跟他IC卡認證，它們的作業系統真的過了，才可以換成我們發卡人真正的key，，像這樣，卡片和設備之間認證的原則，這另外一個，還要key，各式各樣，基本上用每張晶片的id來做多樣化的動作，那這個基碼有一個生命的週期，通常不能放太久，用太久可能就被破掉了，像我們現在規定用兩年，所以每一個都有一個基碼再生的東西，這個東西是一個challenge，這個基碼在這邊應該要怎麼做，key chain，要怎麼產生這些key，以往是很難做到這些事情，key generation是很花時間的，如果各位修密碼安全的話就會發現到，你去找對應的那些key是很花時間的，通常都會在大電腦上面做，找到那些key，所以這些大質數厚，現在呢，其實你有coprocessor可以做到很快的產生，我有一個學生在做這方面的東東，怎樣做很快的key generation，那基本上就是das、ras或者aes這些，那這裡呢，有一些比較特別的，純基碼這個東西，一般基碼這個安全設備是，目前用的最多的還是IBM的一個模組，那這個模組就要60萬台幣，譬如說，你振動太厲害，它就自動shout down，它覺得有問題就自動shout down，它就保護自已保護得很好，那這個有個好玩的就是，我要產生key的時候，就是有5個東西，挑出3個到了，就5個人有保留一個值在那邊，三個人到了把那個key插進去就可以產生真正的key碼出來，那基碼管理系統這個作業系統本身就會要求像這個我們就是要求unix也是g2的level那就要特別去買，安全模式很好玩，像這個，這個具有自我銷毀的設計或配合讀卡機自我銷毀的設計，什麼叫自我銷毀呢，就好像虎膽妙算裡面，喔一下就自已燒掉那樣，那就是那樣的東西，那這樣的東西有沒有用呢，應該是很有用，他只要偷你的key你就把它自已銷毀掉，所以這時候會自已找麻煩，像我們在彭湖就碰到，就有醫院就來抱怨說，耶你們sam卡怎麼咚咚咚就毀掉了啊，我說怎麼可能，結果後來拿回來一看，結果真的，它基本上可以說自毀是一種自lock，鎖起來它不動了，就這樣，那健保IC卡有一種規律性，就是如果你在用的時候，你把它機殼打開，它就會自已鎖卡鎖掉，你在用的過程，我現在power on，你把我機殼打開，你一定不懷好意，就這樣，所以我detect到你機殼打開我就會把自已鎖起來，那鎖起來就是做24一個call，那它失敗，失敗就鎖起來，就這樣，可是呢，偏偏我們讀卡機這邊設計得不太好，它設計就是用一個開關，我們唯一開關放在那裡，如果呢你的機構鎖得不夠緊的時候，就很容易它就覺得機殼被打開了，然後就鎖起來了，偏偏現在健保局呢，又讓自已裝sam卡，所以呢就會出現這個困擾，那還有更兇悍的，更兇悍的就是它detect到你是要打開我這一顆晶片，他就會把自已銷毀，做一個自毀的動作，這個自毀的動作，我一直想要不要講，我問了好久才問出來的，該怎麼做反正基本上就是要把自已毀掉讓你看不出來什麼東西，我問了好幾個廠商他們都不願意告訴我，他們說這個跟業務有關係，不方便隨便講，後來才拗拗拗拗出來的，講一個最簡單的就好，自我銷毀怎麼辦呢，你就要想辦法給它一個，譬如說我給他一個很高的電壓，好像被雷打到，就毀掉了，對不對，那你怎麼想辦法給它一個很高的電壓，就要放一個電池在那裡，還有別的方法。

好，那密碼安全的規格呢，就以前在講，送美國的FTFS實驗室或是SIPS的規格認證，這很貴我們剛剛提到，大概要上千萬台幣去做認證，就送一顆晶片去認證，那現在比較好了，就common criteria，這名詞，現在比較需要知道的是這個啦，這個比較好，後面我們會提到，基本上它是依照你的要求，他依照你訂的規格還有criteria，所以我說共用評詁標準，它來幫你評詁對不對，你有很多的攻擊，我們等一下再提一下攻擊這些東西，那SIPS就有一大堆這些東西要做，這是你的項目，如果你要做就做一大堆這些事情，所以很花時間的，那我們健保IC卡的規格是這樣，安全等級2以上3以上，這有規定的，或者是在德國那邊做這個認證，現在比較多是這個common criteria，你自定義你自已的需求和條件，它幫你評詁到底你能不能過，而且它提供很多範本，像菲利溥，他們怎麼過的，範本放在那讓大家看怎麼寫的，那台灣健保IC卡就有規定說你要去，一定要經過國際標準的認證，所以這其中一個，只要過了，就可以，但是有一些地方在爭議就是爭議說，晶片過了算不算，軟體沒有跟它一起驗，照理說應該是一起合起來去送驗才是對的，這些攻擊有很多好玩的，我現在有帶我學生玩這個，中央大學有一位教授做這攻擊做得滿多的，基本上就是電擊分析實驗還有錯讓的歸納，還有一個比較麻煩的，叫contact這個東西，這個東西是幹麻呢，我這邊有一些圖，基本上我們去看怎麼去破呢，如果我們可以去量它的power電源，然後呢如果是1的時候，可能去做一件事情，0的時候就不做，那我量電流就知道，你這個時候大概是0這個時候是1大概可以抓得出來，那key就很容易猜了，基本上他就想辦法看你電流的流量，使用量的大小來猜是1還是0，他只要找到那一段加減1認證那一段，看你電流的分怖來猜，有點難做，因為他的電流是ma，但是真的有人做到過，後面就有人照有些的方法來處理，譬如說想辦法來讓你看不出來，我的電力變化，譬如說我剛好是0的或者是電容器在旁邊放電，電流就會消耗一些，或是我內部給它一些電源或是這個演算法的時候故意讓你做些無聊的事情，讓你看不出來他現在已經在做了，那現在時間分析也是，你這段時間你如果是1的話做比較久，0的話做比較快阿，他想辦法去check，去破你的key，這個也是，這個是錯誤的歸納，這時候就開始特別來做微波、超高溫、超低溫，使它整個錯誤，錯誤的話就開始做reverse，要以他的一些特性來做這個東西，所以這個一開始跟各位提過，它在裡面的半導體技術要加很多，譬如說表面上加一層膜，在生產的時候它裡面的特殊的層在裡頭，你紫外線照照不下去，照不到我特殊保護住的，類似像這種地方，讓它整個是很安全的，這就叫所謂的實體安全的特性。這個是現在最好玩的，我不知道耶，但是聽起來就是做的到的，我沒有看過，其實這個很早以前就可以做到，相當於好像這個鍵解值，譬如說美國在這個蘇俄大使館，然後另外一個地方有一個玻璃對著他，裡面有個人用電腦keyboard 打什麼東西，我這邊都可以知道，模擬出一個keyboard，類似這種動作，叫做電磁波的攻擊。現在這個到底怎麼防，不知道，這邊說實在，剛剛這邊每種東西，各位看起來沒什麼，都屬於廠商保密範圍，它不太願意告訴別人，怎麼去防這些東西。

所以我們來看，你看攻擊的時候，就有所謂的實體保護，就是想辦法，第一個防止晶片被打開，剛剛提的金屬膜加上去，還有防止被照射，你如果紫外光或什麼光照射的時候對它裡面沒有影響，或是再更尤甚者，你打開金屬膜就是啟動我剛剛說的自毀裝置，你把它毀掉了，做這樣的事情。還有呢，剛剛一開始提過的，memory cell location 通通都已經被換掉了，相當於key放的位置被加密了，bit位置也被加密了，所以資料的內容、存放位置、位置的bit全都加過密了，都處理掉了。像在定義的時候會有些問題，我會故意給你一些noise，我三不五時就給你一個亂七八糟的noise 進來，讓你的power analysis 跟時間分析都會不對，再來是intuition sensor 我detect 到你正要被攻擊的時候，作業系統就要啟動，簡單的說就是啟動自毀裝置，就是intuition sensor。你可能會randomly加上一些bot circle我無聊我就加上一些bot circle讓你看不出來。還有生物特徵大家都會直覺的想到，指紋，現在這種晶片都已經有了，應該說是卡片，第一張卡片我在日本看過，一張卡片大概一個晶片外，還有一個是指紋按的透明玻璃，兩個合在一起，做在一張卡片上，把一些紙紋的特徵存在卡片上。用途用在如全國健保IC卡，可能有四位數pin碼，對老人家或小孩子可能記不住，那種東西怎麼辦呢，就是想利用這種機構，按一下就把pin code直接送出來，比較方便來使用還有要加快可以用hardware來做，這邊蠻好玩的如果是資訊系這邊做硬體的同學或者說是通訊加一些noise 或是detect這些東是可以做專利的東西。

第一個階段最後就是看看國際健保卡，基本上就是八大國家希望說他們國民不小心在這些國家裡面出了什麼醫療狀況，這張卡片大家都可以讀，這樣能夠救命，這已經訂出來。接下來，各位可以再抄一點點，我剛剛說兩個關鍵word ，一個是7816 ，一個是14443再來就是這兩個 T=0跟T=1，這兩個 protocol，T=0是byte oriented 一次做一個command，一次就一個byte，overhand很高，T=1一次傳一個block，如果你傳大量的交集，健保卡它的消息可能會很大，你可以用T=1來做，裡面可以自己定義自己所要的命令，還有所對應的回應，所以讀卡機上程式跟我的卡片程式是要配對的，它才會認識對應到這些命令，這種命令我們叫APDU。其它規格我們就不再提了。

這個也很重要，Answer To Reset，卡片插進卡機之後，卡機給它電源，然後卡片就會送這個Answer To Reset，這個訊號就是讓卡機知道，我的歷史資料，我用怎麼樣的protocol都在這裡，所以卡機要能夠聰明到可以辨認Answer To Reset，這是一個key point，如果你要去破別人卡片的話，第一步要能夠做到這一點，這一點人家應該不會告訴你的，當我看到全國健保IC卡一開始那個版本，人家設計寫的不夠好，我看他沒有寫ATR我說那是對的，不應該把這拿出來，你這一拿出來，人家就很好try了，很好try到你的內容，基本上要做一些事情，這個同步的訊號告訴你我用怎麼樣的protocol，還有我裡面的格式是什麼，還有一些歷史的因素，譬如說我就可以把我公司的名字藏在這裡。這就是Answer To Reset，這個蠻難抓的，當時為什麼我們要自己去破這個卡片歐，因為它的時間cut很慢，你用那個很高速的邏輯記憶反而不太好，你要紀錄很久，你要很長的信號才能夠把這一系列抓到，才能模擬出來一張卡片，這種大小事情我用我們的java卡來模擬，全國健保IC卡或者是金屬卡希望能夠模擬出來這個動作，第一個動作就是要做這個，我們就try大概兩個月，才把它抓的比較清楚，因為他規格不會告訴你的，T=0就是行動電話用的，還有就是T=1傳統VISA卡那一類的，還有這個T=14，日本就是用T=14，日本它市場夠大，它什麼都不一定要跟人家一樣，T=14事實上跟T=1是很像的，改一改就出來，所以使用Answer To Reset，過了，剩下就很簡單了，你把卡片想成是一個server，你讀卡機就是跟它要資料，然後它就回應，你這邊可以過，認識的卡機認證過了，後面就是APDU這個cmd的模式兩個一樣，自己要知道。這大概是個APDU的格式，基本上你可以看到這個induction 要給它後面一個參數，後面就回應，回應才能給它data，簡單跟各位介紹一些我們這個澎湖IC卡的架構，對整個系統來說，最大資料有卡片，卡機，我們通訊網路系統是用電話，那我們有一個資料庫處理的中心，其實就是我們database，有人說發卡，就是單張的發卡，就是基碼管理系統，跟健保局的系統合在一起，他鏈鎖要配合，從自己做一個測試中心，一套系統它整個囊括的就是全國健保IC卡跟第一階段在做的事情，就是我們澎湖用的。給大家看一下我這張卡片，這張卡幾乎跟現在全國健保IC卡一樣，什麼看診資料都會出來。我們卡片連進來之後，就是跟醫院的，醫療資訊系統合在一起，像你們現在去看病，也是一樣的，這就是他們的畫面。所以卡片插進去之後呢，一開始要認證過了，他就把基本資料給送上來了，送給這個醫療資訊系統，這中間還隱含一個AT自動控制的程式，這邊沒有特別去講，相對於一開始的例子就是說，剛剛那個畫面沒有資料，現在把它建進去了，然後再插一次卡片，資料就直接上來了，其實IC卡插進去，如果他在他們的醫療院所有資料的話，它把它內部的資料讀出來就出來了。像現在如果有LCD螢幕的設計的話，跟我們這個是有點像，我們要先做一些基本動作，先讀卡，再看你健保的一些身份，接下來這個動作是要做更新，譬如說你以前的紙卡用完就換一張新卡的動作就是更新，更新是一件很麻煩的事情，叫做認證。一系列的動作，那就開始掛號阿認證，這些照理說不應該show的，我們show出來是因為當過太多次，希望人家知道做到什麼地步還有再動，沒有死掉，所以show出來給大家看。從這裡就可以知道你的身分證號碼，你健保的身份是什麼，這張其實也都有，接下來就是確定掛號完，那就做完了。這個是發卡的動作，各位有機會的話去健保局的分局，會有一個隔開獨立的區域就叫做發卡，發卡你就是想說把一張卡片發出來，放你的相片，個人的資料，比如說你的名字，發卡單位，在什麼分局，聯絡電話，一些什麼地址，通通都key in 進去，做這個動作呢，我們澎湖練的比較熟練，大概兩分鐘可以做完，台北、高屏現在大概也可以兩分多鐘可以做完，那麼這些資料呢，新建的就這樣一個打進去，打完了之後他在computer裡面存起來就要送到我們一個特別的卡機叫做發卡的，它要把資料寫進去，跟一般卡機不一樣，所以這個整個確認做好，還有一個是整個的序號，這個序號是我們給它的，因為以前有出過這個問題，所以我們只好自己訂這個序號出來，所以現在全國健保IC卡就沒有這個問題，那確定完之後我們就放到這個特別的卡機，專門做發卡動作的，把它個人資料寫進去。這樣子發卡做完之後，這樣子卡片資料寫完了，才放到這個印卡機，印卡機就是把這個相片阿，還有個人一些資料，我們稱為顯性資料把它印上去，這樣健保卡就出來了，這是一個基本的動作。這一台機器大概30萬台幣。那這邊另外一個過程是你要去掃瞄相片，要花時間在掃瞄相片這個地方，前一陣子我就聽到東元負責掃瞄照片的負責人跟我講，他有特別的機器可以照相片的位置一分鐘可以處理180張，理論上是這樣，但是實際上在做的時候，有困難，實際上在做的時候他們的人力要一直增加，處理很多錯誤狀況，譬如說你全家人都用一張照片的，還有台灣大概有50個附近是身分證號碼同號的，本來以為現在身分證號碼同號應該沒有了，原因是因為這些人他們的年紀都已經很大了，這號碼都已經跟他們50、60年了，他們捨不得放棄，那就尊重他們。那這張照片很好玩的是，我常常這樣印出來歐，我取樣取進去，把這照片括起來，然後影像處理軟體把它切進去然後印出來，在澎湖的時候，有人就說，竟然是這樣子的歐，照片可以還我的歐，早知道就拿漂亮一點的照片來。這是我們整個的系統，這整個系統的架構呢，從讀卡機上來，這整個東西呢，像原來我們在設計的時候，這本來其實沒什麼我們配合一些廠商一起來做，讀卡機的廠商，負責通訊的廠商，我們在學校會做database，我們處理database就好，這些是我們負責做發卡的廠商，這整個合作的機制是這樣的，進行了一年之後，開始了，這個讀卡機很不穩定，他們沒有能力去訂，我們跳進去，你們很難想像，有程式呢，我們只把它變數名稱改一改，我再加變數進去，它就不動，所以我們要花很多時間，就是變的很lousy ，更新去try讓他可以work，我們去找別家的，好不到那裡去，因為台灣就這四家，為什麼台灣要推金融IC卡沒有推起來，系統不穩定阿，讀卡機不穩定，晶片也不穩定，所以一堆讀卡機都堆在銀行裡面等著年限到，他不敢再推了，好死不死我們一直再用，就這樣廠商不行，我們一直在維護，硬體也可以維護，軟體我們也可以維護，還好廠商他們願意幫忙，他跟我們簽license 只要是在澎湖健保IC卡時限之內，我們有權使用他的source code，把它做maintain。

接下來通訊系統也是一家廠商幫我們在做，因為這個要real time 很快的要回來，然後兩年之後，才出問題，你不出問題，是健保局要求，這種計畫應該要給source code，健保局要有source code才覺得比較放心，我說我沒問題我學校單位我全部給你，他不幹，這家他已經提出來嚕，這家不願意，他說這是我吃飯的傢伙我怎麼可以拿給你呢？要給你可以，一千萬台幣，哇那怎麼辦，跟他商量，他說好，你給我一點時間吧，我們花了大概半年的時間，我們用一套linux然後配合hardware 很多的東西，慢慢把整個建起來，我跟我負責做這件事的學生講，你做的這個work是值一千萬台幣的東西，這能夠做，我們接手接上來了。那還要去幫別的醫院做，像署立澎湖醫院，它有八個卡機，我們幫他拉一條專線，怎麼樣讓這八台卡機共用這個專線，我們也幫他去開發一個程式，去做這個sharing的動作，所以這一系列做下來，幾乎都變成我們全包了。還很複雜，原來我們這個主機呢，是就近放在澎湖的，是就近服務嘛，結果呢，健保局一個很好的講法，我覺得他的講法是對的，他說不能這樣放在澎湖，要拉回台灣來，因為你如果放在澎湖的話，將來綠島啦、蘭嶼、金門、馬祖都要放一台嗎？這樣不行，要拉回來，這樣running的system怎麼拉的回來呢，還好我們在設計的時候有考慮到這種的機制，打電話向卡機說，你換電話號碼，我把這邊的系統在高屏分局從新建一套系統，然後主機在上傳資料的時候我告訴它你換電話號碼，它一換，很自然的就翻過來了，還好我們在設計的時候有想到，不然換一個機器，而且是在running的機器，怎麼可以讓它停下來，然後再動，這是很難的，所以我們解決了這個問題，這樣還又不夠，又說，我們要容錯呢!!我說好我幫你做，這台容錯，後面database也容錯，我們真的幫他們做了容錯，那如果一台當掉的話，會自動到另外一台，我們也是卡機上會配合，如果他連線到我們一台連不上，就會自動連線到另外一台，然後兩台我們又做hard disk link 就是用這個每隔幾秒check他是不是died or live做起來，這樣做起來，又一年又說，還不夠，要異地備援，兩台都放在高屏，不夠，一台要放在別的地方，放在成大好了，放在我們實驗室，我們幫你做，還真的有用耶，去年的7月11號，高雄大水，高屏分局的真的進水了，發電機在地下室，也停電，電話就撥到我們台南來了，還好我們真的是做的還可以work歐，不然就是電話一堆，所以你們想想看，我本來好好一個教授，怎麼在做這一大堆的這種事情呢？這真的就是廠商的事，所以我說真的是被我們老師拉進來的，他覺得這個事情很簡單嗎，怎麼會這麼複雜，可是真的在做的時候，想像不到的，電信的問題，我們甚至去跟電信局借設備去量它的電線的品質到底多好，發現真的品質很差，實在是箇中辛苦不足於外人道矣，像我，從九月一號正式下線，我就可以手機不用一直開機了，我被要求只要我的系統在run 我的手機不能夠關機，因為他有問題就要找到我，像SRAS一來，我們等一下有一張投影片在講SRAS我們就要講處理同步的發生，這我們的軟體架構，這我們就整個run起來了。我們其實可以做很多很多的功能，只要到database大家就知道我們schema這都設計過的，normalization 都做過，所以都可以work，所以這也就是說這些東西那些人喜歡用那些人不喜歡用，我們都可以做統計，那當然台灣有人權協會在討論這個健保IC卡的policy，我們可以去探討這個問題，因為制度面是可以做的到的，技術面也可以做的到，就是看人到底可以維持到什麼地步，這我們可以做很多事情，給各位看，一個一個功能都是我們這樣開發出來的，這些我們都沒有正式的發表過。我們大概這個澎湖的整個量歐，做到後來百分之九十九都很好，碰到SRAS歐，我一直很擔心SARS，今年，本來澎湖一直是化外之地，結果後來趴一下就出來了，還好我們準備好了，可以看他的就醫紀錄，他只要給我他的身分證號碼，我們就馬上找出來，他在那些診所看過病，就知道了，然後再找診所的病歷，我們都上傳的，我們自動卡機就可以上傳，然後就知道看當時有那些病人在他附近，就可以找的出來，這比正式的媒體申報還快。

為了測這個呢，這整個系統我們就建了一個測試中心，我們這個軟體要上去，我們至少要測個一萬多次，我們才放心讓他上去，那這一萬多次，如果電話費就一萬多塊了，那還得了，所以我們在我們自己分機系統做了一個東西，我們自己買自動控制的設備，數據機來做這樣一套系統，這都是我們自己實驗室做出來。這就是我們做的測試用的設備，基本上要一萬多次的動作，所以呢我們就設計說，這一個自動的推，推卡片然後會自動按這個key，所以說他可以做這樣的動作。我常常跟外面的人講，只有我們工程科學系才能做得到，我們工學院裡有電機的人，有機械的人幫我們設計這個結構，我們之後測試有很多讀卡機都是用這個機器來測試的，然後呢有控制的人幫我們設計PLB，這是用氣壓機來推的。然後我們這樣computer science的人就設計這個，然後我們每次折磨就折磨一兩萬次。像澎湖健保IC卡的話，我們要折磨二十萬次，最後還是會當掉。那我們健保IC卡，其他安全機制都算蠻安全的，剩下的就是制度面怎樣去配合了。現在討論說，如果有AIDS的話，要不要保護病人？相同的醫生也會說我也害怕呀。我同學就說，有一次在榮總，碰到一個AIDS的病人，沒有任何顯示，他整整擔心了一個禮拜，連遺書都寫好了，這對他來說也是一個擔心的地方，這邊就是說，安全機制在硬體和軟體和制度都很ready，但是人要怎麼去用它，大家可以好好的去討論.其實這邊的基本資料不會很複雜，是用pin碼去控制，也要求只有醫生才能看的到這些資料。這邊我就不再講了。這裡還有一些問題，不過這都沒什麼大問題，不過還有一些細節的問題，比如說大型網路該怎麼辦？這是一些issue，那這裡還有一些問題，譬如說卡片存放一些資料的問題，還有說要放身份證啦，講了很久很久，那應該是不會放，因為這個有蠻多反彈的，因為他要花很多錢來處理這個事情，那整個時程大概都delay了，目前台灣大概只能自己做delay了大概五個月左右，不過其實以健保局的角度來看的話，其實可以替我們年輕一輩的人省很多的錢，日本人跟我講，他被健保局保固了一次，那台灣會不會倒呢，可能會倒，那我比較偏袒一點健保局，因為我認識一些人他們說，健保局的員工拿四個月的年終獎金，其實這是依照政府的機制給的，那最後就是謝謝大家，有問題再跟我check一下

我們謝謝侯教授。今天非常精采的演講。