FMCOS使用密文带MAC增加/修改密钥

FMCOS（FM1208-9，FM1208-10，FM1216等）除了支持使用常见的明文方式增加/修改密钥，还支持以密文+MAC的方法增加/修改密钥。

基本原则

FMCOS的密钥，按密钥的增加/修改操作方式不同，可以分为【普通密钥】和【密文+MAC密钥】两类。这种分类对密钥的类型（如外部认证密钥、线路保护密钥等）和密钥的使用方式没有影响。

【密文+MAC密钥】，就是将【普通密钥】的类型字节最高2bit设为“11”。比如【普通】外部认证密钥的类型为39（0011 1001），【密文+MAC】外部认证密钥类型就是F9（1111 1001）。

使用密文+MAC进行密钥增改操作的前提是，当前的密钥文件中必须存在主控密钥（标识为00的外部密钥）。主控密钥用于加密数据和计算MAC。主控密钥的类型可以为39，也可以为F9。（但只能先用明文增加类型为39的主控密钥，然后再使用密文+MAC将其修改为类型F9。）

何时需要使用密文+MAC操作密钥：

1. 增加一个【密文+MAC密钥】（如类型F9）；

2. 修改【普通密钥】为【密文+MAC密钥】（如类型39修改为F9）；

3. 修改【密文+MAC密钥】，包括将其改为【普通密钥】（如修改F9密钥的值；或将类型F9改为39）。

实验环境

MF下的密钥文件中存在如下密钥：

1. 主控密钥，密钥值FF FF FF FF?FF FF FF FF。

2. 外部认证密钥，标识01，类型39。

增加密钥（F9）

欲使用密文带MAC方式，在MF下增加标识为02的外部认证密钥（类型F9，不是39）。

密钥的使用权、修改权均为F0；后续状态A；错误计数器F；密钥值11 22 33 44 55 66 77 88。

命令的数据域：

F9 F0 F0 AA FF 11 22 33 44 55 66 77 88

注意39（0011 1001）变成了F9（1111 1001）。

对数据域进行扩展和填充，得到待加密的明文数据：

0D F9 F0 F0 AA FF 11 22 33 44 55 66 77 88 80 00

注：0D为LD字节，表示原始数据的长度；80 00为填充字节。（具体实现请参阅《FMCOS 2.0用户手册》）

使用主控密钥对明文数据进行DES加密，得到密文：

7C 87 BC 23 14 00 21 B3 AF EA 67 E6 35 9D DC FE

注：FMCOS使用DES-ECB加密。

增加密钥的命令：

84 D4 01 02 14 7C 87 BC 23 14 00 21 B3 AF EA 67 E6 35 9D DC FE

密文的实际长度是0x10，但因为后面还要附带4字节的MAC，因此Lc为0x14。

因为使用了密文+MAC（也就是加密线路保护），因此CLA的变为84。

请求随机数，并使用主控密钥计算MAC：

随机数：4C 45 BA B9

MAC：D7 C9 43 F6

注：FMCOS对MAC计算的实现，请参阅《FMCOS 2.0用户手册》。

完整命令：

84 D4 01 02 14 7C 87 BC 23 14 00 21 B3 AF EA 67 E6 35 9D DC FE D7 C9 43 F6

修改密钥 （39改为F9）

欲使用密文带MAC，修改MF下标识为01的外部密钥，改变其密钥值和类型（39改为F9）。

密钥的使用权、修改权均为F0；后续状态A；错误计数器F；新的密钥值11 22 33 44 55 66 77 88。

命令的数据域：

F9 F0 F0 AA FF 11 22 33 44 55 66 77 88

39变为F9的原因，前文已经表明，不再赘述。

对数据域进行扩展和填充，得到待加密的明文数据：

0D F9 F0 F0 AA FF 11 22 33 44 55 66 77 88 80 00

使用主控密钥对明文数据进行DES加密，得到密文：

7C 87 BC 23 14 00 21 B3 AF EA 67 E6 35 9D DC FE

修改密钥的命令：

84 D4 39 01 14 7C 87 BC 23 14 00 21 B3 AF EA 67 E6 35 9D DC FE

请求随机数，并使用主控密钥计算MAC：

随机数：EF 36 48 18

MAC：90 95 E4 E1

完整命令：

84 D4 39 01 14 7C 87 BC 23 14 00 21 B3 AF EA 67 E6 35 9D DC FE 90 95 E4 E1

修改密钥（F9改为39）

欲使用密文带MAC，修改MF下标识为02的外部认证密钥类型（F9改为39）。

命令的数据域：

39 F0 F0 AA FF 11 22 33 44 55 66 77 88

对数据域进行扩展和填充，得到待加密的明文数据：

0D 39 F0 F0 AA FF 11 22 33 44 55 66 77 88 80 00

使用主控密钥对明文数据进行DES加密，得到密文：

7E 65 DE 14 2F 66 CA 41 AF EA 67 E6 35 9D DC FE

修改密钥的命令：

84 D4 F9 02 14 7E 65 DE 14 2F 66 CA 41 AF EA 67 E6 35 9D DC FE

请求随机数，并使用主控密钥计算MAC：

随机数：C0 B3 54 9C

MAC：01 2E F5 F5

完整命令：

84 D4 F9 02 14 7E 65 DE 14 2F 66 CA 41 AF EA 67 E6 35 9D DC FE 01 2E F5 F5