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利用新型CPU智能卡提高電子商務(wù)支付安全性

文章出處:http://srpd123.com 作者: 人氣: 發(fā)表時間:2012年04月12日

[文章內(nèi)容簡介]:本文針對目前國內(nèi)電子商務(wù)的發(fā)展特點及安全性需求,從支付工具角度出發(fā),闡述了如何利用新型的CPU智能卡自身的安全優(yōu)勢,在卡內(nèi)建立合理有效的存儲結(jié)構(gòu),設(shè)計合理的算法及規(guī)程,來提高電子商務(wù)的支付安全性。

    一、 概述
  
  Internet是電子商務(wù)的重要通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),其通信核心是基于TCP/IP協(xié)議簇等公開通信協(xié)議,具有充分開放、管理分散和不設(shè)防三大特點,這對電子商務(wù)的安全交易提出了很高的要求。在實際交易中,主要涉及到三方:銀行或金融機構(gòu)、商家、客戶。在電子商務(wù)安全建設(shè)中,CA、銀行、商家的由于比較集中,對其交易系統(tǒng)采用專業(yè)的安全防范設(shè)施,如安全網(wǎng)關(guān)、防火墻、內(nèi)部專網(wǎng)結(jié)算等。

  而廣泛分布的用戶私鑰和數(shù)字證書的存放方式上,大多以文件的形式保存于計算機軟盤、硬盤等媒介中,存在著容易丟失、被計算機病毒破壞,被黑客非法竊取等安全隱患,也不適合用戶移動交易的需求。在這種情況下,利用新型智能CPU卡自身具有的存儲量大、可進行復(fù)雜計算、有加密算法等眾多優(yōu)點,可為電子商務(wù)中的密鑰安全存儲及應(yīng)用提供了全新的解決方案,實現(xiàn)安全存儲用戶資料,多種應(yīng)用業(yè)務(wù)有機集成,攜帶方便,以及快速實現(xiàn)簽名、認(rèn)證功能、安全移動交易等?! ?br />  
  二、新型CPU智能卡結(jié)構(gòu)
  
  隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展,IC卡(Integrated circuit card)內(nèi)部集成路芯片不斷演進,產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍,從早期只有寫入數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)的能力,發(fā)展到具有自行運算處理能力的新型CPU智能卡,該卡不僅在封裝形式一改以往塑基卡,向SIM卡、USB接口等方式過渡,還在讀寫方式上采用自動識別模式發(fā)展,包括接觸式、非接觸式兩種方式。在通信方式上,符合相應(yīng)的國標(biāo),如《中國金融集成電路(IC)卡規(guī)范》,接觸界面支持T=0(字符傳送)和T=1(塊傳送)通訊協(xié)議,支持PPS協(xié)議,可以進行多種速率選擇。其內(nèi)部主要由中央處理器CPU、受到密鑰的保護的數(shù)據(jù)存儲器EEPROM、隨機存儲器RAM以及片內(nèi)操作系統(tǒng)COS(Chip Operating System)構(gòu)成。在智能IC卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)初始化時,利用卡的安全特性,使得在卡內(nèi)信息有條件地供外部讀取,在片內(nèi)的運算高效,內(nèi)部信息處理、判定安全,有效地保障了信息傳輸?shù)谋C苄?、?shù)據(jù)交換的完整性、發(fā)送信息的不可否認(rèn)性,以及交易者身份的確定性,為實現(xiàn)安全交易打下良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。
  
  1.CPU的構(gòu)成及功能設(shè)計

  作為應(yīng)用的硬件平臺,目前推出的智能CPU卡均可符合中國金融集成電路規(guī)范(PBOC),針對非接觸/接觸等工作模式,及方便在帶USB口的信息終端上進行使用,在CPU構(gòu)成上,需要采用低功耗的處理器芯片,例如韓國三星的KS88C92008微處理器,其內(nèi)部采用8位CMOS低功率8位CMOS低功率CUP(SAM87RC),并集成24K Bytes ROM,用于固化存放微型操作系統(tǒng)COS(Chip Operating System),512 Bytes RAM作為內(nèi)存,緩存計算過程數(shù)據(jù),以及8K Bytes EEPROM用于存放用戶數(shù)據(jù),同樣可參考的有ATMEL AT89SC系列、SLE66CX160S等。在硬件設(shè)計時,應(yīng)兼顧電磁兼容設(shè)計,綜合應(yīng)用集成電路芯片的物理安全技術(shù)、卡片制造的安全技術(shù),做好硬件線路加密,線路保密等功能。
  
  2.片內(nèi)微控操作系統(tǒng)(COS)的適應(yīng)性應(yīng)用裁剪設(shè)計

  一般來說,片內(nèi)操作系統(tǒng)(COS)按功能主要分為五個模塊:輸入/輸出模塊、內(nèi)存管理模塊、命令解釋模塊、安全管理模塊、文件管理模塊。操作系統(tǒng)根據(jù)電子商務(wù)活動中所涉及的各種證書文件、密鑰文件、安全加密算法程序等需要,能夠支持二進制文件、定/變長記錄文件、循環(huán)文件、錢包文件,采用多級目錄結(jié)構(gòu)有序管理文件,在特定的目錄結(jié)構(gòu)下,建立電子錢包、電子存折應(yīng)用,負(fù)責(zé)高效地調(diào)用數(shù)字簽名算法,下載用戶特有的安全加密算法。同時,該系統(tǒng)作為一個開發(fā)平臺,為核心算法及規(guī)程等應(yīng)用程序等開發(fā)提供二次開發(fā)接口。
  
  3.卡內(nèi)存儲器的有效劃分

  根據(jù)電子商務(wù)應(yīng)實際應(yīng)用共性,我們可在智能CPU卡存儲器內(nèi)建立的如下的通用文件目錄結(jié)構(gòu),如圖1所表示。

  卡片根目錄下密鑰文件中的卡片主控傳輸密鑰控制整個卡片存儲結(jié)構(gòu)的建立。目錄索引文件以變長記錄方式存放各應(yīng)用的標(biāo)識信息,持卡人信息文件保存用戶在申請證書時向網(wǎng)銀中心提交的個人或單位信息。

  金融機構(gòu)/銀行應(yīng)用目錄提供持卡人網(wǎng)上交易所需服務(wù),其下密鑰文件中包括三項,其功能分別是:(1)應(yīng)用主控密鑰用于管理該目錄下持卡人帳戶信息文件、私鑰文件、證書文件的更改權(quán)限;(2)持卡人口令文件則保證持卡人對私鑰的獨占使用,及控制證書文件的讀出權(quán)限;(3)口令解鎖密鑰由網(wǎng)銀中心控制,負(fù)責(zé)對合法持卡者口令鎖死的卡片進行口令解鎖及更新口令。

  私鑰文件保存提供卡內(nèi)簽字、解密的持卡人私鑰,其更改權(quán)受該目錄下應(yīng)用主控密鑰限制,使用權(quán)受持卡人口令保護。

  數(shù)字證書文件保存CA簽發(fā)的持卡人證書,是一段包含用戶身份信息、用戶公鑰信息以及身份驗證機構(gòu)數(shù)字簽名的數(shù)據(jù),必要時傳交易對方驗證,證書格式及內(nèi)容遵循X.509標(biāo)準(zhǔn),其格式如圖2所示。其更改權(quán)受該目錄下應(yīng)用主控密鑰限制,讀出權(quán)限受持卡人口令保護;CA根證書文件保存CA根證書,必要時讀出,用于驗證商家、銀行服務(wù)器的合法身份;

  擴展應(yīng)用目錄,建議集成金融應(yīng)用(包括PBOC電子錢包、電子存折),或聯(lián)名卡應(yīng)用,使達到一卡多用的目的。 

  4.軟件算法安全性設(shè)計

  除了在硬件上的安全性進行綜合考慮外,在軟件方面,應(yīng)該從安全周密設(shè)計,嚴(yán)格規(guī)定內(nèi)部軟件數(shù)據(jù)流程,確??ǖ陌踩玫饺娴谋Wo。

  軟件設(shè)計上需支持中國人民銀行認(rèn)可的Single DES、Triple DES算法,以及中國人民銀行規(guī)定的電子錢包和電子存折功能。在多張卡片同時進入交易區(qū)時候,卡片內(nèi)部設(shè)計防沖突機制。

  能夠在卡內(nèi)不同應(yīng)用之間的‘防火墻’隔離,設(shè)置卡內(nèi)密鑰的專用性,支持PIN檢驗、KEY認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、MAC驗證。支持RSA非對稱密碼算法,可在卡內(nèi)生成RSA 算法模長為1024位的密鑰對,并完成模長為1024位的RSA算法的簽名、認(rèn)證、加密、解密運算;完成對X509v3證書存儲。
  
  三、卡片應(yīng)用生成流程
  
  卡片供應(yīng)商提供的空白卡不能夠立刻投入使用,還需經(jīng)發(fā)卡機構(gòu)根據(jù)應(yīng)用進行初始化后才能使用,卡片應(yīng)用生成流程大體涉及證書申請、卡片發(fā)行、卡片交付等三方面。
  
  1.證書申請

  申請者首先在互聯(lián)網(wǎng)、電話、柜臺申請銀行網(wǎng)上銀行服務(wù),按照申請表的要求提交證書申請信息,銀行系統(tǒng)處理申請者信息,進行初始校驗,對符合條件者作業(yè)務(wù)日程排序,并通過電子郵件方式通知申請者,申請者按通知要求的日期到指定網(wǎng)點柜臺當(dāng)面提交申請信息及相關(guān)證據(jù),由網(wǎng)銀中心進行審核,網(wǎng)銀中心審查通過后,即進行卡發(fā)行,首先,用戶信息寫入, 用戶口令設(shè)置,在卡內(nèi)生成密鑰對,私鑰存于卡內(nèi);將申請者的申請信息連同公鑰發(fā)送至CA,由CA復(fù)核并簽發(fā)證書;將證書下載至卡內(nèi)。
  
  2.卡片發(fā)行

  卡發(fā)行過程要求網(wǎng)銀中心具備密鑰系統(tǒng),負(fù)責(zé)根密鑰的維護和分散加密導(dǎo)出卡片維護密鑰;要求申請者信息及證書數(shù)據(jù)庫,并具備審核等事務(wù)處理機制;要求網(wǎng)銀中心或CA中心具備已發(fā)行證書、作廢證書及證書黑名單數(shù)據(jù)庫。

    智能卡產(chǎn)品由廠家到達網(wǎng)銀中心后,先由銀行系統(tǒng)對卡片進行卡結(jié)構(gòu)初始化,包括傳輸密鑰替換、卡片序列號分配、卡片維護密鑰分散下裝、銀行信息寫入。
  
  3.卡片交付

  智能卡由網(wǎng)銀中心發(fā)行后,即交由用戶使用,同時提供智能卡讀取操作安全組件,包含卡片維護程序,為用戶提供更改卡片口令功能;讀取操作安全組件,實現(xiàn)建立端到端的安全通信鏈路,在線加/解密、簽字、認(rèn)證;電子錢包程序,提供客戶端與銀行支付網(wǎng)關(guān)相互認(rèn)證并傳遞支付信息的功能;提供保留交易記錄,電子憑證的功能。

  通過該安全軟件組件,可實現(xiàn)網(wǎng)上交易所需的信息安全傳遞,及用戶維護功能,從而提供用戶真正安全的移動交易平臺。

  四、智能卡與網(wǎng)上安全交易策略選擇
  
  智能卡與CA中心、商戶、網(wǎng)上銀行進行的方式上,可以采用專用客戶端、嵌入式這兩種主要方案。
  
  1.專用客戶端方案

  該方案采用C/S(客戶/服務(wù)器)模式,根據(jù)具體應(yīng)用業(yè)務(wù),開發(fā)出客戶端軟件,在客戶端軟件處直接調(diào)用智能IC卡的軟件安全接口,經(jīng)讀卡器訪問智能卡里面內(nèi)容,完成用戶的驗證,提取數(shù)字證書及CA信息,再與商家、銀行、CA中心的Server(服務(wù)器)互傳證書,建立128位SSL鏈接。
  
  2.采用通用瀏覽器的嵌入式方案

  Microsoft Internet Explorer、Netscape Navigator等,用戶在本地安裝智能卡安全接口組件,或在訪問商戶或金融機構(gòu)的交易頁面后,在其網(wǎng)站上下載智能卡安全接口組件,下載完畢后在客戶端安裝組件并嵌入到瀏覽器中。當(dāng)建立安全通信鏈路進行交易時,調(diào)用該組件的安全接口函數(shù),訪問智能卡中的相關(guān)信息。

  上述這兩種方式在原理模型上都提供鏈路加密、身份認(rèn)證、數(shù)字簽名及簽名認(rèn)證功能,實現(xiàn)安全交易、賬戶查詢和維護,只是在系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上存在差異。

  從系統(tǒng)緊湊程度看專用客戶端方式最為緊湊,運行效率、穩(wěn)定性和安全性較高,但開發(fā)過程技術(shù)復(fù)雜度較高、周期相應(yīng)較長;而嵌入式以成熟的通用瀏覽器產(chǎn)品為基本用戶平臺,嵌入安全接口組件實現(xiàn)網(wǎng)上安全電子交易,該方式實現(xiàn)周期較短,系統(tǒng)運行效率、穩(wěn)定性很大程度依賴于客戶端操作系統(tǒng)平臺的綜合性能,但較適于用戶的移動交易,方便擴充系統(tǒng)功能,允許Server端單方面提升系統(tǒng)整體性能。
  
  五、總結(jié)
  
  利用新型智能卡自身的安全存儲優(yōu)勢,將其作為信息載體,可有效解決數(shù)字證書的存儲、私鑰的安全保管、使用問題,同時,結(jié)合簽名認(rèn)證、加密解密安全保障機制,能夠有效保障電子交易中網(wǎng)絡(luò)用戶端的安全。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展,及制造工藝的不斷提高,智能卡的封裝形式也突破了原來的塑基封裝,向手機SIM卡、USB接口Key等多種有機集成方向發(fā)展,使之體積更小,攜帶更方便,應(yīng)用更靈活,通過軟硬件整體技術(shù)水平的不斷提升,智能CPU卡將在電子商務(wù)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

本文關(guān)鍵詞:CPU智能卡,CPU卡,支付安全,智能卡,COS
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