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1、数据加密技术与安全电子交易浅析 本文概要介绍了数据加密的一些经典的方法，并且以此为基础探讨电子商务平安技术和SET协议。密钥，数据加密技术，DES，RSA，电子商务，SET一、引言随着当今计算机网络的飞速发展，计算机平安已经成为社会各界关注的焦点。本文探讨了数据加密的两种分类，并选取两种典型的方法加以讲解并描述。然后在此基础上探讨电子商务的一些平安技术和SET协议。二、数据加密设计一种密度强的密码算法有两种方法，一是探讨用于密码分析的全部可能性解法，然后设计一套规则以挫败这些解法中的任何一种算法，于是便能构造一种能够抗拒这些解法的算法，二是构造这样的一些算法，使得要破解它就必需解一些问题，而这
2、些问题被认为是不行解的。本文将要介绍的DES算法属于第一种，而RSA则属于其次种。加密技术根据密钥的公开与否可以分为两种体系，第一是对称密钥体系，这里加密密钥匙和解密密钥是相同的。为了平安性，密钥要定期的变更。对称算法速度快，所以在处理大量数据的时候被广泛运用，其关键是保证密钥的平安。典型的算法有DES及其各种变形(如TripleDES)，IDEA，RC4、RC5以及古典密码(如代换密码和转轮密码)等。在众多的对称密码中影响最大的是DES密码。其次是公开密钥体系，分别存在一个公钥和私钥，公钥公开，私钥保密。公钥和私钥具有一一对应的关系，用公钥加密的数据只有用私钥才能解开，其效率低于对称密钥体系
3、，典型的算法有RSA、背包密码，EllipticCurve、ElGamal算法等等。最有影响的公钥加密算法是RSA，足够位数的RSA能够反抗到目前为止已知的全部密码攻击。下面选取两体系中各最具有代表性最有影响的算法DES和RSA进行探讨。1.RSA算法RSA算取自于它的创始人的名字:Rivest，Shamir，Adelman，该算法于1978年最早提出，至今仍没有发觉严峻的平安漏洞。RSA基于数学难题，即具有大素数因子的合数分解，以最新的计算方法也还是计算上不行行的。数论阅历表明，这个问题是难解的。RSA运用两个密钥，一个是公钥(publickey，以下用PK表示)，一个是私钥(private
4、key，以下用SK表示)加密时把明文分成块，块的大小可变，但不超过密钥的长度。RSA把明文块转化为与密钥长度相同的密文。其算法如下:首先选择两个隐私的相异质数p，q，计算n=pq，取r是与(p-1)(q-1)互质的数，这里r便是SK。接着找一数m，使得rm=1mod(p-1)(q-1)，依据欧几里得算法(a=bn+c,则a与b的gcd就等于b与c的gcd)，这样的m肯定可以找到。这里m和n便是公钥PK。在编码时，假设资料为A，将其分成等长数据N块，每块为a对于p，q的选择，一般来说是足够大的素数，对于大，并没有一个确定的界限，因为随着计算机技术的发展，破解实力正在逐步增加(依据摩尔定理计算实力
5、18个月就翻一番)。一般来说，平安等级高的，则密钥选取大的，平安等级低些，则选取相对小些的数。RSA的平安性依靠于大数分解，然而值得留意的是，是否等同于大数分解始终未得到理论上的证明，并没有证明要破解RSA就肯定得进行大数分解。2.DESDES采纳传统的换位和置换的方法进行加密，在56比特密钥的限制下，将64比特明文块变换为64比特密文块，加密过程包括16轮的加密迭代，每轮都采纳一种乘积密码方式(代替和移位)。首先是处理原密钥，产生16个48位子密钥K(i)，i=1,2…16，接着处理64位数据块，过程可以用下图表示:其中置换和g函数的选择都按特定的规则进行，g函数操作是先将R(
6、I)扩充成48位后与K(I+1)异或运算，接着将所得的48位数分成8个6位数，记为BI，I=1,2…8，选取8个S密箱，将BI的第一位和第六位串联成一个数记位m，取出BI的其次至五位串联成一个四位数记位n，用S密箱中的第n行第m列的数替换BI，替换完全部的BI后，将B1至B8串联成一个32位数，再经过换位，至此g函数操作全部结束。将所得结果与LI异或后，得到RI+1。进行下一轮的加密，直到用完K(16)，再经过逆初始置换，全部加密过程结束。而脱密时只须要将密钥依次倒过来，即第一轮用K(16)，其次轮用K(15)，以次类推。于是DES加密算法又可以简洁地用下式表示：Ek(m)=N(
7、IP)*T16*T15……T1*IP(m)其中IP为初始置换，N(X)是X的逆，Ti，i=1，2，…16是一系列的变换。Ek(m)表示明文m在密钥k的作用下产生的密文解密算法:N(Ek)=N(IP)*T1*T2……T16*IPEk(m)在应用时一般是将DES和RSA综合起来运用。DES加密效率高，但是要解决密钥的存储问题，因为只要传输就难以保证密钥不被泄露。这时可以采纳如下策略：假如A要向B发送密文(DES)和密钥SK，可以用B公布的公开密钥对Sk进行RSA加密，将其结果和密文一起发送给B，B接受数据首先用自己的私钥对SK进
8、行解密，得到A的密钥SK。再用SK解密密文。这样就解决了密钥的传输问题。因为没有人知道B的私钥，也就没有方法获得SK。三、平安电子交易电子商务的关键是要保证商业活动的平安性，象传统方法一样平安牢靠。而数据加密技术则构成了电子商务平安的基础，可以说，没有数据加密技术，就没有电子商务的平安。电子商务主要有下面一些平安限制要求：第一，确定贸易伙伴身份的真实性;其次，确保信息的保密性，如怎样保证用户的信用卡号不被窃取，如何保证货源定单等信息不被竞争对手获悉;第三，保证电子定单等信息的真实性(未被冒充)以及在传输过程中未被篡改;第四，保证电子定单等信息的不行否认性，即交易的任何一方在未经对方同意的状况下
9、都不能出尔反尔;第五，在交易双方发生纠纷时能得到合理的仲裁和解决。由VISA和MASTCARD所开发SET(SecureElectronicTransaction)协议便能满意以上的要求，它是在开放的网络环境中卡支付平安协议，获得了诸如microsoft，IBM等很多大公司的支持。1.SET协议中交易的参加方SET支付系统的参加放主要方有:持卡人，即消费者，他们通过web阅读器或客户端软件购物;商家，供应在线商店或商品光盘给消费者;发卡人，它是一金融机构，为持卡人开帐户，并且发放支付卡;受款银行，它为商家建立帐户，并且处理支付卡的认证和支付事宜支付网关，是由受款银行或指定的第三方操纵的设备，它
10、处理商家的支付信息，同时也包括来自消费者的支付指令SET支付系统还涉及到认证机构(CA)，但是它不参加SET的支付流程，它给各参加方颁发证书，各参加方可以通过查看对方的证书，来确定对方是否精确而不是冒充的。要建立平安的电子商务系统，首先必需有一个健全可信的CA。2.SET所采纳的平安措施SET采纳的平安措施，几乎全部以数据加密技术为基础，可以说没有加密技术，就没有平安电子交易。SET协议把对称密钥体制和公开密钥体制完备的结合了起来，充分利用了DES效率高速度快，RSA平安性高，密钥管理简便的优点。下面以数据加密技术为基础，探讨SET所采纳的平安措施。1数字签名数字签名采纳RSA算法，数据发送方
11、采纳自己的私钥加密数据，接受方用发送方的公钥解密，由于私钥和公钥之间的严格对应性，运用其中一个只能用另一个来解，保证了发送方不能抵赖发送过数据，完全模拟了现在生活中的签名。2数字信封发送方将消息用DES加密，并将DES对称密钥用接受方的公钥加密，称为消息的数字信封，将数字信封与DES加密后的消息一起发给接受方。接受者收到消息后，先用其密钥打开数字信封，得到发送方的DES对称密钥，再用此对称密钥去解开数据。只有用接受方的RSA密钥才能够打开此数字信封，确保了接受者的身份。3双重签名数字签名在SET协议中一个重要的应用就是双重签名。在交易中持卡人发往银行的支付指令是通过商家转发的，为了避开在交易的
12、过程中商家窃取持卡人的信用卡信息，以及避开银行跟踪持卡人的行为，侵扰消费者隐私，但同时又不能影响商家和银行对持卡人所发信息的合理的验证，只有当商家同意持卡人的购买恳求后，才会让银行给商家负费，SET协议采纳双重签名来解决这一问题。假设持卡人C(customer)从商家M(mechant)购买商品，他不希望商家看到他的信用卡信息，也不希望银行B(bank)看到他有关商品的信息，于是他采纳双重签名，流程如图并说明如下：首先C产生发往M的订购信息OI和发往B的支付指令PI，并分别产生OI，PI的摘要H(OI)，H(PI)。其中摘要由一个单向HASH函数作用于消息产生，它是一个唯一对应此消息的值，其它
13、任何消息用HASH函数作用都不能产生此值，因此用消息摘要可以检查消息在中途是否被篡改。连接H(OI)和H(PI)得到OP，再生成OP的摘要H(OP)，用C的RSA私钥签名H(OP)，得signH(OP)，称为双重签名。C将消息OI，H(PI)，signH(OP)发给M，将PI，H(OI)，signH(OP)发给B。在验证双重签名时，接受者分别创建消息摘要，M生成H(OI)，B生成H(PI)，再分别将H(OI)/H(PI)与另一接受到的摘要H(PI)/H(OI)连接，生成OP及其摘要H(OP)’，接受者M/B用C的RSA公钥解开signH(OP)，得到H(OP)，比较H(OP)&rs
14、quo;与H(OP)是否相同，假如相同，则表示数据完整且未被篡改，假如不同，则丢弃数据。3.SET交易流程持卡人向商家发初始恳求，商家产生初始应答。持卡人阅读商家的商品，这可以通过运用网上商店或者商家供应的CD-ROM来实现。选好商品后要求在线支付，激发支付软件，向商家发送初始恳求。初始恳求指定了交易环境，包括持卡人所运用的语言，交易ID，运用的是何种交易卡等。商家接受初始恳求，产生初始应答，对初始应答生成消息摘要，对此消息摘要进行数字签名，将商家证书，网关证书，初始应答，消息摘要的数字签名等，发送给持卡人。由于初始应答未被加密，所以它不应包含机密信息。持卡人接受并检查商家的初始应答，如无误，
15、发出购物恳求。持卡人接受初始应答，检查商家证书和网关证书。接着用商家公钥解开消息摘要的数字签名，用HASH算法产生初始应答的摘要，将两者比较，假如相同则表示数据在途中未被篡改，否则丢弃。持卡人发出购物恳求，它包含了真正的交易行为。购物恳求是协议中最困难的信息，它包括两个部分：发网商家的定单指令OI和通过商家转发往网关的支付指令PI，通过双重签名将PI和OI结合起来(双重签名见上文说明)，生成signH(OP)。持卡人生成对称密钥，对支付指令PI加密，再用网关的公钥对此对称密钥和持卡人帐号加密，形成数字信封。最终将持卡人证书，OI，PI密文，数字信封，signH(OP)，PI和OI各自的消息摘要
16、等发给商家，其中有消息是通过商家转发给支付网关的。商家接受并检查持卡人的购物恳求，如无误，发出支付恳求。商家接受持卡人的购物恳求，认证持卡人的证书。接着验证双重签名，看数据在传输过程中是否被篡改。如数据完整，则处理定单信息，产生支付恳求。将支付恳求用HASH算法生成摘要，并签名，网关收到后用商家公钥解密，并确认支付恳求是此商家所发在且在途中未被篡改。生成对称密钥对支付恳求加密，并用网关公钥加密形成数字信封。最终将商家证书，支付恳求密文，商家数字签名，数字信封和持卡人通过商家转发的：signH(OP)，OI摘要，PI密文，持卡人数字信封，持卡人证书等发往支付网关。支付网关接受并检查支付恳求，如无
17、误，发扣款恳求。支付网关分别检查确认商家发来的数据和持卡人发来的数据。网关首先认证商家证书，然后用私钥打开商家数字信封，获得商家对称密钥，解开支付恳求密文。用HASH算法作用于支付恳求，形成摘要，与商家发来的支付恳求摘要(解开数字签名所得)相比较，假如相同则表示数据完整，否则丢弃数据。网关检查持卡人证书，然后用私钥打开持卡人数字信封，得到他的帐号和对称密钥。用此对称密钥解开PI密文，得到PI，接着验证双重签名，生成PI的摘要，与OI摘要相连接，再次生成摘要，其结果与H(OP)(解双重签名所得)相比较，假如相同则数据完整，假如不同则丢弃。网关将信息发送往银行。银行向网关发送扣款应答，网关向商家发
18、送支付应答。在支付网关和银行之间是通过金融专用网向连，其间的业务，SET并不作规定。网关在接受银行的扣款应答后，生成支付应答，同样产生摘要，对其进行数字签名，生成对称密钥，对支付应答加密，并且将对称密钥装入数字信封。将网关证书，数字签名，数字信封，支付应答密文一起发往商家。商家接受并检查网关的支付应答，如无误，向持卡人发送购物应答。商家认证网关的证书，用私钥打开数字信封，得到网关对称密钥，用此密钥解开支付应答，产生摘要。用网关公钥解开其数字签名，得到支付原始支付应答摘要，并与新产生的摘要比较，假如相同，则数据完整，假如不同则丢弃。商家产生购物应答，对购物应答生成摘要，并签名，将商家证书，购物应
19、答，数字签名一起发往持卡人。假如交易胜利，则发货。持卡人接受购物应答，验证商家证书。对购去应答产生摘要，用商家公钥解开数字签名，得到原始摘要，将之与新产生的摘要比较，相同则表示数据完整，不同则丢弃。至此，交易流程结束。以上简要地探讨了SET协议的主要的交易流程及其中的数据流向的问题。若要深刻的了解出错处理以及各种消息的格式，可以参照参考数目3。四.结束语本文了探讨了数据加密技术，介绍了当今运用最为广泛的DES和RSA算法。DES效率高，但是密钥保存难，RSA平安性高，但是效率低，在实际应用中常常把两者结合起来运用。保证平安性是电子商务的核心环节，SET协议充分地予以考虑，并在交易流程中充分地体现了这一点。它运用的主要技术有，数字签名，数字信封，双重签名等，而这些无不以数据加密技术为基础。