《数据加密技术与安全电子交易浅析 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据加密技术与安全电子交易浅析 （7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1数据加密技术与安全电子交易浅析 【摘要】 本文概要介绍了数据加密的一些经典的方法，并且以此为基础讨论电子商务安全技术和 SET 协议。 【关键词】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，计算机安全已经成为社会各界关注的焦点。本文讨论了数据加密的两种分类，并选取两种典型的方法加以讲述。然后在此基础上讨论电子商务的一些安全技术和 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，一是研究用于密码分析的所有可能性解法，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
2、破解它就必须解一些问题，而这些问题被认为是不可解的。本文将要介绍的 DES 算法属于第一种，而RSA 则属于第二种。 加密技术按照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。为了安全性，密钥要定期的改变。对称算法速度快，所以在处理大量数据的时候被广泛使用，其关键是保证密钥的安全。典型的算法有 DES 及其各种变形(如 Triple DES)，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。第二是公开密钥体系，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2应的关系，用公钥
3、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，典型的算法有 RSA、背包密码，Elliptic Curve、ElGamal 算法等等。最有影响的公钥加密算法是 RSA，足够位数的 RSA 能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻击。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 进行讨论。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，至今仍没有发现严重的安全漏洞。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可行的。数论经验表明，这个问题是难解的。RSA 使用两
4、个密钥，一个是公钥(public key，以下用 PK 表示)，一个是私钥(private 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:首先选择两个秘密的相异质数 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)，根据欧几里得算法(a=bn+c,则 a 与 b 的 gcd 就等于 b 与 c 的 gcd)，这样的 m 一定可以找到。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
5、 N 块， 每块为an。计算 b=am mod(pq)，则 b 就是编码后的资料。至于解码，取 c=br mod(pq)。则 c=a 。黑客攻击时他想得到 r，这样他就必须对 n 进行因式分解，选择足够大的质数 p，q 便能阻止他分解因式。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，破解能力正在逐步增强(根据摩尔定理计算能力 183个月就翻一番)。一般来说，安全等级高的，则密钥选取大的，安全等级低些，则选取相对小些的数。RSA 的安全性依赖于大数分解，然而值得注意的是，是否等同于大数分解一直未得到理论上的证明，并没有证明要破解 RSA
6、 就一定得进行大数分解。2DESDES 采用传统的换位和置换的方法进行加密，在 56 比特密钥的控制下，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，每轮都采用一种乘积密码方式（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=1,216，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（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=1,28，选取 8 个 S 密箱，将 BI的第一位和第六位串联成一个数记
7、位 m，取出BI的第二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。而脱密时只需要将密钥顺序倒过来，即第一轮用 K（16），第二轮用 K(15)，以次类推。于是 DES 加密算法又可以简单地用下式表示：Ek(m) = N(IP)*T16*T15T1*IP(m) 其中 IP 为初始置换，N( X)是 X 的逆，Ti，i = 1，2，16 是一
8、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4解密算法: N(Ek) = N(IP)*T1*T2T16*IPEk(m)在应用时一般是将 DES 和 RSA 综合起来使用。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。这时可以采用如下策略：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，也就没有办法获得 S
9、K。三、安全电子交易电子商务的关键是要保证商业活动的安全性，象传统方法一样安全可靠。而数据加密技术则构成了电子商务安全的基础，可以说，没有数据加密技术，就没有电子商务的安全。电子商务主要有下面一些安全控制要求：第一，确定贸易伙伴身份的真实性；第二，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可否认性，即交易的任何一方在未经对方同意的情况下都不能出尔反尔；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 SE
10、T（Secure Electronic Transaction）协议便能满足以上的要求，它是在开放的网络环境中卡支付安全协议，获得了诸如5microsoft，IBM 等许多大公司的支持。1SET 协议中交易的参与方SET 支付系统的参与放主要方有:持卡人，即消费者，他们通过 web 浏览器或客户端软件购物； 商家，提供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
11、构（CA），但是它不参与 SET 的支付流程，它给各参与方颁发证书，各参与方可以通过查看对方的证书，来确定对方是否准确而不是冒充的。要建立安全的电子商务系统，首先必须有一个健全可信的 CA。2SET 所采用的安全措施SET 采用的安全措施，几乎全部以数据加密技术为基础，可以说没有加密技术，就没有安全电子交易。SET 协议把对称密钥体制和公开密钥体制完美的结合了起来，充分利用了 DES 效率高速度快，RSA 安全性高，密钥管理简便的优点。下面以数据加密技术为基础，讨论 SET 所采用的安全措施。61 数字签名数字签名采用 RSA 算法，数据发送方采用自己的私钥加密数据，接受方用发送方的公钥解密，
12、由于私钥和公钥之间的严格对应性，使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，为了避免在交易的过程中商家窃取持卡
13、人的信用卡信息，以及避免银行跟踪持卡人的行为，侵犯消费者隐私，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请求后，才会让银行给商家负费，SET 协议采用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，于是他采用双重签名，流程如图并说明如下：7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
14、应此消息的值，其它任何消息用 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
15、公钥解开 signH(OP)，得到 H(OP)，比较 H(OP)与 H(OP)是否相同，如果相同，则表示数据完整且未被篡改，如果不同，则丢弃数据。3SET 交易流程持卡人向商家发初始请求，商家产生初始应答。 持卡人浏览商家的商品，这可以通过使用网上商店或者商家提供的 CD-ROM 来实现。选好商品后要求在线支付，激发支付软件，向商家发送初始请求。初始请求指定了交易环境，包括持卡人所使用的语言，交易 ID，使用的是何种交易卡等。商家接受初始请求，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
16、密，所以它不应包含机密信息。8持卡人接受并检查商家的初始应答，如无误，发出购物请求。 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，如果相同则表示数据在途中未被篡改，否则丢弃。持卡人发出购物请求，它包含了真正的交易行为。购物请求是协议中最复杂的信息，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。最后将持卡人证书，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请求，如无误，发出支付请求。 商家接受持卡人的购物请求，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
