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1、手机彩信签名探讨论文手机彩信签名探讨论文 1.移动通信技术发展日新月异，3G，E3G，4G 这些标志通信技术里程碑的名词。通过手机彩信功能，现在可以传输文字，图片，音乐和视频等多媒体信息。彩信丰富了我们的日常生活，与此同时彩信中夹杂病毒和一些不良信息的现象不段出现。通信安全问题已成为制约移动网络应用的一个瓶颈，并且随着移动通信网络的迅猛发展，日益变得突出。借鉴互联网领域的数字签名技术，本文探讨通过非对称密钥体制来实现手机彩信的通信安全。2 非对称密钥体制有对称和非对称两种密钥体制。在对称密钥系统中，加密和解密采用相同的密钥。因为加解密钥相同，需要通信的双方必须选择和保存他们共同的密钥，各方必须
2、信任对方不会将密钥泄密出去，这样就可以实现数据的机密性和完整性。对于具有 n 个用户的网络，需要 n(n-1)/2 个密钥，在用户群不是很大的情况下，对称密钥系统是有效的。但是对于大型网络，当用户群很大，分布很广时，密钥的分配和保存就成了问题。因此在移动通信中不可以采取对称密钥体制。非对称密钥体制的基本思想是加密密钥和解密密钥不相同，由其中一个密钥推导另一个密钥在计算上是不可行的。一对彼此独立、但又在数学上彼此相关的密钥KP、KS 总是一起生成，其中 KP 公开，称为公钥，KS 保密，称为私钥。加密算法 E 和解密算法 D 是分开的。非对称密码体制的特点如下：(1)用公钥加密的数据，只能由与其
3、对应的私钥解密，而不能用原公钥解密；反之，用私钥加密的数据，只能由与其对应的公钥解密，而不能由原私钥解密。即，设加密算法为 E，解密算法为 D，KP 是公钥，KS 是 KP 对应的与私钥，明文为 X，则有：DkpEks(X)可以得出明文 X，而DksEks(X)则无法得出明文 X。(2)非对称钥体制不存在对称秘钥体制中的密钥分配问题和保存问题。M 个用户之间相互通信只需要 2M 个密钥即可完成。(3)非对称秘钥体制支持以下功能：(4)机密性：保证非授权人员不能非法获取信息；(5)确认：保证对方属于所声称的实体；(6)数据完整性：保证信息内容不被篡改；(7)不可抵赖性：发送者不能事后否认他发送过
4、消息。3 一种双向认证的方案：首先需要在移动运营商架设一台证书服务器。证书服务器有自己的公钥 KCP 和私钥 KCS，同时证书服务器也有一张自签名的顶级证书，以防止它的公钥被黑客替换。在用户申请开通服务时，证书服务器为用户颁发一张数字证书，并对证书进行数字签名，以防止证书内容被篡改。颁发证书的时候为用户创建了公钥 KUP、私钥 KUS，其中KUS 由用户保存且保密，KUP 公开。移动运营商架设一台或多台 AAAServer，它负责认证、授权和计费。AAAServer 有自己的私钥 KSS、公钥KSP 和加密算法 D、解密算法 E。同时，它也拥有一张证书服务器颁发的数字证书。用户开机或者请求某种
5、业务时，发起相应的认证过程，即向 AAAServer 发送认证开始请求。AAAServer 收到请求后，向用户发送证书请求，要求用户出示数字证书。然后用户将自己的数字证书发送给 AAAServer。AAAServer 收到证书后，有三件事情需要证明：(1)该数字证书是移动运营商数字证书服务器所颁发；(2)该数字证书未被篡改过；(3)该证书确实为出示证书者所有。对于前面两项，AAAServer 只需验证数字证书上证书服务器的数字签名即可得到证明。具体方法是用证书服务器的公钥 KCP 解密数字签名，然后再用公开的单向散列函数求证书的散列值，并比较二者，如果相同，验证通过，不相同，验证失败。为了证明
6、该证书确实为证书出示者所有，AAAServer生成一个大的随机数 R，并使用用户的公钥 KUP 将 R 加密，得到 EKup(R)。为了防止 R 在传输过程中被黑客截获并修改，使得合法用户得不到正确的认证。AAAServer 先使用一个公开的单向散列函数 H 作用于 R，得到 H，然后用服务器的私钥 KSS 对 H 进行加密。最后将 Ekup(R)+EkssH(R)发送给用户。客户收到 Ekup(R)+EkssH(r)后，首先应该验证 R 在传输过程中是否被篡改过。方法如下：首先，客户端使用 AAAServer 的公钥 KSP 解开 EkssH(R)，即：DKsp(EkssH(r)=H(R)再
7、用客户端私钥 KUS 解密 Ekup(R)，即：DkusEkup(R)=R ，然后再用公开的单向散列函数 H，求 R的散列值H。如果在传输过程中 R 被篡改过，即 RR，那么根据散列函数的性质，必然有：HH，从而发现 R 被修改过这一事实。如果上面的操作证明 R 未被修改，那么客户端接下来的工作是设法将解密得到的 R不被篡改地传回AAAServer，以便 AAAServer 进行鉴别。为了防止在将 R传回给 AAAServer 的过程中，被黑客捕获并篡改，使得合法用户不能通过认证。在回传 R时，先对 R施以单向散列函数 H，得到 R的一个散列值 H。然后使用用户的私钥KUS 对 H 进行加密，
8、最后将 R和加密后的 H 一起，即 R+EkusH(R)回传给 AAAServer。这里 R可以明文传输，无需加密，因为 R 是随机数，每次都不一样，黑客即使获得 R也不能对认证过程构成威胁。AAAServer 收到 R+EkusH(R)后，验证过程如下：首先验证 R是否等于 R。如果 RR，说明该证书确实为其出示者所有，对用户的认证获得通过。如果 RR，有两种可能，即要么用户提供的证书是假的，要么 R在传输过程被人篡改过。要检查 R是否被修改过，AAAServer 只需验证用户的数字签名即可：如果 R被篡改为 R，则必然有 HH，从而可以发现R在传输过程中被修改过。如果经过前面验证，R在传输
9、过程中没有被修改，且RR，这说明用户所出示的数字证书非法，用户认证失败。至此，AAAServer 对客户端认证完成。反方向的客户端对 AAAServer 的认证类似，不再详述。当双向认证完成后，AAAServer 向 SMS 发送用户通过认证，并请求该用户的业务信息。SMS 收到请求后，查找该用户的业务信息，并发送给 AAAServer。AAAServer据此对该用户授权、计费。4 方案性能分析本认证方案采用了单向散列函数、非对称密码体制、数字证书、数字签名等信息安全技术。认证服务器无需存储用户公钥，也不需要查找相应数据库，处理速度快。(1)有效性：在本认证方案过程中，要求用户出示了由移动运营
10、商证书服务器颁发的数字证书，并对证书进行了三项验证，确保证书的有效性、完整性和真实性得到验证。在 AAAServer 方，我们认为没有必要向客户端出示其证书。客户端知道合法的 AAAServer 的公钥，只需验证自称是 AAAServer 的一方拥有该公钥对应的私钥即可，因为世界上有且仅有合法的 AAAServer 知道该私钥。(2)完整性：在认证消息传输过程中，我们始终坚持了消息可靠传输这一原则，对认证消息采取了保护措施。一旦认证消息在传输过程中被修改，消息到达对方时将被发现。不可否认性：本方案中所有认证消息都采用了发送方数字签名，使得发送方对自己发送的消息不可否认。可行性：本认证方案采用的
11、单向散列函数、非对称密码体制、数字证书等信息安全技术经过多年发展，已经比较成熟。单向散列函数有 MD2、MD4、MD5、SHA 系列、HAVAL-128 以及 RIPEMD 等，其中 MD4 目前被认为不安全。非对称密码体制中最成功的是 RSA。值得一提的是与RSA 算法相关的基本专利已于 2000 年 9 月到期，这直接关系到系统成本。另外，本方案采用的数字证书是自己颁发的，移动运营商的证书服务器具有自签名的顶级证书，无需借助第三方证书机构。5 结束语彩信丰富人们的生活，手机银行，手机炒股各种网络应用在移动网络中产生，通信安全显的很重要。通过数字签名技术来解决手机彩信通信安全是一种切实可行的方案，非对称的加密体制为方案的实现提供了可能性，在基于 J2ME 的开发平台下实现，使得具有很强的可移植性，为手机彩信提供安全保障。
