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1、IHO S63数据保护策略汇报人：肖阳 日期：2012年7月1日术语nIHO 国际航道测量组织nECS 电子海图系统nECDIS 电子海图显示和信息系统nENC 电子航海图nSENC 系统电子海图nIHB 国际海道测量局S63产生的背景n随着计算机技术的迅速发展，各种成熟的ECDIS平台相继在航海领域 中使用。为了提高航海安全，需要确保电子海图数据是有效的和最新 的，这就要求电子海图能快速、安全的得到更新，而数据发布商和设 备生产商为了保护电子海图数据，制定的数据保护方案不同，阻碍了 电子海图快速、安全的更新。n因此需要一种单一的、集中管理的安全方案 S63产生S63数据保护策略的参与者n策略
2、管理员 Schema Administrator，SAn数据服务商 Data Server，DSn原设备制造商 Original Equipment Manufacturer，OEMn数据客户 Data Client，DC1）策略管理员（Schema Administrator，SA）由IHO 的 IHB（ International Hydrographic Bureau，国际海道测量局）担任，是整 个保护策略的最高层权威机构，负责整个保护策略的维护和协调， 认证并为所有的数据服务商颁发证书，认证并为所有的设备制造商 颁发标识（M_ ID）和密钥（M_ K EY）；2）数据服务商（Data
3、Server，DS）由各国或地方的海事局担任， 由SA 认证并持有SA 颁发的证书，负责海道测量和ENC 制作工作， 向数据客户提供ENC 服务；3）设备制造商（Original Equipment Manufacturer，OEM）是ENC 系统设备的生成厂商，由SA 认证，向数据客户提供ENC 系统设备 和应用许可；4）数据客户（Data Client，DC）是ECS 或ECDIS 的使用方，向 OEM 购买ENC 系统设备和应用许可，通过应用许可向DS 申请ENC 服务。参与者之间的联系（S63工作流程）1）OEM 提供确切的身份信息和相应的资质，向SA 申请加入S63 数据保护框架；
4、2）SA 审核OEM 提供的资料，判定合格后，向OEM 颁发全球唯一 的M_ID 和M_KEY，OEM 对其所生产的每套ENC 系统设备分配唯 一的硬件标识符（HW_ID），并使用M_KEY 和HW_ID 对每套系 统设备生成ENC 用户许可； 3）DS 提供确切的身份信息和相应的资质，向SA 申请加入S63数 据保护框架； 4）SA 审核DS 的提供的资料，判定合格后，向DS 颁发带有SA 签 名的证书； 5）DC 向OEM 购买ENC 系统设备； 6）OEM 向DC 提供ENC 系统设备的同时提供相应的用户许可； 7）DC 使用用户许可向DS 申请ENC 服务； 8）DS 审核DC 的用户
5、许可，判定合格后，向DC 提供ENC 服务。数据压缩n原因：ENC文件含有很多重复信息，可通过压缩使体积减少30%- 60%，进而大大缩减了传输成本。n对象：ENC文件（基本单元文件和更新文件）n压缩算法：ZIPS63数据加密n采用Blowfish算法，属于分组对称加密算法。nBlowfish加密算法用在三个方面： 1）形成用户许可(M_KEY) 2）形成单元许可(HW_ID) 3）形成ENC单元文件(CK1 CK2)nBlowfish解密算法用在三个方面： 1）解密用户许可(M_ID-M_KEY) 2）解密单元许可(HW_ID) 3）解密ENC单元文件(CK1 CK2)S63 数据许可n包括
6、：Userpermit 用户权证(许可)Cell Permit 单元权证（许可）n用户权证结构：n单元权证：DS通过被提供的Userpermit得到DC的HW_ID，利用 HW_ID对ENC单元密钥CK进行加密形成单元权证。用户权证的生成过程ENC加密过程nDS 以CK1 或CK2 为密钥对ENC 单元文件加密，形成加密后的ENC 单元文件，密钥长度为40bit，明文长度为ENC 单位文件的大小。ENC解密过程数字签名n定义：数字签名是指发送者根据消息产生摘要，并对摘要用自身的签 名私钥进行加密。消息和用自身签名私钥加密过的数字摘要组合成数 字签名。n作用：数字签名和验证技术都是为了保证数据来
7、源的可靠性和不可抵 赖性。n采用数字签名标准（DSS），DSS采用数字签名算法（DSA）。DSS用在四个方面nDS证书的生成nDS证书的验证n生成ENC单元的签名n验证ENC单元的签名1）DS 证书的生成：DS 创建自签名密钥（Self Signed Key， SSK）文件，通过可信通道发送给SA，SA 对接收到的SSK 使用 SA 的私钥进行签名，并将签名和SSK 发送给DS，作为DS 的证 书； 2）DS证书的验证。首先，DS 使用SA 的公钥验证SA 证书的合 法性；然后，DS 使用SA 的公钥验证SA 颁发的DS 证书的合法 性； 3）生成ENC 单元的签名：DS 对加密后的ENC 单
8、元使用DS的私 钥进行签名，并将签名连同DS 的证书作为该ENC 单元的签名文 件发送给DC ； 4）验证ENC 单元的签名。首先，DC使用SA 的公钥验证SA 证书 的合法性；然后，DC 使用DS 的公钥验证ENC 签名文件中DS 证 书的合法性；最后，DC 使用DS 的公钥验证ENC 签名文件中 ENC 单元签名的合法性。几点注意nDSA算法中，签名者将签名密钥（加密密钥）保密，将验证密钥（解 密密钥）公开。n验证的结果完全依赖于公钥的正确性。（因此，引入了数字证书技术 。）报文摘要n作用：与数字签名技术一起用，保证数据的完整性和不可篡改。n技术：对变长的报文产生定长的摘要，使用安全散列函
9、数（SHA-1） 作为算法，对SSK文件报文摘要和对ENC单元文件报文摘要，并作为 DSS的一部分与DSA算法配合使用完成数字签名和验证。数字证书n定义：一个证书授权中心（CA）数字签名的包含公开密钥拥有者信 息以及公开密钥的文件。n作用：保证了公钥的正确性。四模块详细交互图SA的功能n确认OEM的申请n确认DS的申请n与OEM签订协议书n与DS签订协议书n为OEM发放一对一的M_ID和M_KEYn为DS发放数字证书 n创建SA数字证书并发放给DSn负责管理各种文档，并将系统成员所需文档发放给成员。DS的功能n申请发布ENC数据的资格n与SA签署协议n产生SSK证书文件n鉴定ENC请求用户的合
10、法性n创建加密ENC所需的单元密钥CKn创建单元权证文件，发送给请求用户n压缩、加密ENC并发放给用户n管理加密ENC的密钥以及其他文档OEM的功能n申请制造商资格n与SA签署协议n创建DC唯一的HW_IDn记录发放的HW_ID到登记表中，并进行管理n开发符合S-63标准的ECDIS系统n创建用户权证文件，并发放给DCDC的功能n具备ECDIS系统要求的各种功能n从SA网站下载SA数字证书，用以鉴别DS的合法性n向DS提供用户权证，以下载新的ENC文件n管理多个DS各自的用户权证文件今后工作规划n进一步加强C+语言的学习。n在巩固基于图形界面Qt软件使用的同时，学习基于编程层面的Qt图 形设计。n对S63标准中涉及的Blowfish算法、CRC算法等加密算法进行更深入 的学习。n针对EC2007 ECDIS Kernel编程指导中的S-63标准部分进行学习
