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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-2-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。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，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。-3-RSA使用两个密钥，一个是公钥(publickey，以下用PK表示)，一个是私钥(privatekey，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，破解能力正在逐步增强(根据摩尔定理计算能力18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就一定得进行大数分解。2．DES-4-DES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=1,2…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（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B[I]，I=1,2…8，选取8个S密箱，将B[I]的第一位和第六位串联成一个数记位m，取出B[I]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B[I]，替换完全部的B[I]后，将B[1]至B[8]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L[I]异或后，得到R[I+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：-5-Ek(m)=N(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*IP[Ek(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SK。-6-三、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SET（SecureElectronicTransaction）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microsoft，IBM等许多大公司的支持。1．SET协议中交易的参与方-7-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。2．SET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-8-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。1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，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-9-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：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)，-10-得sign[H(OP)]，称为双重签名。C将消息{OI，H(PI)，sign[H(OP)]}发给M，将{PI，H(OI)，sign[H(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sign[H(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。3．SET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-11-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，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sign[H（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，sign[H（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。-12-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被篡改。如数据完整，则处理定单信息，产生支付请求。将支付请求用HASH算法生成摘要，并签名，网关收到后用商家公钥解密，并确认支付请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请求加密，并用网关公钥加密形成数字信封。最后将商家证书，支付请求密文，商家数字签名，数字信封和持卡人通过商家转发的：sign[H（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请求，如无误，发扣款请求。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，获取商家对称密钥，解开支付请求密文。用HASH算法作用于支付请求，形成摘要，与商家发来的支付请求摘要（解开数字签名所得）相比较，如果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-13-到他的帐号和对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