PKI 与电子商务安全

PKI技术在电子商务安全的应用
随着Internet的发展，网络已经渗透到各个方面，改变了人们的生活方式。

电子商务作为一种新的营销模式因比传统商务方式相比有着巨大的方便性和灵活性，提高了通信速度、降低成本、服务时间延长、增强了企业的竞争力等特点，得到了企业界各方面人士的共识，吸引了越来越多的商家和顾客，人们通过因特网进行沟通越来越多，相应的通过网络进行商务活动及电子商务也得到了广泛的发展。

然而，人们在得益于信息革命所带来的新的巨大机遇和利益的同时，也不得不面对一个至关重要的问题——电子商务中的安全问题。

概括起来，进行电子交易的互联网用户所面临的安全问题有：（1)保密性：如何保证电子商务中设计的大量保密信息在公开网络的传输过程中不被窃取；攻击者可能截获用户传输的机密信息，诸如银行的账号、密码等；可能对用户传输的信息进行篡改，如恶意篡改或删除用户的订单信息。

这些都会对电子商务的使用者造成直接的经济损失。

（2）完整性：如何保证电子商务中所传输的交易信息不被中途篡改及通过重复发送进行虚假交易；（3）身份认证：在电子商务的交易中，如何对双方进行认证，以保证交易双方身份的正确性。

攻击者可能冒充他人进行消费，或者冒充主机欺骗其合法的客户，篡改其客户的使用权限、密钥等，占用客户的资源，谋取不当利益；（4）抗抵赖：抵赖行为包括发信者事后否认曾发送过某条信息，或收信方否认曾接收到某一信息，或双方对通信发生时间的抵赖行为等。

在电子商务的交易完成后，如何保证交易的任何一方无法否认已发生的交易。

这些安全问
题将在很大程度上限制电子商务的进一步发展，因此如何保证Internet网上信息传输的安全，已成为发展电子商务的关键。

为解决上述问题，世界各国对其进行了多年的研究，初步形成了一套完整的Internet安全解决方案，即目前被一些企业所采用的以密码学原理为理论基础的PKI(Public Key Infrastructure, PKI)体系结构。

PKI技术是在公钥密码技术和数字证书的基础上发展起来的安全应用框架，它包括一整套的协议、服务和标准，可以为电子商务中的各种业务应用提供信息传输机密性、数据交换的完整性、交易者双方身份的真实性和发送信息的不可否认性等安全服务。

PKI技术的两个核心技术是公钥密码和数字证书。

公钥密码技术使用一对不同的公钥和私钥分别用于数据的加密和解密。

公钥可向所有通信对象公开，私钥仅有用户自己持有。

发信方用对方的公钥加密信息，而收信方必须用自己的私钥才能对信息进行解密。

数字证书认证技术将每一个公钥与其用户之间的对应关系以数字证书的形式确认下来，它以一个权威的认证机构为核心，为每一个公钥持有者颁发证明其身份的数字证书，其中包括用户的用户名、公钥和用户身份的其他信息，在公钥加密的基础上完成证书的生成、分发、管理和撤销工作，以实现交易双方对可信赖身份的需求。

下面构建一个基于PKI的电子商务交易系统的模型，分析PKI在电子商务中的一些关键应用。

电子商务系统的主要参与者包括：商家、客户、电子商务站点、银行与支付网关和可信的第三方服务(时间戳服务器等)。

系统采用数
字证书实现对商家和客户的身份认证，使用公钥加密和数字签名保证通信数据的完整性和保密性，使用时间戳服务实现订单时间的不可抵赖性，并通过签名加密的电子邮件实现各参与者之间的数据通信。

下面是对系统的交易过程分析：
1）客户浏览电子商务站点，进行客户端认证。

客户通过互联网连接到电子商务站点，并要求服务器出示服务器证书，认证站点服务器身份。

同时，站点服务器向客户端发出认证请求，客户将自己的客户证书发送给服务器，服务器检查客户证书的有效性，包括验证用户证书，检查证书是否由可信的证书颁发机构签发，检查证书是否过期或被撤销等。

双方身份认证完成后进入购买阶段。

2）客户购买商品，发送订单
客户确定所需商品后，需要向商家发送订单。

订单内容包括发送给商家的订单信息OI(order information，OI)和发给支付网关的支付信息PI (payment Information，PI)。

双重签名(sign[H(OP)])：客户将OI和PI均通过Hash函数得到订单摘要(OIMD)和支付摘要(PIMD)，将OIMD和PIMD合并后再Hash 得到POMD，使用自己的私钥加密POMD，生成双重签名。

订单指令(OI)：包含客户购买的订单信息。

客户使用对称密钥加密订单，同时用站点服务器的公钥加密对称密钥，两者结合在一起形成OI的数字信封。

客户将订单信息(OI)，支付信息摘要(PIMD)和双重签名一起发送给商家。

支付指令(PI)：包括客户的信用卡号、密码等支付信息。

客户同
样使用对称密钥和发卡行的公钥生成PI的数字信封，并将支付信息(PI)、订单信息摘要(OIMD)和双重签名发送给支付网关。

3）服务器接受订单，验证信息并请求时间戳
服务器在收到客户发来的订单指令后，通过客户公钥获取订单摘要，并将订单摘要发送给时间戳服务器。

时间戳服务器将该订单摘要和当前日期、时间的摘要合并，生成时间戳，利用时间戳服务器的私钥签名，返回给站点服务器。

站点服务器利用时间戳公钥解密，以确定当前交易发生的时间，实现的交易时间的不可抵赖。

服务器验证订单信息和签名，通过自己的私钥解密数字信封得到对称密钥，使用对称密钥解密得到一份订单。

服务器使用相同的Hash 函数作用这份订单，得到一份新的订单摘要(OIMD2)；然后将OIMD2客户发来的PIMD合并后再Hash，得到一份新的双重摘要(OPMD2)，服务器通过比对这份OPMD2与用户发来的双重签名中的OPMD，若两份摘要相同，则到此完成订单的验证。

记录交易数据。

在此我们可以看到，客户使用自己的私钥加密摘要(即数字签名)，服务器使用该客户公钥解密，保证了订单信息来自该客户；订单信息使用对称公钥加密，对称公钥使用服务器的公钥加密，这样只有才能服务器使用自己的私钥得到对称公钥，进而得到订单信息，因此订单信息只能由服务器端得到并解析；服务器端比对订单信息的新生成摘要和客户发来的摘要，保证的信息在发送过程中没有受到第三方的篡改；最后，通过一个可信的第三方时间戳服务器实现了时间上的不可抵赖。

由以上分析可知，使用PKI系统可以使电子商务交易过程中的信息保密性、完整性、有效性、通信双方的可鉴别性和交易时间的不可抵赖性等诸多要求都得到很好的保障。

4）支付网关验证用户的支付信息，完成网上支付
这一环节的验证方式类似于3）中服务器对订单信息的验证，具体流程不在重复叙述。

这里我们注意到，客户使用了将订单信息和支付信息结合的双重签名，并分别向电子商务网站服务器发送{OI，PIMD，sign[H(OP)]}，向支付网关发送{PI, OPMD, sign[H(OP)]}。

这样网站服务器和支付网关在进行信息完整性验证时，只需要对自己所需的信息Hash得到摘要，然后与另一份摘要合并，得到双重摘要后进行验证。

这样一方面保证了电子交易在指定的（客户，电子商务网站，支付网关）三方之间进行，不受外部的干扰和破坏；另一方面使电子商务网站不必得知用户的信用卡密码等信息，支付网关不必得知用户的具体订单，保证了各方均能得到并只能得到自己所需要的那一部分信息，极大的维护了三方交易的机密性和安全性。

PKI的应用和发展除了依赖于技术因素之外，还必须有一个良好的应用和运行环境，包括PKI相关法律体系、协调机制和相关政策的建立与完善。

首先，我国电子商务相关的配套法律体系还不完善。

基于PKI体系结构的电子商务交易问题，涉及到许多相关的法律问题，包括电子证书使用的法律有效性，或者能否作为交易纠纷的证据，认证管理中心所应担负的责任如，认证管理中心核发以及存贮电子证书
的过程是否具有足够的安全度，是否妥善电子证书使用者的隐私等。

其次，PKI的协调机制还不完善。

PKI建设属于基础设施建设，需要有一个跨部门的机构和组织来协调这一工作。

如美国成立了联邦公钥基础设施指导委员会，以指导、协调PKI的发展和实施，其具体任务包括确定联邦政府对PKI的需求，建议有关联邦PKI的策略、标准和指南，为密钥恢复提供指导和监督，提出PKI产品、协议的安全和互操作要求等。

再次，相关政策和标准还不完善。

在电子商务PKI建设中，需要有统一的规划、策略和标准，作为基础设施，它必须具有广泛适应性、互操作性、安全性、透明性和可使用性。

这些问题严重制约了我国PKI体系结构的建设和电子商务的发展。