基于分布式密鑰的移動支付安全卡
文章出處:http://www.nyfzw.net 作者:孫德超,孫榮高,潘鐵軍 人氣: 發表時間:2011年09月29日
1 引 言
移動支付方興未艾,安全問題成為其應用的關鍵瓶頸。因為手機的加密能力有限,不能滿足金融安全的要求,通過外部加密卡來增強加密能力有望解決這一難題。大部分手機都具有訪問外部設備的能力,隨著技術的發展,這種趨勢日漸明顯,紅外、藍牙和數據線幾乎成為手機的標準配置,USB的支持也在增加。同時,由于SIM卡克隆機的出現,單純靠SIM卡和手機本身進行安全防護也在經受嚴峻的考驗,通過外部eKey進行密鑰分布式存儲大大增強了安全系數,手機、SIM卡和eKey交叉校驗也大大提高了移動支付的安全性。
目前移動支付的加密大多是通過SIM卡的加密功能實現,基于短消息的小額支付。這種方案需要更換SIM卡等復雜流程,而且短消息的時延性和不可靠性等諸多缺點使該項業務推廣受阻。隨著手機本身能力的增強,利用JAVA和WAP技術,通過HTTPS和WAP本身的安全機制支持移動支付的方式也正在應用,但因為手機的加密能力有限,一般只能完成64位加密強度,僅用于小額消費。國外正在研究一種能提高手機本身加密能力的SIM卡,但因為標準不一和技術難度過大而進展緩慢。另外,通過增加外部芯片來增強安全性能的方法也得到了應用,如衛易的MTT(移動POS機),但MTr直接改變了手機的結構,使手機變得龐大而只能作為移動POS,從而失去了小巧方便的特性。本文正是針對該缺點,通過插拔式外部設備eKey來增強手機的 安全功能,盡量不改變手機本身的結構和配置,使移動支付的業務更容易開展。
2 基于eKey的移動支付方案
在移動支付過程中,雖然無線傳輸信道有自己的加密能力,但在應用層進行加密也是不可缺少的,比如銀行系統使用PKI機制進行安全防護,它只能 與通過PKI機制下的加密數據進行對接,因此應用層數據一定要使用PKI的加密機制。考慮到短消息的時延性和不可靠性,依靠非結構化補充數據業務(Unstructured Supplementary Service Data,USSD)可解決該問題。USSD是一種基于GSM網絡的新型交互式數據業務,它是在GSM的短消息系統技術基礎上推出的新業務。USSD業務主要包括補充業務(如呼叫禁止、呼叫轉移)和非結構補充業務(如移動銀行業務)兩類。雖然USSD、SMS和WAP都屬于電路承載型的業務,但它的優點表現在以下幾方面:
(1)它們所使用的電路信道各不相同:通話狀態下,USSD和SMS使用相同的信令信道l1]1SDCCH,數據傳輸速率大約為600 bps;而非通話狀態時,USSD使用FACCH信令信道,數據傳輸速率大約為I kbps,比SMS傳輸速率高;
(2)USSD在會話過程中一直保持無線連接,提供透明管道,不進行存儲轉發;而SMS在物理承載層沒有會話通道,只是一個存儲轉發系統,用戶完成一次查詢需要進行多次會話過程。因此,uSSD每次消息發送不需要重新建立信道,就響應時間而言,USSD比短消息的響應速度快。WAP與USSD類似,交互中保持一個會話過程,但由于WAP服務器和Internet速度等因素的影響,其目前的響應速度比SMS還慢;
(3)USSD和WAP都可以在服務器端對服務內容進行相應的調整,尤其是USSD可以在服務器端方便地修改菜單,使運營商可以迅速針對市場需求情況的變化做出反應;而以SMS平臺為基礎的STK卡則無法隨時修改菜單選項,在業務開拓方面要稍微麻煩一些。
通過以上分析,USSD為移動支付提供了簡易而廉價的解決手段,USSD和訪問外部設備是大多數手機支持的功能,基本不用改變手機的任何配置,便于實施。我們采用USSD作為eKcy的無線傳輸方式,系統的整體結構如圖I所示。手機將移動信息通過串口發送移動支付數據給eKey(對于沒有問外部設備(如串口)能力的手機目前不能支持,只能通過更換STK卡來實現)。eKey通過和手機、服務器、第三方認證中心等進行認證后,對數據進行加密,通過手機發送給銀行服務器,服務器通過加密機解密數據,完成移動支付操作,類似于網上銀行,不過這里采用的是無線方式。
圖1 移動支付方案
3 eKey的設計和實現
3.1 硬件設計
eKey定位為手機的數據加密卡,要求體積一定要小巧靈活,便于插拔,另外,考慮到移動支付的安全性,eKey一定要實現3DES 128位或RSA 1 024位的加密能力,達到網上銀行同樣的加密級別。同時,低成本解決方案和電源管理也是必須要考慮的問題。通過分析,考慮到非對稱加密RSA 1 024位加密的主要功能在于傳遞3DES的密鑰,在實驗階段,假設銀行內部的安全機制是充分的,即使在發行階段,也可以由用戶親自到銀行來領取加密卡以保證3DES的密鑰的傳遞保密性。
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