第7章 电子支付2006

电子商务技术教程电子商务专业系列教材ProfessionalBooksonE-Commerce机械工业出版社同名教材

配套电子教案第7章电子商务支付技术网上支付概念及分类支付卡支付技术在线交易的主要模式电子支票等电子商务支付技术电子现金网上银行系统及实例7.1网上支付概述网上支付技术解决电子商务中“资金流”的问题，如果资金不能在网上安全快速地流动，电子商务的高效率就难以体现。1．现金支付

简单、便携；易磨损，易失、易盗、易伪造。2．通过银行的支付支票支付；邮政汇兑支付；自动清算所ACH支付；电子资金汇兑。3．使用信用卡的支付(1)贷记卡：具有透支功能的信用卡。(2)借记卡：不具备透支功能，其他购物结算功能齐全。(3)收费卡：客户在收到账单的同时就须支付。专用交纳某种费用或购物消费，如用来代发工资、交纳社会保险费、交纳交通违规罚款、汽车加油等。(4)旅行娱乐卡：用于航空公司、宾馆、等服务行业。传统的支付方式

电子货币是以金融电子化网络为基础，以商用电子化机具和各类交易卡为媒介，以电子计算机技术和通信技术为手段，以电子数据（二进制数据）形式存储在银行的计算机系统中，并通过计算机网络系统以电子信息传递形式实现流通和支付功能的货币。电子货币电子现金型：Mondex型电子货币，是最接近于现金形式的电子货币。

信用卡应用型：第一虚拟因特网支付系统，计算机现金安全因特网支付服务等，步入实用阶段的电子货币。存款电子化划拨型：美国安全第一网上银行提供的电子支票，环球银行金融电信协会提供的电子结算系统等。电子货币的种类电子资金的划拨与支付的方式电子支票系统信用卡数字化现金

电子支票系统信用卡数字化现金7.1.1网上支付分类

数字现金型电子支付电子现金（E-Cash）、电子钱包等；储值卡型电子支付电子信用卡，包括借记卡、智能卡等；支票型电子支付电子支票、电子汇款（EFT）、电子划款等；其它系统微支付、基于电话的支付。7.1.2在线交易主要模式提供在线交易服务的公司包括金融公司、信用卡公司、批发零售公司等。在线商务最关键的问题是如何完全地实现在线支付功能，并保证交易各方的安全保密。

Internet上提供的电子商务服务模式完全按照传统的商务和交易的业务流程进行设计，实现的技术由简单到复杂。1．支付系统无安全措施的模式（1）流程用户从商家订货，信用卡信息通过电话、传真等非网上传送手段进行传输;也可在网上传送信用卡信息，但无安全措施。商家与银行之间使用各自现有的授权来检查网络。（2）特点风险由商家承担；信用卡信息可以在线传送，但无安全措施。

2．通过第三方经纪人支付的模式（1）流程用户在第三方付费系统服务器上开一个账号，网上经纪人持有用户账号和信用卡号，用户从商家订货，商家将用户账号提供给经纪人，经纪人验证商家身份，给用户发送E-mail，要求用户确认购买和支付后，将信用卡信息传给银行，完成支付过程。（2）特点账号的开设不通过网络；信用卡信息不在开放的网络上传送；商家自由度大，无风险；支付经纪人完成；交易成本很低，对小额交易很适用。

3．电子现金支付模式优点是匿名性，缺点是需要一个大型的数据库存储用户完成的交易和E-Cash(电子现金)序列号以防止重复消费。（1）流程用户在E-Cash银行开E-Cash账号，购买E-Cash，然后使用PCE-Cash终端软件从E-Cash银行取出一定数量的E-Cash存在硬盘上，通常少于100美元。用户从同意接收E-Cash的商家订货，使用E-Cash支付所购商品的费用。接收E-Cash的商家与E-Cash发放银行之间进行清算，E-Cash银行将用户购买商品的钱支付给商家。

（2）特点银行和商家之间应有协议和授权关系；用户、商家和E-Cash银行都需使用E-Cash软件；适用于小的交易量；有现金特点，可以存、取、转让。（3）使用情况DigicashE-Cash系统。目前使用该系统发布E-Cash的银行有10多家，包括MarkTwain、Eunet、Deutsche、Advance等世界著名银行。IBM的Mini-pay系统。该产品使用RSA公共密钥数字签名，交易各方的身份认证是通过证书来完成的，电子货币的证书当天有效。用于网上的小额交易。

4．支付系统使用简单加密的模式用户进行在线购物时只需一个信用卡号，非常方便。交易成本较高，不适用小额交易。（1）特点部分或全部信息加密；使用对称和非对称加密技术；可能使用身份验证证书；采用防伪造的数字签名。（2）支付流程以CyberCash安全Internet信用卡支付系统为例：用户从CyberCash商家订货后，通过电子钱包将信用卡信息加密后传给CyberCash商家服务器；商家服务器验证接收到的信息的有效性和完整性后，将用户加密的信用卡信息传给CyberCash服务器，服务器看不到用户的信用卡信息；CyberCash服务器验证商家身份后，将用户加密的信用卡信息转移到非Internet的安全地方解密，然后将用户信用卡信息通过安全专网传送到商家银行；商家银行通过电子通道从用户信用卡发行银行得到证实后，将结果传送给CyberCash服务器，CyberCash服务器通知商家服务器交易完成或拒绝，商家通知用户。整个过程大约历时15~20秒。交易过程中每一步交易各方都以数字签名来确认身份，用户和商家都须使用CyberCash软件。5．SET模式SET最初是由VisaCard和MasterCard合作开发完成的。商务活动的基本要求是保密性、数据的完整性、认证和可交互操作性。相应的SET的安全措施有：数据加密----保证数据安全传输；认证----确定发送者的真实身份；交易防抵赖----确保发方不能否认曾向收方发过信息，收方不能在收到信息后否认己经收到信息；授权----决定用户是否有权执行某一项特殊的操作。7.1.3网上支付系统支付系统应有以下功能（1）实现对各方的认证；（2）对业务进行加密；（3）保证业务的完整性；（4）对业务的不可否认性；（5）处理多方贸易的多支付协议。1．认证网上支付系统的基本组成

客户必须向商家和银行证明自己的身份，商家必须向客户及银行证明自己的身份。2．

保密和数据的完整性在使用Web浏览器和服务器的同时，系统可利用安全套接层SSL和安全的超文本传输协议S-HTTP。通过利用加密和消息摘要算法，获得数据的加密和完整性。

3．业务的不可否认性业务的一方发出他的X.509证书，接收方可从中获得发方的公钥。每个消息可使用MD5单向Hash算法加以保护。

4．多支付协议应满足以下2个要求:（1）商家只能读取订单信息，如货物的类型和销售价。（2）接收行只需知道支付信息，无需知道客户所购何物，在客户购买大额物品(如汽车等)时可能例外。7.1.4iKP协议iKP协议由IBM公司设计，主要的特征是提供对数据的密码保护和解决争端的检查跟踪。iKP协议用于在三方（客户、商家和接收行的网关）之间仲裁支付信息。基于RSA公钥体制，并能推广到借记卡或电子支票等支付系统。网关是形成接收行界面的前端码，界面是用现有的支付基础形成的，并且通过现有的支付基础来确认业务。iKP协议表示i-Key-Protocol，其中i=1，2或3，i的值表明协议中持有自己的公钥/密钥对有几方。1KP，只有接收行的网关拥有公钥/密钥对。客户的身份由他们的信用卡号码和个人身份号PIN来证明。不提供对客户和商家所发消息的不可否认性。2KP，接收行的网关和商家服务器拥有公钥/密钥对。提供由商家和网关所发消息的不可否认性。它也能向客户和网关保证协议中商家的合法性。3KP，要求协议的三方都拥有公钥/密钥对。协议提供由所有三方所发消息的不可否认性。支付指令通过数字签字、贷方卡号码、PIN号进行认证。需要一个机构来为客户、商家和网关三方发放X.509证书。

7.2电子现金客户要求电子现金方便灵活，具有匿名性；商家则要求电子现金具有高度的可靠性，能兑换成真实的货币（钞票）；金融机构则要求电子现金只能使用一次，电子介质不能被非法使用，不能被伪造。

电子现金也叫数字现金，是一种以数据形式流通的货币。它把现金数值转换成为一系列的加密序列数，通过这些序列数来表示现实中各种金额的币值。电子现金把计算机化的方便性和比纸基现金增强的安全性及私密性结合在一起。电子现金系统共同的特征：电子现金必须具有货币价值、互操作性、可恢复性以及安全性等特点。

7.2.1概述电子现金的性质（1）独立性：不依赖于所用的计算机系统。（2）不可重复使用：一次花完后，不能用第二次。（3）匿名性：不能提供用于跟踪持有者的信息。（4）可传递性：电子现金可容易地从一个人传给另一人，并且不能提供跟踪的信息。（5）可分性：可用若干种货币单位，可把大钱分为小钱。（6）安全存储：能够安全地存储在客户的计算机或Smart卡中，而且电子现金可方便地在网上传递。

系统描述：电子现金的发行银行，记为E-Mint，所兑换的电子现金须经它数字签字。业务的三个阶段：第一阶段：客户获得电子现金，简称提款第二阶段：客户用电子现金购物，简称支付第三阶段：商家兑换电子现金，简称存款7.2.1电子现金中的安全方案1．电子现金的产生E-Mint在发行的电子现金上需做一戳记。电子现金在产生时有一个惟一的识别数。客户购买电子现金时，通过他的计算机产生一个或多个64bit（或更长）的随机二进制数。银行打开客户加密的信封，检查并记录这些数，并对这些数数字化签字后再发送给客户，经过签字的每个二进制数表示某一款额的电子现金。客户可用这一电子现金向任一商家购物。商家把电子现金发送给银行，银行核对其顺序号，如果顺序号正确，商家则得到款项。

2．认证电子现金是由E-Mint的私钥数字化签字的。接收者使用E-Mint的公钥来解密电子现金。E-Mint的公钥应附加在电子现金中，或者公布E-Mint的公钥，以防任何形式的欺诈。

3．电子现金的传送电子现金传送安全性通过加密来实现，其完整性通过计算并嵌入一个加密的消息摘要来加以保护。端-端协议允许对丢失的数据包进行恢复。恢复以后，终端节点应该能够重新传送数据包，并且应该避免接收者收到两次。

4．电子现金的存储电子现金文件丢失或被盗，意味着用户的钱确实丢了。所以，用户和银行必须有一个安全的方法来存储电子现金。如果所有的业务都是在线进行的，则当被盗的现金在使用时，可进行跟踪并拒绝支付。解决这一问题的另一方法是用户持着存有电子现金的Smart卡。5．不可重复使用为了保证电子现金只使用一次，在交易时，用户的身份识别与银行授权同时在联机系统中出现，以防范对电子现金的复制或非法多次使用。在联机系统中，用于支付的电子现金会被马上传送到发行电子现金的E-Mint，然后对照记录在案的己使用过的电子现金，确定这些现金是否有效。数据库存储使用过的电子现金的信息并迅速进行查阅验证，需要很高性能的联机验证处理能力。在脱机系统中，依靠事后检查在大部分情况下可阻止重复花费，但有时是不够的，还需要依靠物理上的安全设备，如防窜扰的卡等。

阻止重复花费措施防窜扰的卡可通过去掉已花费的电子现金或通过使己花费过的电子现金变得无效来防止重复花费。防窜扰卡是指Smart卡、PC卡或任何含有防窜扰计算机芯片的存储设备。使用防窜扰卡，仍然有必要提供密码保护，以防止钱的伪造以及检查和识别重复花费。防窜扰卡也能为持卡者提供个人安全和保密。防窜扰卡的缺陷是用户必须对其完全信任。防窜扰卡可在用户不知道的情况下泄露用户的保密信息。

防窜扰卡电子现金的优点及问题：（1）欺诈发生的可能性小。（2）倍受商家的青睐，它能防止客户拒绝支付和透支。（3）电子现金系统能够保护用户的匿名性。问题：谁有权发行电子现金？每个银行是否都能发行自己的电子现金？如果可以，那么用户如何防止欺诈？诸如代价券之类的业务如何处理？谁来管理银行的业务以保护客户的利益？

7.2.2几种电子现金系统1．DigiCashDigiCash公司开发。系统结构中有2类现金：一类是按账目发行的，另一类是代币券。每一客户在具有DigiCash系统的中心银行建立一账户，并得到一个DigiCaSh钱包，钱包中填有从其账户中扣除的代币的数字现金，这种数字现金是由基本的数字现金算法产生的并经过盲签字的比特串。用户拥有一个创建电子现金的软件。电子现金在使用前必须传送到E-Mint，以获得授权。在提交给E-Mint前，用户的软件把顺序号隐藏起来，它把顺序号乘以一个随机数，E-Mint可以为电子现金进行授权，加上银行的数字签字，但却不知道提交电子现金者是谁。用户使用时，这个软件再删除用于隐藏顺序号的随机数。这样，商家及其银行可以看到原来的顺序号和验证现金上的数字签名是否确实是由一家有权的E-Mint发出的。

商家收到数字现金后，必须立即向银行返回收据，以使银行为其入账。DigiCash系统使用的模式商家和客户的计算机都必须能够上网访问并需要有完全的IP地址。用户的浏览器向商家的服务器发出一个HTTP要求，管理业务的程序拨通在用户的TCP/IP服务器上运行的电子钱包并要求用户开始支付。如果与钱包的连接成功，钱包则要求用户确定是否支付。清算是脱机进行的，其技术基础是如何对用户的身份识别信息进行编码。DigiCash是目前技术最完善的数字现金系统之一。DigiCash的业务运行2.CAFECAFE是计划用于整个欧洲的电子现金系统，它可通过Smart卡和电子钱包来支付。前者是通过插入商家的ATM机或支付设备来进行的，而后者是通过红外辐射设备与商家的支付设备进行通信来实现的。用户可以在卡和电子钱包之间传递电子现金。电子现金具有匿名性，以保护用户的隐私。该系统还为用户提供了跟踪业务和检查错误的方法。电子钱包能持有各种不同币种的钱，并能通过协商汇率来交换其他的币种。CAFE的安全性依靠公钥加密。3．NetCashNetCash系统具有匿名性和可标度性，并能防止伪造。但当受款者不在线时，该系统不是安全的。系统提供的匿名性有不同的等级，它可允许某些银行跟踪客户的支付，也可禁止某些银行的跟踪。货币服务器是NetCash系统运作的中心。货币服务器是一个经政府许可的发行电子现金的机构，该机构存有政府的资金，在许多方面和银行的作用相同。政府机构还需建立一个中心认证机构，用于向货币服务器发放公钥并用政府的数字签字密封。系统产生的电子现金字段货币服务器名称：负责产生这个现金的银行名称及IP地址。截止日期：电子现金停止使用的日期。这一日期以后，银行将使其顺序号不再流通。顺序号：银行需记录尚未兑现的有效账单的顺序号。币值：这个电子现金的钱数及货币类型。以上数据打包在一起并经货币服务器或银行数字签字，银行可在电子现金上嵌入它的一个备份的公钥证书或仅嵌入公钥证书的ID号码。

货币服务器业务实现交换分以下2步：（1）客户能在某些电子现金或数字支票中结合一些指令和一随机选取的私钥K，并且用货币服务器的公钥加密以上诸项。（2）货币服务器解密收到的消息，并按用户的指令产生新的电子现金或支票，同时检查是否有欺诈。然后货币服务器用客户的私钥K加密对客户的回答。系统的安全性依赖于单向认证。业务过程中不需要出示客户的公钥或其证书上的身份。货币服务器负责清理支付。客户服务器应在发出新支票或新电子现金前，向货币服务器呈递客户的钱，以实现支付。

支付的传输（1）双方建立一安全信道。（2）花费者将电子现金、会话私钥KAN和会话用的ID打包在一起，并用信道所使用的加密机制来加密。（3）接收者得到电子现金，用产生电子现金的货币服务器的证书来核对花费者的签字，然后将电子现金和一新的私钥KBN结合在一起并用货币服务器的公钥加密后，再发送给货币服务器。（4）货币服务器核对电子现金的顺序号，如果该电子现金以前没有花过，则撤销该电子现金并为花费者发送新电子现金或存在花费者的账号中。新电子现金是由私钥KBN加密后发送。（5）接收者用KBN解密新电子现金，此时接收者的电子现金就付清了。然后，接收者向客户发出一收据，收据也可能是经过接收者数字化签名的。7.3电子信用卡系统7.3.1支付卡分类及IC卡金融卡和非金融卡

磁卡和集成电路(IC)卡分为金融卡和非金融卡两类。金融卡是由银行发行和管理的卡，有信用卡和现金卡之分。信用卡的特点是允许持卡人透支消费。银行规定透支限额、透支款的偿付日期和透支款利息的计算方法。现金卡有电子存折和电子钱包之分。电子存折允许透支，电子钱包不允许透支，也不计息。非金融卡是非金融部门发行和管理的卡，专用于某部门或行业内部，卡中的钱不与银行发生关系。非金融卡的实例包括食堂就餐卡、考勤卡、公路收费卡、医疗卡、校园卡、纳税卡、电话卡、有线电视收费卡等。分类类型使用特点结算方式贷记卡发卡行允许持卡人“先消费，后付款”，提供给持卡人短期消费信贷，到期依据有关规定完成清偿借记卡持卡人在开立信用卡账户时按规定向发卡行交一定的备用金，持卡人完成消费后，银行会自动从其账户上扣除相应的消费款项，急需时能为持卡人提供小额的善意透支使用权限金卡允许透支限额相对较大（我国为1万元）普通卡透支限额低（我国为5千元）持卡对象个人卡持有者是有稳定收入来源的社会各界人士，其信用卡账户上的资金属持卡人个人存款公司卡又称单位卡，是各企事业单位、部门中指定人员使用的卡，其信用卡账户资金属公款使用范围国际卡可以在全球许多国家和地区通行使用，如著名的VISA卡和MASTER卡等地方卡只局限在某地区内使用，如我国各大商业银行发行的人民币长城卡、牡丹卡、太平洋卡等都属地方卡载体材料磁卡在信用卡背后贴有的磁条内存储有关信用卡业务所必需的数据，使用时必须有专门的读卡设备读出其中所存储的数据信息IC卡IC卡是集成电路卡（IntegratedCircuitsCard）的缩写，为法国人RolandMoreno于1970年所研制，并由法国BULL公司于1979年推出第一张可工作的IC卡。IC卡的卡片中嵌有芯片，信用卡业务中的有关数据存储在IC芯片中，既可以脱机使用也可以联机使用分类类型使用特点由磁卡—集成电路(IC)卡磁卡出现较早，技术成熟，广泛应用于金融、交通等领域，目前发卡量已超过10亿张。但磁卡上的信息容易被复制和修改，它不能对磁条上记录的信息提供任何安全保护。此外，磁性材料本身的特性和磁卡的结构决定了在磁条上只能记录有限的信息。必须通过网络进行实时授权控制，才能保证金融信息的安全性；需购买造价高昂的硬件设备，以提供强大的中央数据库和可靠的网络系统支持。80年代开始迅速发展起来的集成电路(IC)卡克服了磁卡在这些方面的不足。IC卡的功能分类根据集成电路功能的不同，IC卡分为存储器卡、带逻辑加密的存储器卡和带有微处理器的智能卡(又称CPU卡)。无论什么类型的IC卡，都是利用芯片内的EEPROM存储用户信息的。EEPROM的特点是卡片断电后，存储在其中的信息不会丢失。CPU卡可以把CPU卡看做一台没有显示器和键盘的计算机，卡内具有自己的操作系统，能进行复杂的密码运算，通过编程可以完成很复杂的工作，其逻辑组成如下图所示。微处理器MPU一般是8位或16位的微处理机芯片，有些智能卡已采用了32位或流水线结构的微处理机芯片。只读存储器ROM其中存放着卡内操作系统COS程序，根据COS的大小，ROM可以从几千字节、十几千字节到几十干字节不等。随机存储器RAM一般几十到几百字节大小。EEPROM

存储用户数据，其大小一般为一千到几十千字节。CPU卡通过通信接口电路与外界交换信息。COS是CPU卡的关键技术目前金融IC卡大多是接触型CPU卡。密钥、密码、用户的基本信息、金融信息和交易记录等数据都存放在EEPROM中。COS担负着芯片的安全、通信、文件数据管理、执行交易命令流程和异常状态下的自我保护任务。例如在卡中加钱、减钱，读写密码密钥的保护等，都是由COS管理，COS是CPU卡的关键技术。中国人民银行颁布的金融IC卡规范的第1、2部分，主要就是针对CPU卡的COS进行了规定。解决了不同公司制造的CPU卡的兼容和通用性问题。

IC卡通过卡的读写设备与外界交换信息

交易流程如下：

(1)卡插入读写器，读写器向卡供电(+5V电压)，启动COS；(2)卡片向读写器自动发回复位应答信号ATR；(3)读写器根据卡交易序号确定卡是否在黑名单中，并利用内外部鉴别命令，使读写设备和卡相互鉴别真伪；(4)持卡人通过读写器输入个人密码，读写器将这一密码传给卡片进行校验；(5)选择交易类型，读写器发出交易命令，在卡中进行交易(消费等)，卡返回给读写器本次交易是否成功的应答；(6)结束交易，拔卡。

接触型卡通过集成电路芯片上的8个触点与读写器连接，卡和读写器之间通过这8个触点进行电器连接。ISO—7816／2定义了芯片在卡片上的位置和8个触点的电器特性，如图所示。1：VCC(十5V)2：RST(复位)3：CLK(时钟)4：不用5：GND(地)6：不用7：I／O(输入／输出)8：VPP(编程电压)据卡与读写设备之间的通信方式不同分为

1．接触型卡射频卡标准卡与读写器之间的距离105360—0.5cm144430—10cm156930—70cm卡与读写器之间的距离

射频卡的表面没有触点，通过电磁感应方式与读写器进行通信。ISO—10536／14443／15693定义了射频卡的3个标准，卡在使用时，在读写器前晃一下，甚至可以放在口袋里就可以了。读写器给卡供电和与卡进行通信，都是利用电磁信号实现的。目前大多数用14443标准的射频卡，即卡与读卡机的距离是10厘米左右。2．射频卡(非接触型卡)为了提高联机信用卡的安全性，在Netscape和Microsoft的Web的设施中，都实现了安全套接字层SSL。SSL保证在浏览器与Web服务器间的通信信息不会被第三方获取。这样就有效地防止了通过监听网络来收集信用卡号码或修改有关交易报文的可能。电子信用卡系统的参与者共有四方：(1)具有Web浏览器的客户。(2)处理信用卡业务并提供主页的商家。(3)为商家处理信用卡业务的商家的开户行。(4)发卡机构。7.3.2电子信用卡系统系统的安全性要求(1)它必须提供一个对客户、商家、商家的开户行这三方的身份进行有效认证的机制。X．509证书方案就是这样一个机制。在发送每个消息时，同时发送一个X．509证书，用于对发送者认证并提供发送者的公钥。(2)它必须能够保护认证机构CA的私钥。CA私钥若被盗或丢失，可能会引起灾难性的后果。(3)信用卡号码、截止日期、购货数量以及其他敏感信息在网上传输时，必须得到保护。(4)必须建立一个处理过程以解决客户、商家和银行三方在卡支付过程中的争端。第四节SSL协议与SET协议SSL和SET与电子商务的关系最为密切。SET(安全电子交易)协议对应用层；SSL(安全套层)协议对会话层。SSL是对计算机之间整个会话进行加密的协议。7.4.1安全套接层协议SSLSSL是由Netscape通信公司开发的协议，可以加入Internet应用协议中，实现通信保护。SSL运行于TCP协议之上，可用于保护运行于TCP上的任何应用协议，如HTTP、FTP或Telnet的通信。SSL提供会话有关的安全业务包括：(1)代理对服务器进行认证，以使其确信与之通信的网站，通过服务器所具有的特定密钥实现。(2)服务器对代理用类似方法进行认证，以确信其具有合法的信用卡号。(3)完整性：防止黑客修正。 (4)保密性：支持加密与解密。SSL协议概述SSL记录协议：定义了会话中传递的所有数据项的基本格式，提供压缩数据、生成数据的完整性检验值(MAC)，对数据进行加密，标示数据长度，填充流水作业号，并支持不同的加密、解密和杂凑算法。握手协议：用于商定代理／服务器之间相互认证所用的算法、传送所需的公钥证书、建立SSL记录协议处理完整性校验和加密所需的会话密钥。它支持多种算法，如RSA、Diffie—Hellman密钥协议以及美国的KEA算法等。SSL握手协议是较SSL记录协议更高层的协议，必须先执行握手协议，然后才可能实现SSL记录协议中的加密和完整性校验。MicrosoftIE中引入了SSL2.SSL协议及其分析SSL协议在应用层协议通信之前就已经完成加密算法、通信密钥的协商，以及服务器认证工作，在此之后，应用层协议所传送的数据都会被加密，从而保证通信的私密性。

现行的Web浏览器普遍将HTTP和SSL相结合，从而实现安全通信。SSL协议要求建立在诸如TCP这样的可靠的传输层协议之上。SSL协议的优势是它独立于应用层协议，高层的应用层协议(如HTTP，FTP，Telnet)能透明地建立于SSL协议之上。(1)SSL记录协议在SSL协议中，所有的传输数据都被封装在记录中。记录是由记录头和长度不为0的记录数据组成。所有的SSL通信，包括握手信息、安全空白记录和应用数据，都使用SSL记录层。SSL记录协议包括了对记录头和记录数据格式的规定。SSL的记录头可使用两个或者三个字节长的编码，它包含的信息有记录头的长度、记录数据的长度、记录数据中是否有粘贴数据。粘贴数据是在使用块加密算法时填充实际数据，使其长度恰好是块的整数倍。记录的最高位为1时，不含有粘贴数据，记录头的长度为2个字节，记录数据的最大长度为32767个字节；最高位为0时，含有粘贴数据，记录头的长度为3个字节，记录数据的最大长度为16383个字节。当数据头长度是3个字节时，次高位有特殊的含义：次高位为1时，标识所传输的记录是普通的数据记录；次高位为0时，标识所传输的记录是安全空白记录(被保留用于将来协议的扩展)。

MAC数据用于数据完整性检查。计算MAC所用的散列(Hash)函数由握手协议中的CIPHERCHOICE消息确定。若使用MD2和MD5算法，则MAC数据长度为16个字节。MAC的计算公式为：MAC数据=Hash(密钥，实际数据，粘贴数据，序号)。客户端发送数据时，密钥是客户的写密钥(服务器用读密钥来验证MAC数据)；而客户端接收数据时，密钥是客户的读密钥(服务器用写密钥来产生MAC数据)。序号是一个可以被发送和接收双方递增的计数器。每个通信方向都会建立一个计数器，分别被发送者和接收者拥有。计数器有32位，计数值循环使用，每发送一个记录，计数值就递增一次，序号的初始值为0。

SSL记录数据包含

MAC数据、实际数据和粘贴数据三个部分(2)SSL更改密码规格协议SSL协议中最简单的一个，它由单个消息组成，该消息只包含一个值为1的单个字节，作用是使未决状态复制为当前状态，更新用于当前连接的密码组。(3)SSL警报协议警报协议用来为对等实体传送SSL的相关警报消息。当其他应用程序使用SSL时，根据当前状态确定警报消息，同时警报消息被压缩和加密。警报协议的每条消息包含两个字节：第1个字节表示消息的严重性，取1时表示警报级，取2时为错误级；第2个字节为特定警报的代码。SSL规范定义的错误警报有：接收到不适当的消息、接收到错误MAC、解压缩函数的输入不合适、发送方不能产生可接受的安全参数组、握手消息的某个字段超过值域或与其他字段不相符等。

(4)SSL握手协议该协议允许服务器和客户机相互验证、协商加密和MAC算法以及密钥，用来保护在SSL记录中发送的数据。握手协议在任何应用程序的数据传输之前使用。握手协议由一系列客户机与服务器之间交换的消息组成。协议包含两个阶段：第一个阶段用于建立机密性通信信道；第二个阶段用于客户认证。第一阶段，通信双方都发出HELLO消息，确定是否需要一个新的密钥。若不需要新的密钥，双方立即进入握手协议的第二个阶段；否则，此时服务器方的SERVER-HELLO消息中包含的信息(包括服务器所持有的证书、加密规约和连接标识等)，使客户方产生一个新的密钥。若密钥生成成功，客户方发出CLIENT-MASTER-KEY消息；否则发出错误消息。最终当密钥确定以后，服务器方将向客户方发出SERVER-VERITY消息，这是因为只有拥有正确公钥的服务器才能解开密钥。

每一个通信方向都需要一对密钥，一个连接需要4个密钥：客户方的读密钥、客户方的写密钥、服务器方的读密钥和服务器方的写密钥。

第一阶段流程第二阶段，此时服务器已经被认证，服务器方向客户方发出认证请求消息request-certificate。客户方收到服务器方的认证请求消息时，发出自己的证书，并且监听对方回送的认证结果。而当服务器方收到客户方的认证时，认证成功返回server-finish消息，否则返回错误消息。到此握手协议结束。SSL握手协议的认证算法采用X.509数字证书标准，使用RSA算法进行数字签名来实现。7.4.2安全电子交易协议SET

SET协议是应用层协议，一种基于消息流的协议，一种基于信用卡的付款机制。1997年4月，以IBM，Netscape，MasterCard，Visa，以及美国数家大银行为首的一个巨大的国际合作集团，联手推出了基于SET和SEPP的网络商贸(NetCommerce)系统。该系统所涉及的范围包括BtoB、BtoC、商贸与支付等多个领域。安全电子交易协议

(SecureElectronicTransaction，简称SET)SET通过使用多种密码技术对交易数据及支付信息进行加密，以确保信息的保密性，并使用数字证书来验证参与交易各方的身份，因而保护了在Internet上进行交易的各方的安全。SET1.0版是面向B2C模式的，针对使用信用卡来进行网络支付而制定的，涵盖了信用卡在电子商务交易中的交易协定、信息保密、资料完整性等各个方面。SETco是Visa和MasterCard两大国际信用卡组织发起组建的安全电子交易管理机构，其职责是对SET协议进行维护和管理，并进行SET协议新版本的开发；同时，还对软件开发商开发的SET软件进行标准一致性测试。通过测试的软件将获准使用SET标志。

SET的主要目标①保障付款安全。确保付款资料的隐秘性及完整性，提供持卡人、特约商店、收单银行的认证，并定义安全服务所需的算法及相关协定。②确保应用的互通性。提供一个开放式的标准，明确定义细节，以确保不同厂商开发的应用程序可共同运作，促成软件互通；并在现存各种标准下构建该协定，允许在任何软硬件平台上执行，使标准达到相容性和接受性的目标。③达到全球市场的接受性。在对特约商店、持卡人影响最小及容易使用的前提下，达到全球普遍性。允许在目前使用者的应用软件上，嵌入付款协定的执行，对收单银行与特约商店、持卡人与发卡银行间的关系，以及信用卡组织的基础构架改变最少。SET协议的功能1)机密性SET协议采用公开密钥密码算法来保证传输信息的机密性。SET协议也可通过双重签名的办法，将信用卡信息直接从持卡人通过商家发送到商家的开户行，免去了在商家数据库中保存信用卡号的责任。

2)数据完整性

通过SET协议发送的信息经过加密后，将为之产生一个惟一的报文摘要值(MAC)，一旦有人企图篡改报文中包含的数据，接收方重新计算出的摘要值就会改变，从而被检测到，这就保证了信息的完整性。3)身份认证SET协议可使用数字证书来确认交易涉及的各方(包括商家、持卡人、收单银行和支付网关)的身份，为在线交易提供一个完整的可信赖环境。4)不可否认性SET交易中数字证书的发布过程包含了商家和持卡人在交易中的信息。因此，如果持卡人用SET发出一个商品的订单，在收到货物后他(她)不能否认发出过这个订单。同样，商家也不能否认收到过这个订单。

用户(持卡人)首先在银行开立信用卡账户，获得信用卡；用户在商家的Web主页上查看商品目录，并选择所需商品，填写订单，并通过网络传送给商家，同时附上付款指令；商家收到订单后，向发卡行请求支付许可，发卡行确认后，批准交易，并向商家返回确认信息；商家发送订单确认信息给用户，并发货给用户；商家请求银行支付货款，银行将货款由用户的账户转移到商家的账户。至此整个交易结束。SET协议模型SET协议的组件电子钱包(ElectronicWallet)商家服务器(MerchantServer)支付网关(PaymentGateway)认证中心(CertificationAuthority，CA)1)持卡人(Cardholder)

持卡人是购物者。持卡人必须到发卡银行去申请得到一套SET交易的持卡人软件（电子钱包）。同时，必须先向认证中心注册登记，并且取得数字证书，然后才能使用基于SET协议的支付手段来购物。SET可以保证持卡人的个人账号不被泄漏。

2)特约商店(Merchant)特约商店(简称商家)必须集成SET交易的商家软件，持卡人在网上购物结束进行支付时，由SET交易商家软件进行支付结算。商家也必须先到接收网上支付业务的收单银行申请，而且必须在该银行设立账户，在开始交易前，也必须先上网到认证中心申请数字证书。

在SET的交易模式中参方包括：3)支付网关(PaymentGateway)为了接收从Internet上传来的支付信息，在银行与Internet之间必须有一个专用系统，接收处理从商家传来的扣款信息，并通过专线传送给银行，银行对支付信息的处理结果再通过这个专用系统反馈给商家，这个专用系统称为支付网关。支付网关一般由收单银行来担任。收单银行也可以委托信任的第三方来担任网上交易的支付网关。支付网关的一端必须连接到Internet上，且24小时开放，接收商家传来的扣款信息，另一端则与收单银行相连，及时将信息转送给收单银行。支付网关也必须到指定的认证中心申请数字证书，才能参与SET交易活动。

4)收单行(Acquirer)收单银行，在线交易的商家在银行开立账号，并在每次SET交易中担任收款服务的金融机构。收单银行是完成交易的必须的参与方。网关在收到商家传来的SET支付请求后，要将支付请求转交给收单银行，进行银行内部的联网支付处理工作，这部分工作与Internet无关，属于传统的信用卡受理工作。SET交易实际上是信用卡受理的一部分，SET交易并未改变传统的信用卡受理过程。由于商家必须在收单银行开立账户，所以收单银行也是商家的开户银行。

5)发卡行(Issuer)交易的扣款请求最后必须通过银行专用网络传送到持卡人的发卡银行，进行授权和扣款。SET系统的持卡人软件一般是从发卡银行处获得的，持卡人申请数字证书，必须先由发卡银行批准，才能从认证中心处得到。在每一笔SET交易中，发卡银行和收单银行一样，完成传统信用卡联网受理的那一部分工作。当收款行通过银行专用网络要求付款授权的时候，发卡行就应该响应付款授权的申请，等到交易完成后再与收单行进行账务清算。

6)认证中心(CertificateAuthority，CA)CA的职责是向参与交易的各方发放电子数字证书。为了保证SET交易的安全，SET协议规定参加交易的各方都必须持有证书，在交易过程中，每次交换信息都必须向对方出示自己的证书，同时要验证对方的证书。CA的工作就是交易各方证书的发放、更新、废除，建立证书黑名单等各种证书管理。参与交易的各方在交易前必须到CA处申请证书，在证书到期时，必须进行证书的更新。同时CA还要随时掌握哪些证书已经被废除，并将其写人黑名单，作为交易时验证对方证书的依据。

SET交易系统

持卡人、商家、网关通过Internet进行交易，网关通过专用网络与收单银行之间传递交易信息，收单银行与发卡银行通过银行专用网络传递交易信息，CA通过Internet向交易的各方发放证书，并通过专用网络与收单银行、发卡银行建立联系，进行证书的认定工作。与SET有关的密码技术

1)常规密码体制，如DES。2)公开密钥密码体制，如RSA。消费者都可以用商家公开发布的公开密钥与商家进行保密通信。3)数字信封，SET使用随机生成的对称密钥来加密数据，然后将此对称密钥用接收者的公开密钥加密，将其和数据一起发送给接收者。接收者先用他的秘密密钥解开数字信封，得到对称密钥，然后使用对称密钥解开密文，得到数据。4)数字签名，保证了发送者对所发送的信息不能抵赖。5)消息摘要，保证了消息的完整性。

SET推出的双重签名其主要目的在于让相关方只知道和自己相关的消息，而不能知道另外的消息。例如，张三要买李四的一处房产，张二发送给李四一个购买报价单和他对银行的授权书的消息，要求银行如果李四同意按此价格出卖，则将钱划到李四的账上。但是，张三不想让银行看到报价，同时不希望李四看到他的账号信息。双重签名的实现：首先生成两条消息的摘要，将两个摘要连接起来，生成一个新的摘要(称为双重签名)，然后用发送者的秘密密钥加密，为了让接收者验证双重签名，还必须将另外一条消息的摘要一起传过去。这样，任何一个消息的接收者都可以通过以下方法验证消息的真实性：生成消息摘要，将它和另外一个消息摘要连接起来，生成新的摘要，如果它与解密后的双重签名相等，就可以确定消息是真实的。SET的加密和解密流程(1)加密流程(2)解密流程SET的认证技术(1)证书网上交易需要向对方提交一个由CA签发的包含个人身份的证书，使对方相信自己的身份。证书作为网上证明拥有者身份的依据。SET规范中的证书：1)持卡人证书(Cardholdercertificates)2)特约商店证书(Merchantcertificates)3)支付网关证书(Paymentgatewaycertificates)4)收单行证书(Acquirercertificates)5)发卡行证书(Issuercertificates)(2)证书管理机构(CA)在网上交易中，CA的作用主要是对交易的各方进行身份验证。主要功能有：接受注册请求，处理、批准／拒绝请求，以及颁发证书。在实际运作中，CA也可以由大家都信任的一方担当，例如在客户、商家和银行这三者中，客户使用的是某个银行发行的卡，而商家又与此银行有业务关系(有账号)。在此情况下，客户和商家都信任银行，就可由银行担当CA角色负责接收、处理他的持卡客户证书和商家证书的验证请求。又如，对于商家自己发行的购物卡，则可由商家自己担当CA角色。(3)证书的树型验证机制CA采用层次式结构，最上面一层称为根CA(RootCA)，下层的CA由上层CA授权。SET证书正是通过信任层次来逐级验证的。每一个证书与签发证书的实体的签名证书关联。例如，C的证书由名称为B的CA签发的，而B的证书又是由名称为A的CA签发的，A是权威机构，通常称为RootCA(根CA)。验证到了RootCA处，就可确信C的证书是合法的。在网上购物中，持卡人的证书与发卡机构的证书关联，而发卡机构证书通过不同品牌卡的证书连接到RootCA，而Root的公共签名密钥对所有的SET软件都是开放的，可以校验每一个已经签发的证书。

SET购物流程①持卡人在商家的Web主页上查看在线商品目录，浏览商品信息。②持卡人选择要购买的商品。③持卡人填写订单。④持卡人选择付款方式，此时SET开始介入。⑤持卡人发送给商家一个完整的订单及要求付款的指令。⑥商家接受订单后，向持卡人的金融机构请求支付认可。通过支付网关到银行，再得到发卡机构确认，批准交易，然后返回确认信息给商家。⑦商家发送订单确认信息给顾客，顾客端软件记录交易日志，以备将来查询。⑧商家给顾客装运货物，或完成订购服务。银行将钱从购物者的账号转移到商家账号。⑨商家从持卡人的金融机构请求支付。SET交易三个阶段第一阶段：购买请求阶段，持卡人与商家确定所用支付方式的细节；第二阶段：支付的认定阶段，商家与银行核实，随着交易的进行，他们将得到付款；第三阶段：受款阶段，商家向银行出示所有交易的细节，然后银行以适当方式转移货款。持卡人只和第一阶段有关，银行与第二、三阶段有关，而商家与三个阶段都要发生联系。每个阶段都要使用不同的加密方法对数据加密，并进行数字签名。使用SET协议，在一次交易中，要完成多次加密与解密操作，故要求商家的服务器要有很高的处理能力。SET协议的流程SET标准的重点在于交易安全及隐秘性，其中，证书为其核心。

持卡人注册(Cardholderregistration)；商家注册(Merchantregistration)；购买请求(Purchaserequest)；支付授权(Paymentauthorization)；支付获得(Paymentcapture)。

SET支付处理基本步骤和流程(2)商家注册(1)持卡人注册(3)购买请求(4)支付授权

(5)支付请款SET协议和SSL协议的比较

SSL提供两台机器之间的安全连接。支付系统通过SSL连接传输信用卡信息，在线银行和其他金融系统也常常构建在SSL协议之上。SSL被大部分Web浏览器和服务器所内置和支持，比较容易被应用。基于SSL协议的信用卡支付方式曾促进了电子商务的发展。SET是基于消息流的协议，用于保证在公共网络上进行银行卡支付交易的安全性。SET远远不止是一个技术方面的协议，它还说明了每一方所持有的数字证书的合法含义，希望得到数字证书，响应信息的各方应有的动作，以及与一笔交易紧密相关的责任分担等。事实上，SET和SSL除了都采用RSA公开密钥密码算法外，在其他技术方面没有任何相似之处，而RSA算法也被二者用来实现不同的目标。

①SET为商家提供保护手段，使得商家免受欺诈的困扰，从而降低商家使用电子商务的成本；②对消费者而言，SET保证了商家的合法性，并且用户的信用卡号不会被窃取，SET为消费者保守了更多的秘密，从而使消费者在线购物时更加轻松；③银行和发卡机构以及各种信用卡组织推荐SET，因为SET帮助它们将业务扩展到Internet这个广阔的空间，从而减少信用卡网上支付的欺骗概率，这使得它比其他的支付方式具有更大的竞争优势。

SET的优点：

④SET为参与交易的各方定义了互操作的接口，使一个系统可以由不同厂商的产品构筑，从而使SET得到更加广泛的应用；⑤SET可以用在系统的部分或者全部。例如，一些商家考虑与银行的连接中使用SET，而与客户连接时仍然用SSL。这种方案既回避了在顾客机器上安装电子钱包软件，同时又获得了SET提供的很多优点。绝大多数SET软件提供商在其产品中都提供灵活构筑系统的手段；⑥SET提供不可否认性。SET协议的交易凭证中有客户的数字签名，因而银行就拥有客户曾经购物的证据。用户秘密密钥的保存手段极其重要。目前常用的方法是智能卡。智能卡非常容易携带。如果银行发行的信用卡内嵌芯片的话，将会给人们在使用电子商务时带来更大的方便性和更高的保密性。

SET的前提：SET要求在银行网络、商家服务器、顾客的PC机上安装相应的软件，这些成了SET被广泛接受的障碍；SET要求必须向各方发放证书，这也是大面积推广使用SET的障碍之一。因此，应用SET要比SSL昂贵得多。协议过于复杂；信任的建立存在困难；SET协议主要针对美国等发达国家的支付情况。对IC卡等新的技术手段支持不足。信息家电、手机支付对SET协议提出了新的要求。很多厂商已在致力于发展别的协议，以支持SET和SSL所不能支持的支付方式，例如微支付(Micropayment)、对等支付(PeertoPeerPayment)方式等。

SET存在的问题提高SET性能的技术

①对称多处理技术(SMP)。在一个SMP系统中，操作系统将应用分配给多个处理机进行处理，随着更多处理机的使用，用于密码处理的能力将大大提高。②集群计算技术(ClusterComputing)。对于一些大型的应用系统，由多个计算机系统组成一个集群计算系统，系统中多台计算机分担计算处理任务，从而可以大大加快问题的求解。③密码加速硬件。密码加速硬件是特定用途的硬性单元，可以离线进行密码处理。现在使用普通的32位CPU无法有效处理1024位密钥的计算，而密码加速硬件中的CPU可以进行长字节的计算。④椭圆曲线密码技术。椭圆曲线密码技术ECC具有用较短的密钥就可以获得与RSA密码系统相同安全强度的优点，因此应用ECC可以大大加快密码操作的处