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网络安全--电子商务的技术机制

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如风逝去
2001-04-24 14:31
网络安全--电子商务的技术机制


摘要:文章认为电子商务存在五个方面的安全隐患:中断系统,破坏系统的有效性;窃听信息,破坏系统的机密性;篡改信息,破坏系统的完整性;对交易行为进行抵赖,要求系统具备审查能力等。因此,必须建立安全电子商务的技术机制,即防火墙技术、加解密技术、数字签名、身份认证和安全电子商务的国际规范等。

关键词:电子商务 技术机制 防火墙 数字签名 身份认证

  随着Internet的热潮席卷全球,电子商务日益成为国民经济的亮点。然而,究竟什么是电子商务,至今仍是一个模糊的概念。各国政府、学者、企业界人士分别根据自己所处的地位和对电子商务参与的程度,给出一些不同表述的定义。这些表述虽然在形式上有所差异,但其内涵基本上是一致的,即利用电子数据交换(EDI)、电子邮件(E-mail)、电子资金转账(EFT)以及网络技术在个人之间、企业之间和国家之间进行无纸化的业务信息交换,这些业务信息包括商品及其定购信息、资金及其支付信息、安全及其认证信息等。

  根据商品形态的不同,电子商务可以分为无形商品的电子商务和有形商品的电子商务。前者可以在网上完成包括商品浏览、商品定购、资金支付、商品交付在内的全部交易过程;而后者只能在网上完成前三个交易环节,只有商品的交付过程需要依赖另外的物流配送系统来完成。总而言之,无论是无形商品的电子商务还是有形商品的电子商务,其大部分交易过程需要在网上以数字形式完成,这样一来,如何保持电子商务的安全就成为人们关注的焦点,同时也是电子商务得以全面推广的关键问题之一。


一、 电子商务的安全隐患

  Internet在给人们带来方便的同时,也把人们引入了安全陷阱。据报道,去年春季,美国一位网络高手利用在新闻组中查到的技术,窃取了八万个信用卡的账号和密码,并标价26万美元出售,在全球引起了巨大的震动。而互联网站遭到黑客袭击的消息更是不绝于耳,《今日美国》报道,据对560多家企业、大学和政府机构的调查表明,85%的网站曾受黑客的袭击,经济损失累计在一亿美元以上。另有资料显示,企业电脑受到侵害的比例从92年的42%上升到97年的49%。为什么电子商务会遇到如此之多的安全问题?一种解释认为,Internet起初并不是用于商业目的,而是为了方便地共享信息资源。所以,Internet的TCP/IP协议及源代码的开放与共享在当时是合情合理的,但要在网上进行安全要求较高的电子商务活动,这一做法难免暴露出许多破绽。

目前开展电子商务面临的安全隐患主要有:

1、中断系统,破坏系统的有效性。网络故障、操作错误、应用程序错误、硬件故障、系统软件错误及计算机病毒都可以导致系统运行的中断,因而要对由此产生的潜在威胁加以控制和预防,以保证贸易数据在确定的时刻、确定的地点是有效的。

2、窃听信息,破坏系统的机密性。作为贸易的一种手段,电子商务的信息直接代表个人、企业或国家的商业秘密。传统的纸面交易都是通过邮寄封装的信件或通过可靠的通信渠道发送商业报文来达到保守秘密的目的。而电子商务是建立在一个较为开放的网络环境上,维护商业秘密是电子商务全面推广应用的重要保证。因此,要预防通过搭线和电磁泄漏等手段造成信息泄漏,或对业务流量进行分析从而获取有价值的商业情报等一切损害系统机密性的行为。

3、篡改信息,破坏系统的完整性。电子商务简化了贸易过程,减少了人为干预,同时也带来了维护贸易各方商业信息的完整和统一的问题。由于数据输入时的意外差错或欺诈行为,可能导致贸易各方信息的差异。此外,数据传输过程中信息的丢失、信息重复或信息传送的次序差异也会导致贸易各方信息的不同。贸易各方信息的完整性将影响到交易的进行和经营策略的变化,保持贸易各方信息的完整性是电子商务应用的基础。因此,要预防对信息的随意生成、修改和删除,同时要防止数据传送过程中信息的丢失和重复并保证传送次序的统一。

4、伪造信息,破坏系统的可靠性和真实性。电子商务可能直接关系到贸易双方的商业交易,如何确定要进行交易的贸易方正是进行交易所期望的贸易方,是保证电子商务顺利进行的关键。在传统的纸面交易中,贸易双方通过在交易合同、契约或贸易单据等书面文件上手写签名或印章来鉴别贸易伙伴,确定合同、契约、单据的可靠性并预防抵赖行为的发生,这也就是人们常说的“白纸黑字”。在无纸化的电子商务方式下,通过手写签名和印章进行贸易方的鉴别已是不可能的。因此,要在交易信息的传输过程中为参与交易的个人、企业或国家提供可靠的标识。

5、对交易行为进行抵赖,要求系统具备审查能力。当贸易一方发现交易行为对自己不利时,很可能出现抵赖现象的出现。例如某股民以每股12元购买某公司股票1000股,不久行情发生变化,每股价格降到了10元,于是该股民可能会否认以前的购买行为。这种情况就要求系统具备审查能力,以使交易双方的任何一方不能抵赖已经发生的交易行为。

二、 安全电子商务的技术机制

  对安全的威胁与保证安全是同一问题的两个方面。在电子商务发展的初期,人们已经把重点放在安全问题的解决上。从Internet无秩序发展的教训中人们已经充分认识到安全的重要性。目前,电子商务的安全机制已经在数学上、技术上经过严格的证明与检验,并逐渐形成国际行业规范。构成安全的主要技术有:防火墙技术、数字签名技术、身份认证技术等。

1、防火墙技术

(1)什么是防火墙

  防火墙是指在内部网与外部网之间实施安全防范的系统,可以认为它是一种访问控制机制,用于确定哪些内部服务允许外部访问,以及允许哪些外部服务访问内部服务。

(2)防火墙的基本准则

  未被允许的就是禁止的。基于该准则,防火墙应封锁所有信息流,然后对希望提供的服务逐项开放。这是一种非常实用的方法,可以造成一种相当安全的环境,因为只有经过仔细挑选的服务才被允许使用。其弊端是,安全性高于用户使用的方便性,用户所能使用的范围大大受到限制。

  未被禁止的就是允许的。基于该准则,防火墙应转发所有信息流,然后逐项屏蔽可能有害的服务。这种方法构成了一种更为灵活的应用环境,可为用户提供更多的服务。其弊病是,在日益增多的网络服务面前,网管人员将疲于奔命,特别是受保护的网络范围增大时,很难提供可靠的安全防护。

(3)防火墙的基本类型

  包过滤型:包过滤通常安装在路由器上,并且大多数商用路由器都提供了包过滤的功能。另外,PC机上同样可以安装包过滤软件。包过滤规则以IP包信息为基础,对IP源地址、IP目标地址、封装协议、端口号等进行筛选。

  代理服务型:代理服务型防火墙通常由两部分构成:服务器端程序和客户端程序。客户端程序与中间节点连接,中间节点再与要访问的外部服务器实际连接。与包过滤型防火墙不同的是,内部网与外部网之间不存在直接的连接,同时提供日志及审计服务。

  复合型:把包过滤和代理服务两种方法结合起来,可以形成新的防火墙,所用主机称为堡垒主机,负责提供代理服务。 其他:路由器和各种主机按其配置和功能可组成各种类型的防火墙。

(4)防火墙的局限性

  防火墙不能防范不经由防火墙的攻击。如果内部网用户直接从Internet服务提供商那里购置直接的SLIP或PPP连接,就可绕过防火墙系统所提供的安全保护,从而造成了一种潜在的后门攻击渠道。

  防火墙不能防范人为因素的攻击。不能防止由内奸或用户误操作造成的威胁,以及由于口令泄露而受到的攻击。

  防火墙不能防止受病毒感染的软件或文件的传输。由于操作系统、病毒、二进制文件类型(加密、压缩)的种类太多且更新很快,所以防火墙无法逐个扫描每个文件以查找病毒。 防火墙不能防止数据驱动式的攻击。当有些表面上看来无害的数据邮寄或拷贝到内部网的主机上并被执行时,可能会发生数据驱动式的攻击。例如,一种数据驱动式的攻击可以使主机修改与系统安全有关的配置文件,从而使入侵者下一次更容易攻击该系统。

2、加解密技术

  加密的主要目的是防止信息的非授权泄露。加密可用于传输信息和存储信息。从谱分析的角度看,加密吧声音变成噪声,把图像变成雪花,把计算机数据变成一堆无规律的、杂乱无章的字符。攻击者即使得到经过加密的信息即密文,也无法辨认原文。因此,加密可以有效的对抗截收、非法访问数据库窃取信息等威胁。

  加密一般是利用信息变换规则把可懂的信息变成变成不可懂的信息,其中的变换规则称为密码算法。可懂的信息称为明文,不可懂的信息称为密文。密码算法是一些数学公式、法则或程序,算法中的可变参数是密钥。密钥不同,明文与密文的对应关系就不同。密码算法总是设计成相对稳定的,在这个意义上可以把密码算法视为常量,而密码是变量。

  现代密码学的一个基本原则是:一切密码属于密钥之中。在设计加密系统时,总是假设密码算法是公开的,真正需要保密的是密钥。所以在分发密钥时必须要采用安全方式。衡量一个加密技术的可靠性,主要取决于解密过程的数学问题难度,而不是对加密算法的保密。可靠的加密系统应当不怕公开它的加密算法。另外,可靠性还与密钥的长度有关。

  根据密码算法所使用的加密密码和解密密码是否相同、能否由加密密钥推导出解密密钥(或者由后者推出前者),可将密码算法分为对称密码算法(也叫单钥密码算法、秘密密钥密码算法、对称密钥密码算法)和非对称密码算法(也叫做双钥密码算法、公开密钥密码算法、非对称密钥密码算法)。

(1)对称加密

  如果一个加密系统的加密密钥和解密密钥相同,或者虽然不相同,但是由其中任意一个可以很容易的推导出另一个,所采用的就是对称密码算法。对称密码算法的密钥必须妥善保管,因为任何人拥有了它就可以解开加密信息。 对称密码算法的优点是计算开销小,加密速度快,是目前用于信息加密的主要算法。但是,对称加密技术存在着通信的贸易方之间确保密钥安全交换的问题。此外,当某一贸易方有N个贸易关系,那么他就要拥有并维护N个专用密钥(即每把密钥对应一个贸易方)。对称加密方式存在的另一个问题是无法鉴别贸易发起方或贸易最终方。因为贸易双方共享同一把专用密钥,贸易双方的任何信息都是通过这把密钥加密后传送给对方的,也不能保证信息传送的完整性。

(2)非对称加密

  如果一个加密系统的加密密钥和解密密钥不相同,并且由加密密钥推导出解密密钥(或者由后者推出前者)是计算上不可行的,所采用的就是非对称加密算法。在采用非对称密码算法的加密系统中,每个用户有两个密码:一个是可以告诉信息团体内所有用户的,称为公用密钥(公钥);一个是由用户自己秘密保存的,称为秘密密钥(私钥)。由于它具有每对密钥为用户专用,并且其中一个可以公开的特点,所以他非常适用于密钥分发和鉴别。其缺点是计算量大,不适合信息量大、速度要求快的加密。

  电子商务的安全加密系统,倾向于组合应用对称密码算法和非对称密码算法。对称密码算法用于信息加密,非对称密码算法用于密码分发、数字签名及身份鉴别等。对文件加密传输的实际过程包括四步:

第一步,文件发送方产生一个对称密钥,并将此密钥用文件接收方的公钥加密后,通过网络传送给接收方。

第二步,文件发送方用对称密钥将需要传输的文件加密后,再通过网络传送给接收方。

第三步,接收方用自己的私钥将收到的经过加密的对称密钥进行解密,得到发送方的对称密钥。

第四步,接收方用得到的对称密钥讲解收到的经过加密的文件进行解密,从而得到文件的原文。

3、数字签名

  数字签名是公开密钥加密技术的另一类应用。它的主要方式是:报文的发送方从报文文本中生成一个散列值(或报文摘要),发送方用自己的私钥对这个散列值进行加密来形成发送方的数据签名。然后,这个数据签名将作为报文的附件和报文一起发送给报文的接收方。报文的接收方首先从接收到的原始报文中计算出散列值(或报文摘要),接着再用发送方的公钥来对报文附加的数字签名进行解密。如果两个散列值相同,那么接收方就能确认该数字签名是发送方的。通过数字签名能够实现对原始报文完整性的鉴别和不可抵赖性。

4、身份认证(CA)

  应用最有效的安全技术建立电子商务安全体系结构。国际上提出了基于公开密钥体系(PKI)的数字证书解决方案,现已被普遍采用。电子商务中安全措施的实现主要围绕数字证书展开。

(1)数字证书

  电子商务涉及加解密问题,必然要用到密钥。由于参与交易的主体很多,密钥也相应的很多。从密钥管理工作来说,怎样将用户的密钥安全地分发到用户端?系统可以处理多少密钥?用户是否需要了解密钥管理?密钥丢失以后怎么办?密钥失效怎么办?这些问题自然会引起人们的注意。

  密钥的管理对策是采用数字证书。数字证书与传送密钥和签名密钥对的产生相对应。对每一个公钥做一张数字证书,私钥用最安全的方式交给用户或由用户自己生产密钥对。数字证书的内容包括用户的公钥、用户姓名、发证机构的数字签名及用户的其他信息。公钥的拥有者是身份的象征。对方可以据此验证身份。对于密钥的丢失情况,则采用恢复密钥、密切托管等方法。另外对于证书的有效期在政策上加以规定,已过期的证书应重新签发。对于私钥丢失或非法使用应及时废止。

(2)身份认证(CA)中心

  数字证书由谁来签发?谁的数字证书可以信任?网上作业,互不见面,如何信任对方?没有打过交道,网上又看不见,大家谈不上互相信任,怎么办?于是,只好邀请权威的第三方介绍交易双方互相认识。证书授权中心和证书认证中心应运而生。 CA中心是公正的第三方,它为建立身份认证过程的权威性框架奠定了基础,为交易的参与方提供了安全保障。它为网上交易构筑了一个互相信任的环境,解决了网上身份认证、公钥分发及信息安全等一系列问题。由此可见,CA是保证电子商务安全的关键。CA中心对含有公钥的证书进行数字签名,使证书无法伪造。每个用户可以获得CA中心的公开密钥(CA根证书),验证任何一张数字证书的数字签名,从而确定证书是否是CA中心签发、数字证书是否合法。

5、安全电子商务的国际规范

在国际上,电子商务的安全机制正在走向成熟,并逐渐形成了一些国际规范,比较有代表性的有SSL和SET。

(1)SSL协议

  SSL(安全槽层)协议是由Netscape公司研究制定的安全协议。该协议向基于TCP/IP的客户/服务器应用程序提供了客户端和服务器的鉴别、数据完整性及信息机密性等安全措施。该协议在应用程序进行数据交换前通过交换SSL初始握手信息来实现有关安全特性的审查。

  SSL协议运行的基点是商家对客户信息保密的承诺。客户的信息首先传到商家,商家阅读后再传到银行。这样,客户资料的安全性便受到威胁。另外,整个过程只有商家对客户的认证,缺少客户对商家的认证。在电子商务的初始阶段,由于参加电子商务的公司大都信誉较好,这个问题没有引起人们的足够重视。今后随着越来越多的公司参与电子商务,对商家的认证问题也就越来越突出,SSL的缺点就会逐渐暴露出来,SSL协议也就逐渐被新的SET协议所代替。

(2)SET协议

  SET(安全电子交易规范)向基于信用卡进行电子化交易的应用提供了实现安全措施的规则。它是由Visa国际组织和Mastercard组织共同制定的一个能保证通过开放网络(包括Internet)进行安全资金支付的技术标准。SET在保留对客户信用卡认证的前提下,又增加了对商家身份的认证。由于设计较为合理,得到了诸如微软公司、IBM公司、Netscape公司等大公司的支持,已成为实际上的工业技术标准。

  当然,SET协议也由不足之处,主要体现在协议复杂,且只适用于用户安装了“电子钱包”的场合。根据统计,在一个典型的SET交易过程中,需验证数字证书9次,验证数字签名6次,传送证书7次,进行5此前名、4次对称加密和4次非对称加密,整个交易过程可能会花费1.5~2分钟。


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