身份认证技术论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇身份认证技术论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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1校园电子商务概述

1.1校园电子商务的概念。

校园电子商务是电子商务在校园这个特定环境下的具体应用，它是指在校园范围内利用校园网络基础、计算机硬件、软件和安全通信手段构建的满足于校本论文由整理提供园内单位、企业和个人进行商务、工作、学习、生活各方面活动需要的一个高可用性、伸缩性和安全性的计算机系统。

1.2校园电子商务的特点。

相对于一般电子商务，校园电子商务具有客户群本论文由整理提供稳定、网络环境优良、物流配送方便、信用机制良好、服务性大于盈利性等特点，这些特点也是校园开展电子商务的优势所在。与传统校园商务活动相比，校园电子商务的特点有：交易不受时间空间限制、快捷方便、交易成本较低。

2校园电子商务的安全问题

2.1校园电子商务安全的内容。

校园电子商务安全内容从整体上可分为两大部分：校园网络安全和校园支付交易安全。校园网络安全内容主要包括：计算机网络设备安全、计算机网络系统安全、数据库安全等。校园支付交易安全的内容涉及传统校园商务活动在校园网应用时所产生的各种安全问题，如网上交易信息、网上支付以及配送服务等。

2.2校园电子商务安全威胁。

校园电子商务安全威胁同样来自网络安全威胁与交易安全威胁。然而，网络安全与交易安全并不是孤立的，而是密不可分且相辅相成的，网络安全是基础，是交易安全的保障。校园网也是一个开放性的网络，它也面临许许多多的安全威胁，比如：身份窃取、非本论文由整理提供授权访问、冒充合法用户、数据窃取、破坏数据的完整性、拒绝服务、交易否认、数据流分析、旁路控制、干扰系统正常运行、病毒与恶意攻击、内部人员的不规范使用和恶意破坏等。校园网的开放性也使得基于它的交易活动的安全性受到严重的威胁，网上交易面临的威胁可以归纳为：信息泄露、篡改信息、假冒和交易抵赖。信息泄露是非法用户通过各种技术手段盗取或截获交易信息致使信息的机密性遭到破坏；篡改信息是非法用户对交易信息插入、删除或修改，破坏信息的完整性；假冒是非法用户冒充合法交易者以伪造交易信息；交易抵赖是交易双方一方或否认交易行为，交易抵赖也是校园电子商务安全面临的主要威胁之一。

2.3校园电子商务安全的基本安全需求。

通过对校园电子商务安全威胁的分析，可以本论文由整理提供看出校园电子商务安全的基本要求是保证交易对象的身份真实性、交易信息的保密性和完整性、交易信息的有效性和交易信息的不可否认性。通过对校园电子商务系统的整体规划可以提高其安全需求。

3校园电子商务安全解决方案

3.1校园电子商务安全体系结构。

校园电子商务安全是一个复杂的系统工程，因此要从系统的角度对其进行整体的规划。根据校园电子商务的安全需求，通过对校园人文环境、网络环境、应用系统及管理等各方面的统筹考虑和规划，再结合的电子商务的安全技术，总结校园电子商务安全体系本论文由整理提供结构，如图所示：

上述安全体系结构中，人文环境层包括现有的电子商务法律法规以及校园电子商务特有的校园信息文化，它们综合构成了校园电子商务建设的大环境；基础设施层包括校园网、虚拟专网VPN和认证中心；逻辑实体层包括校园一卡通、支付网关、认证服务器和本论文由整理提供交易服务器；安全机制层包括加密技术、认证技术以及安全协议等电子商务安全机制；应用系统层即校园电子商务平台，包括网上交易、支付和配送服务等。

针对上述安全体系结构，具体的方案有：

（1）营造良好校园人文环境。加强大学生本论文由整理提供的道德教育，培养校园电子商务参与者们的信息文化知识与素养、增强高校师生的法律意识和道德观念，共

同营造良好的校园电子商务人文环境，防止人为恶意攻击和破坏。

（2）建立良好网上支付环境。目前我国高校大都建立了校园一卡通工程，校园电子商务系统可以采用一卡通或校园电子帐户作为网上支付的载体而不需要与银行等金融系统互联，由学校结算中心专门处理与金融机构的业务，可以大大提高校园网上支付的安全性。

（3）建立统一身份认证系统。建立校园统一身份认证系统可以为校园电子商务系统提供安全认证的功能。

（4）组织物流配送团队。校园师生居住地点相对集中，一般来说就在学校内部或校园附近，只需要很少的人员就可以解决物流配送问题，而本论文由整理提供不需要委托第三方物流公司，在校园内建立一个物流配送团队就可以准确及时的完成配送服务。

3.2校园网络安全对策。

保障校园网络安全的主要措施有：

（1）防火墙技术。利用防火墙技术来实现校园局域网的安全性，以解决访问控制问题，使只有授权的校园合法用户才能对校园网的资源进行访问本论文由整理提供，防止来自外部互联网对内部网络的破坏。

（2）病毒防治技术。在任何网络环境下，计算机病毒都具有不可估量的威胁性和破坏力，校园网虽然是局域网，可是免不了计算机病毒的威胁，因此，加强病毒防治是保障校园网络安全的重要环节。

（3）VPN技术。目前，我国高校大都已经建立了校园一卡通工程，如果能利用VPN技术建立校园一卡通专网就能大大提高校园信息安全、保证数据的本论文由整理提供安全传输。有效保证了网络的安全性和稳定性且易于维护和改进。

3.3交易信息安全对策。

针对校园电子商务中交易信息安全问题，可以用电子商务的安全机制来解决，例如数据加密技术、认证技术和安全协议技术等。通过数据加密，可以保证信息的机密性；通过采用数字摘要、数字签名、数字信封、数字时间戳和数字证书等安全机制来解本论文由整理提供决信息的完整性和不可否认性的问题；通过安全协议方法，建立安全信息传输通道来保证电子商务交易过程和数据的安全。

（1）数据加密技术。加密技术是电子商务中最基本的信息安全防范措施，其原理是利用一定的加密算法来保证数据的机密，主要有对称加密和非对称加密。对称加密是常规的以口令为基础的技术，加密运算与解密运算使用同样的密钥。不对称加密，即加密密钥不同于解密密钥，加密密钥公之于众，而解密密钥不公开。

（2）认证技术。认证技术是保证电子商务交易安全的一项重要技术，它是网上交易支付的前提，负责对交易各方的身份进行确认。在校园电子商务本论文由整理提供中，网上交易认证可以通过校园统一身份认证系统（例如校园一卡通系统）来进行对交易各方的身份认证。

（3）安全协议技术。目前，电子商务发展较成熟和实用的安全协议是SET和SSL协议。通过对SSL与SET两种协议的比较和校园电子商务的需求分析，校园电子商务更适合采用SSL协议。SSL位于传输层与应用层之间，能够更好地封装应用层数据，不用改变位于应用层的应用程序，对用户是透明的。而且SSL只需要通过一次“握手”过程就可以建立客户与服务器之间的一条安全通信通道，保证传输数据的安全。

3.4基于一卡通的校园电子商务。

目前，我国高校校园网建设和校园一卡通工程建设逐步完善，使用校园一卡通进行校园电子商务的网上支付可以增强校园电子商务的支付安全，可以避免或降低了使用银行卡支付所出现的卡号被盗的风险等。同时，使用校园一卡通作为校园电子支付载体的安全保障有：

（1）校园网是一个内部网络，它自身已经屏蔽了绝大多数来自公网的黑客攻击及病毒入侵，由于有防火墙及反病毒软件等安全防范设施，来自外部网络人员的破坏可能性很小。同时，校园一卡通中心有着良好的安全机制，使得使用校园一卡通在校内进行网上支付被盗取账号密码等信息的可能性微乎其微。超级秘书网

（2）校园一卡通具有统一身份认证系统，能够对参与交易的各方进行身份认证，各方的交易活动受到统一的审计和监控，统一身份认证能够保证网上工作环境的安全可靠。校园网络管理中对不同角色的用户享有不同级别的授权，使其网上活动受到其身份的限制，有效防止一些恶意事情的发生。同时，由于校内人员身份单一，多为学生，交易中一旦发生纠纷，身份容易确认，纠纷就容易解决。

4结束语

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【P键词】二维码；高校；身份认证

【Keywords】two-dimensional code ； university； identity authentication

【中图分类号】C39 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0166-03

1 引言

高校作为人才的培养基地，一直以来都扮演着科教兴国的重要角色，考试制度也顺理成章的成为了检阅人才的必备标杆。然而，社会上的不诚信现象屡见不鲜，加之社会信用体系不完善，客观上助长了不诚信风气。大学生作弊现象，代考现象日益加剧，使得考试成绩的真实性每况愈下，经调查，

60. 4%的大学生想过考试作弊，39. 1% 的大学生自述曾有过作弊经历。这种弄虚作假的行为严重威胁着国家政策的施行，也使得高校教育策略岌岌可危。为纠正各类教育考试中考生代考、作弊等行为，进一步加强考试环境的综合治理，我们引入二维码技术来进行考生身份认证。通过扫描二维码将考生最新信息呈现给监考教师，防止了考生准考证信息因磨损失真、不完全、容易被篡改等现象而引起代考行为的发生，保证了信息的统一化、可靠化、科学化管理，实现了考生信息的动态更新。系统采用各种最新技术来提高用户体验，保证信息的安全性，一定程度上实现了功能和体验的双赢[1]。

2 二维码技术的发展

二维码是20世纪90年代兴起的一种新技术，它是以某种特定的几何图形按一定规律在平面上分布组成黑白相间的图形来记录数据符号信息的技术。和一维码相比较，二维码不但具有存储容量大、信息密度大（在一个不大的图形内可存储数字、英文、汉字、指纹、声音和图片等信息）、 采集速度快、制作成本低、纠错能力强、安全性高等特点，还成功弥补了一维码只能包含字母与数字的缺陷。它可以从水平轴X轴和纵轴Y轴即横向和垂直两个方向对信息进行存储和处理，这样既提高了条码信息存储量又加速了信息的处理速度等优点，也正是这些优势使得它广泛流行于各国各行业中。

我国对二维码技术的研究开始于1993年，截至目前，条码标准体系还尚显单薄，具有自主知识产权和核心研发技术体系还很少，二维码的推广和发展受到了一定阻碍。但是随着我国通信网络的升级、智能手机的普及和民众意识的转变，二维码的应用前景也渐渐明朗起来，在消化国外先进技术文化的基础上，制定了一系列二维码标准：如GB/T17172-1997《四一七条码》，GB/T18284-2000《快速响应矩阵码》，《二维码网格矩阵码（GM）》，《二维码紧密矩阵码（CM）》等，并已在我国的汽车行业自动化生产线、医疗急救服务卡、涉外专利案件收费、珠宝玉石饰品管理及银行汇票上得到了应用。国内多家IT企业如阿里巴巴、腾讯、百度、新浪等对二维码的试水，以及中国电信、中国联通、中国移动等电信巨头在二维码手机应用领域的介入都充分显示了二维码应用在我国强劲的发展势头，我国也在不断投入资源，鼓励摸索前进，积极研究和开辟新的应用和领域。

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SSL 是Security Socket Layer 的缩写，称为安全套接字，该协议是由Netscape 公司设计开发。使用SSL 可以对通讯内容进行加密，以防止监听通讯内容，主要用于提高应用程序之间的数据的传输安全。SSL协议分为三个子协议：

（1）握手协议，用于协商客户端和服务器之间会话的安全参数，完成客户端和服务器的认证。

（2）记录协议，用于交换应用数据，所有的传输数据都被封装在记录中，主要完成分组和组合，压缩和解压缩，以及消息认证和加密等功能。

（3）警告协议：用来为对等实体传递SSL的相关警告。

SSL协议的实现有Netscape开发的商用SSL包，还有在业界产生巨大影响的Open SSL软件包。目前在国内的金融系统中，广泛使用OPENSSL软件包进行应用开发。

网上银行因为考虑易用性，大部分采用单向SSL认证.单向认证 SSL 协议不需要客户拥有 CA 证书。X509数字证书是SSL的重要环节，CA证书的任务就是确保客户和服务器之间的会话，并且保证使用的密钥是正确的。缺少了这个重要的环节，SSL中间人攻击也就难免了。

现在的网上银行因为考虑易用性，大部分采用单向SSL认证，这正是SSL中间人攻击的理论依据。

对于SSL中间人攻击，以CAIN工具软件为例：

首先在SNIFFER窗口中进行一次本网段的扫描探测

很快找到所有当前跟在同一网段内的活动主机IP地址与其MAC地址的对应关系。今天我们要欺骗演示的实验对象是192.168.121.199，这是另一台的笔记本电脑IP地址。

获取到IP地址与MAC地址的对应关系后，继续到ARP的子窗口中，选择添加欺骗主机在窗口左边选中当前网络的网关IP地址就是192.168.121.129，窗口右边选中我们要欺骗的IP地址192.168.121.199，选中后直接确定生效。毕业论文，SSL协议。毕业论文，SSL协议。

然后在ARP-HTTPS的选择树中添加一个当前我们需要伪装的HTTPS站点，选择确定后CAIN会自动把这个站点的证书文件下载回来备用。毕业论文，SSL协议。

一切准备就绪后，就可以点击CAIN工具栏中的ARP模式开始工作了。毕业论文，SSL协议。CAIN软件在后台采用第一章的ARP欺骗攻击的方式将被欺骗主机与 HTTPS网站间的通讯切断，在中间插入我们伪造的证书给被欺骗主机，同时伪装成为中间人代替它与HTTPS站点通讯。CAIN在其中把所有的通讯数据包 进行加密解密再加密传递的过程，当然所有原始的访问行为在这一过程中都被我们获取到了。

对于被欺骗主机在实际打开IE访问中，感觉不到任何异常本地显示依然是安全的SSL128位加密，只是不知道所有的访问行为在CAIN中都可以VIEW的方式来查看到了。

在VIEW的窗口中我们可以查看到所有通讯的访问原始记录，包括此台笔记本的登陆帐号与口令信息。

网上银行存在的攻击风险归其原因是SSL协议使用不健全导致，安全的解决方案建立以PKI技术为基础的CA认证系统，加入已经在运行的可靠的CA。 CA体系建立或加入时，通过对网上交易系统的二次开发，将数字证书认证功能嵌入到整个网上交易过程中去，这将实现基于数字证书的身份认证、通信安全、数据安全和交易安全。

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1、引言

现如今的校园是一个信息时代的校园，信息化已经成为一个重要标志，因此，信息化校园也就离不开信息化的管理。在这个日新月异的时代，提高管理水平和工作效率便离成功近了一步。校园信息化建设，便是有力推进校园管理和教学水平发挥的关键一步。管理信息化水平成为衡量学校总体水平的重要指标之一。随着计算机技术和网络技术的迅速发展，一卡通系统已经走入了绝大部分校园，为每一个人带来全新、方便的现代化生活，而院校管理将日趋简化，工作效率将逐步提高。

2、一卡通系统的需求分析

从业务上来说，校园一卡通系统利用智能非接触式IC卡的功能强大和能够脱机交易等优点，在校园网的支持下，可在校内一卡通行毕业论文怎么写，具有支付交易、身份识别、个人信息查询等功能。在学校内实现电子钱包的支付交易功能。校园卡可作为电子钱包使用，可在学校各校区内现金交易点进行支付交易，逐渐免去现金流通。为校内使用证件的各种应用提供身份认证的功能，实现校园管理功能。校园卡可记录个人的各类基本档案，校园卡系统可共享身份信息、黑(白)名单库等信息资源。因此，校园卡可验证持卡人的身份，实现图书借阅，门禁考勤、停车场等身份认证，从而代替以前的各种证件，使学校管理更加规范期刊网。

从功能上来说，校园一卡通主要具有储蓄、取款、消费、身份认证、个人信息查询等功能，其应用覆盖校区综合消费系统，包括收、缴费及各类款项支取，校内各类小额消费；以及信息查询系统，包括身份认证，管理信息查询及统计分析等。

3、一卡通系统的功能

一卡通系统使用端主要功能是利用智能非接触式的IC卡，以卡代币，通过校园卡内电子钱包，持卡人可以在所有校区内任意消费网点以卡结算，实现电子化货币数字化结算。实现各校区内餐厅、医疗、小卖部、超市、商场所有消费场所一卡通用。校园卡可在表面印有持卡人身份标识在校内以卡代证，作为持卡人身份证明，如学生证、教师证、工作证身份证件使用。以及身份识别、图书管理、电脑上机、门禁等领域的贯通使用，数据共享，一卡贯通。

一卡通系统的管理端主要管理以下功能：

（1）系统初始：包括系统的注册、单位名称的初始、人员信息的导入等

（2）发卡、充值：对单位人员进行发卡、充值，并实现补卡、挂失、解挂、修正错误等

（3）补助：补助报表的生成、审核、下发补助等

（4）人员管理：对人员资料的管理、人员结算、人员查询，人员消费设备的管理等

（5）报表管理：实现各种报表毕业论文怎么写，用于财务对帐、入帐等；

（6）结算管理：操作员、收银员结算、业主结算等

（7）查询管理：主要用于用户查询，可以查询消费明细；用于管理者查询可以查询整个系统的消费、管理等状况

（8）权限管理：所有权限都由管理员分配，每个操作员根据自身的情况，可以设置不同的管理权限。

（9）水控管理：用于管理公共澡堂、公寓的出水管理

（10）消费管理：用于食堂、小卖部等刷卡消费管理

（11）第三方系统接入：用于教务、图书馆、机房等子系统的接入；如教务子系统在教学活动中的信息收集、管理。并可以辅助完成教学计划制定，课程安排，学生选课，成绩管理等教学活动。

4、展望

校园信息化建设是一项基础性和长期性的工作，因此，没有一所学校能够一步到位地实现所有项目的信息化建设。校园一卡通项目中的各项内容相互联系而又互不干扰，学校可以因应自己的需求选择先投入某些项目的建设，几年后再逐步完善其他项目的建设，当学校新增一个项目的时候并无需再为学生办理新卡片，而只需在原有的卡片上写入新的程序即可，既避免了购置新卡片而造成的资源浪费，又可以让学生享受到学校后勤高效、方便的管理服务。一卡通系统必将给我们带来全新的学习、生活和工作模式。

参考文献：

[1]何冠星。浅谈基于一卡通系统的校园信息化建设。新西部，2009（6）

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1引言

移动存储设备因其体积小、容量大、使用灵活而应用广泛，但其本身的“匿名性”给设备安全管理带来了巨大挑战，身份认证难、信息易泄露、常携带病毒等问题一直困扰着用户和计算机系统安全人员。

在移动存储的安全管理上应基于两个层面：首先是移动存储设备对用户的身份认证，以确保移动存储设备持有者身份的合法性；其次是移动存储设备与接入终端间的双向认证。目前，移动存储的安全管理往往是基于用户名和口令的身份认证方案，容易受到非法用户“假冒身份”的攻击，同时系统中所保存的口令表的安全性也难以保障，因此该方案存在较大的安全隐患。少数采用生物特征识别的安全方案也仅仅做到了第一个层面的身份认证，仍无法解决对移动存储设备本身的身份认证以及移动存储设备对接入终端的身份认证。然而，移动存储设备和接入终端间双向认证的必要性是显而易见的，只有被终端信任的移动存储设备才允许接入；同时，当终端也被移动存储设备信任时，移动存储设备和终端才能获得彼此间相互读写的操作权限。只有实现上述的双向认证，才能有效地在源头杜绝移动存储设备带来的安全隐患。

本文描述了一种移动存储安全管理方案，针对U盘和移动硬盘等移动存储设备，基于智能卡技术，结合指纹识别模块，解决了设备持有者的身份认证以及设备与接人终端间的双向认证问题，并将设备持有者的指纹作为实名访问信息记人审计系统，进一步完善了移动存储的安全管理方案。

2基于指纹识别的用户身份认证

指纹识别技术主要涉及指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、数据保存、特征值的比对和匹配等过程，典型的指纹识别系统如图1所示。

指纹识别系统

指纹图像预处理的目的是去除指纹图像中的噪音，将其转化为一幅清晰的点线图，便于提取正确的指纹特征。预处理影响指纹识别的效果，具有重要的意义。它分四步进行，即灰度滤波、二值化、二值去噪和细化。图像细化后，采用细节点模板提取出指纹图像的脊线末梢和脊线分支点的位置，将指纹认证问题转化成为点模式匹配问题。

如图2所示，移动存储设备采用兼容多种设备接口的控制芯片、安全控制闪存芯片、大容量用户标准Flash构成硬件基础，以智能卡控制芯片为控制中心，结合指纹识别模块，实现对设备持有者的身份认证；同时，结合大容量普通闪存存储结构，实现数据存储低层管理和数据存储加密。

3基于智能卡技术的双向认证

为加强系统认证安全性与可信性，在移动存储设备内集成智能卡模块，使之具备计笄能力，从而实现移动存储设备与终端之问的双向认证。移动存储设备的身份文件存放于智能卡模块中。身份文件是指存储着移动存储设备各项物理特征信息的私密文件，由于这些物理特征信息与个体紧密相联，所以可以起到唯一鉴别该移动存储设备的作用。

智能卡模块提供对终端的认证，只有通过认证的终端才能访问身份文件和移动存储设备中的数据。将现有移动存储设备硬件结构进行改造，在其中分别加人指纹处理模块与智能卡模块后的硬件结构如图3所示。

智能卡模块内置CPU、存储器、加解密算法协处理器、随机数发生器等硬件单元，及芯片操作系统(COS)、芯片文件系统等多个功能模块。其内部具有安全数据存储空间，用于存放移动存储设备的身份文件。对该存储空间的读写受身份认证机制保护，只有通过认证的用户和终端才能对其进行访问，并且操作必须通过定制的应用程序实现，用户无法直接读取。支持指纹认证的智能卡文件系统如图4所示。

对终端的身份认证方式有多种，本方案采用冲击一响应的认证方式_7]。需要验证终端身份时，终端向智能卡模块发送验证请求，智能卡模块接到此请求后产生一组随机数发送给终端(称为冲击)。终端收到随机数后，使用终端认证软件内置的密钥对该随机数进行一次三重DES加密运算，并将得到的结果作为认证依据传给智能卡模块(称为响应)，与此同时，智能卡模块也使用该随机数与内置的密钥进行相同的密码运算，若运算结果与终端传回的响应结果相同，则通过认证。这种认证方式以对称密码为基础，特点是实现简单，运算速度快，安全性高，比较适合对移动存储设备的认证。

在终端通过认证，取得移动存储设备信任的前提下，终端通过智能卡模块读取移动存储设备身份文件，对移动存储设备进行准入认证。只有在双向认证通过的情况下，移动存储设备才能接入可信终端，进而在授权服务器分发的安全策略下与可信域终端进行正常的读写操作。

4移动存储安全管理系统设计

在采用智能卡技术的基础上，加入移动存储安全管理系统，提供对移动存储设备的接人控制，将认证体系扩展至计算机USB总线。

安全管理系统的认证体系示意图如图5所示。各终端首先需要加入某个信任域，在此之后可对移动存储设备提供基于所在信任域的接入认证，如果终端没有通过信任域认证，则不允许任何移动存储设备接入。

授权认证服务器位于各信任域的公共区域中，为各信任域的终端提供移动存储设备授权认证服务。它将设备授权给某个信任域后，该设备便成为该区域中的授权设备，可在该区域中任意一台终端上使用；在其他区域使用时将被认为是未授权的，接入将被拒绝。隔离区中的终端与授权认证服务器不能通过网络相连，从而保证了被隔离的终端不能够使用移动存储设备，防止安全隐患向外扩散。这种把安全域细分成不同信任域的整体设计可以最大限度地防止安全实体内敏感数据的任意传播，大大降低信息向外非法泄露的可能性。

终端移动设备认证软件部署在网络系统中的各台终端上，实时监测终端上所有USB接口，探测接人的移动存储设备。发现设备后，认证软件将与接入设备进行相互认证，并与认证服务器通信，对设备进行认证，通过认证的设备被认为是当前信任域的授权设备，否则将被认为是未授权的。根据认证结果，允许或禁止移动设备接入。

4．1授权流程描述

服务器端授权软件运行时，探测出所有连接到授权服务器上的移动存储设备，并将结果报告给管理员。管理员指定需要授权的设备，填写好授权区域、授权日期、授权人、授权有效期并录入用户指纹信息后，授权软件开始对该移动存储设备进行授权。

(1)获取该设备的各项物理信息，这些信息具有特征标识，可以唯一地标识该设备；

(2)将收集到的物理信息和管理员输入的授权区域、授权日期、授权人、授权有效期等信息以一定格式排列，并注入随机字符，采用三重DES运算，生成身份文件；

(3)设置移动存储设备中指纹模块的指纹信息；

(4)将智能卡模块中的认证密钥设成与终端事先约定好的密钥；

(5)将(3)中生成的身份文件存入智能卡模块中的安全数据存储空间。

4．2认证流程描述

图6是移动存储设备管理系统完成认证的整个流程，其步骤如下：

(1)终端认证软件判断当前终端所处区域，如果处于信任域中，扫描各USB端口状态，判断是否有新设备接人；如果处于隔离区，则拒绝任何USB移动设备接入。

(2)如果探测到新设备接入，智能卡CPU调用指纹处理模块，接收并验证用户指纹。

(3)如果指纹认证通过，则终端向USB存储设备发送认证请求；否则禁用该USB存储设备。

(4)如果没有收到USB存储设备的智能卡模块发来的随机数，证明该设备是不符合系统硬件设计要求的，拒绝接入；如果收到随机数，则进行冲击一响应认证。如果没有通过认证，证明该终端为非信任终端，智能卡模块拒绝该设备接人终端。

(5)终端读取智能卡模块存储的身份文件，并读取该设备的各项物理信息，将身份文件、物理信息及终端所处的信任域信息发送至认证服务器进行认证。

(6)服务器认证软件接收到终端发送来的信息后，将标识文件解密，得到授权区域、授权日期、授权人、授权有效期等信息。

①将解密得到的物理信息与终端发来的物理信息作比对，如果不相符，证明该标识文件是被复制或伪造的，向终端发送未通过认证的指令。

②如果①中认证通过，将解密得到的信任域信息与终端发来的信任域信息作比对，如果不相符，证明该移动存储设备处于非授权区域中，向终端发送未通过认证的指令。

③如果②中认证通过，将解密得到的授权有效期与当前日期做比较，如果当前日期处于有效期内，向终端发送通过认证的指令；如果当前日期处于有效期外，向终端发送未通过认证的指令。

(7)终端接收认证服务器发来的指令，对USB设备执行允许或禁止接入的操作。如果USB设备被允许接入，则智能卡模块将设备持有者指纹提交给认证服务器，作为已授权访问记录记入日志中。

(8)转至(2)继续探测新设备。

5安全性分析

本方案通过在移动存储设备中加入指纹识别模块和智能卡模块，更安全可靠地解决了设备持有者身份认证问题以及移动存储设备的“匿名性”问题，通过引入身份文件，实现了移动存储设备的实名制认证。结合智能卡的相关技术，本方案从根本上解决了移动存储设备与接入终端问的双向认证问题，构建了双方互信的安全传输环境。

基于信任域的划分对设备进行授权管理，使整个系统能够同时对终端和移动存储设备提供接人控制，有效地阻止了安全威胁的传播。在方案的具体实现上，有如下安全性考虑：

(1)移动存储设备采用指纹识别的方式认证设备持有者身份，确保其身份的合法性；采用三重DES对称加密的方式对终端进行认证，确保终端为运行认证软件的合法授权终端，有效地避免了强力破解的可能性。

(2)移动存储设备的物理信息各不相同，身份文件也是唯一确定的。身份文件采用三重DES加密的方式，加解密过程全部在服务器端认证软件中完成，密钥不出服务器，避免了密码被截获的可能性。身份文件存储于智能卡模块中的安全数据存储区，受智能卡模块软硬件的双重保护。方案保证了身份文件的唯一性、抗复制性和抗伪造性，任何非授权设备都无法通过破译、复制、伪造等人侵手段冒名成为授权设备。

(3)认证服务器与隔离区中的终端相互隔离，只能被信任域中的终端访问，保证了认证服务器的安全。

(4)双向认证通过后，被授权的移动存储设备将设备持有者的指纹记入授权服务器的访问日志中，以便日后能够准确地确定安全事故责任人。

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论文摘要：随着移动存储设备的广泛应用，由其引发的信息泄漏等安全问题日益受到关注。针对目前移动存储安全解决方案中利用用户名和密码进行身份认证的不足，本文提出了基于智能卡技术的安全管理方案。该方案将指纹特征作为判定移动存储设备持有者身份的依据，同时通过智能卡技术实现了移动存储设备与接入终端间的双向认证，从源头上杜绝了移动存储设备带来的安全隐患。

1引言

移动存储设备因其体积小、容量大、使用灵活而应用广泛，但其本身的“匿名性”给设备安全管理带来了巨大挑战，身份认证难、信息易泄露、常携带病毒等问题一直困扰着用户和计算机系统安全人员。

在移动存储的安全管理上应基于两个层面：首先是移动存储设备对用户的身份认证，以确保移动存储设备持有者身份的合法性；其次是移动存储设备与接入终端间的双向认证。目前，移动存储的安全管理往往是基于用户名和口令的身份认证方案，容易受到非法用户“假冒身份”的攻击，同时系统中所保存的口令表的安全性也难以保障，因此该方案存在较大的安全隐患。少数采用生物特征识别的安全方案也仅仅做到了第一个层面的身份认证，仍无法解决对移动存储设备本身的身份认证以及移动存储设备对接入终端的身份认证。然而，移动存储设备和接入终端间双向认证的必要性是显而易见的，只有被终端信任的移动存储设备才允许接入；同时，当终端也被移动存储设备信任时，移动存储设备和终端才能获得彼此间相互读写的操作权限。只有实现上述的双向认证，才能有效地在源头杜绝移动存储设备带来的安全隐患。

本文描述了一种移动存储安全管理方案，针对U盘和移动硬盘等移动存储设备，基于智能卡技术，结合指纹识别模块，解决了设备持有者的身份认证以及设备与接人终端间的双向认证问题，并将设备持有者的指纹作为实名访问信息记人审计系统，进一步完善了移动存储的安全管理方案。

2基于指纹识别的用户身份认证

指纹识别技术主要涉及指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、数据保存、特征值的比对和匹配等过程，典型的指纹识别系统如图1所示。

图1指纹识别系统

指纹图像预处理的目的是去除指纹图像中的噪音，将其转化为一幅清晰的点线图，便于提取正确的指纹特征。预处理影响指纹识别的效果，具有重要的意义。它分四步进行，即灰度滤波、二值化、二值去噪和细化。图像细化后，采用细节点模板提取出指纹图像的脊线末梢和脊线分支点的位置，将指纹认证问题转化成为点模式匹配问题。

如图2所示，移动存储设备采用兼容多种设备接口的控制芯片、安全控制闪存芯片、大容量用户标准Flash构成硬件基础，以智能卡控制芯片为控制中心，结合指纹识别模块，实现对设备持有者的身份认证；同时，结合大容量普通闪存存储结构，实现数据存储低层管理和数据存储加密。

3基于智能卡技术的双向认证

为加强系统认证安全性与可信性，在移动存储设备内集成智能卡模块，使之具备计笄能力，从而实现移动存储设备与终端之问的双向认证。移动存储设备的身份文件存放于智能卡模块中。身份文件是指存储着移动存储设备各项物理特征信息的私密文件，由于这些物理特征信息与个体紧密相联，所以可以起到唯一鉴别该移动存储设备的作用。

智能卡模块提供对终端的认证，只有通过认证的终端才能访问身份文件和移动存储设备中的数据。将现有移动存储设备硬件结构进行改造，在其中分别加人指纹处理模块与智能卡模块后的硬件结构如图3所示。

智能卡模块内置CPU、存储器、加解密算法协处理器、随机数发生器等硬件单元，及芯片操作系统(COS)、芯片文件系统等多个功能模块。其内部具有安全数据存储空间，用于存放移动存储设备的身份文件。对该存储空间的读写受身份认证机制保护，只有通过认证的用户和终端才能对其进行访问，并且操作必须通过定制的应用程序实现，用户无法直接读取。支持指纹认证的智能卡文件系统如图4所示。

对终端的身份认证方式有多种，本方案采用冲击一响应的认证方式_7]。需要验证终端身份时，终端向智能卡模块发送验证请求，智能卡模块接到此请求后产生一组随机数发送给终端(称为冲击)。终端收到随机数后，使用终端认证软件内置的密钥对该随机数进行一次三重DES加密运算，并将得到的结果作为认证依据传给智能卡模块(称为响应)，与此同时，智能卡模块也使用该随机数与内置的密钥进行相同的密码运算，若运算结果与终端传回的响应结果相同，则通过认证。这种认证方式以对称密码为基础，特点是实现简单，运算速度快，安全性高，比较适合对移动存储设备的认证。

在终端通过认证，取得移动存储设备信任的前提下，终端通过智能卡模块读取移动存储设备身份文件，对移动存储设备进行准入认证。只有在双向认证通过的情况下，移动存储设备才能接入可信终端，进而在授权服务器分发的安全策略下与可信域终端进行正常的读写操作。

4移动存储安全管理系统设计

在采用智能卡技术的基础上，加入移动存储安全管理系统，提供对移动存储设备的接人控制，将认证体系扩展至计算机USB总线。

安全管理系统的认证体系示意图如图5所示。各终端首先需要加入某个信任域，在此之后可对移动存储设备提供基于所在信任域的接入认证，如果终端没有通过信任域认证，则不允许任何移动存储设备接入。

授权认证服务器位于各信任域的公共区域中，为各信任域的终端提供移动存储设备授权认证服务。它将设备授权给某个信任域后，该设备便成为该区域中的授权设备，可在该区域中任意一台终端上使用；在其他区域使用时将被认为是未授权的，接入将被拒绝。隔离区中的终端与授权认证服务器不能通过网络相连，从而保证了被隔离的终端不能够使用移动存储设备，防止安全隐患向外扩散。这种把安全域细分成不同信任域的整体设计可以最大限度地防止安全实体内敏感数据的任意传播，大大降低涉密信息向外非法泄露的可能性。

终端移动设备认证软件部署在网络系统中的各台终端上，实时监测终端上所有USB接口，探测接人的移动存储设备。发现设备后，认证软件将与接入设备进行相互认证，并与认证服务器通信，对设备进行认证，通过认证的设备被认为是当前信任域的授权设备，否则将被认为是未授权的。根据认证结果，允许或禁止移动设备接入。

4．1授权流程描述

服务器端授权软件运行时，探测出所有连接到授权服务器上的移动存储设备，并将结果报告给管理员。管理员指定需要授权的设备，填写好授权区域、授权日期、授权人、授权有效期并录入用户指纹信息后，授权软件开始对该移动存储设备进行授权。

(1)获取该设备的各项物理信息，这些信息具有特征标识，可以唯一地标识该设备；

(2)将收集到的物理信息和管理员输入的授权区域、授权日期、授权人、授权有效期等信息以一定格式排列，并注入随机字符，采用三重DES运算，生成身份文件；

(3)设置移动存储设备中指纹模块的指纹信息；

(4)将智能卡模块中的认证密钥设成与终端事先约定好的密钥；

(5)将(3)中生成的身份文件存入智能卡模块中的安全数据存储空间。

4．2认证流程描述

图6是移动存储设备管理系统完成认证的整个流程，其步骤如下：

(1)终端认证软件判断当前终端所处区域，如果处于信任域中，扫描各USB端口状态，判断是否有新设备接人；如果处于隔离区，则拒绝任何USB移动设备接入。

(2)如果探测到新设备接入，智能卡CPU调用指纹处理模块，接收并验证用户指纹。

(3)如果指纹认证通过，则终端向USB存储设备发送认证请求；否则禁用该USB存储设备。

(4)如果没有收到USB存储设备的智能卡模块发来的随机数，证明该设备是不符合系统硬件设计要求的，拒绝接入；如果收到随机数，则进行冲击一响应认证。如果没有通过认证，证明该终端为非信任终端，智能卡模块拒绝该设备接人终端。

(5)终端读取智能卡模块存储的身份文件，并读取该设备的各项物理信息，将身份文件、物理信息及终端所处的信任域信息发送至认证服务器进行认证。

(6)服务器认证软件接收到终端发送来的信息后，将标识文件解密，得到授权区域、授权日期、授权人、授权有效期等信息。

①将解密得到的物理信息与终端发来的物理信息作比对，如果不相符，证明该标识文件是被复制或伪造的，向终端发送未通过认证的指令。

②如果①中认证通过，将解密得到的信任域信息与终端发来的信任域信息作比对，如果不相符，证明该移动存储设备处于非授权区域中，向终端发送未通过认证的指令。

③如果②中认证通过，将解密得到的授权有效期与当前日期做比较，如果当前日期处于有效期内，向终端发送通过认证的指令；如果当前日期处于有效期外，向终端发送未通过认证的指令。

(7)终端接收认证服务器发来的指令，对USB设备执行允许或禁止接入的操作。如果USB设备被允许接入，则智能卡模块将设备持有者指纹提交给认证服务器，作为已授权访问记录记入日志中。

(8)转至(2)继续探测新设备。

5安全性分析

本方案通过在移动存储设备中加入指纹识别模块和智能卡模块，更安全可靠地解决了设备持有者身份认证问题以及移动存储设备的“匿名性”问题，通过引入身份文件，实现了移动存储设备的实名制认证。结合智能卡的相关技术，本方案从根本上解决了移动存储设备与接入终端问的双向认证问题，构建了双方互信的安全传输环境。

基于信任域的划分对设备进行授权管理，使整个系统能够同时对终端和移动存储设备提供接人控制，有效地阻止了安全威胁的传播。在方案的具体实现上，有如下安全性考虑：

(1)移动存储设备采用指纹识别的方式认证设备持有者身份，确保其身份的合法性；采用三重DES对称加密的方式对终端进行认证，确保终端为运行认证软件的合法授权终端，有效地避免了强力破解的可能性。

(2)移动存储设备的物理信息各不相同，身份文件也是唯一确定的。身份文件采用三重DES加密的方式，加解密过　程全部在服务器端认证软件中完成，密钥不出服务器，避

免了密码被截获的可能性。身份文件存储于智能卡模块中的安全数据存储区，受智能卡模块软硬件的双重保护。方案保证了身份文件的唯一性、抗复制性和抗伪造性，任何非授权设备都无法通过破译、复制、伪造等人侵手段冒名成为授权设备。

(3)认证服务器与隔离区中的终端相互隔离，只能被信任域中的终端访问，保证了认证服务器的安全。

(4)双向认证通过后，被授权的移动存储设备将设备持有者的指纹记入授权服务器的访问日志中，以便日后能够准确地确定安全事故责任人。

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一、PKI系统基本组成

PKI是一个以公钥密码技术为基础，数字证书为媒介，结合对称加密和非对称加密技术，将个人的信息和公钥绑在一起的系统。其主要目的是通过管理密钥和证书，为用户建立一个安全、可信的网络应用环境，使用户可以在网络上方便地使用加密和数字签名技术，在Internet上验证通信双方身份，从而保证了互联网上所传输信息的真实性、完整性、机密性和不可否认性。完整的PKI系统包括一个RA中心、CA中心、用户终端系统EE、证书/CRL资料库和秘钥管理系统。

二、PKI系统提供的服务

PKI作为安全基础设施，主要提供的服务有保密、身份认证服务、验证信息完整以及电子商务中的不可抵赖。

1.保密

所谓保密就是提供信息的保密，包括存储文件和传输信息的保密性，所有需要保密的信息都加密，这样即使被攻击者获取到也只是密文形式，攻击者没有解密密钥，无法得到信息的真实内容，从而实现了对信息的保护。PKI提供了保密，并且这个服务对于所有用户都是透明的。

2.身份认证服务

PKI的认证服务在ITU-TX.509标准中定义为强鉴别服务，即采用公开密钥技术、数字签名技术和安全的认证协议进行强鉴别的服务。

3.完整

完整就是保证数据在保存或传输过程中没有被非法篡改，PKI体系中采用对信息的信息摘要进行数字签名的方式验证信息的完整性。

4.不可抵赖

不可抵赖是对参与者对做过某件事提供一个不可抵赖的证据。在PKI体系中，发送方的数字签名就是不可抵赖的证据。

三、基于PKI的数字签名的实现

基于PKI的数字签名，用户首先向PKI的RA中心注册自己的信息，RA审核用户信息，审核通过则向CA中心发起证书申请请求，CA中心为用户生成秘钥对，私钥私密保存好，公钥和用户信息打包并用CA私钥进行数字签名，形成数字证书并在CA服务器的证书列表，用户到证书列表查看并下载证书。

假设用户A要向用户B发送信息M，用户A首先对信息进行哈希函数h运算得到M的信息摘要hA，再用自己的私钥DA对hA进行加密得到数字签名Sig(hA）。将明文M、数字签名Sig(hA）以及A的证书CertA组成信息包，用B的公钥EB加密得到密文C并传送给B。其中数字签名与信息原文一起保存，私钥DA只有用户A拥有，因此别人不可能伪造A的数字签名；又由于B的私钥只有B拥有，所以只有B可以解密该信息包，这样就保证了信息的保密性。

四、基于PKI体系结构的数字签名安全性分析

从基于PKI数字签名的实现过程和验证过程中我们知道，数字签名的安全性取决于以下几点：

1.CA服务器确实安全可靠，用户的证书不会被篡改。CA服务器的安全性主要包括物理安全和系统安全。所谓物理安全是指CA服务器放置在物理环境安全的地方，不会有水、火、虫害、灰尘等的危害；系统安全是指服务器系统的安全，可以由计算机安全技术与防火墙技术实现。

2.用户私钥确实被妥善管理，没有被篡改或泄露。现在采用的技术是USB Key或智能卡存储用户私钥，并由用户用口令方式保护私钥，而且实现了私钥不出卡，要用私钥必须插卡，从技术实现了私钥不会被篡改和泄露。

3.数字签名方案的安全性好。基于PKI公钥加密技术的数字签名是建立在一些难解的数学难题的基础上，其中基于RSA算法的签名方案应用最多。RSA算法是基于大数分解的困难性，目前当模数达到1024位时，分解其因子几乎是不可能的，未来十年内也是安全的。但是由于RSA算法保存了指数运算的特性，RSA不能抵御假冒攻击，就算攻击者不能破解密钥，也可进行假冒攻击实现消息破译和骗取用户签名。

六、总结

在电子商务交易的过程中，PKI系统是降低电子商务交易风险的一种常用且有效的方法，本文介绍了PKI系统的组成，PKI系统提供的服务，分析了基于PKI通信的安全性，其安全主要通过数字证书和数字签名来实现，而数字签名的安全性则主要依赖于签名方案，在研究和分析现有数字签名方案的基础上提出了改进的新方案，即添加随机因子和时间戳的RSA签名方案，新方案增加了通信双方交互次数，虽然系统效率有所降低，但提高了方案的安全性，并且新方案既可保证信息的保密性、完整性，又使得通信双方都具备了不可抵赖性，具有很高安全性和较强的实用意义。

参考文献

[1]刘颖.基于身份的数字签名的研究[D].西安电子科技大学硕士学位论文,2006,1.

[2]段保护.一种改进的基于时间戳的数字签名方案[D].长沙理工大学硕士学位论文,2009,3.

[3]陈昕.基于一次性口令的身份认证系统研究及实现[D].南京信息工程大学硕士学位论文,2009,5.

[4]潘恒.电子商务环境下基于PKI的信任问题研究[D].信息工程大学博士学位论文,2006,10.

[5]张宁.电子商务安全性分析[D].北京邮电大学硕士研究生学位论文,2007,3.

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[中图分类号]G40-057　[文献标识码]A　[论文编号]1009-8097(2012)05-0102-06引言

考试是高校学生学业成绩考核的主要手段，是对教师教学质量和学生学习效果的一种检验方式，在提高教学质量，提升人才培养水平等方面发挥重要作用。传统考试多以纸笔考试为主，普遍存在教师阅卷工作量大、考试组织效率低、试卷无法长期保存等问题。为解决这些问题，网络考试系统应运而生。网络考试系统是一种运用计算机网络技术支持某个学科进行实时考试的计算机系统，能够对考试全过程实施管理与控制，并通过自动组卷、自动改卷减轻教师的工作量，极大提高考试的组织效率。网络考试凭借其高效、灵活、适应性强等优点，己逐渐成为传统考试的有效补充。但是，随着网络考试的实施，针对网络考试系统的舞弊行为屡禁不止，这不仅影响考试结果的真实性，也使考试的公平性受到质疑，严重地败坏网络考试的声誉。因此，要使网络考试得到普遍认可，必须有效地解决网络考试系统的防舞弊问题，保障考试公平。一　网络考试防舞弊的基本思路和主要环节

1　防舞弊的基本思路

考试舞弊行为是指考生采取不正当手段，非法获取高于自己实际水平分数的种种违纪活动。发生考试舞弊究其原因有三：一是作弊考生应考动机不纯，对优秀考试成绩极度渴望而采取不正当手段，另外，别人作弊我不作弊很吃亏的心理扩大了舞弊考生的数量；二是监考失职，考场纪律不严；三是考场规章制度和技术保障机制有疏漏，让舞弊者有机可乘。由此可见，为了有效防止考试舞弊行为，一方面要加强考试诚信教育，让考生知道舞弊的危害，从主观上杜绝舞弊行为；另一方面应该严肃考试纪律，建立完善的考场规章制度和防舞弊技术机制，使个别舞弊企图不得施展。

近年来，国内学者在网络考试防舞弊技术领域取得一些成果。胡世清等采用Silverlight技术，通过改变试卷呈现方式与答题方式实现防舞弊。李益骐讨论了身份认证与防范入侵措施、ASP脚本安全隐患的解决方案和试题库加密算法。李美满使用数据加密、数字签名技术解决题库收发双方相互认证和防止泄密问题。徐巧枝等介绍了基于监控和数字隐藏的防舞弊技术。付细楚等提出一种基于数据加密、数字签名技术的考试成绩多级安全保护模式。曾华军等使用特殊的考试网关实现半封闭考试环境的安全机制。这些研究成果从不同视角和侧重点研究考试防舞弊技术机制，为网络考试系统的研制提供了宝贵经验。然而，网络考试中间环节很多，运作流程复杂，单一技术手段难以防范各种舞弊行为。只有建立综合防舞弊技术机制，运用多种技术手段对考试各环节进行全局的、系统的监控与管理，才能收到良好的防范效果。

从哲学的角度看，时间、地点、人物和事件构成人类活动的四个要素。与之相对应，网络考试的实施过程也具有四个要素，即时间、位置、人员和行为：时间指人员使用计算机访问网络考试系统的时间；位置指人员使用的计算机的位置，可以用IP地址描述；人员指网络考试涉及的人，包括考务员、监考员、教师和考生；行为指人员对网络考试系统实施的动作集合。对于具体的一次网络考试来说，其实施过程各要素都有明确的取值范围，其防舞弊的实质内容就是将实施过程各要素限制在允许的范围之内。针对实施过程各要素设计综合防舞弊技术机制，有助于人们跳出被动式、亡羊补牢式的惯性思维，准确把握网络考试防舞弊的基本方向。

2　防舞弊的主要环节

正式、严肃的网络考试包括考前管理、考时管理和考后管理三个主要环节，各环节的工作内容和防舞弊任务均不相同：①考前管理环节，其工作内容包括生成考场名单、安排监考教师和自动组卷等，其防舞弊任务是确保试题机密，考前试题外泄是对考试的最大干扰，必须采取措施堵住漏洞，使任何人都不可能获悉试题；②考时管理环节，其工作内容包括考生在线考试和教师实时监考等，其防舞弊任务是防止考生的现场舞弊行为，例如携带电子资料入考场、请人代考、偷窥答案、传递试题答案、考试过后泄露试题等；③考后管理环节，其工作内容包括保存原始答卷、自动评分、成绩查询等，其防舞弊任务是防止原始答卷和考试成绩被篡改。二　综合防舞弊网络考试系统的设计

网络考试系统采用B/S和C/S混合的分布式系统结构(见图1)，其中试题服务器用于存放题库、考生试题、考生答卷、考试成绩等信息。在考试前、后阶段，考务员、教师和考生通过Web浏览器使用网络考试系统。网络考试以开设考场的形式，在全封闭的局域网环境中进行。每个考场配备1台教师机(教师监考专用计算机)用于运行监考软件，配备多台考生机(考生考试专用计算机)用于运行考生端软件。教师机从试题服务器下载试题后，考场与外部网络的连接被断开。考试结束后，考场与外部网络被重新连接，由教师机向试题服务器上传考生答卷。考试期间，考生机只能与教师机进行数据通信，考生无法从外部网络得到任何信息。

2　网络考试系统的综合防舞弊技术机制

网络考试系统的防舞弊问题本质上是一个网络系统信息安全问题，许多防舞弊任务可以对应到ISO定义的安全服务。网络系统信息安全标准IS07498-2定义了五类安全服务(见表1)，也称为安全防护措施。

网络考试系统并不需要提供所有的ISO安全服务，例如对大多数网络考试而言，“抗抵赖服务”不是必需的。但网络考试中还存在一些ISO安全服务不能涵盖的特殊安全问题，例如防止现场舞弊行为、试题服务器上的试题保密等。

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中图分类号：TP309 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.038

本文著录格式：[1]马萌，王全成，康乃林.Internet密钥IKE协议安全性分析[J].软件，2013，34（7）：112-114

0 引言

在开放性的网络体系中，进行秘密、敏感信息传递时，首先要求通信双方拥有共享密钥，才能够按照安全性需求对数据进行机密性、完整性和身份认证保护。为了应对Internet密钥交换协议面临的复杂多样的网络威胁和攻击手段，本文详细分析了IKE协议的基本思想和主要存在的四个方面的安全缺陷，为采取更加有效的信息安全技术和方法，堵塞可能的安全漏洞和隐患提供帮助，从而满足日益增长的网络安全应用要求。

1 IKE协议的基本思想

IKE协议吸取ISAKMP协议、OAKLEY协议和SKEME协议各自的特点组合而成[1]，同时还重新定义了两种密钥交换方式[1]。

一次典型的IKE密钥协商交换可描述如下（第一阶段采用主模式和公钥签名身份验证）：

（1）SA载荷交换，协商认证算法、加密算法等，交换Cookies对；（2）KE载荷，Nonce载荷交换，提供计算共享密钥的有关参数信息。（3）通信双方分别计算共享密钥参数。（4）通信双方进行身份验证，构建IKE SA；（5）进行IPSec SA载荷和选择符信息交换，协商IPSec SA的验证算法、加密算法，计算IPSec SA密钥参数，构建IPSec SA。

由上可知，IKE 协议在两个通信实体间之间实现密钥协商的过程实际上分为2个阶段。第一阶段构建IKE SA，第二阶段构建IPSec SA。

在第一阶段，使用主模式或者积极模式，建立IKE SA，为通信实体之间建成安全的通信信道，为第二阶段的密钥协商提供安全保护服务。

第二阶段，使用快速模式，依托第一阶段创建的IKE SA通信信道，构建IPSec SA，为通信双方之间的数据传输提供机密性、完整性和可靠。

两个阶段的IKE协商相对增加了系统的初始开销，但是由于第一阶段协商建立的SA可以为第二阶段建立多个SA提供保护，从而简化了第二阶段的协商过程，结合第二阶段SA协商总体数量较多的实际，仍然是节约了系统的资源。

在第一阶段，当需要对协商双方提供身份保护时使用主模式相对安全一些，而积极模式实现起来简单一些，却无法提供身份保护服务；第二阶段使用的快速模式，在一个IKE SA的保护下可以同时进行多个协商；新组模式允许通信双方根据安全性要求协商私有Oakley组，但新组模式既不属于第一阶段也不属于第二阶段，且必须在第一阶段完成后方可进行。

2 IKE协议的交互流程

第一阶段主模式或积极模式中，都支持数字签名、预共享密钥和公钥加密等身份认证方法。不同的身份认证方式，身份认证的原理不同，传递的密钥协商交换消息也有所不同。其中，数字签名认证是利用公钥加解密原理，由通信双方生成数字签名信息，再由另一方对数字签名信息进行解密、比较，实现对通信双方的身份认证；预共享密钥认证是利用对称密钥加解密原理，由通信双方利用私钥对认证内容计算hash值，再将hash值发送给对方进行解密、比较，完成身份认证；公钥加密认证仍然是利用了公钥加解密原理，与数字签名认证不同的是，由通信双方利用对方的公钥分别加密身份识别负载和当前时间负载的数据部分，然后根据对方返回的结果以确定对方的身份。公钥加密认证方式有两种，区别在于加解密的次数不同。

下面，我们以数字签名为例，说明2个阶段的具体协商流程。

2.1第一阶段密钥生成

3 IKE 协议的安全缺陷

目前针对IKE协议的安全性分析结果非常多，已发现的安全问题和隐患也非常多，归纳起来主要有以下几类。

3.1 拒绝服务（DoS）攻击

拒绝服务（DoS）攻击是一种针对某些服务可用性的攻击，是一种通过耗尽CPU、内存、带宽以及磁盘空间等系统资源，来阻止或削弱对网络、系统或应用程序的授权使用的行为[2]。更加形象直观的解释，是指攻击者产生大量的请求数据包发往目标主机，迫使目标主机陷入对这些请求数据包的无效处理之中，从而消耗目标主机的内存、计算资源和网络带宽等有限资源，使目标主机正常响应速度降低或者彻底处于瘫痪状态。DoS攻击是目前黑客常用的攻击方式之一。在Internet密钥交换协议中，由于响应方要占用CPU和内存等进行大量的密集的模幂等复杂运算，而其存储和计算能力是有限的，鉴于这一瓶颈问题的制约，极易遭到DoS攻击。

虽然Internet密钥交换协议采用了Cookie机制，可在一定程度上防止DoS攻击，但Cookie数据的随机性又极大的制约了其作用的发挥[3]。同时，更有分析认为Internet密钥交换协议的Cookie机制会导致更加严重的DoS攻击。因为协议规定Internet密钥交换的响应方必须对已经验证过的合法Cookie建立SA请求予以响应，攻击者可以利用这一规定，直接复制以前的ISAKMP消息，不更改其Cookie数值并发送给响应方，而响应者需要大量CPU时间的运算后才能判别出发起者是非法的，从而无法从根本上防止DoS攻击。

3.2 中间人攻击

中间人攻击是指通信实体在通信时，第三方攻击者非法介入其中并与通信双方建立会话密钥，作为真实的通信实体间消息通信的中转站，从而共享通信实体双方的秘密信息。中间人攻击的方法主要是对消息进行篡改、窃听，重定向消息以及重放旧消息等[4]，是一种攻击性很强的攻击方式，属于主动攻击方式的一种[5]。

图3.1详细描述了中间人攻击[6]，当Initiator与Responder进行D-H算法密钥交换时，Initiator计算并发送公钥X，Attacker窃取X，并假冒Responder发送公钥Z给Initiator，从而完成一次D-H密钥交换，双方之间共享了一个密钥。同理，Attacker和Responder之间也可以共享一个密钥。这样，当真正的通信双方进行信息交换时，所有数据都经由Attacker中转，而不会被发觉。

IKE协议的身份验证机制可以有效防止中间人攻击，但仍有一些缺陷。

3.3 身份隐藏保护缺陷

IKE协议第一阶段有两种模式、四种认证方式，其中一个主要目的就是要能够提供发起方和响应方的身份隐藏保护功能，但是在积极模式下的数字签名认证和预共享密钥认证，以及主模式下的数字签名认证都无法提供身份隐藏保护。例如，在第一阶段主模式协商的数字签名认证方式中，一个主动攻击者就可以伪装响应方的地址并与发起方协商D-H公开值，从而获得发起方的身份信息[7]。

一般来说，在无法同时保护通信双方身份的情况下，要优先考虑隐藏发起方的身份。因为绝大多数的响应方在IKE交换中都是作为服务的一方，而服务器的身份信息一般是公共的，所以可以认为保护发起方的身份要比保护响应方的身份要更为重要[8]。

3.4 其它安全缺陷

除了以上的安全缺陷外，IKE机制还存在一些其它的问题，如难以抗重放攻击、新组模式定义多余等。

重放攻击是指攻击者采取网络数据包提取等技术手段，对发起方和接收方之间的通信数据进行窃听或者截取，获得通信双方之间的任意消息，然后将该消息重新发送给接收方，从而消耗网络资源，甚至瘫痪通信网络。在整个Internet密钥交换过程当中，通信双方都需要保存部分交换信息用来记录数据交换情况，同时，当Cookies对建立以后，数据状态信息可以用来表示数据交换状态。此时，第三方攻击者利用网上截获的正常数据包进行重新发送，或者攻击者截获Cookies对后伪造假消息，由于该Cookies对是真实的，通信实体双方仍然会对伪造的假消息进行处理，甚至再次解密消息，或者由于无法正常解密，从而发现消息不真实。这样会使系统被迫处理大量无效的操作，降低处理效率，浪费大量系统计算和存储资源。

4 结论

本文详细分析了IKE协议的基本思想和主要存在的四个方面的安全缺陷，认为必须深入分析Internet密钥交换协议面临的复杂多样的网络威胁和攻击手段，采取更加有效的信息安全技术和方法，不断改进Internet密钥交换协议，堵塞可能的安全漏洞和隐患，从而满足日益增长的网络安全应用要求。

参考文献

[1] D.Harkins，D. Carrel.Internet key exchange. RFC 2409，Nov 1998.

[2] William Stallings，Lawrie Brown.计算机安全原理与实践.北京：机械工业出版社，2008：166～180.

[3] 黄永锋.IKE协议改进及其实现框架[硕士论文].镇江：江苏大学.2005.

[4]张红旗.信息网络安全.北京：清华大学出版社，2002：106～107.

[5]William Stallings著.网络安全要素——应用与标准.北京：人民邮电出版社，2000.

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中图分类号：D63 文献标识码：A

1CA认证概述

随着Internet的发展，电子商务的兴起，经常需要在开放网络环境中不明身份的实体之间通信，安全问题也因此日益突出。为确保网上电子商务交易的顺利进行，必须在通信网络中建立并维持一种可信任的安全环境和机制。一个完整的电子商务系统主要包括商家、支付系统和认证机构，而认证机构是整个电子商务系统的关键。认证机构主要通过发放数字证书来识别网上参与交易各方的身份，并通过加密证书对传输的数据进行加密，从而保证信息的安全性、完整性和交易的不可抵赖性。

为了解决在Internet上开展电子商务的安全问题，切实保障网上交易和支付的安全，世界各国在经过多年研究后，初步形成了一套完整的解决方案，其中最重要的内容就是建立一套完整的电子商务安全认证体系。电子商务安全认证体系的核心机构就是认证中心（CA）。认证中心作为一个权威、公正、可信的第三方机构，它的建设是电子商务最重要的基础设施之一，也是电子商务大规模发展的根本保证。

所谓CA（Certificate Authority）认证中心，它是采用PKI（Public key Infrastructure）公开密钥基础架构技术，专门提供网络身份认证服务，负责签发和管理数字证书，且具有权威性和公正性的第三方信任机构，它的作用就像我们现实生活中颁发证件的公司，如护照办理机构。目前国内的CA认证中心主要分为区域性CA认证中心和行业性CA认证中心两大类。

一个典型的CA系统包括安全服务器、注册机构RA、CA服务器、LDAP目录服务器和数据库服务器等。

2CA认证技术在电子政务上的应用

网络认证技术是网络安全技术的重要组成部分之一。其基本思想是通过验证被认证对象的属性来达到确认被认证对象是否真实有效的目的，被认证对象的属性可以是口令、数字签名或者像指纹、声音、视网膜这样的生理特征。以下介绍CA认证系统的有关技术及其典型应用。

2.1公钥基础设施PKI

公钥基础设施PKI（Public Key Infrastructure）又叫公钥体系，是一种利用公钥加密技术为电子商务的开展提供一套安全基础平台的技术和规范，从广义上讲，所有提供公钥加密和数字签名服务的系统，都可以叫做PKI系统。PKI的主要目的是通过自动管理密钥和数字证书，来为用户建立起一个安全的网络运行环境，使用户可以在多种应用环境下方便地使用加密和数字签名技术，从而保证网上数据的机密性、完整性、有效性。PKI由公开密钥加密技术、数字证书、认证机构CA及相关的安全策略等基本成分共同组成。一个典型、完整、有效的PKI应用系统至少应包含如下几个部分：（1）CA认证机构，（2）X.500目录服务器，（3）具有高强度密码算法（如SSL）的安全www服务器，（4）Web安全通信平台，（5）自行开发的安全应用系统，综上所述，在PKI中最重要的核心部分就是认证机构CA。

CA身份认证系统基于PKI理论体系构建，由认证服务器、管理服务器、客户端安全认证组件和SecurSecureKey（USB智能卡）组成，支持B/S结构和C/S结构的应用系统。系统中每一个用户发一个SecurSecureKey，其中存储有代表用户身份的数字证书和私钥文件，用户在登录系统时，插上SecurSecureKey，通过安全加密通讯信道与远程身份认证服务器通讯，由认证服务器完成对用户身份的认证，并得到当前用户的身份以及系统的授权信息。

（1）用户在计算机USB接口上插入包含自己证书和私钥的SecurSecureKey，访问系统登录页面。

（2）服务器接受登录请求，并产生一个临时随机数，发送到客户端。

（3）用户输入SecurSecureKey访问口令，点击“登录”按钮。

（4）客户端对服务器发来的随机数以及用户的身份信息利用SecurSecureKey硬件进行加密，并对加密结果做数字签名，将结果发送到服务器。

（5）应用服务器接收到客户端发来的数据后，执行验证过程。

（6）应用服务器根据认证服务器的返回结果决定登录是否成功。

2.2系统功能特点

（1）安全有效的身份认证

（2）易于操作和使用

（3）自动检测并加密指定关键信息

2.3 CA认证技术在电子政务中应用

在某区电子政务的一站式访问系统中，网上申请驾照、网上申请准生证等模块，都用到了基于CA认证技术实现身份认证的技术。

（1）基于CA认证技术实现身份认证的前提条件

首先要有认证中心CA实施的支持，即交易各方能够申请到自己的数字证书，能够从认证中心获得证书库信息和证书撤销列表，并对其进行有效性和完整性验证，交易各方面都能够支持系统所需的加密算法，摘要算法等。

（2）建立通信模型

在传输文件前，首先进行身份认证和密钥协商、身份认证，一是验证对方的证书是否有效，即证书是否过期，是否已被撤销等；二是要评估当前用户，在文件传输中的访问权限。

（3）加载数字证书身份认证模块的程序设计

对于安全认证系统来说，在程序设计中加载数字证书，来实现其通信各方面的身份认证和发送者行为的时候无法否认性，在如下方案中采用了安全套接层（SSL）传输方式。

加载数字证书的身份认证模块：

①创建会话连接使用的协议。

②申请SSL会话的环境CTX。

③SSL使用TCP协议，需要把SSL attach捆绑到已经连接的套接层上。

④SSL握手协议。

⑤握手成功后，得到对方的数字证书，与从认证中心CA获得的数字证书比较。两个证书如果不同，断开连接请求，结束会话；如果相同，对方的身份得到确认。

⑥通讯结束后，需要释放前面申请的SSL资源。

（4）系统安全认证分析（单向认证）

①通信身份的认证

通信过程开始时，服务器向浏览器发送自己的数字证书，浏览器从认证中心CA获取数字证书，浏览器使用认证中心CA系统的公开密钥解开服务器的数字证书，从而得到服务器的身份和公开密钥，二者进行比较后，确认服务器是否为真，完成身份认证。

②不可否认性

通信过程中，信息的摘要要是使用发送方自己的私有密钥进行签字的，除发送者自己以外，其他人无法知道签名者的私有密钥，所以确定了发送的行为无法再事后否认。