專利名稱：移動商務(wù)wap數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密程序與模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動商務(wù)(m-Commerce)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端實時加密程序與模塊，其特點是以無線通訊協(xié)議(Wireless ApplicationProtocol)為技術(shù)平臺，在無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)一符合公開金鑰架構(gòu)(Public Key Infrastructure)的信息密碼安全系統(tǒng)。由此增設(shè)機(jī)制可實現(xiàn)WAP移動商務(wù)信息交換的端對端(End to End)安全性。
WAP無線軟件協(xié)議(Wireless Application Protocol)制定了無線設(shè)備，如移動電話及PDA上執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?guī)格。WAP主要是針對無線設(shè)備特性所開發(fā)，因為其運(yùn)行環(huán)境不同于其它的設(shè)備，因而需要專門制定的軟件協(xié)議以支持。WAP的優(yōu)良設(shè)計使其與現(xiàn)有大部分通信網(wǎng)路兼容，包括了GSM、GPRS、PDC、CDPD、CDMA、TDMA、PHS、DECT和第三代移動電話(3G)標(biāo)準(zhǔn)等通信網(wǎng)絡(luò)。在GSM系統(tǒng)下，WAP可以藉由短消息服務(wù)(SMS)或CircuitSwitched Data(CSD)執(zhí)行，但是，CSD的頻寬升級空間使其商務(wù)化應(yīng)用成為可能。WAP在無線網(wǎng)絡(luò)上的操作模式有兩種，一種是作為客戶端(Client)和網(wǎng)頁服務(wù)器端(Web Server)之間的WAP網(wǎng)關(guān)(WAP Gateway)；另一種是直接內(nèi)嵌為客戶端所連接的WAP信息服務(wù)器(WAP Application Server)。在此客戶端(Client)是指支持WAP的無線通訊設(shè)備，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(WebServer)則是指架設(shè)于互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)站服務(wù)器。WAP網(wǎng)關(guān)器為安裝在GSM網(wǎng)絡(luò)與WAN廣域網(wǎng)絡(luò)的中介軟件，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換WAP及WTLS加密協(xié)議至HTTP及SSL/TLS加密協(xié)議，以協(xié)助WML格式文件能從現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)世界中取得；它包含了WML Encoder、WML Script Compiler、Protocol Adapters等組件(如

圖1)。而WP信息服務(wù)器(WAP Application Server)則內(nèi)嵌WAP網(wǎng)關(guān)(WAP Gateway)的功能，以直接提供內(nèi)容給客戶端。
然而由于兩段式安全機(jī)制(2-Phase Security)的架構(gòu)漏洞，使得移動商務(wù)信息傳輸經(jīng)WAP網(wǎng)關(guān)器轉(zhuǎn)換為明文(Plain Text)時面臨極大威脅。因為現(xiàn)行兩段式機(jī)制分為(1)Handset至WAP Gateway傳輸段的WTLS加密及(2)WAP Gateway至WML Server傳輸段的SSL/TLS加密，由于WTLS與TLS接口規(guī)格有異，因而SAP Gateway必須將WTLS密文還原為明文后再以TLS加密，此就造成數(shù)據(jù)需在移動電話系統(tǒng)經(jīng)營商處還原為明文后再加密的安全漏洞。
本發(fā)明的目的是提供一種移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端實時加密程序與模塊，該端對端實時加密程序與模塊是致力于完成端對端(END TOEND)的數(shù)據(jù)加密技術(shù)，以彌補(bǔ)現(xiàn)有架構(gòu)的不足，并應(yīng)用于WAP平臺的商務(wù)交易中(如銀行理財、股票交易、企業(yè)內(nèi)部信息流通及商業(yè)交易等)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密模塊，是采用無線應(yīng)用協(xié)議的應(yīng)用層(WAE)的頂層為開發(fā)平臺及執(zhí)行環(huán)境，以獨(dú)立并適用于現(xiàn)有的各種實體通信網(wǎng)絡(luò)(如GSM、PDC、CDPD、CDMA、TDMA、PHS、DECT、GPRS和第三代移動電話(3G)標(biāo)準(zhǔn))；其特征在于該模塊是用于無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)信息密碼安全系統(tǒng)，含手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊，移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)程序(Cipher Server)及金鑰管理子系統(tǒng)(KeyManagement)。
其中當(dāng)使用者通過WAP網(wǎng)絡(luò)登入WCP的WML Server時，WML Server通過本移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)程序(Cipher Server)針對不同計算器操作系統(tǒng)所提供的行程間通訊接口(Inter-Process CommunicationInterface)，通知加解密服務(wù)程序(Cipher Server)負(fù)責(zé)開啟Handset軟件加解密模塊與金鑰管理子系統(tǒng)所維護(hù)該使用者的公鑰(Public Key)，通過WML Server現(xiàn)有超本文協(xié)議的傳輸服務(wù)(HTTP SERVICE)，經(jīng)廣域網(wǎng)絡(luò)(WAN)及GSM/GPRS/CDMA類數(shù)字移動系統(tǒng)的無線協(xié)議網(wǎng)關(guān)器(WAPGateway)，下傳至移動電話或數(shù)字助理(PDA)類客戶端設(shè)備。
其中使用者欲送出個人商務(wù)信息時，可先依無線標(biāo)記文件(WML)指示輸入商務(wù)信息，并經(jīng)已下載的Handset加解密模塊搭配使用者公鑰進(jìn)行加密演算后開始上傳；待該信息至WML Server端再由加解密服務(wù)程序(CipherServer)以對應(yīng)的私鑰(Private Key)進(jìn)行反向解密動作，再將明文交由WML Server執(zhí)行后續(xù)功能性程序。
其中若需自WML Server主動下傳個人商務(wù)信息時，使用者必須先輸入私鑰(Private Key)以存留于移動電話WAE執(zhí)行環(huán)境的堆棧內(nèi)存?zhèn)溆?，WMLServer將傳遞擬下傳的個人商務(wù)數(shù)據(jù)給加解密服務(wù)程序(Cipher Server)，并通知其開啟Handset軟件加解密模塊與金鑰管理子系統(tǒng)所維護(hù)該使用者的公鑰(Public Key)，以先行于Server端執(zhí)行加密演算；通過超本文協(xié)議的傳輸服務(wù)下傳Handset軟件加解密模塊及密文至客戶端設(shè)備；此時再由存留于WAE執(zhí)行環(huán)境的私鑰(Private Key)搭配密文進(jìn)行解密動作，并將解密明文交由WML格式文件顯示其原始結(jié)果。
其中金鑰管理子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)工作為a)金鑰生成與建置，以及b)金鑰共管；其中金鑰生成與建置在金鑰生成方面金鑰具備隨機(jī)性，也即其生成的過程為極機(jī)密，而結(jié)果為不可測，且對于需求量較大且需經(jīng)常更新的金鑰通常采虛擬隨機(jī)(pseudo random)程序的生成方法；金鑰共管在金鑰共管方面，計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用密碼技術(shù)于檔案或數(shù)據(jù)庫安全上，除了提供其機(jī)密性之外，尚需確保加密數(shù)據(jù)的可還原性；金鑰管理子系統(tǒng)(key Management)體現(xiàn)秘密共管(secret sharing)的機(jī)制，可將金鑰分成數(shù)個金鑰影(shadows)，只有在特定數(shù)目的鑰影組合下方可還原成原來金鑰，以防金鑰遺失或遭破壞時，則所有以此金鑰加密的數(shù)據(jù)無法還原。
其中含一壓縮前置模塊(Pre-Compressor)對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮，其壓縮程序條列如下a)將原始數(shù)據(jù)長度以8或9為一單位分組為各單位字符串；b)將每一單位字符串轉(zhuǎn)換為其所表示的十進(jìn)制數(shù)值；c)將各單位數(shù)值轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制單位字符串；d)將各十六進(jìn)制單位字符串的字符兩兩分組為單位字組；e)將各單位字組(oxCharBuf)轉(zhuǎn)換為介于0-255之間的十進(jìn)制字碼值；f)將各字碼值直接轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的ANSI字集；其中在上述步驟1)中原始數(shù)據(jù)長度以8或9為單位分組，是基于移動電話WAE執(zhí)行環(huán)境所支持的最大數(shù)據(jù)型態(tài)長度為64位，因此原始數(shù)據(jù)分組時為避免較耗時的溢位(Over Flow)運(yùn)算，故采用8或9為單位字符串長。
其中安全機(jī)制采用WAE應(yīng)用層以實作手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊；因此可解譯WML卷標(biāo)語言(Wireless Markup Language)及WMLScript描述語言(Wireless Markup Script Language)。
本發(fā)明是一種移動商務(wù)(M-Commerce)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端實時加密程序與模塊，其特點是以無線通訊協(xié)議(Wireless ApplicationProtocol)為技術(shù)平臺，在無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)一符合公開金鑰架構(gòu)(Public Key Infrastructure)的信息密碼安全系統(tǒng)，該系統(tǒng)含手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊，移動信息服務(wù)器端的加解密服務(wù)程序(Cipher Server)及金鑰管理子系統(tǒng)(KeyManagement)三者。增設(shè)的加解密服務(wù)器程序可通過WML Server現(xiàn)有超本文傳輸協(xié)議的服務(wù)(HTTP SERVICE)，經(jīng)廣域網(wǎng)絡(luò)(WAN)及GSM/GPRS/CDMA等數(shù)字移動系統(tǒng)的無線協(xié)議網(wǎng)關(guān)器(WAP Gateway)，動態(tài)下傳Handset軟件加解密模塊與金鑰管理子系統(tǒng)產(chǎn)生的公鑰(Public Key)至移動電話或數(shù)字助理等客戶端設(shè)備。當(dāng)使用者欲進(jìn)行個人商務(wù)時，可依WML Server送出的無線標(biāo)記文件(WML)指示輸入商務(wù)信息，并經(jīng)該Handset加解密模塊進(jìn)行加密程序后開始上傳。待該信息至WML Server端再由加解密服務(wù)程序(Cipher Server)以對應(yīng)的私鑰(Private Key)進(jìn)行反向解密動作，再將明文交由WML Server執(zhí)行后續(xù)功能性程序。由此增設(shè)機(jī)制可實現(xiàn)WAP移動商務(wù)信息交換的端對端(End to End)安全性，一舉改善現(xiàn)行WAP(1.1版)架構(gòu)的兩段式安全機(jī)制(2-Phase Security)的漏洞。
依WAP論壇組織(WAP Forum)制定的WAP通訊協(xié)議層可分為六層(如圖2)，為求本發(fā)明的安全機(jī)制能得到最大執(zhí)行環(huán)境兼容性及后續(xù)升級的容易考慮，本發(fā)明采用無線應(yīng)用層(WAE)的頂層為開發(fā)平臺及執(zhí)行環(huán)境，此有別于現(xiàn)有的WTLS機(jī)制建立于第三層安全層。由于WAE層是植基于安全層之上，故可使本發(fā)明除了自身提供的安全性外，尚可享受WTLS機(jī)制保護(hù)的雙重效果，此為本發(fā)明特色之一。
因此本發(fā)明中提供一種移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密模塊，是采用無線應(yīng)用層(WAE)的頂層為開發(fā)平臺及執(zhí)行環(huán)境；該模塊是用于無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)信息密碼安全系統(tǒng)，含手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊，移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)程序(Cipher Server)及金鑰管理子系統(tǒng)(Key Management)。
本發(fā)明中尚提供一種移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密程序，是采用無線應(yīng)用層(WAE)的頂層為開發(fā)平臺及執(zhí)行環(huán)境；該程序包含步驟為無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)信息密碼安全系統(tǒng)，含手機(jī)端(Handset)軟件加解密程序，移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)程序(Cipher Server)及金鑰管理子系統(tǒng)(Key Management)。
本發(fā)明是一種移動商務(wù)(M-Commerce)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端實時加密程序與模塊，其特點為以無線通訊協(xié)議(Wireless ApplicationProtocol)為技術(shù)平臺，在無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)一符合公開金鑰架構(gòu)(Public Key Infrastructure)的信息密碼安全系統(tǒng)(如圖3所示)，由所增設(shè)的手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊、移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)程序(Cipher Server)及金鑰管理子系統(tǒng)(Key Management)三者可實現(xiàn)WAP移動商務(wù)的端對端(End toEnd)安全性，一舉改善現(xiàn)行WAP兩段式安全機(jī)制(2-Phase Security)的漏洞。再者，本發(fā)明采用公開金鑰機(jī)制的加解密原理，交互運(yùn)用金鑰管理子系統(tǒng)所產(chǎn)生的公鑰及私鑰不僅應(yīng)用于加密目的，也可達(dá)到身份認(rèn)證(CA)的不可否認(rèn)性功能，由此使移動商務(wù)(M-Commerce)實現(xiàn)的可能性朝前邁進(jìn)一步。另外，為解決公開金鑰加解密效率偏低的缺點，本發(fā)明還在手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊中，增設(shè)一壓縮前置模塊(Pre-Compressor)，以趨近于1/3的高壓縮比率及0失真率來處理原始明文數(shù)據(jù)，藉此以大幅提高手機(jī)端(Handset)的執(zhí)行效率，而提高本發(fā)明應(yīng)用于移動商務(wù)的實用價值。
以下結(jié)合本說明的附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的特征與技術(shù)內(nèi)容圖1是無線應(yīng)用協(xié)議架構(gòu)圖；圖2是WAP通訊協(xié)議層級圖；圖3是本發(fā)明WAP端對端信息加密系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明Handset加解密模塊執(zhí)行環(huán)境(WAE)架構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明前置壓縮模塊(Pre-Compressor)演算流程(以銀行轉(zhuǎn)帳為例)；圖6是對稱性加密機(jī)制運(yùn)作圖；圖7是公開金鑰(PKI)加密機(jī)制運(yùn)作圖(以RSA為例)；
圖8是本發(fā)明WAP端對端加密機(jī)制程序圖；圖9是WAP與STK架構(gòu)對照圖；圖10是WAP與STK特點對照表；圖11是本發(fā)明WAP端對端加密系統(tǒng)應(yīng)用于金融市場的架構(gòu)圖。
本發(fā)明的開發(fā)平及作業(yè)平臺依照WAP論壇組織(PAP Forum)制定的WAP通訊協(xié)議層可分為六層(如圖2所示)，現(xiàn)將各層功能簡述于下1. WAE(Wireless Application Environment)WAE定義了應(yīng)用層(Application Layer)的通訊規(guī)約，是融合了WWW的技術(shù)，并且針對無線通訊的特性所發(fā)展的無線應(yīng)用環(huán)境。WAE使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及內(nèi)容提供者，能通過微瀏覽器(Micro Browser)來提供應(yīng)用內(nèi)容及服務(wù)。
2. WSP(Wireless Session Protocol)WSP是會議層(Session Layer)的通訊規(guī)約提供兩種服務(wù)，包括架構(gòu)在WTP的上的持續(xù)連接服務(wù)，和架構(gòu)在WDP之上的不持續(xù)連接服務(wù)。
3. WTP(Wireless Transaction Protocol)WTP是架設(shè)在WDP之上的交易層(Transaction Layer)的通訊規(guī)約，其是為了小型客戶端界面(如移動電話)所設(shè)計的。
4. WTLS(Wireless Transport Layer Security)WTLS是根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TLS Protocol(即Secure Sockets Layer，SSL)而制定是安全協(xié)議。WTLS是設(shè)計使用在傳輸層(Transport Layer)之上的安全層(SecurityLayer)，并針對較小頻寬的通訊環(huán)境作修正。
5. WDP(Wireless Datagram Protocol)WDP是傳輸層(TransportLayer)的通訊協(xié)議，它適用于架設(shè)不同通訊技術(shù)的數(shù)據(jù)服務(wù)之上，都能提供WAP的上層通訊協(xié)議一共同的通訊接口。而使包括應(yīng)用層，會議層，安全層的通訊規(guī)約都能直接在WDP上運(yùn)作。
6. Bears(底層的數(shù)據(jù)服務(wù))WAP被設(shè)計為針對國際上不同通訊技術(shù)均能支持的通訊協(xié)議，因此它能架設(shè)于不同數(shù)據(jù)服務(wù)上，包含短消息服務(wù)(SMS，Short Message Service)，Packet Data，Circuit-switched Data等。
為求本發(fā)明的安全機(jī)制能得到最大執(zhí)行環(huán)境兼容性及后續(xù)升級容易的考慮，本發(fā)明采用無線應(yīng)用層(WAE)的頂層為開發(fā)平臺及執(zhí)行環(huán)境，此有別于現(xiàn)有的WTLS機(jī)制建立于第四層安全層。由于WAE層是植基于安全層之上，故可使本發(fā)明除了自身提供的安全性外，尚可享受WTLS機(jī)制保護(hù)的雙重效果，此為本發(fā)明特色之一。
WAE應(yīng)用層執(zhí)行環(huán)境可解譯WML卷標(biāo)語言(Wireless Markup Language)及WMLScript描述語言(Wireless Markup Script Language)，而為本發(fā)明安全機(jī)制所采用以實作手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊。移動電話端WMLScript語言的解譯器架構(gòu)能夠通過堆棧內(nèi)存(Stack)直接存取WML格式文件的數(shù)據(jù)變量(如圖4所示)，因此使用者在WML文件輸入的數(shù)據(jù)可由(Handset)加解密模塊處理運(yùn)算后，再上傳至遠(yuǎn)程移動信息服務(wù)器WMLServer，使得傳輸過程受到加密保護(hù)。
.本發(fā)明的數(shù)據(jù)壓縮機(jī)制由手公開金鑰算法演算流程繁瑣復(fù)雜耗時，為促進(jìn)移動電話WAE執(zhí)行環(huán)境效率并增進(jìn)使用者便利性，本發(fā)明在(Handset)軟件加解密模塊中，增設(shè)一壓縮前置模塊(Pre-Compressor)，以趨近1/3的高壓縮比率及0失真率處理WML文件的數(shù)據(jù)變量，藉此以大幅提高Handset加解密程序的執(zhí)行效率，也提高本發(fā)明應(yīng)用于移動商務(wù)的實用價值，此也為本發(fā)明重要特色之一。壓縮前置模塊(Pre-Compressor)的基本原理是通過數(shù)碼一字碼轉(zhuǎn)換原則搭配進(jìn)位數(shù)制選擇技巧，將WML文字變量作高效率的精巧轉(zhuǎn)換，以祈使產(chǎn)生最高壓縮比率。如圖5所示，為本壓縮前置模塊(Pre-Compressor)的壓縮流程釋例，該圖以移動銀行轉(zhuǎn)帳交易為例，將原始總長度24字符的個人帳號數(shù)據(jù)，以簡潔的流程壓縮為8字符長度的ANSI(美國國家標(biāo)準(zhǔn)字集)字集，因此可在高壓縮速率下達(dá)成高壓縮比的目標(biāo)。
現(xiàn)將壓縮前置模塊(Pre-Compressor)壓縮程序條列如下1)將原始數(shù)據(jù)長度以8/9為單位分組為各單位字符串(UnitBuf)；2)將每一單位字符串轉(zhuǎn)換為其所表示的十進(jìn)制數(shù)值(UnitVal)；3)將各單位數(shù)值轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制單位字符串(oxUnitBuf)；4)將各十六進(jìn)制單位字符串(oxUnitBuf)的字符兩兩分組為單位字組(oxCharBuf)；5)將各單位字組(oxCharBuf)轉(zhuǎn)換為介于0-255之間的十進(jìn)制字碼值；
6)將各字碼值直接轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的ANSI字集；上述步驟1)中原始數(shù)據(jù)長度以8/9為單位分組，是基于移動電話WAE執(zhí)行環(huán)境所支持的最大數(shù)據(jù)型態(tài)長度為64位，換算10進(jìn)位值即為-2147483647-2147483647之間，若以10進(jìn)位文字?jǐn)?shù)據(jù)表示需長度10，因此原始數(shù)據(jù)分組時為避免較耗時的溢位(Over Flow)運(yùn)算，故取8/9為單位字符串長。
.本發(fā)明加密機(jī)制的理論基礎(chǔ)如前所述，本發(fā)明是在無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)一符合公開金鑰架構(gòu)(Public Key Infrastructure)的信息密碼安全系統(tǒng)，此系統(tǒng)含手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊，移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)器程序(Cipher Server)及金鑰管理子系統(tǒng)(KeyManagement)三者。考慮現(xiàn)今密碼學(xué)技術(shù)，有二大類主流密碼系統(tǒng)。第一類為對稱金鑰(Symmetric Key)密碼系統(tǒng)，第二類為非對稱金鑰(AsymmetricKey)或簡稱公開金鑰(Public Key)密碼系統(tǒng)。對稱金鑰密碼系統(tǒng)加解密速度快為其優(yōu)點，但因其加密金鑰與解密金鑰為相同一把金鑰，信息的傳送方如何在加密之后，將該把加密金鑰以安全的方式傳送給接收方，如何使雙方能共享該把秘密金鑰，以利其解密，是該密碼系統(tǒng)的一大問題(如圖6所示)，因此對稱金鑰密碼系統(tǒng)并不適用于多人登入的移動信息服務(wù)器WMLServer，也即并不適用于主從式(client-Server)移動商務(wù)的架構(gòu)。
公開金鑰密碼系統(tǒng)則改善了對稱金鑰密碼系統(tǒng)的缺點，其加密金鑰與解密金鑰并非相同，每一對金鑰(Key Pair)包含兩把相互對應(yīng)的金鑰—可以公開的加密金鑰(Public Key)與必須保持機(jī)密的解密金鑰(Private Key)。使用時，任何人均可將其加密金鑰公開，讓可能與其通信的人知道，當(dāng)任何人欲傳送信息時與該接收方時，可將信息使用該接收方所公布的「公鑰」加密之后再加以傳送。該加密后的信息，只有既定接收方所擁有，與此把公鑰相對應(yīng)的「密鑰」可以將該信息解密，所以公開金鑰密碼系統(tǒng)可以達(dá)到讓素昧平生的雙方，不需要事先交換金鑰即可從事秘密通訊的特性。相反的，當(dāng)信息以傳送方的「密鑰」加密之后，任何擁有與該「密鑰」相對應(yīng)的「公鑰」者均可以將之解密，但因「密鑰」只有傳送方擁有，且保持機(jī)密不予公開，因此，以密鑰所加密的信息可視為傳送方對該信息的簽章。著名的公開金鑰密碼系統(tǒng)與數(shù)字簽章算法有Deffi-Hellman、RSA、DSA、ElGamal、M-HKnapsack及Rabin等?；凇腹_金鑰密碼系統(tǒng)」，與不需事先交換金鑰，即可達(dá)成「秘密通訊」的優(yōu)點，本發(fā)明所采用「公開金鑰密碼系統(tǒng)」的理念設(shè)計適用于WAP傳輸架構(gòu)的端對端實時加密程序與模塊(如圖7所示)。
.本發(fā)明的加密系統(tǒng)機(jī)制1.手機(jī)端(Handset)加解密模塊及服務(wù)器端加解密服務(wù)器(CipherServer)本發(fā)明是在無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP，如銀行證券經(jīng)營商)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)的信息密碼安全系統(tǒng)，含手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊，移動信息服務(wù)器端的加解密服務(wù)程序(Cipher Server)及金鑰管理子系統(tǒng)(Key Management)。當(dāng)使用者通過WAP網(wǎng)絡(luò)登入WCP的WML Server時，WML Server可通過本移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)程序(Cipher Server)針對不同計算器操作系統(tǒng)所提供的行程間通訊接口(Inter-Process Communication Interface)，如TCP/UDP通訊協(xié)議，COM對象模型接口，CORBA對象模型接口，DDE動態(tài)數(shù)據(jù)交換及RPC遠(yuǎn)程過程調(diào)用等方式，通知加解密服務(wù)程序(Cipher Server)負(fù)責(zé)開啟Handset軟件加解密模塊與金鑰管理子系統(tǒng)所維護(hù)該使用者的公鑰(Public Key)，通過WML Server現(xiàn)有超本文協(xié)議的傳輸服務(wù)(HTTP SERVICE)，經(jīng)廣域網(wǎng)絡(luò)(WAN)及GSM/GPRS/CDMA等數(shù)字移動系統(tǒng)的無線協(xié)議網(wǎng)關(guān)器(WAP Gateway)，下傳至移動電話或數(shù)字助理等客戶端設(shè)備。當(dāng)使用者欲送出個人商務(wù)信息時，可先依無線標(biāo)記文件(WML)指示輸入商務(wù)信息，并經(jīng)已下載的Handset加解密模塊搭配使用者公鑰進(jìn)行加密演算后開始上傳。待該信息至WMLServer端再由加解密服務(wù)程序(Cipher Server)以對應(yīng)的私鑰(PrivateKey)進(jìn)行反向解密動作，再將明文交由WML Server執(zhí)行后續(xù)功能性程序(如圖8所示)。
反之，若需自WML Server主動下傳個人商務(wù)信息(如查詢銀行帳戶余額)時，則使用者必須先輸入私鑰(Private Key)以存留于移動電話WAE執(zhí)行環(huán)境的堆棧內(nèi)存?zhèn)溆?，而WML Server將傳遞擬下傳的個人商務(wù)數(shù)據(jù)給加解密服務(wù)程序(Cipher Server)，并通知其開啟Handset軟件加解密模塊與金鑰管理子系統(tǒng)所維護(hù)該使用者的公鑰(Public Key)，以先行于Server端執(zhí)行加密演算。再通過超本文協(xié)議的傳輸服務(wù)下傳Handset軟件加解密模塊及密文至客戶端設(shè)備。此時再由存留于WAE執(zhí)行環(huán)境的私鑰(PrivateKey)搭配密文進(jìn)行解密動作，并將解密明文交由WML格式文件顯示其原始結(jié)果。
2.金鑰管理系統(tǒng)(Key Management)所有輔助公開金鑰密碼系統(tǒng)使用與應(yīng)用服務(wù)的工作均可視為公開金鑰基盤運(yùn)作架構(gòu)的一部份，本發(fā)明的金鑰管理子系統(tǒng)(Key Management)負(fù)責(zé)工作有a)金鑰生成與建置，以及b)金鑰共管。
a)金鑰生成與建置在金鑰生成方面理想的金鑰必須具備隨機(jī)性，也即其生成的過程為極機(jī)密，而結(jié)果為不可測，且對于需求量較大且需經(jīng)常更新的金鑰通常采用虛擬隨機(jī)(pseudo random)程序的生成方法。除了具備不可測性之外，本發(fā)明金鑰管理子系統(tǒng)(Key Management)尚能滿足特定算法要求，如RSA系統(tǒng)中的金鑰必須具備強(qiáng)化的質(zhì)數(shù)(Prime Number)等性質(zhì)。
b)金鑰共管在金鑰共管方面，計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用密碼技術(shù)于檔案或數(shù)據(jù)庫安全上，除了提供其機(jī)密性之外，尚需確保加密數(shù)據(jù)的可還原性。本發(fā)明金鑰管理子系統(tǒng)(Key Management)體現(xiàn)秘密共管(secret sharing)的機(jī)制，可將金鑰分成數(shù)個金鑰影(shadows)，只有在特定數(shù)目的鑰影組合下方可還原成原來金鑰，以防金鑰遺失或遭破壞時，則所有以此金鑰加密的數(shù)據(jù)無法還原。
.本發(fā)明的加密機(jī)制與STK(SIM Toolkit)加密機(jī)制的比較基于「公開金鑰密碼系統(tǒng)」，與不需事先交換金鑰，即可達(dá)成「秘密通訊」的優(yōu)點，本發(fā)明所采用的「公開金鑰密碼系統(tǒng)」理念設(shè)計適用于WAP傳輸架構(gòu)的端對端實時加密程序與模塊，此點迥異于傳統(tǒng)移動電話STK(SIMTool kit)傳輸?shù)募用軝C(jī)制是采用對稱金鑰(Symmetric Key)密碼系統(tǒng)(如PIN1、PIN3、3DES)。SIM Toolkit全名為“Subscriber Identity ModuleApplication Toolkit”(用戶識別應(yīng)用發(fā)展工具)，其應(yīng)用是通過移動電話公司與SIM卡制造商合作，在用戶識別卡的微處理器上，燒錄或灌進(jìn)加值服務(wù)程序，使消費(fèi)顧客直接在手機(jī)目錄點選加值服務(wù)。由于STK通過符合GSM Phase 2+規(guī)格的手機(jī)發(fā)送短消息(SMS)信息，故基本上數(shù)據(jù)交換限制于電信公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)交換，故傳統(tǒng)上利用STK進(jìn)行電子商務(wù)安全性比WAP架構(gòu)為高。然而其封閉式架構(gòu)并不適用于以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的移動商務(wù)應(yīng)用，且對稱性金鑰機(jī)制雖在數(shù)據(jù)保密性上有良好表現(xiàn)，但是對于不具備個人身份辨識的“不可否認(rèn)性”功能，也限制其在移動商務(wù)的應(yīng)用空間(如圖9所示)。因此本信息安全系統(tǒng)直接采用“公開金鑰”機(jī)制于WAP架構(gòu)中，不僅彌補(bǔ)傳統(tǒng)WAP架構(gòu)加密不足的疑慮，更大幅具有實現(xiàn)「數(shù)字簽章」的“不可否認(rèn)性”特性，實為本發(fā)明的一大特色。(如圖10對照表所示)。
綜上所述，本發(fā)明是一種移動商務(wù)(M-Commerce)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端實時加密程序與模塊，其特點是以無線通訊協(xié)議(WirelessApplication Protocol)為技術(shù)平臺，在無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)一符合公開金鑰架構(gòu)(Public KeyInfrastructure)的信息密碼安全系統(tǒng)。由此增設(shè)機(jī)制可實現(xiàn)WAP移動商務(wù)信息交換的端對端(End to End)安全性，一舉改善現(xiàn)行WAP(1.1版)架構(gòu)的兩段式安全機(jī)制(2-Phase Security)的漏洞。再者，本發(fā)明采用公開金鑰機(jī)制的加解密機(jī)制，不僅應(yīng)用于加密目的，也可達(dá)到身份認(rèn)證(CA)的不可否認(rèn)性功能，大幅落實移動商務(wù)可能性。另外，為解決公開金鑰加解密運(yùn)算效率偏低缺點，本發(fā)明還增設(shè)一壓縮前置模塊(Pre-Compressor)，以趨近1/3的高壓縮比率及0失真率處理原始明文數(shù)據(jù)，藉此以大幅提高加密效率，更能提高本發(fā)明應(yīng)用于移動商務(wù)的實用價值(如圖11所示)。
以上所述，僅為本發(fā)明最佳的一具體實施例，但是，本發(fā)明的移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密程序與模塊的特征并不限于此，任何熟悉該項技藝的人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或修飾皆可涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密模塊，是采用無線應(yīng)用協(xié)議的應(yīng)用層(WAE)的頂層為開發(fā)平臺及執(zhí)行環(huán)境，以獨(dú)立并適用于現(xiàn)有的各種實體通信網(wǎng)絡(luò)(如GSM、PDC、CDPD、CDMA、TDMA、PHS、DECT、GPRS和第三代移動電話(3G)標(biāo)準(zhǔn))；其特征在于該模塊是用于無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)信息密碼安全系統(tǒng)，含手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊，移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)程序(Cipher Server)及金鑰管理子系統(tǒng)(Key Management)。
2.如權(quán)利要求1所述的移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密模塊，其特征在于其中當(dāng)使用者通過WAP網(wǎng)絡(luò)登入WCP的WML Server時，WMLServer通過本移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)程序(Cipher Server)針對不同計算器操作系統(tǒng)所提供的行程間通訊接口(Inter-ProcessCommunication Interface)，通知加解密服務(wù)程序(Cipher Server)負(fù)責(zé)開啟Handset軟件加解密模塊與金鑰管理子系統(tǒng)所維護(hù)該使用者的公鑰(Public Key)，通過WML Server現(xiàn)有超本文協(xié)議的傳輸服務(wù)(HTTPSERVICE)，經(jīng)廣域網(wǎng)絡(luò)(WAN)及GSM/GPRS/CDMA類數(shù)字移動系統(tǒng)的無線協(xié)議網(wǎng)關(guān)器(WAP Gateway)，下傳至移動電話或數(shù)字助理(PDA)類客戶端設(shè)備。
3.如權(quán)利要求1所述的移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密模塊，其特征在于其中使用者欲送出個人商務(wù)信息時，可先依無線標(biāo)記文件(WML)指示輸入商務(wù)信息，并經(jīng)已下載的Handset加解密模塊搭配使用者公鑰進(jìn)行加密演算后開始上傳；待該信息至WML Server端再由加解密服務(wù)程序(Cipher Server)以對應(yīng)的私鑰(Private Key)進(jìn)行反向解密動作，再將明文交由WML Server執(zhí)行后續(xù)功能性程序。
4.如權(quán)利要求1所述的移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密模塊，其特征在于其中若需自WML Server主動下傳個人商務(wù)信息時，使用者必須先輸入私鑰(Private Key)以存留于移動電話WAE執(zhí)行環(huán)境的堆棧內(nèi)存?zhèn)溆?，WML Server將傳遞擬下傳的個人商務(wù)數(shù)據(jù)給加解密服務(wù)程序(CipherServer)，并通知其開啟Handset軟件加解密模塊與金鑰管理子系統(tǒng)所維護(hù)該使用者的公鑰(Public Key)，以先行于Server端執(zhí)行加密演算；通過超本文協(xié)議的傳輸服務(wù)下傳Handset軟件加解密模塊及密文至客戶端設(shè)備；此時再由存留于WAE執(zhí)行環(huán)境的私鑰(Private Key)搭配密文進(jìn)行解密動作，并將解密明文交由WML格式文件顯示其原始結(jié)果。
5.如權(quán)利要求1所述的移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密模塊，其特征在于其中金鑰管理子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)工作為a)金鑰生成與建置，以及b)金鑰共管；其中金鑰生成與建置在金鑰生成方面金鑰具備隨機(jī)性，也即其生成的過程為極機(jī)密，而結(jié)果為不可測，且對于需求量較大且需經(jīng)常更新的金鑰通常采虛擬隨機(jī)(pseudo random)程序的生成方法；金鑰共管在金鑰共管方面，計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用密碼技術(shù)于檔案或數(shù)據(jù)庫安全上，除了提供其機(jī)密性之外，尚需確保加密數(shù)據(jù)的可還原性；金鑰管理子系統(tǒng)(key Management)體現(xiàn)秘密共管(secret sharing)的機(jī)制，可將金鑰分成數(shù)個金鑰影(shadows)，只有在特定數(shù)目的鑰影組合下方可還原成原來金鑰，以防金鑰遺失或遭破壞時，則所有以此金鑰加密的數(shù)據(jù)無法還原。
6.如權(quán)利要求1所述的移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密模塊，其特征在于其中含一壓縮前置模塊(Pre-Compressor)對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮，其壓縮程序條列如下a)將原始數(shù)據(jù)長度以8或9為一單位分組為各單位字符串；b)將每一單位字符串轉(zhuǎn)換為其所表示的十進(jìn)制數(shù)值；c)將各單位數(shù)值轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制單位字符串；d)將各十六進(jìn)制單位字符串的字符兩兩分組為單位字組；e)將各單位字組(oxCharBuf)轉(zhuǎn)換為介于0-255之間的十進(jìn)制字碼值；f)將各字碼值直接轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的ANSI字集；其中在上述步驟1)中原始數(shù)據(jù)長度以8或9為單位分組，是基于移動電話WAE執(zhí)行環(huán)境所支持的最大數(shù)據(jù)型態(tài)長度為64位，因此原始數(shù)據(jù)分組時為避免較耗時的溢位(Over Flow)運(yùn)算，故采用8或9為單位字符串長。
7.如權(quán)利要求1所述的移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端加密模塊，其特征在于其中安全機(jī)制采用WAE應(yīng)用層以實作手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊；因此可解譯WML卷標(biāo)語言(Wireless Markup Language)及WMLScript描述語言(Wireless Markup Script Language)。
全文摘要
一種移動商務(wù)WAP數(shù)據(jù)傳輸段的端對端實時加密程序與模塊,是以無線通訊協(xié)議(Wireless Application Protocol)為技術(shù)平臺,在無線內(nèi)容服務(wù)提供者(WCP)的現(xiàn)有移動信息服務(wù)器WML Server端增設(shè)一符合公開金鑰架構(gòu)(Public KeyInfrastructure)的信息密碼安全系統(tǒng),此系統(tǒng)含手機(jī)端(Handset)軟件加解密模塊,移動信息服務(wù)器端加解密服務(wù)程序(CipherServer)及金鑰管理子系統(tǒng)(Key Management)三者。由此增設(shè)機(jī)制可實現(xiàn)WAP移動商務(wù)信息交換的端對端(End to End)安全性,改善現(xiàn)行WAP架構(gòu)的兩段式安全機(jī)制(2－PhaseSecurity)的漏洞。
文檔編號H04L29/06GK1369986SQ0110186
公開日2002年9月18日 申請日期2001年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月15日
發(fā)明者邱宏哲 申請人:三竹資訊股份有限公司