电子商务支付系统及其网络安全概述

电子商务一个基本的问题就是如何通过现有的网络技术如Internet Web、数据加密、PKI－CA系统、防火墙技术、各种交易协议（如SET）、客户端浏览技术和软件等，使得客户和商家透明地进行安全交易。其中，支付系统的可靠和安全，是整个电子商务框架的基础和保障。当前的主要支付方法主要有信用卡支付、电子支票、电子现金、Smart Card，同时衍生出很多类型的支付方案。

1．电子支付的定义
客户首先一定金额的现金或存款从发卡者处兑换得代表相同金额的数据，通过使用某些电子化方法将该数据直接转移给支付对象，从而能够清偿债务。这种方法实施的基础是金融电子化以，商用电子化设备和各类交易卡为媒介，以计算机技术和通信技术为手段，二进制（0、1）为存储形式，通过计算机网络系统进行买卖交易。

电子商务的电子支付发展有五个阶段。

◆银行利用计算机处理银行间的业务，办理结算； ◆银行计算机与其他机构计算机之间的结算，如代发工资等； ◆利用网络终端向客户提供各项银行业务，如客户在ATM上取款、存款等操作； ◆利用银行销售点终端（POS）向客户提供自动的扣款服务，此为现阶段电子支付的主要方式； ◆网上支付，即电子支付可随时随地地通过互联网进行直接转帐结算，形成电子商务环境。

2．电子商务支付系统分类
就现在世界通用的支付系统不下几十种，根据在线传输数据的种类（加密、分发类型），初略可以被分为三类。

第一类是使用“信任的三方”（trusted third party）。客户和商家的信息比如银行帐号、信用卡号都被信任的第三方托管和维护。当要实施一个交易的时候，网络上只传送定单信息和支付确认、清除信息，而没有任何敏感信息。实际上通过这样的支付系统没有任何实际的金融交易是在线（on-line）实施的。First Virtual典型的信任第三方系统。在这种系统中，网络上的传送信息甚至可以不加密，因为真正金融交易是离线实施的。但是不加密信息，同样可以看成一个系统的缺陷，而且客户和商家必须到第三方注册才可以交易。
第二类是传统银行转帐结算的扩充。在利用信用卡和支票交易中，敏感信息被交换。例如，如果客户要从商家购买产品，客户可以通过电话告知信用卡号以及接收确认信息；银行同时也接收同样的信息，并且响应地校对用户和商家的帐号。如果这样的信息在线传送，必须经过加密处理。著名的CyberCash和VISA/Mastercard的SET就是基于数字信用卡（Digital Credit Cards）的典型支付系统。这种支付系统，对于B to C（Business to Clients）在线交易是主流，因为现在大部分人，更习惯于传统的交易方式。通过合适的加密和认证处理，这种交易形式，应该比传统的电话交易更安全可靠，因为电话交易缺少必要的认证和信息加密处理。
第三类是包括各种数字现金（Digital Cash）、电子货币（Electronic Money and Electronic Coins）。和前面的系统不一样，这中支付形式传送的是真正的“价值”和“金钱”本身。前面两种交易中，信息的丢失往往是信用卡号码，被伪造的信息，也只是信用卡号等。而这种交易种偷窃信息，不仅仅是信息丢失，往往也是财产的真正丢失。

通过支付手段又可以分为电子信用卡支付、Smart Card支付、电子现金支付、电子支票支付等。

3．电子支付系统安全技术
电子商务支付信息流动典型结构如图1所示。在图中，信任第三方是CA认证中心。商家和客户都必须到CA得到自己的证书，然后通过CA认证。很明显，各个部分信息传递，必须要经过加密处理；信息来源和目的，必须经过认证。

在电子商务支付系统中，消费者和商家面临的威胁有：

◆虚假定单：假冒者以客户名义订购商品，而要求客户付款或返还商品； ◆付款后收不到商品； ◆商家发货后，得不到付款； ◆机密性丧失：PIN或口令在传输过程中丢失；商家的定单确认信息被窜改； ◆电子钱和硬币丢失：可能是物理破坏，或者被偷窃。这个通常给用户带来不可挽回的损失。

相应的安全技术有：

◆网络安全检测设备（SAFTsuite） ◆访问设备（安全认证卡） ◆浏览器/服务器软件（支持SSL） ◆证书（VeriSign）（PKI-CA、公钥秘钥加密算法） ◆商业软件（支持电子支付） ◆防火墙（RSA的BSAFE：支持RSA，DES，TripleDES，RC2，RC4等）保护传输线路安全（电磁辐射屏蔽等） ◆防入侵措施，IDS，DIDS（入侵检测系统、分布式入侵检测系统） ◆数据加密（最基本的安全技术，如链路、节点、端对端加密等） ◆访问控制（根据角色访问等控制） ◆鉴别机制（报文鉴别、数字签名、终端识别等） ◆路由选择机制（阻止不合适的IP访问、DoS攻击防范） ◆通信流控制（掩盖通信频度、报文长度、报文形式、报文地址等） ◆数据完整性控制（来自正确的发送方、数据传送到正确的接收方） ◆端口保护（反端口扫描等） ◆病毒木马防范措施

4．典型支付系统应用和安全分析
4．1中间介质服务和信任第三方支付系统

4．1．1 FirstVitual支付系统（无敏感信息在网上传送）
FirstVitual系统的特点是，操作简单，不需要加密信息。适合小面额的交易。它的购物过程如图2所示：（数字标号，表示信息流动时间顺序。）


买方，卖方和信任第三方之间的数据流动关系如图3所示：


First Virtual的缺点是，传送的信息都没有加密，身份认证也仅仅处于表面上的帐号验证。首先是必须客户和商家都在第三方上注册；用户容易被别人冒充，同样，第三方发送给用户的帐户确认信息，也可以被冒充者伪造；定单和用户帐号信息，完全暴露。适合的支付范围只是小面额的交易。

4．1．2 CyberCash（敏感信息信息加密，委托的三方代理）
使用CyberCash支付系统，客户端必须先下载CyberCash软件，即“钱夹”；在建立钱夹过程中，买方将信用卡信息提供给第三方CyberCash；CyberCash指定一个加密的代码代表信用卡号码，传送给买方；当买方向接收CyberCash的卖方购物时，它只需简单地输入代码；卖方将代码及购买价格传送给CyberCash；CyberCash证实这一事务并将资金及购买商品的授权传送给卖方。

加密技术使用56位和768位-1024位的RSA公开密钥对产生数字签名。整个过程历时15-20秒。如果网络拥挤会更长时间。客户使用的整购物和支付过程只需输入一个信用卡号，而后台的第三方和银行，以及商家之间的交换信息需要一系列的加密、授权、认证。交易本身需要的成本比较高，适合大面额的交易。安全度也比较高。特别是，交易的各方，都要采用数字签名来验证自己的身份，所以抗伪造信和抗业务否定性比较好。需要说明的是，客户和商家双方均必须使用CyberCash软件，这就是说，要严重信任的三方。在客户上商家注册到的三方，比如Cybercash服务器上的时候，注册后的签名是不能修改的。如果要修改，就要重新注册。

4．1．3 GID（中介服务器交易）
GID中介服务器结构如图所示：


GID中介服务器，起着对客户和商家的认证机构的作用；并且它维护着买卖双发的帐号；更有意义的是，它同时提供和其他金融机构，比如Visa、Amex、MC等的网关接口；提供任何类型的客户商家要求的服务。整个支付系统有三个大部分组成：Globe ID（R） 中介服务器，提供认证、处理支付、提供和传统金融机构的交易接口；Globe ID（ R）电子钱包接口，让客户确定他要购买的货物愿望、选择支付工具和本身的认证，客户端使用Globe ID PACK（

Payment Authentification Confirmation Kit）工具集；商家电子现金注册工具集（Electronic cash Register Toolkit），让商家产生被签名的支付请求票据（PRT Payment Request Tickets），接收和处理中介服务器传来的PPT（Payment Processed Ticket），这个工具集合中，都采用非对称秘钥，并内嵌中介服务器的证书。

整个系统的消息意义是：

◆PRT（Payment Request Ticket），这个信息是商家给用户提供的不可复制的消息；由中介服务器，展示在用户面前； ◆PPT（Payment Processed Ticket）当中介服务器证实用户接收请求并可以支付时候产生； ◆CAC（Confirmation and Authentication Challenge）由中介服务器提供给用户的确认认证请求； ◆CAR（Confirmation and Authentication Response）由用户发送，确定用户购买愿，指定支付工具。

   
整个交易的过程是：

◆首先用户和商家都在中间交易服务器上注册，并分别安装GID客户商家软件。用户利用GID提供的PACK和自己的浏览器。 ◆商家将得到中介服务器提供的对称秘钥，和中介服务器的公钥匙。 ◆客户得到Cid（Customer Wallet Identification）客户钱包标志PIN（和中介服务器共享的密码），以及中介服务器的公钥。 ◆客户浏览商家服务器，挑选商品，当确认选择后，商家服务器发送PRT。PRT是有中介服务器公钥加密，并有商家的私钥签名。 ◆用户接收有商家发送来的PRT，查看相关信息，发送到中间服务器。 ◆中介服务器向用户发送CAC（包括用户先前发送的PRT，和支付工具选择集合）确认请求，使用用户端的PACK，用中介服务器公钥进行对中介服务器发送来的CAC认证。 ◆如果确定是正确的而且信息是正确的，客户向中介服务器发送CAR。CAR包括两部分：用户用中介服务器的公钥加密用户自己的PIN以及CAR中的信息（防止重放攻击），还有一部分MAC（认证码）用户和中介服务器会话秘钥和Cid，这部分被用户的PIN加密。CAR和CAC都附加消息序列号和时间戳，这样做的目的也是防止重放攻击。 ◆服务器给用户发送信息：PPT，用自己的私钥签名，并用商家的公秘钥匙加密表示已经支付，同时通知用户已经支付的信息。用户在发送到商家，商家确认。

GID系统是一个典型的PKI和电子商务应用的系统。尽管使用公用PIN，用户的秘钥可以被保存到物理设备中去，比如IC卡上，这样可以提高安全度。对系统的管理上面，用户几乎可以随心所欲地改变自己想要的密码。而且，用户可以随心所欲地改变选择用户支付工具，比如使用信用卡支付。GID的安全保证，适合从小到大的面额的安全交易。GID属于那种传递消息家庭银行系统（Message Home-banking System）。关于这样的系统，还有HBCI（Home Backing Computer Interface）、OFX（Open Finacial Exchange）、IFX（Interactive Finacial Exchange）、IGS（Integrion Gold Standard）。
4．2 智能卡系统（Smart Card System）

智能卡（Smart Card or IC），即嵌入式微型控制器芯片的IC卡。使用智能卡，必须使用响应的读卡设备和智能卡操作系统。开发商使用智能卡的程序编制器，同时提供智能卡应用程序接口。支付过程是：启动浏览器；通过读卡机登录到开户银行上，将卡上信息告知银行；用户从智能卡上下载现金到商家的帐户上，或从银行帐号下载现金存入卡中。

4．2．1 CAFé（ Conditional Access For Europe）
CAFé是欧共体ESPRIT计划的一个项目。这个计划主要是关于商店支付，而不是在Internet上的支付。主要的硬件是pocket-sized electrionic wallets（便携式电子钱包）。CAFé主要是支持离线交易。允许客户在丢失电子钱包的情况下，一样使用。钱包中所有关于钱的数据都是被加密过的格式。CAFé支付设备通过ATM从一个银行帐户上获得“货币”。这个就是“提前支付”的概念，本身下载下来只是货币的相关的信息，不是真正流通货币。当用户要购买什么东西的时候，用户的CAFé设备向商家传送相关价值的“coins”（硬币）。然后商家就得到了有关这些coins的价值信息。然而，商家必须存储这些电子的货币价值形式，然后再兑换成真实的货币。这些coins的流通，是有代号确定的，防止被重用。

CAFé交易模式：（－I-L），用户离线交易模式；由于用户和商家的交易是在离线状态下的，所以需要在一定的时候，在线确认。这样的模式称（－I+L）。CAFé对于客户而言是原子（Atomic）性质的交易，也就是说，一次只做一次。而对于商家来说，就不是了。而且，商家得到了用户的电子形式的货币，并不能马上兑换成实际的货币。而且CAFé和其他形式的支付的接口，严重依赖硬件设备协议实现方式。知道设备PIN的用户才是唯一合法的用户。CAFé的件设备，完全记录整个的交易，用户可以查询得到他的花费信息。用户使用CAFé是比较安全的。从交易信息开始传输到传输结束，整个过程对用户来说都是透明的。而且，CAFé本身有良好的便携带性。适合商店使用的CAFé比适合Internet的交易，更富有通用性和挑战性。但是，CAFé本身也是适合比较小的面额交易。所有的用户信息，都记录到CAFé本身的终端硬件设备上面，如果硬件设备损坏，将是不可挽回的损失。

4．2．2 Mondex
Mondex属于磁条卡式电子现金卡。国际三大信用卡组织（Visa、MasterCard和EUROPAY）合作开发了EMV系列标准、比较成功的试点产品有Mondex、VisaCash。

1995年7月首先试用，最大限额500英镑；2000年增到300-500万张。使用Mondex电子钱包，只要3－5秒钟就可以完成交易，使用密码锁定方式，安全性比较高。而且支持转帐结算和资金划拨功能。

智能卡问题，由于涉及到硬件设备，必须有响应的硬件设备的支持。但是智能卡的普及非常迅速，尤其在法国。可以肯定的是，使用智能卡交易，安全可靠，但是要防止的是，智能卡的物理丢失。如果不需要物理上的PIN验证，那么，丢失了智能卡，也就丢失了财产。CEPS：Common Electronic Purse Specification由Europay International、SERMEPA、Visa International，ZKA支持开发；还有Europay /MasterCard/VISA（EMV） Specification等等。--EMA’96：是由Europay，MasterCard和Visa（EMV）开发的私有规范，用嵌入了集成电路的卡实现支付。EMV’96是采用智能卡技术的信用卡和借记卡应用的全部规范的集合。这些规范提供了信用卡从磁条向芯片技术转移的框架，从而可以减少欺诈和改善信用风险的管理。

Multos：1997年由Maosco协会（发起者为Mondex等工业界领袖）提出的一种更成熟的多用途智能卡技术，与EMV兼容。Mutos对应用的生命周期提供了一种审核策略，包括安全下载，存贮和删除。芯片制造商东芝、西门子以及摩托罗拉正在生产次类产品，而且MasterCard和American Express已经采纳了此技术。