基于ASP.net的网上书店系统安全性研究
描述
摘 要：为了提高网上书店交易过程的安全性，利用ASP.NET提供的安全技术，构建了基于RSA公钥密码体系的安全网上书店系统。在系统中设计了一个CA认证子系统，给交易双方颁发数字证书，CA对含有公钥的证书进行数字签名，使证书无法伪造，用户使用私钥对所下订单进行数字签名，保证信息的完整性、真实性，从而防止交易抵赖。最后对CA认证子系统的关键技术，包括客户数字证书的生成、订单的生成给出具体的实现方法。该系统对网上书店的健康发展起到促进作用。
0 引 言
书店担心读者提交订单却不付款，或收到假订单；而读者担心付款后收不到书，或自己的金融信息被别人窃取等。在传统的购书过程中，买卖双方是面对面的，很容易建立起信任关系，但是在网上书店交易过程中，彼此远隔千山万水，由于互联网络既不安全，也不可信，很难建立起交易双方的信任。网上书店从最初发展开始，就摆脱不了网络带给它的安全问题。
随着信息化的深入，制约网上书店发展的安全问题更为突出。因此，本文着重在网上书店交易时引入CA认证系统而使交易双方不能抵赖，从而提高网上书店交易过程中的安全性。这将对网上书店的发展起到促进作用。
1 ASP.NET提供的安全技术
ASP.NET是Microsoft公司于2000年推出的一种Internet编程技术，是。NET Framework的组成部分，.NET Framework具有两个主要组件：公共语言运行库（CLR）和。NET Framework 基础类库（BCL）。
CLR的主要功能是把。NET语言编译成与机器无关的中间语言MSIL（Microsoft Intermediate Language），然后在执行代码时再用即时编译器JIT（Just In Time）将MSIL翻译成面向机器的二进制代码。BCL是一个综合性的、面向对象的和可重用类型的集合，可以使用它开发多种应用程序。
.NET Framework包括两种支持数字签名的非对称算法。一种是RSA算法：RSA支持数据加密和数字签名；另一种是数字签名算法（DSA）：DSA仅支持数字签名，不支持数据加密。DSA 的应用没有RSA广泛。
目前RSA公钥密码算法在网络上广泛应用于保密通信和数字签名。RSA算法的安全性是基于数论中大素数分解的困难，所以RSA 需采用足够大的整数。因子分解越困难，密码就越难以破译，加密强度就越高。
RSA算法如下所述：
1.1 作为通信一方的A方生成公钥及私钥
（1）选择两素数p,q,这两个素数一定要保密，且要求一般为100~200十进制数，甚至更大，目的是使解密者难于分解p 与q 的乘积；计算n=pq.
（2）计算n的欧拉函数Φ（n）= （p-1）（q-1）（即n的Euler函数）。选择整数e,使e 与Φ（n）互质，且1
（3）计算d,使d×e=1modΦ（n），即求e的逆。然后A 方将以下数对作为公钥及私钥：公钥（PublicKey）：PK= ?e,n?,私钥（Secret Key）：SK= ?d,n?.
1.2 加密/解密过程
利用RSA加密，首先需将明文数字化，取长度小于log n位的数字作为明文块。对于明文块M 和密文块C,加/解密的形式如下：
（1）B方若给A 方传递秘密信息，则可能用A 方产生的公钥进行加密如下：
加密：C=Me mod n;此时，由于没有解密密钥d,因此即使是加密者B也不能将此密文C 再解密为明文M ,这就是公钥密码的特点。
（2）A方在收到B传来的信息C 后，用其自己的私钥（也称秘密钥）d 进行解密如下：
解密：M=Cd mod M;1.3 数字签名过程。
若A 方用自己的私钥对明文进行加密：S=Mdmod n,则任何人（知道A 方公钥的人）都可以进行解密，如：M=Se mod n,但是由于只有A方才能将信息M转变为S,因此S 相当于A方对信息M 的数字签名，是RSA最基本和原始的数字签名方案。这也是RSA 既作为数据加密算法，又可以作为数字签名算法的原因。
相对于散户而言，有一些网上书店的客户是长期、业务量大的合作伙伴，比如院校、个体书商、中小型书店等。这些客户的每笔业务量通常较大，要求网上书店所给予的服务应该是快捷、准确、无误的。伴随着业务量的增大，双方结账可能并不及时，这就要求这些大的客户在与网上书店进行电子交易的时候，双方的认证及信息都不可抵赖是至关重要的。为此，该系统采用ASP.NET作为开发工具，利用。NET提供的安全技术，构建基于RSA公钥密码体系的安全网上书店。在网上书店系统中设计了一个CA认证子系统，可以给交易双方颁发数字证书，并可以对订单进行数字签名，从而防止交易抵赖。
2 CA认证子系统的设计
网上书店系统划分为若干个子系统，包括前台销售子系统、后台管理子系统、网上银行子系统和CA 认证子系统[4-5].电子证书及其认证系统的设计是网上书店的重要安全保障，本文只讨论CA认证子系统的设计与实现。
CA认证子系统是保证书店安全的关键，在书店交易中，消费者、商家、银行都应向CA 中心申请数字证书，并在交易中使用数字证书，以确保交易过程中各方身份的真实性，保证信息安全性和交易的不可抵赖性。CA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的公开密钥，验证任何一张数字证书的数字签名，从而确定证书是否合法，在这样的安全体制保证下，消费者就可以放心地在网上购书了。
下面是系统设计的CA认证系统的工作步骤：
CA认证子系统的工作包括如下步骤：申请证书、下载订单、给订单签名、更新证书、撤销证书。
用户首先下载数字签名软件，然后安装在个人电脑上。在产生密钥对后，软件自动向外界传送公开密钥。
用户在获取公开密钥时，首先向鉴定中心请求数字确认，鉴定中心确认用户身份后，发出数字确认，同时鉴定中心向数据库发送确认信息。然后用户使用私有密钥对所下订单签名，保证信息的完整性、真实性，也使发送方无法否认信息的发送，之后上传到网上书店；书店方工作人员接收到信息后，使用公开密钥确认数字签名，进入数据库检查用户确认信息的状况；之后数据库返回用户的确认信息。如果验证签名成功，书店方就对订单附加一些确认信息，并使用自己的私钥对信息签名，然后放到网站上供用户下载，这就完成了数字签名过程，可以防止双方的抵赖。不过，在使用这种技术时，签名者必须注意保护好私有密钥，因为它是公开密钥体系安全的重要基础。如果密钥丢失，应该立即报告鉴定中心取消认证，将其列入确认取消列表之中。
3 CA认证子系统关键技术的实现
3.1 客户数字证书的生成过程
（1）注册客户信息。
由客户本身填写客户注册信息，并与网上书店经营方一起提供：主体名称（SubjectName）、证书注册日期（CreateDate）、有效期限（ValidDate），包括附加一些双方约定的信息（AddInfo）等，然后生成惟一的客户数字证书编码（SerialNumber）。
（2）生成客户惟一RSA公/私钥对
RSACryptoServiceProvider RSASubject=new RSACryptoServiceProvider（）；
SubjectPK=RSASubject.ToXmlString（false）；//导出公钥
string SubjectPrivateKey = RSASubject.ToXmlString（true）；
（3）将信息进行链接，以便计算数字摘要算法SHA1
sMSG=证书标识||版本号||证书序列号||发行者名称||主体名称||附加信息||建立日期||有效日期||主体公钥
即算法为：
sMSG=" CA" +Version.ToString（）+SerialNumber.ToString（）+IssuerName+SubjectName+AddInfo+CreateDate+ValidDate+SubjectPK;
（4）对链接的信息进行数字签名
① 发送方将此信息转换为字节序列；
② 计算数字摘要SHA1,将信息存入内存文件，然后以字节的形式读出，再计算数字摘要SHA1值；
③ 建立一个发送方RSA加密服务对象，并将自身的私钥导入；
④ 约定采用SHA1Hash算法，将数字摘要进行私钥加密，即数字签名；
（5）计算各信息段的字符长度，并依次写入数字证书文件。
至此，整个数字证书文件即告生成。该证书同时在网上书店的服务器上保留一个副本，由于此证书含有客户的基本信息及公钥，书店方可凭此证书验证客户对信息的数字签名，客户方可对书店方的确认信息的数字签名进行验证。
3.2 订单的生成
大客户在生成数字证书之前，已经将自己的信息注册到网上书店的服务器中。客户可在任何一台计算机上登录，进入自己的订单填写界面，用户在确定所购图书后，提交订单。一般情况下，订单的数量可能较大，为避免不必要的纠纷，以及防止恶意的攻击、信息变更、伪造假订单等，在这里要充分利用所签发数字证书的功能进行验证，而且双方都要进行签名，其基本步骤及协议如下：
（1）用户打开浏览器登录网站；
（2）填写订单信息，由服务器端程序自动生成一份订单的详细信息，分别用数据库的字段形式及文件形式进行存储；
（3）用户下载文件形式的订单信息，并采用生成数字证书时获得的本用户的私钥对此信息进行签名，将此文件及其签名链接后，上传至服务器；
（4）网上书店的工作人员登录进入服务器；检查大客户的订单，并对客户的订单信息进行核对及数字签名的验证。验证后，将所回复的信息及对信息的签名一并放入服务器，让客户下载；
（5）客户下载经店方签名的信息文件，并进行签名验证。通过后，保存此文件，以备以后发生纠纷时作为证据。
4 结 语
网上书店系统包括前台销售子系统、后台管理子系统、网上银行子系统和CA 认证子系统[10]几个不可或缺的子系统。在此只讨论CA 认证子系统的设计与实现。这里将ASP.NET提供的安全技术结合RSA公钥密码体系技术构建了安全网上书店，并将CA认证技术应用于网上书店。这里介绍CA 证书的实现过程以及应用流程，该研究内容对电子商务安全有促进作用，能够推动电子商务的发展。
