电子商务安全技术研究
[摘要] 商务是全球化和贸易自由化的重要手段，也是传统产业变革和技术跨越的关键动力。但是电子商务将关注过多地放在实现数据交换上，对于保证交易数据安全的问题缺乏足够的重视。随着现有解密算法提出的新挑战，忽视数据的安全会使得交易中的机密信息和敏感信息面临危险。以王小云教授的研究成果为代表的解密算法对现有的XML数据安全通信提出了新的挑战，为此提出了一种改进的XML安全技术，并将其应用到基于的电子商务设计中。性能比较和理论分析表明，该技术能在一定程度上弥补现有技术的不足，具有一定的实用价值。
[关键词] 电子商务 安全 研究
一、引言
电子商务是经济全球化和贸易自由化的重要手段,也是传统产业变革和企业技术跨越的关键动力。电子商务自从出现以来,就以其巨大的能量和动力，给整个世界的经济运行方式和社会生活形态带来了翻天覆地的变化。目前,电子商务己经成为各国政府为增强国家竞争力并赢得市场资源配置优势而大力推进的战略性任务。
但是电子商务将关注过多地放在实现数据交换上，对于保证交易数据安全的问题缺乏足够的重视。随着现有解密算法提出的新挑战，忽视数据的安全会使得交易中的机密信息和敏感信息面临危险。因此，本文提出了一种改进的安全技术，并将其应用到电子商务的设计中。
二、电子商务安全技术及面临的挑战
扩展标记语言XML(Extensible Markup Language)是世界万维网联盟制定的一种数据标准。其数据传输方案是:根据XML数据安全标准把加密或签名后的密文信息加入原XML文档中,与原XML文档一起传输。这种传输方式,在加密和签名算法可靠的前提下,可以实现XML文档细粒度的加密和签名,不存在着数据安全的问题。
然而，新的解密算法的提出对现有的XML数据安全通信提出了新的挑战。在2004年的8月，一直在国际上广泛应用的密码算法MD5被密码专家—山东大学的王小云教授所破解。王小云教授的研究成果作为密码学领域的重大发现宣告了固若金汤的世界通行密码标准MD5大厦轰然倒塌，引发了密码学界的轩然大波。密码学界认为“MD5被破解了，它即将从应用中淘汰”。2005年2月，王小云教授又破解了美国在电子商务领域中广泛使用的SHA-1密码算法。两大算法是目前国际电子签名及许多其他密码应用领域的关键技术，广泛应用于、证券等电子商务领域。其中，SHA-1早在1994年便为美国政府采纳，目前是美国政府广泛应用的机密码系统。
这两个密码算法在XML签名标准中也被广泛使用。这两个密码算法被破解意味着从理论上讲，经过认证的签名可以被伪造，从而使数据的真确性和完整性受到了前所未有的挑战。事实上，国际密码学家Lenstra利用王小云教授提供的MD5碰撞，伪造了符合X.509标准的数字证书，这就说明了MD5密码算法的破译已经不仅仅是理论破译结果，而是可以导致实际的攻击。
三、电子商务安全技术的改进
传统的数据传输方式的风险出现在密文数据保存在原XML文档中,并一起进行传输。所以,当整个XML文档被截取或非法复制后,由于现有加密或签名算法的缺陷,XML文档会被非法用户获得。
针对上述XML数据传输方式所存在的风险,本文在实现WS Security规范所提出的安全标准的基础上做出改善,把密文信息与原XML文档分离传输。设计出一个新的可应用在电子商务信息系统中的XML数据安全传输方案。通过实现这个XML数据的安全通信方案，电子商务系统可实现XML数据较高的通信安全性和认证安全性。
方案充分利用XML数据结构上的特点，制订了一个提高XML数据的通信安全性和认证安全性的通信方案。方案的设计如下：
在发送端，首先根据XML文档中各元素内容的重要性编制一个DTD文档对XML文档进行分解，并生成一个XSLT样式表；然后，使用由W3C最新制订的XSLT 2.0技术把单一的XML文档转换为多个独立的XML文档;进而根据XML数据的保密程度对该分离后的XML文档进行XML签名确认，为保证数字签名的有效性，使用SHA-256的签名算法对XML数据进行签名确认；签名后，对各XML文档进行加密（如DES算法），对DTD文档和XSLT样式单使用XML加密中高安全等级的加密算法（如RSA算法）进行加密，而且把XML数据、DTD文档和XSLT样式单传输到接收端。
在接收端，首先对接收到的各XML文档进行解密和签名认证，然后利用XSLT 2.0技术，根据DTD文档和XSLT样式单的记录，把分解后的各XML文档重新组合为单一的文档。因为多个单独的XML文档难以在网络中被全部截取，而缺少任何一个分解后的XML文档就无法重组为原XML文档，所以在一定程度上保障了XML数据的保密性。
在本方案中，把不同保密等级的数据进行分离传输，避免了密文数据与XML文档一起传输的弊病，减低了XML数据被截取和破解的风险，这就保证了整个XML文档的安全。
四、算法的性能比较
.NET技术为XML数据提供各种命名空间和类，利用.NET技术的支持，可以利用最新的XSLT技术对XML文档进行分解。根据WS Security的规范，还可从.NET的类中直接调用各种加密算法和签名算法对分解后的文档进行数字签名和加密等操作。
.NET技术所提供的支持可以灵活的根据方案的需要实现既定的效果。例如因为MD5算法和SHA-1算法被破解，使用这两个算法进行散列就存在了安全的风险，而.NET技术包含了多种高安全性的散列算法（如SHA-512），使我们的方案可以简单地实现散列算法的升级，减低XML数字签名被伪造的机会。
1.XML加密算法的性能比较
不同的加密算法有不同的性能，在XML数据安全传输方案中，应当根据XML文档的保密程度来确定加密的算法。
在比较中，发现对称算法的速度非常快，适于加密大型的数据流，但这种算法都使用固定的密钥长度或ASCII字符，因此可以通过尝试每个可能的密钥组合并最终找到正确的那个，从而破解加密的数据。所以，这类加密算法适应于加密XML文档中数据量大，但安全性要求不高的部分。
不对称算法（或公钥算法）没有对称算法快，但其代码较难破解。由于可能会影响到商务信息系统的性能，因此不对称算法不太适用于加密大量数据。所以这类加密算法适用于加密XML文档中数据量少，安全性要求高的部分。
2.XML传输方案的性能比较
传输方案的实现效果如下图所示。
从图3可以看出，由于本文设计的XML数据安全传输方案需要对XML文档进行分解，消耗了一定的系统资源和时间。因此，新传输方案的响应时间比RPS现有的传输方法要稍低。
考虑到设计一个安全的系统时，需要确定所有可能的威胁、弱点和攻击方式，并根据安全第一、性能第二的原则选择安全的技术。另外，由于新传输方案可根据XML文档的保密要求设置加密和签名的算法，所以在保密要求较低的XML文档上可采用较快的算法，加快方案的处理速度。在电子商务信息系统的实际应用中，XML文档中的大部分内容都是保密要求低或不需保密的信息。而只有小部分，例如价格、帐户等信息的保密要求较高。所以，采用本文的XML数据安全传输方案能灵活处理XML文档的不同部分，实现细粒度的加密或签名，而且可以避免密文数据和原XML文档一起传输所带来的安全风险。
通过实验得出：新的XML数据安全传输方案能灵活处理XML文档的不同部分，避免密文数据和原XML文档一起传输，提高了数据传输时的安全性和认证性。而且系统的可用性和速度也有一定的保证。所以，本文研究的XML数据安全传输方案较好的实现了设计的意图，对现有的XML数据传输方式作出了改善。
五、结论
随着XML文件在电子商务领域的广泛应用，很多安全问题也愈发显现，特别是电子交易信息的机密性、完整性、真实性和抗否认性等方面难以得到有效保证。本文在深入分析XML安全技术的基础上，针对当前解密算法的挑战，提出了一种改进的XML安全技术。理论分析和仿真实验表明，该技术能在一定程度上克服传统方法的不足，具有一定的现实意义和效益。
:
[1]卿斯汉:电子商务协议中的可信第三方角色[J].软件学报, 2003(11)
[2]张立志:电子商务系统的安全研究[J].安阳大学学报,2004(4)
[3]吴洁:XML应用教程[M].北京:清华大学出版社, 2005
[4]Murdoch Mactaggart. XML加密和XML签名简介[M].Developer Works, 2006
[5]唐韶华甘志勇:基于XKMS的PKI服务的设计与实现[J].电子与信息学报, 2005(2)
[6]Pter Thorstelnson, G.Gnana Arun Ganesh著梁志敏蔡建译:NET安全性与密码技术[M].北京:清华大学出版社, 2006
