基于XML的多方數據通信安全模型研究
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1 引言
雙重簽名可以延伸到保證在任何一個(gè)事務(wù)處理過(guò)程中三方安全地傳輸信息的一種技術(shù),用與三方通信時(shí)的身份認證和信息完整性、交易防抵賴(lài)的保護。雙重簽名除了在應用范圍可以延伸,擴展此技術(shù)的原理可以應用到保護一個(gè)業(yè)務(wù)鏈在處理事務(wù)過(guò)程中多方安全地傳輸信息,用來(lái)保證多方通信時(shí)的身份驗證和信息完整性、交易防抵賴(lài)的保護。
經(jīng)過(guò)對雙重簽名技術(shù)的兩輪擴展后本文提出整體簽名技術(shù)(UnitedSignature)。它繼承和發(fā)揚雙重簽名技術(shù)的特點(diǎn),適用于如下應用情景:現有一個(gè)多方業(yè)務(wù)鏈,由多個(gè)通信方:A,B,C,D,E,…,X,…組成,其中A為業(yè)務(wù)發(fā)起方,這個(gè)業(yè)務(wù)發(fā)起方在處理業(yè)務(wù)時(shí)需要提供給其它各方信息,這些信息組成一個(gè)信息流,信息流中包括A需要提供給B的敏感信息一一>Info(A-B),提供給C的敏感信息一一>Info(A-C),提供給D相應的敏感信息一一>Tnfo(A-D),提供給E相應的敏感信息一一>Info(A-E),等等。在這個(gè)業(yè)務(wù)鏈的模型如下圖:
本文采用數字信封技術(shù)對所要發(fā)送給各業(yè)務(wù)方的敏感信息分別加密以保證這些信息的機密性,此安全信道的工作過(guò)程如下:
2.1A端發(fā)出業(yè)務(wù)請求,產(chǎn)生發(fā)送給參與業(yè)務(wù)的B, C, D, EX,…的敏感信息,記為T(mén)nfo(A-B) , Tnfo(A-C) , Tnfo (A-D) , Tnfo(A-E) ,…、Info(A-X) ,…,并且對這些敏感信息進(jìn)行安全處理。
2.2信息的發(fā)送
各方所得到的敏感信息可由A方直接發(fā)送,也可以是它的業(yè)務(wù)上家轉發(fā)。
2.3信息的解密及驗證
3 XML整體簽名技術(shù)
3.1XML整體簽名技術(shù)的特點(diǎn)
XML整體簽名技術(shù)包括兩個(gè)方面:將整體簽名技術(shù)應用于保護XML數據的安全,以及用XML來(lái)作為整體簽名加密技術(shù)的數據傳輸和交換的載體。這兩個(gè)方面相互作用,所以要從這兩個(gè)方面來(lái)討論XML整體簽名技術(shù)的特點(diǎn):
3.1.1 將整體簽名技術(shù)應用于保護XML的安全同樣可以發(fā)揮該加密技術(shù)整體簽名、部分驗證的技術(shù)特點(diǎn)。業(yè)務(wù)鏈的XML信息發(fā)送方對所有提供給其他業(yè)務(wù)方的XML敏感數據進(jìn)行基于整體簽名技術(shù)的安全處理,而這些接收方可以解密提供給自己那部分XML數據密文,并通過(guò)驗證整體簽名來(lái)確定所得到的XML數據明文的數據確認性、完整性和不可否認性,這樣可以增強XML業(yè)務(wù)鏈的業(yè)務(wù)處理效率,并且使得消息的發(fā)送方只需要和其中某個(gè)特定的上游業(yè)務(wù)方交互,而無(wú)須考慮這些上游業(yè)務(wù)方之間的交互,因為信息可以互相轉發(fā)并目_轉發(fā)過(guò)程是安全的,而且能夠排除多次轉發(fā)過(guò)程中的業(yè)務(wù)處理錯位的可能性。
3.1.2 XML是一種用來(lái)描述數據的標記語(yǔ)言,具有對數據進(jìn)行統一描述的強大功能;XML語(yǔ)言具有平臺無(wú)關(guān)性的特點(diǎn),可以摒棄由于通信各方的平臺異構所帶來(lái)的不良影響;XML語(yǔ)言自身具有結構化特征,可以在同一個(gè)XML文檔中攜帶所有的信息,減少交互的復雜度,提高效率;XML語(yǔ)言具有很好的可擴展性,使得XML語(yǔ)言非常的靈活。
3.2 XML整體簽名的處理過(guò)程
3.2.1 XML整體簽名的產(chǎn)生
(1)構建SubDigest元素(這個(gè)過(guò)程是個(gè)循環(huán)的過(guò)程)
(2)將各個(gè)SubDigest元素放在一起,構建SubDigests元素;
(3)構建ds:Signature元素;(其中,用ds:Reference元素來(lái)表示需要連接的所有的子摘要和聯(lián)接摘要值;用ds:SignatureValue元素表示整體簽名值);
(4)構建UnitedSignature0句ect元素(其中,如果要表示數據密文,遵從XML加密規則來(lái)構建EncryptedData元素并替換數據對象明文);
(5) 構建UnitedSignature元素。
3.2.2 XML整體簽名的驗證
(1) 替換摘要值
a. 從SubDigests元素中通過(guò)SubDigest元素的To屬性值找到本業(yè)務(wù)方應處理的那些SubDigest元素。b. 通過(guò)SubDigest元素的DigestInfo子元素的DigestReference元素得到被計算摘要的數據對象。其間,要通過(guò)DigestReference的URI屬性表示的數據對象引用和子元素ds:Transforms元素表示的轉換列表得到目標數據對象(若有解密轉換,需要對EncryptedData元素解密)。c. 根據:Digest元素所給出的規范化算法規范化上面所得的數據對象,并根據Digest元素給出的摘要算法計算規范化后的數據對象的摘要值。d. 用此摘要值替換DigestValue元素的內容。
(2) 驗證ds:Signaure元素
以上討論了XML整體簽名的處理規則,包括XML整體簽名文檔的產(chǎn)生與驗證。
處理規則中要涉及到XML加密/解密和XML簽名/驗證,這些過(guò)程的處理規則符合W3C XML加密規范和XML簽名規范。
4 系統的功能結構
5XML加密簽名層
5.1數據對象讀取模塊
在XML整體簽名過(guò)程中,獲取數據對象的要求貫穿整個(gè)處理過(guò)程的始終。其中,處理子摘要信息時(shí)對DigestReference元素進(jìn)行處理從而讀取被計算摘要數據對象、處理簽名信息時(shí)對Reference元素進(jìn)行處理從而讀取子摘要連接值的數據對象、處理加密信息時(shí)對CipherReference元素進(jìn)行處理從而讀取密文數據對象,這些都是XML整體簽名中數據對象讀取的典型,分為兩個(gè)步驟:對URI引用屬性的處理和對Transforms轉換列表的處理,這涵蓋了XML整體簽名中其它情況的數據對象讀取時(shí)要處理URI引用屬性的要求,又有需要處理Transforms列表的要求。
5.2XML加密處理模塊
XML加密/解密處理過(guò)程中涉及到三個(gè)角色:應用程序--提出加密實(shí)現的請求,并提供加密/解密處理所必需的數據和變量;加密器--XML文檔加密的實(shí)現;解密器--XML加密文檔解密的實(shí)現。
W3C加密規范所描述的XML加密的處理過(guò)程如下:(1)選擇加密的算法;(2)獲取并表示密鑰;(3)加密數據;(4)構建EncryptedType(EncryptedData或者EncryptedKey)元素;(5)處理EncryptedData元素。
6 總結
本文在對現有的XML安全規范做了分析研究后,針對基于XML網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的業(yè)務(wù)鏈的多方通信過(guò)程中XML數據安全問(wèn)題,提出了一種XML安全技術(shù)一一XML整體簽名技術(shù),并圍繞實(shí)現XML整體簽名這一目的,在分析了XML整體簽名、XML簽名規范和XML加密規范這三者關(guān)系的基礎上設計了XML的多方通信安全系統,實(shí)現了XML基本加密簽名和XML整體簽名。
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