随着网络的发展，电子商务出现并迅速发展。电子商务具有无可比拟的优势：方便、高效、快捷、经济等。并受到人们的高度赞扬。但是涉及到钱，我们对安全的意识非常强，所以必须有一整套的安全措施来保证交易的安全。传统的安全措施是用户名和密码，显然是不安全的。IC卡是一种带有集成电路的芯片，其中存储了与用户身份相关的数据。IC卡是专用设备生产的，是不可复制的硬件。IC卡由合法用户携带。登录时，必须将IC卡插入专用读卡器读取信息，以验证用户身份。简单，但容易被黑客技术窃取，如特洛伊木马或驻留在内存中的网络监控。 　　

　　目前的网络支付存在很多缺陷：(1)网络数据流：在用户与银行的交易过程中，第三方通过各种方法截取数据流，分析数据中的信息，得到用户的信息。(2)木马窃听：病毒或木马感染用户电脑后，对电脑进行监控，通过木马记录用户与银行的交易信息，从而窃取用户信息。(3)穷举攻击：攻击者使用有意义的数字作为密码，不断尝试持卡人的密码。如果持卡人的密码是未更改的初始密码或特殊且易于分析的数字，则密码很容易被攻击者耗尽。(4)网络钓鱼：第三方利用银行的身份向用户发送消息，要求他们提供自己的账号和密码。如果用户这么做了，他们就会泄露自己的信息。或者第三方假银行或者交易网站。如果不仔细识别，用户很容易被愚弄并泄露他们的信件。 　　

　　u盾的出现就是为了解决上述安全问题。 　　

　　1.什么是u盾？ 　　

　　u盾，即USBkey，是工商银行于2003年推出的客户证书，是工商银行为客户办理网上银行业务提供的高级安全工具。它是一种带有智能芯片，外形类似闪存的硬件，时刻保护着你的网银资金。从技术角度来说，u盾是网银电子签名和数字认证的工具。它里面有一个微型智能卡处理器。它基于PKI技术，利用1024位非对称密钥算法对网上数据进行加密、解密和数字签名，确保网上交易的保密性、真实性、完整性和不可识别性。设备虽小，但技术含量极高。该产品采用国际领先的信息安全技术，核心硬件模块采用智能卡CPU芯片，内部结构由CPU、加密逻辑、RAM、ROM、EEPROM、I/O组成，是一款具有安全系统的小型计算机。除了硬件，安全的实现完全依赖于技术含量很高的智能卡芯片操作系统(COS)，它和DOS、WINDOWS等操作系统一样，管理着与信息安全密切相关的各种数据、密钥、文件，控制着各种安全服务。USBKey有硬件真随机数生成器，密钥完全在硬件中生成和存储，可以保证密钥不离开硬件，硬件提供的加解密算法完全在加密硬件中运行。 　　

　　二、工作原理 　　

　　u盾也是移动数字证书，存储的是你的个人数字证书，无法读取。同样，银行也会记录你的数字证书。 　　

　　当您尝试进行网上交易时，银行会向您发送由时间字符串、地址字符串、交易信息字符串和防重放攻击字符串组成的加密字符串A。你的u盾会根据你的个人证书对A串进行不可逆操作获得B串，并将B串发送到银行。银行也将同时执行不可逆操作。如果银行的计算结果和你的一致，你就被认为是合法的，交易就可以完成了。如果不是，你会被认为不是。 　　

　　(理论上，不同的字符串A不会产生相同的字符串B，即一个字符串A对应一个唯一的字符串B；但是字符串B和字符串A无法获取你的数字证书，u盾不可读，所以没人能获取你的数字证书。而且银行每次都会发送不同的防重放字符串(随机字符串)和时间字符串，所以当一笔交易完成后，刚刚发送的B字符串就不再有效了。综上所述，u盾理论上是绝对安全的。注意，理论上，伪造的概率大约是2的1/80。) 　　

　　u盾的原理非常类似于TLS(SSL)或者其他使用RSA的双向证书验证方式。以下步骤可能与u盾的实际实现有所不同，但本质是一样的： 　　

　　-银行先给你一个'休克'，里面包含随机数和随机数的哈希，都是用公钥加密的，这样只有你才能解密'休克' 　　

　　-你计算随机数的HASH，当和私钥解出来的HASH相同时，就可以确认银行的身份了。 　　

　　-接下来，用一个只有你和银行知道的算法，用这个随机数和其他一些信息生成一个‘响应’和相应的哈希，然后用私钥加密，发回给银行。(此时，银行也使用相同的算法来计算“响应”) 　　

　　-银行用公钥解密，并验证哈希是否正确。接下来，银行比较两个“对应”的是否相同。如果它们是相同的，客户的身份也被确认。至于私钥的保密问题，u盾会完成。u盾的控制芯片设计为只写证书，不读证书，所有使用证书的操作都在u盾中进行。所以操作结果只能从u盾读取。 　　

　　ps: 　　

　　与登录HTTPS网站不同，HTTPS在TLS中握手时，只要服务器的身份验证成功就可以完成握手。 　　

　　接下来，使用前面的“随机数”导出对称加密算法的密钥，并开始加密链路。 　　

　　(一)u盾安全措施 　　

　　1.硬件PIN码保护 　　

　　u盾采用基于物理介质的个人客户端证书，建立基于公钥PKI技术的个人证书认证体系(PIN码)。黑客需要获得用户的u盾硬件和用户的PIN码才能登录系统。即使用户的PIN码泄露，u盾没有丢失，合法用户的身份也不会被假冒。如果用户u盾丢失，其他人不知道用户的PIN码，就无法冒充合法用户的身份。 　　

2.安全的密钥存放

U盾的密钥存储于内部的智能芯片中，用户无法从外部直接读取，对密钥文件的读写和修改都必须由U盾内部的CPU调用相应的程序文件执行，从而U盾接口的外面，没有任何一条指令能对密钥区的内容进行读取、修改、更新和删除，这样可以保证黑客无法利用非法程序修改密钥。

3.双密钥密码体制

为 了提高交易的安全，U盾采用了双钥密码体制保证安全性，在U盾初始化的时候，先将密码算法程序烧制在ROM中，然后通过产生公私密钥对的程序生成一对公私密钥，公私密钥产生后，密钥可以导出到U盾外，而私钥则存储于密钥区，不允许外部访问。进行数字签名时以及非对称解密运算时，凡是有私参与的密码运算只 在芯片内部即可完成，全程私钥可以不出U盾介质，从而来保证以U盾为存储介质的数字证书认证在安全上无懈可击。

4.硬件实现加密算法

U盾内置CPU或智能卡芯片，可以实现数据摘要、数据加解密和签名的各种算法，加解密运算在U盾内进行，保证了用户密钥不会出现在计算机内存中。

(二) U盾进行银行和客户身份的双向认证

1、基于冲击-响应认证模式

USB Key内置单向散列算法（RSA），预先在USB Key和服务器中存储一个证明用户身份的密钥，当需要在网络上验证用户身份时，先由客户端向服务器发出一个验证请求。服务器接到此请求后生成一个随机数回 传给客户端PC上插着的USB Key，此为“冲击”。USB Key使用该随机数与存储在USB Key中的密钥进行RSA运算得到一个运算结果作为认证证据传送给服务器，此为“响应”。与此同时，服务器使用该随机数与存储在服务器数据库中的该客户密 钥进行RSA运算，如果服务器的运算结果与客户端传回的响应结果相同，则认为客户端是一个合法用户。

2.基于PKI的数字证书的认证模式

PKI（Public Key Infrastructure）即公共密钥体系，即利用一对互相匹配的密钥进行加密、解密。一个公共密钥（公钥，public key）和一个私有密钥（私钥，private key）。其基本原理是：由一个密钥进行加密的信息内容，只能由与之配对的另一个密钥才能进行解密。公钥可以广泛地发给与自己有关的通信者，私钥则需要十 分安全地存放起来。

每个用户拥有一个仅为本人所掌握的私钥，用它进行解密和签名；同时拥有一个公钥用于文件发送时加密。当发送一份保密文件时，发送方使用接收方的公钥对数据 加密，而接收方则使用自己的私钥解密，这样，信息就可以安全无误地到达目的地了，即使被第三方截获，由于没有相应的私钥，也无法进行解密。

冲击响应模式可以保证用户身份不被仿冒，但无法保证认证过程中数据在网络传输过程中的安全。 而基于PKI的“数字证书认证方式”可以有效保证用户的身份安全和数据传输安全。数字证书是由可信任的第三方认证机构――数字证书认证中心 （Certficate Authority, CA）颁发的一组包含用户身份信息（密钥）的数据结构，PKI体系通过采用加密算法构建了一套完善的流程，保证数字证书持有人的身份 安全。而使用USB Key可以保障数字证书无法被复制，所有密钥运算在USB Key中实现，用户密钥不在计算机内存出现也不在网络中传播，只有USB Key的持有人才能够对数字证书进行操作，安全性有了保障。由于USB Key具有安全可靠，便于携带、使用方便、成本低廉的优点，加上PKI体系完善的数据保护机制，使用USB Key存储数字证书的认证方式已经成为目前主要的认证模式。

(三) U盾的交易过程

使用U盾前，一般都要安装驱动，使U盾能正常工作。另 外安装数字证书认证身份。当用户需要交易向银行提交订单要支付的时候，这时要验证用户的身份，系统提 示用户插入U盾，并输入U盾的密码，系统会在后台验证，用户看不到过程，一经验证通过，用户就可以使用继续输入网上支付密码和验证码，验证都正确后交易就 完成 。有了U盾，交易就是很安全的，可以说是无懈可击。