网络的发展，出现了电子商务，并且迅速地发展。电子商务有着无比的优越性：方便，高效，快速，经济等，被人们推崇。但涉及到钱的问题，所以对安全很明感，必须要有一整套的安全措施来保障交易的安全。传统的安全保障措施就是用户名和密码，显而易见，这是很不安全的。IC卡是一种内置集成电路的芯片，芯片中存有与用户身份相关的数据。IC卡由专门的设 备生产，是不可复制的硬件。IC卡由合法用户随身携带，登录时必须将IC卡插入专用的读卡器读取其中的信息，以验证用户的身份。简单易行,但容易被留驻内存的木马或网络监听等黑客技术窃取。
现在的网络支付中存在着很多缺陷：(1) 网络数据流的：在用户和银行交易的过程中，被第三方通过各种方法截获数据流，分析数据中的信息从而得到用户的信息。(2) 木马的窃听：用户电脑中了病毒或者木马之后，电脑被监听，用户和银行交易的信息被木马记录，用户的信息就这样被盗了。(3) 穷举攻击：攻击者使用有意义的数字作为密码来不断尝试持卡人的密码。如果持卡人的密码是未经过改动的初始密码或一个特殊、容易被分析的数字，则密码很容易被攻击者穷举出来。(4) 网络钓鱼：第三方利用银行的身份给用户发信息，要求用户提供账号和密码，如果用户提供了的话就泄露了自己的信息了。或者是第三方假冒银行或者交易的网站， 对没有认真辨别的情况下，用户很容易上当从而泄露自己的信。
U盾的出现就是解决上面所说的安全问题。
一、什么是U盾
U盾，即工行2003年推出的客户证书USBkey，是工商银行为客户提供的办理网上银行业务的高级别安全工具。它是一个带智能芯片、形状类似于闪存的实物硬件，时刻保护着您的网上银行资金安全。从技术角度看，U盾是用于网上银行电子签名和数字认证的工具，它内 置微型智能卡处理器，基于PKI技术，采用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、完整性和不可否 认性。它设备虽然小巧，但技术含量极高。该产品采用了目前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及加密逻辑、 RAM、ROM、EEPROM和I/O五部分组成，是一个具有安全体系的小型计算机。除了硬件，安全实现完全取决于技术含量极高的智能卡芯片操作系统 (COS)，该操作系统就象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、密钥和文件，并控制各种安全服务。USBKey 具有硬件真随机数发生器，密钥完全在硬件内生成，并存储在硬件中，能够保证密钥不出硬件，硬件提供的加解密算法完全在加密硬件内运行。
二、工作原理
U盾又作移动数字证书，它存放着你个人的数字证书，并不可读取。同样，银行也记录着你的数字证书。
当你尝试进行网上交易时，银行会向你发送由时间字串，地址字串，交易信息字串，防重放攻击字串组合在一起进行加密后得到的字串A，你的U盾将跟据你的个人证书对字串A进行不可逆运算得到字串B，并将字串B发送给银行，银行端也同时进行该不可逆运算，如果银行运算结果和你的运算结果一致便认为你合法，交易便可以完成，如果不一致便认为你不合法，交易便会失败。
( 理论上，不同的字串A不会得出相同的字串B，即一个字串A对应一个唯一的字串B; 但是字串B和字串A无法得出你的数字证书，而且U盾具有不可读取性，所以任何人都无法获行你的数字证书。并且银行每次都会发不同的防重放字串(随机字串)和时间字串，所以当一次交易完成后，刚发出的B字串便不再有效。综上所述，理论上U盾是绝对安全的。注意是理论上发生伪造概率大约为2的80次方分之一。)
U盾的原理很类似于双向认证的TLS(SSL)或者其它用到RSA的双向证书验证手段，以下步骤可能和U盾实际执行的有所区别，但本质相同：
–银行先给你一个”冲击”，它包含了随机数，以及该随机数HASH，它们都由公钥加密，这样就可以保证只有你能解密这个”冲击”
–你计算该随机数的HASH，并和用私钥解出的HASH，两者相同后，便可确认银行的身份
–接下来，以一个只有你和银行知道的算法，利这个随机数和一些其它信息，生成”响应”和相应的HASH，再用私钥加密后发回银行。(此时银行也以相同的算法计算该”响应”)
–银行用公钥解密，并验证HASH正确，接下来银行比较两个”相应”是否相同，相同的话客户的身份也确认了，至于私钥的保密性由U盾来完成。U盾的控制芯片被设计为只能写入证书，不能读取证书，并且所有利用证书进行的运算都在U盾中进行。所以，只能从U盾读出运算结果。
ps:
和平常登录HTTPS网站不一样的是，一般HTTPS在TLS握手时，只要验证服务器身份成功便可完成握手。
接下来以前面的”随机数”导出对称加密算法的密钥，开始加密链接
（一）U盾的安全措施
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1.硬件PIN码保护
U 盾采用了使用以物理介质为基础的个人客户证书，建立基于公钥PKI技术的个人证书认证体系(PIN码)。黑客需要同时取得用户的U盾硬件以及用户的 PIN码，才可以登录系统。即使用户的PIN码泄露，U盾没有丢失，合法用户的身份就不会被仿冒，如果用户U盾丢失，其他人不知道用户的PIN码，这也是 无法假冒合法用户的身份。
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。
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