基于XML的多方數(shù)據(jù)通信安全模型研究

標簽：XML  多方數(shù)據(jù)通信

1 引言

雙重簽名可以延伸到保證在任何一個事務處理過程中三方安全地傳輸信息的一種技術,用與三方通信時的身份認證和信息完整性、交易防抵賴的保護。雙重簽名除了在應用范圍可以延伸,擴展此技術的原理可以應用到保護一個業(yè)務鏈在處理事務過程中多方安全地傳輸信息,用來保證多方通信時的身份驗證和信息完整性、交易防抵賴的保護。

經(jīng)過對雙重簽名技術的兩輪擴展后本文提出整體簽名技術(UnitedSignature)。它繼承和發(fā)揚雙重簽名技術的特點,適用于如下應用情景:現(xiàn)有一個多方業(yè)務鏈,由多個通信方:A,B,C,D,E,…,X,…組成,其中A為業(yè)務發(fā)起方,這個業(yè)務發(fā)起方在處理業(yè)務時需要提供給其它各方信息,這些信息組成一個信息流,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。在這個業(yè)務鏈的模型如下圖:

2基于整體簽名的多方通信安全模型

本文采用數(shù)字信封技術對所要發(fā)送給各業(yè)務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程如下:

2.1A端發(fā)出業(yè)務請求,產(chǎn)生發(fā)送給參與業(yè)務的B, C, D, EX,…的敏感信息,記為Tnfo(A-B) , Tnfo(A-C) , Tnfo (A-D) , Tnfo(A-E) ,…、Info(A-X) ,…,并且對這些敏感信息進行安全處理。

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)務上家轉發(fā)。

2.3信息的解密及驗證

3 XML整體簽名技術

3.1XML整體簽名技術的特點

XML整體簽名技術包括兩個方面:將整體簽名技術應用于保護XML數(shù)據(jù)的安全,以及用XML來作為整體簽名加密技術的數(shù)據(jù)傳輸和交換的載體。這兩個方面相互作用,所以要從這兩個方面來討論XML整體簽名技術的特點:

3.1.1 將整體簽名技術應用于保護XML的安全同樣可以發(fā)揮該加密技術整體簽名、部分驗證的技術特點。業(yè)務鏈的XML信息發(fā)送方對所有提供給其他業(yè)務方的XML敏感數(shù)據(jù)進行基于整體簽名技術的安全處理,而這些接收方可以解密提供給自己那部分XML數(shù)據(jù)密文,并通過驗證整體簽名來確定所得到的XML數(shù)據(jù)明文的數(shù)據(jù)確認性、完整性和不可否認性,這樣可以增強XML業(yè)務鏈的業(yè)務處理效率,并且使得消息的發(fā)送方只需要和其中某個特定的上游業(yè)務方交互,而無須考慮這些上游業(yè)務方之間的交互,因為信息可以互相轉發(fā)并目_轉發(fā)過程是安全的,而且能夠排除多次轉發(fā)過程中的業(yè)務處理錯位的可能性。

3.1.2 XML是一種用來描述數(shù)據(jù)的標記語言,具有對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一描述的強大功能;XML語言具有平臺無關性的特點,可以摒棄由于通信各方的平臺異構所帶來的不良影響;XML語言自身具有結構化特征,可以在同一個XML文檔中攜帶所有的信息,減少交互的復雜度,提高效率;XML語言具有很好的可擴展性,使得XML語言非常的靈活。

3.2 XML整體簽名的處理過程

3.2.1 XML整體簽名的產(chǎn)生

(1)構建SubDigest元素(這個過程是個循環(huán)的過程)

(2)將各個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(shù)據(jù)密文,遵從XML加密規(guī)則來構建EncryptedData元素并替換數(shù)據(jù)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SubDigest元素的To屬性值找到本業(yè)務方應處理的那些SubDigest元素。b. 通過SubDigest元素的DigestInfo子元素的DigestReference元素得到被計算摘要的數(shù)據(jù)對象。其間,要通過DigestReference的URI屬性表示的數(shù)據(jù)對象引用和子元素ds:Transforms元素表示的轉換列表得到目標數(shù)據(jù)對象(若有解密轉換,需要對EncryptedData元素解密)。c. 根據(jù):Digest元素所給出的規(guī)范化算法規(guī)范化上面所得的數(shù)據(jù)對象,并根據(jù)Digest元素給出的摘要算法計算規(guī)范化后的數(shù)據(jù)對象的摘要值。d. 用此摘要值替換DigestValue元素的內(nèi)容。

(2) 驗證ds:Signaure元素

以上討論了XML整體簽名的處理規(guī)則,包括XML整體簽名文檔的產(chǎn)生與驗證。

處理規(guī)則中要涉及到XML加密/解密和XML簽名/驗證,這些過程的處理規(guī)則符合W3C XML加密規(guī)范和XML簽名規(guī)范。

4 系統(tǒng)的功能結構

5XML加密簽名層

5.1數(shù)據(jù)對象讀取模塊

在XML整體簽名過程中,獲取數(shù)據(jù)對象的要求貫穿整個處理過程的始終。其中,處理子摘要信息時對DigestReference元素進行處理從而讀取被計算摘要數(shù)據(jù)對象、處理簽名信息時對Reference元素進行處理從而讀取子摘要連接值的數(shù)據(jù)對象、處理加密信息時對CipherReference元素進行處理從而讀取密文數(shù)據(jù)對象,這些都是XML整體簽名中數(shù)據(jù)對象讀取的典型,分為兩個步驟: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(shù)據(jù)對象讀取時要處理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/解密處理過程中涉及到三個角色:應用程序--提出加密實現(xiàn)的請求,并提供加密/解密處理所必需的數(shù)據(jù)和變量;加密器--XML文檔加密的實現(xiàn);解密器--XML加密文檔解密的實現(xiàn)。

W3C加密規(guī)范所描述的XML加密的處理過程如下:(1)選擇加密的算法;(2)獲取并表示密鑰;(3)加密數(shù)據(jù);(4)構建EncryptedType(EncryptedData或者EncryptedKey)元素;(5)處理EncryptedData元素。

6 總結

本文在對現(xiàn)有的XML安全規(guī)范做了分析研究后,針對基于XML網(wǎng)絡通信技術的業(yè)務鏈的多方通信過程中XML數(shù)據(jù)安全問題,提出了一種XML安全技術一一XML整體簽名技術,并圍繞實現(xiàn)XML整體簽名這一目的,在分析了XML整體簽名、XML簽名規(guī)范和XML加密規(guī)范這三者關系的基礎上設計了XML的多方通信安全系統(tǒng),實現(xiàn)了XML基本加密簽名和XML整體簽名。