技术交流支付二代信息安全及其代收付实现

技术交流 - 二代支付信息安全及其代收付实现
李潜德
2012.7.30
广州金电图腾软件有限公司

问题域

• 什么是电子信息安全
• 支付二代改进了什么
• 改进的理论支持是什么
• 该理论支持有何实现
• 如何学习该实现
• 该实现如何应用到代收付

电子信息安全

1. 确保电子信息在传输、存取和处理过程中，保持其保密性、完整性和可用性，并实现鉴别、授权
、访问控制，抗否认性及可服务性等安全功能。
2. 基本内容：实体安全、运行安全、信息资产安全、人员安全
3. 保证措施：机构安全制度建设（其中密钥管理：生成、存储保护、备份恢复、分发装载、使用更换
、销毁删除、归档终止）；相关法律、法规、标准。

从支付接口看安全 - 支付一代
证明接收者能够核实发送者发送了这样的消息，而且只发送了一次。

全国押（还是地方？）密钥 -> 产生 MAC 。
加押字串包含流水号。

1. 完整 - 能够确保消息不被修改 -- OK
2. 鉴别 - 能够确认消息的发送者身份 -- NO
3. 防抵赖 - 能够防止消息发送者抵赖 -- NO
4. 防抵赖 - 能够保证消息不被重放 -- OK

从支付接口看安全 - 支付二代
数字签名。
加签字串包含流水号。

1. 完整 - 能够确保消息不被修改 -- OK
2. 鉴别 - 能够确认消息的发送者身份 -- OK
3. 防抵赖 - 能够防止消息发送者抵赖 -- OK
4. 防抵赖 - 能够保证消息不被重放 -- OK

公钥基础设施（ PKI ）

公钥基础设施是由公
开密钥密码技术、数
字证书、证书认证中
心和关于公开密钥的
安全策略等基本成分
共同组成，管理密钥
和证书的系统或平台
。
RSA ：公开密钥密码
技术中的一种。

数字证书认证机构（ CA,
Certificate Authority ）

负责发放和管理数字证书的权威机构，并作为电子商务交易中受信任的第三方，承担公钥体系中公钥的
合法性检验的责任。

CA 也拥有一个证书（内含公钥）和私钥。网上的公众用户通过验证 CA 的签字从而信任 CA ，任何人
都可以得到 CA 的证书（含公钥），用以验证它所签发的证书。

数字证书
证书实际是由证书签证机关（ CA ）签发的
对用户的公钥的认证。包含用户的信息，用
户的公钥，还有 CA 中心对该证书里面的信
息的签名。

常用证书文件后缀名
.cer,.crt,.der - 二进制的 DER 文件格式，不包
含私钥
.pem - 对二进制的 DER 文件格式再用
Base64 编码后的文件，不包含私钥
.p7b,.p7c - PKCS#7 证书格式，仅包含证书
和 CRL 列表信息，不包含私钥
.pfx,p12 - KCS#12 文件 , 包含证书（公钥
）和私钥（受密码保护），以及完整的证书
链信息

证书链 (Certificate Chain)

证书链由两个环节组成—信任锚（ CA 证书）环节和
已签名证书环节。自我签名的证书仅有一个环节的长
度—信任锚环节就是已签名证书本身。

证书链可以有任意环节的长度，所以在三节的链中，
信任锚证书 CA 环节可以对中间证书签名；中间证书
的所有者可以用自己的私钥对另一个证书签名。

可以遍历证书链以验证有效性，有效的证书链就构成
了信任链。

根证书
根证书是 CA 认证中心给自己颁发的证书 , 是信任
链的起始点。

安装根证书意味着对这个 CA 认证中心的信任，表
明您对该根证书以下所签发的证书都表示信任，而
技术上则是建立起一个验证证书信息的链条，证书
的验证追溯至根证书即为结束。

证书吊销列表
CRL 一定是被 CA 所签署的，可以使用与签发证书相同的私钥，也可以使用专门的 CRL 签发私钥。 CRL
中包含了被吊销证书的序列号。

证书具有一个指定的寿命，但 CA 可通过称为证书吊销的过程来缩短这一寿命。 CA 发布一个证书吊销
列表 (CRL) ，列出被认为不能再使用的证书的序列号。

OpenSSL 简介 - 概览

• 功能丰富且自包含的开源安全工具箱
• 以 C 语言为开发语言

OpenSSL 简介 - 关注功能
• 非对称加解密算法
• 数字证书编解码
• 数字证书验证
• PKCS7 标准实现
• PKCS12 个人数字证书格式实现

OpenSSL 简介 - 学习方法

• Apps 包含工具源码
• Demos 包含范例源
码

OpenSSL 应用 - 初始结束
• 初始化
OpenSSL_add_all_algorithms();
ERR_load_crypto_strings();

• 结束
EVP_cleanup();
CRYPTO_cleanup_all_ex_data();
ERR_remove_state(0);
ERR_free_strings();

OpenSSL 应用 - 错误处理

• 打印当前错误
ERR_print_errors_fp (gf_log_ptr);

OpenSSL 应用 - 内存分配

• 可以记录内存的分配与释放
• 可以基于记录将内存泄露的情况打印出来

OpenSSL 应用 - 内存分配
• 打开内存跟踪记录
CRYPTO_malloc_debug_init();
CRYPTO_set_mem_debug_options(V_CRYPTO_MDEBUG_ALL);
CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_ON);

• 申请内存
gs_msg_buf = OPENSSL_malloc(MSG_MAX_LEN);

• 释放内存
OPENSSL_free(gs_msg_buf);

• 打印内存泄露
CRYPTO_mem_leaks_fp(arch_trc_get_trc_file());

[13:12:54] 3156 file=digest.c, line=305, thread=3764460, number=104, address=1102B9FB0
[13:11:07] 383 file=mbfe2_acore_app.c, line=222, thread=3764460, number=6291456, address=1102C4FB0
6291560 bytes leaked in 2 chunks

OpenSSL 应用 - 抽象 IO

• 对常见 IO 的抽象封装
• 可以组成管道

OpenSSL 应用 - 抽象 IO- 内存 IO

• 从内存中构建 IO
inData = BIO_new_mem_buf(s_x509_pem, strlen(s_x509_pem));

• 在其他函数中使用该 IO
x509 = PEM_read_bio_X509(inData, NULL, NULL, NULL);

• 释放该 IO
BIO_free_all(inData);

OpenSSL 应用 - 抽象 IO- 嵌套 IO

• 从内存中构建 IO
out = BIO_new(BIO_s_mem());

• 创建嵌套 IO
b64 = BIO_new(BIO_f_base64());
out = BIO_push(b64, out);

• 释放该 IO
BIO_free_all(out);

OpenSSL 应用 -PEM
• Privacy Enhanced Mail ， OpenSSL 的默认信
息存放方式
• 包含如下信息
1) 内容类型
2) 头信息
3) 信息体

OpenSSL 应用 -PEM
• CFCA 根证书
-----BEGIN CERTIFICATE-----^M
MIICvDCCAiWgAwIBAgIEPPx1qzANBgkqhkiG9w0BAQUFADAgMQswCQYDVQQGEwJD^M
TjERMA8GA1UEChMIQ0ZDQSBSQ0EwHhcNMDIwNjA0MDczOTIwWhcNMjIwNjA0MDgw^M
OTIwWjAgMQswCQYDVQQGEwJDTjERMA8GA1UEChMIQ0ZDQSBSQ0EwgZ8wDQYJKoZI^M
hvcNAQEBBQADgY0AMIGJAoGBALjj9EbWFRz6rj4a42KpSB+jPqoHnkjmr3S69P4A^M
icz9r6ZfFat1SvjJAG4XjB69ejGczrP2Acp3JVyH3jDMXSa4EfEfw/Erom1ILaWy^M
jKTl/Cs78oJMjGyiZT5CJ14gH6o9rVYMEr2FjH6a7SJKJ/P/YBiQzNh6h97gynIy^M
J5ChAgMBAAGjggEBMIH+MBEGCWCGSAGG+EIBAQQEAwIABzBCBgNVHR8EOzA5MDeg^M
NaAzpDEwLzELMAkGA1UEBhMCQ04xETAPBgNVBAoTCENGQ0EgUkNBMQ0wCwYDVQQD^M
EwRDUkwxMCsGA1UdEAQkMCKADzIwMDIwNjA0MDczOTIwWoEPMjAyMjA2MDQwODA5^M
MjBaMAsGA1UdDwQEAwIBBjAfBgNVHSMEGDAWgBQAmjTyUflTFGF0bnKhBt7HgXAb^M
vDAdBgNVHQ4EFgQUAJo08lH5UxRhdG5yoQbex4FwG7wwDAYDVR0TBAUwAwEB/zAd^M
BgkqhkiG9n0HQQAEEDAOGwhWNi4wOjQuMAMCBJAwDQYJKoZIhvcNAQEFBQADgYEA^M
Jv+gsBZv4egVVt7qPYUM8M0rfT2TjUd/vm7l7kmfGHLz2hJR2fMhgMXo8sxPBA6D^M
L3ZW08X+UA5Gsa34enwtkDEVTe1Nvpz6L+W1C9hWpzyKsK0HQbrC5xTLAcEl7nlt^M
Zb/JN44RbcevYcdAt3SyOAaoOtGljBQwFI0TFdMwHrg=^M
-----END CERTIFICATE-----^M

OpenSSL 应用 -PEM- 证书
• 读取证书
x509 = PEM_read_bio_X509(inData, NULL, NULL, NULL);

• 保存证书
err = PEM_write_bio_X509(bMem, x509);

OpenSSL 应用 - 证书
• 从证书获取公钥
pubkey=X509_get_pubkey(x509);

• 从证书获取颁发者
name = X509_get_issuer_name(signer);

• 释放证书结构
X509_free(g_x509);

OpenSSL 应用 - 证书仓库
• 用于简化证书链等操作

• 搭建证书仓库
g_X509_store = X509_STORE_new();
• 设置检查所有证书是否撤销
X509_STORE_set_flags(g_X509_store, X509_V_FLAG_CRL_CHECK);
• 设置证书链检查深度
X509_STORE_set_depth(g_X509_store, 10);
• 设置回调函数，在回调函数中检查是否忽略错误
X509_STORE_set_verify_cb_func(g_X509_store, _verify_callback);

• 指定证书搜索方法
lookup=X509_STORE_add_lookup(g_X509_store, X509_LOOKUP_hash_dir());
• 指定证书来源
sprintf(szCACertFileName, "%s/keystore/cacerts", g_home);
err = X509_LOOKUP_add_dir(lookup,szCACertFileName,X509_FILETYPE_PEM);

OpenSSL 应用 -PKCS12

• 一种交换数字证书的加
密标准
• 用于描述个人身份信息
用户公钥、私钥、证书等

• 读取 PKCS12 信息
p12 = d2i_PKCS12_fp(fp, NULL);
• 解析 PKCS12 信息
PKCS12_parse(p12, gf_PKCS12Password, &g_privkey, &g_x509, NULL)
• 释放 PKCS12 内部结构
PKCS12_free(p12);

OpenSSL 应用 -EVP

• 对编解码、摘要、加解密等提供统一函数
入口

OpenSSL 应用 -EVP-Base64
• 定义并初始化编码上下文
EVP_ENCODE_CTX ectx;
EVP_EncodeInit(&ectx);

• 不断进行编码输出
EVP_EncodeUpdate(&ectx, t, &ebuflen, f, n);

• 结束编码
EVP_EncodeFinal(&ectx, t+ebuflen, &ebuflen);

• 定义并初始化解码上下文
EVP_ENCODE_CTX ectx;
EVP_DecodeInit(&ectx);

• 不断进行解码输出
EVP_DecodeUpdate(&ectx, t, &ebuflen, f, n);

• 结束解码
EVP_DecodeFinal(&ectx, t+ebuflen, &ebuflen);

• 直接编码
EVP_EncodeBlock(signB64,sign,signLen);

• 直接解码
len = EVP_DecodeBlock(sign, signB64, strlen(signB64));

• 最大区别
第一种每 64 位会自动加上换行符 (n) ，方便阅读。
第二种一长串输出。

OpenSSL 应用 -EVP-MD5
• 计算 MD5
err = EVP_Digest(pDetailBgn, pTmp - pDetailBgn, md, NULL, EVP_md5(), NULL);

OpenSSL 应用 -EVP- 裸签
• 裸签
EVP_MD_CTX md_ctx;
EVP_SignInit (&md_ctx, EVP_sha1());
EVP_SignUpdate (&md_ctx, pOrgData, nOrgDataSize);
signDataSize = *pSignDataSize;
err = EVP_SignFinal (&md_ctx, pSignData, &signDataSize, g_privkey);
EVP_MD_CTX_cleanup(&md_ctx);

OpenSSL 应用 -EVP- 裸验签
• 裸验签
EVP_MD_CTX md_ctx;
EVP_VerifyInit(&md_ctx, EVP_sha1());
EVP_VerifyUpdate(&md_ctx, pOrgData, nOrgDataSize);
err = EVP_VerifyFinal (&md_ctx, pSignData, nSignDataSize, pubkey);

OpenSSL 应用 -EVP- 其他
• 释放公私钥
EVP_PKEY_free(g_privkey);


• 加密消息的语法标准，由 RSA 安全体系在公钥加密系统中
交换数字证书产生的一种加密标准。

• P7 分离式签名
p7 = PKCS7_sign(g_x509, g_privkey, NULL, in, PKCS7_DETACHED | PKCS7_NOATTR);
• 获取 P7 字串
err = i2d_PKCS7_bio(out,p7);
• 释放 P7 内部结构
PKCS7_free(p7);

• 从 P7 字串得到 P7 内部结构
p7 = d2i_PKCS7_bio(inSign, NULL);
• 验证
err = PKCS7_verify(p7, NULL, g_X509_store, inData, NULL, 0);
• 释放 P7 内部结构
PKCS7_free(p7);

OpenSSL 工具 -CRL 格式转换

从 DER 格式转换到 PEM 格式
openssl crl -inform DER -in crl.crl -outform PEM -out crl.pem

OpenSSL 工具 - 证书格式转换

从 DER 格式转换到 PEM 格式
openssl x509 -inform DER -in der.cer -outform PEM -out pem.cer

代收付实现 - 登录 - 接口

序加签
或报文要素 <XML Tag> 属性类型备注
号要素

Message root <LoginReq> [1..1] LoginRequest

GroupHeader <GrpHdr> [1..1] 【业务头】 √

LoginInformation <LoginInf> [1..1]

--LoginOperationType
<LoginOprTp> [1..1] LoginOperationTypeCode 禁止中文 √
操作类型

代收付实现 - 登录 - 接口
加签
序号 OR 要素名称 XML Tag 属性类型备注
要素

MessageIdentification
报文标识号
<MsgId> [1..1] Max35Text 禁止中文 √
CreationDateTime
报文发送时间
<CreDtTm> [1..1] ISODateTime 禁止中文 √
InstructingParty <InstgPty> [1..1]

--InstructingDirectParty
发起直接参与机构
<InstgDrctPty> [1..1] Max14Text 禁止中文 √
--InstructingParty
发起参与机构
<InstgPty> [1..1] Max14Text 禁止中文 √
InstructedParty <InstdPty> [1..1]

--InstructedDirectParty
接收直接参与机构
<InstdDrctPty> [1..1] Max14Text 禁止中文 √
--InstructedParty
接收参与机构
<InstdPty> [1..1] Max14Text 禁止中文 √
SystemCode
系统编号
<SysCd> [1..1] SystemCode 禁止中文 √
Remark
<Rmk> [0..1] Max256Text 允许中文
备注

代收付实现 - 登录 - 配置加签报
文
static MSGSIGNMAPPING msgSignMapping[] =
{
….
/* 签到签退请求报文 */
{ "ccms.805.001.02", 1, NULL, xmlEntry_ccms_805},
….
};

代收付实现 - 登录 - 配置加签要
素
/* 签到签退请求报文 */
static XML_PATH_ENTRY xmlEntry_ccms_805[] =
{
{"/Document/LoginReq/GrpHdr/MsgId", "", ""},
{"/Document/LoginReq/GrpHdr/CreDtTm", "", ""},
{"/Document/LoginReq/GrpHdr/InstgPty/InstgDrctPty","", ""},
{"/Document/LoginReq/GrpHdr/InstgPty/InstgPty","", ""},
{"/Document/LoginReq/GrpHdr/InstdPty/InstdDrctPty","", ""},
{"/Document/LoginReq/GrpHdr/InstdPty/InstdPty","", ""},
{"/Document/LoginReq/GrpHdr/SysCd","", ""},
{"/Document/LoginReq/LoginInf/LoginOprTp","", ""},
{"","", ""}
};

代收付实现 - 登录 - 报文实例
{H:02906581000018 BEPS BEPS20120425175450XMLccms.805.001.02 2012042
5MF100000001220120425MF10000000123U }^M
{S:GHR4geKYh5mtnu9yEjrxpfX7inV7FyFHp0ErN2yI4bl/DJvn1udv/o2QeTpfh7+mLLhm2TQi5oX4AxjzdcqFhQE8uB1mfWSGgjJjcFOWbPXa10XLBxSuYMm/tFWdc38uJHBzFuX6wYogsaiXLmQV5bvkU5
18MEpQwZBTz5ZvjMU=}^M
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>^M
<Document xmlns="urn:cnaps:std:ccms:2010:tech:xsd:ccms.805.001.02" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">^M
<LoginReq>^M
<GrpHdr>^M
<MsgId>2011110901000004</MsgId>^M
<CreDtTm>2012-04-25T17:54:50</CreDtTm>^M
<InstgPty>^M
<InstgDrctPty>906581000018</InstgDrctPty>^M
<InstgPty>906581000018</InstgPty>^M
</InstgPty>^M
<InstdPty>^M
<InstdDrctPty>NT00</InstdDrctPty>^M
<InstdPty>NT00</InstdPty>^M
</InstdPty>^M
<SysCd>BEPS</SysCd>^M
<Rmk> 骞垮穅揲 ^ 佣琛 ^ 嚏 ^ 缘瀛 ^ 戌籢隅甞卒腑蹇 ^ 娩唬鎊远浠 ^ 劐癪祥葭錨劝绛鹃 ^ 繼 /Rmk>^M
</GrpHdr>^M
<LoginInf>^M
<LoginOprTp>OT00</LoginOprTp>^M
</LoginInf>^M
</LoginReq>^M
</Document>^M

代收付实现 - 登录 - 报文加签串

[

代收付实现 - 裸签名
int RawSign(int nSocketFd, unsigned char* pOrgData, int nOrgDataSize, char* sCertDN, unsigned char* pSignData, int*
pSignDataSize)
{
….
/* 用私钥对数据进行裸签 */
EVP_SignInit (&md_ctx, EVP_sha1());
EVP_SignUpdate (&md_ctx, pOrgData, nOrgDataSize);
signDataSize = *pSignDataSize;
err = EVP_SignFinal (&md_ctx, pSignData, &signDataSize, g_privkey);
/* 释放资源，避免内存泄露 */
….

* pSignDataSize = signDataSize;
return (0);
}

代收付实现 - 函数调用链

代收付实现 - 继续了解

可参考的独立程序

SecureDemo

SecureTool

SVN 路径： http://56.16.32.156:8001/svn/code/mbfe2/Source/Main/src/app/secure

参考资料
• 《 openssl 编程 .pdf 》 - 赵春平
• mbfe2dev - 金电图腾
• openssl-0.9.8u.tar.gz - www.openssl.org
• 公钥密码技术讲义 - 四川大学计算机网络与安全研究所
• 信息安全与加密解密核心技术 - 黄元飞
• 百度百科
• 维基百科
• 二代接口文档

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