收稿日期:2007-10-29电子商务签名、加密中间件的一种Java 实现方式
刘梦飞1),2)
(1)山东师范大学管理与经济学院,250014，济南;　2)山东英才职业技术学院计算机学院,250104，济南∥30岁，女，讲师)摘要　对电子商务中涉及信息安全的操作进行了讨论，设计了中间件层次构架，并在此基础上实现了签名、加密中间件，从
而通过硬件设备提高电子商务的效率并降低了开发难度.
关键词　
中间件;　电子商务;　Applet ;　CryptoAPI ;　SunMSCAPI 中图分类号　TP 309
1　开发背景
随着因特网的普及程度越来越高，电子商务已经迅猛的发展起来.电子商务是采用数字化电子方式进行商务数据交换，开展商务业务活动.电子商务系统就是商务活动的各方，包括商家、消费者、银行或金融机构、信息公司或证券公司和政府等，利用计算机网络技术全面实现在线交易电子化的过程.由于电子商务在Internet 等网络上进行，因此信息传输的安全性是电子商务要解决的首要问题.
电子商务中的安全性主要包括：数据的机密性(C on fidentiality )、完整性(Integrity )以及真实性(Authentication ).数据的机密性，指的是保证在开放的网络中传输的数据，不被其他人非法窃取、窥探、篡改和破坏，这就要求对明文数据进行加密.数据的完整性和真实性，指的是要保证通信双方完成传送后，接收方获得的数据要完整、未被更改，并且发送方不可抵赖，实现这个方面需要依靠公要基础设施(Public -key In frastructure ,PKI )，其核心就是证书和密钥的管理
.
中间件(M iddleware )是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信.中间件是基础软件的一大类，属于可复用软件的范畴.顾名思义，中间件处于操作系统软件与用户应用软件的中间.中间件在应用软件的下层，但在操作系统、网络和数据库之上，总的作用是为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件.
本文中，我们建立了一个简单的三层构架，在客户端、服务器和底层的安全操作之间插入了中间件层次，从而满足电子商务中对信息安全方面的要求，并通过统一的接口，减轻和简化了开发电子商务平台时在不同系统、不同客户端软件上重复的开发工作.
2　中间件逻辑构架
本文提到的中间件基于三层构架结构，它的逻辑框图如图1所示.
  在三层结构中，电子商务的开发者不需要考虑安全操作的底层细
节，以及操作系统，客户端软件之间的差别.只需要在中间件的上层直
接开发业务流程，中间件负责完成所需要的相应安全操作.
电子商务中客户端大多使用浏览器，本文提供的中间件通过表单
签名的形式，从而确保敏感数据的机密性、完整性、真实性.中间件屏
蔽了在安全性操作中，各软件、各硬件、各平台的差异，通过统一的API
提供给开发者，简化开发过程.java加密方式有哪些
图1　中间件逻辑构架  在客户端可选用IC 卡,US B K ey ，加密卡等硬件设备，服务器端为了保证系统的性能不出现瓶颈，应使用高端的加密服务
器等.
中间件通过硬件设备在通信双方之间进行身份认证，验证客户端和服务器端证书的有效性、合法性.对于敏感数据进行加密，在网络中仅传输密文，保证敏感数据的机密性.对需要加密的数据运用散列函数，从而确保数据的完整性.
中间件应能够实现对不同浏览器，不同操作系统，不同设备接口标准的兼容.例如在客户端可以使用MS CryptoAPI 、PK CS #11、JCE (Java Cryptography Extension )等等接口，可以使用IE 、Netscape 等浏览器.由于服务器端的操作系统平台比较复杂，可能
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32008年3月
第23卷　第1期山东师范大学学报(自然科学版)Journal of Shandong N ormal University (Natural Science )Mar.2008V ol.23N o.1
第23卷山东师范大学学报(自然科学版)第1期
需要支持Windows,unix,Linux等等，所以为了便于在多平台之间实现移植，服务器端以纯Java接口形式提供为宜(本文推荐使用JCE接口).
客户端主要是以MS CryptoAPI接口为重点，因为这种接口的调用过程比较复杂，其他可以类似的实现.服务器端我们主要讨论使用Java语言的JavaBean形式的实现.
3　功能设计
本文中设计的中间件主要功能包括，登录、登出、消息加密、消息签名、消息签名并加密等.现对主要功能进行简要描述. 3.1　登录(Login)　客户端申请登录网址，服务器生成一个随机数发送到客户端，客户端applet使用SunMSC API的Provider，实现对CryptoAPI的调用，将服务器发送的随机数签名，通过表单将签名的结果以及applet获得的客户端证书提交给服务器(以PK CS#7的格式提交).由服务器端JSP脚本调用JavaBean，验证客户端证书的正确性以及证书时间、证书吊销列表(CR L)等，如果验
证通过，服务器JSP脚本中通过JavaBean，使用客户端证书验证客户端对随机数的签名，如果验证通过，则验证客户身份的工作完成，可以确定为合法用户，生成C ookie文件，并在其中写入服务器对cookie信息的签名值，将cookie写入客户端，重定向到登录成功页面.如果验证证书或者签名时出错则登陆失败.只有在客户登录成功以后才可以进行消息的签名、加密操作. 3.2　登出(Log out)　由服务器删除客户端安全cookie，保证在退出后登录失效.如果遇到意外退出，在cookie生命值长度到达以后自动失效.
3.3　信息签名(S ignMessage)　客户端向服务器申请签名网页，服务器脚本获得系统时间，客户端的C ookie验证的有效性，并且验证cookie中服务器的签名值，如果有效，导向到信息签名表单页，否则导向到登录页面.用户提交表单,Applet通过SunMSC API，实现CryptoAPI调用，对信息签名后提交给服务器.服务器脚本通过JavaBean对签名验证，验证通过后，导向到成功页面，否则到错误页面.
3.4　信息加密(EncryptMessage)　客户端向服务器申请加密网页，服务器脚本获得系统时间，客户端的C ookie，验证C ookie的有效性，并且验证cookie中服务器的签名值，如果有效，导向到信息加密表单页，否则导向到登录页面.用户提交表单,Applet 通过SunMSC API，实现CryptoAPI调用，对信息加密后提交给服务器.服务器脚本通过JavaBean对信息解密，解密成功后，导向到成功页面，否则到错误页面.
3.5　信息签名，加密(S ignAndEncryptMessage)　客户端向服务器申请签名、加密网页，服务器脚本获得系统时间，客户端的
C ookie，验证C ookie的有效性，并且验证cookie中服务器的签名值，如果有效，导向到信息签名、加密表单页，否则导向到登录页面.用户提交表单,Applet通过SunMSC API，实现CryptoAPl调用，对信息签名、加密后提交给服务器.服务器脚本通过JavaBean对信息验证、解密，解密成功后，导向到成功页面，否则到错误页面.
4　中间件实现
在中间件的实现中最关键的是接口的调用，客户端可以使用CryptoAPI、PK CS#11、JCE等接口，服务器端一般应使用JCE 接口.
4.1　客户端接口　在Java6版本中,Sun添加了一个名为SunMSC APl的JCE provider.通过这个Provider，可以使用M icros oft CryptoAPI(C API)进行各种RS A密码运算.
SunMSC API就像Java应用程序与C API提供服务之间的一座桥梁，它提供了对X.509证书、RS A密钥对等的访问功能,RS A 加密、解密功能，进行RS A签名、验证签名功能等，同时支持随机数产生等操作.
本文所述中间件的客户端部分，采用applet调用名为SunMSC API的provider，使用微软C API的密码算法进行客户端所需要的各种密码运算，包括RS A加解密、签名、验签等.
读者可以根据自己情况，在客户端采用不同的接口标准，例如JCE和PK CS#11接口.需要注意的是，如果使用PK CS#11接口，由于需要使用java程序调用C语言接口库，将会使用到JNI技术进行调用，这样会导致JAVA平台对一部分代码失去控制，容易造成JVM的core dum p.所以推荐客户端使用C API或者JCE接口进行操作，这样可以提高中间件的稳定性.
4.2　服务器端接口　服务器端应尽量使用JCE接口的形式，因为这样可以保证服务器端的良好兼容性，很容易就可以移植到多种操作系统，支持IIS、Apache、T omcat等多种Web服务器.
为了在JSP脚本中使用JCE接口，我们需要实现JavaBean的形式.在JavaBean的类中使用JCE接口完成安全相关的操作(签名、加密等)后，就可以在JSP中使用JavaBean来工作了,JSP中使用JavaBean的语句如下:
<jsp:useBean id=“Cryptography”scope=“session”=“class test.Bean”/>其中id表示Bean在JSP中使用时的名称,scope表示Bean的生存期,class表示编译后的JavaBean类.
JavaBean的具体编写格式读者可以参阅相关文档.
4.3　Applet签名　文中客户端的安全操作使用了Java Applet.由于使用了本地资源，所以Applet必须获得足够的权限，而在Java2平台中，一般的Applet是不允许操作本地资源的.
为了获得访问资源的权限，我们需要对自己编写的applet进行签名，这样applet才能在浏览器中正常时候.
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第1期刘梦飞：电子商务签名、加密中间件的一种Java实现方式第23卷
在Java2平台中已经提供了对applet进行签名的工具，我们将生成的class文件打包为JAR的格式，然后生成用来签名的密钥库(keystore)和密钥(key)，这样就可以使用命令对JAR包进行签名，命令如下:
jarsigner-keystore A.keystore B.JAR
其中A代表密钥库名称,B代表打包后的JAR文件包的名称.
5　结论及讨论
本文就电子商务中间件中信息安全有关的操作进行了讨论，提供了实现方案，成功实现了屏蔽底层系
统、设备差异的目的.通过硬件设备可以有效的大幅提高电子商务中的业务处理速度，从而提高系统本身的能力.另外由于硬件设备的安全性要远比软件高，设备中的私钥不可取出，保证了加密，签名数据更高级别的安全性.现在市场上的硬件设备一般都可提供MS CryptoAPI、PK CS#11、JCE等接口标准，通过对本文中实现过程进行扩展，很容易支持所有的这些标准，也很容易实现对跨平台、跨系统的要求.通过中间件的设计，对于不同的设备，不同的操作系统等提供了统一的形式，简化了电子商务的开发过程，大大降低了开发难度.文中的实现方式具有一定的理论及实用价值.中间件是一个很广泛的概念，文中实现的只是涉及安全的操作，对于其他的功能没有进行过多讨论，还有很大的扩展余地，只有对其功能进一步扩充才能真正成为一个实用的系统. 6　参考文献
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AN IMPL EMENT OF SECURITY
MIDDL EWARE IN E L ECTRONIC COMMERCE
Liu Meng fei1),2)
(1)School of M anagement and Econom ics,Shandong N ormal University,250014,Jinan,China;
2)School of C om puter Science,Shandong Y ingcai V ocational T echnology C ollege,250104,Jinan,China)
Abstract　This paper dicusses the secure operations in the electronic commerce and designes a framew ork of middlewares.The security middleware based on the framew ork is im plemented.The middleware im proves the efficiency of the electronic commerce by hardware,and reduces the difficulty of development.
K ey w ords　middleware;　electronic commerce;　pplet;　CryptoAPI;　SunMSC API
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