时间：2022-04-11 17:53:27
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随着网络的不断普及和电子商务的迅猛发展，电子商务这种商务活动新模式已经逐渐改变了人们的经济活动方式、工作方式和生活本论文由整理提供方式，越来越多的人们开始接受并喜爱网上购物，可是，电子商务发展的瓶颈——安全问题依然是制约人们进行电子商务交易的最大问题，因此，安全问题是电子商务的核心问题，是实现和保证电子商务顺利进行的关键所在。校园电子商务是电子商务在校园环境下的具体应用与实现，其安全性也同样是其发展所不容忽视的关键问题，因此应当着重研究。
1校园电子商务概述
1.1校园电子商务的概念。
校园电子商务是电子商务在校园这个特定环境下的具体应用，它是指在校园范围内利用校园网络基础、计算机硬件、软件和安全通信手段构建的满足于校本论文由整理提供园内单位、企业和个人进行商务、工作、学习、生活各方面活动需要的一个高可用性、伸缩性和安全性的计算机系统。
1.2校园电子商务的特点。
相对于一般电子商务，校园电子商务具有客户群本论文由整理提供稳定、网络环境优良、物流配送方便、信用机制良好、服务性大于盈利性等特点，这些特点也是校园开展电子商务的优势所在。与传统校园商务活动相比，校园电子商务的特点有：交易不受时间空间限制、快捷方便、交易成本较低。
2校园电子商务的安全问题
2.1校园电子商务安全的内容。
校园电子商务安全内容从整体上可分为两大部分：校园网络安全和校园支付交易安全。校园网络安全内容主要包括：计算机网络设备安全、计算机网络系统安全、数据库安全等。校园支付交易安全的内容涉及传统校园商务活动在校园网应用时所产生的各种安全问题，如网上交易信息、网上支付以及配送服务等。
2.2校园电子商务安全威胁。
校园电子商务安全威胁同样来自网络安全威胁与交易安全威胁。然而，网络安全与交易安全并不是孤立的，而是密不可分且相辅相成的，网络安全是基础，是交易安全的保障。校园网也是一个开放性的网络，它也面临许许多多的安全威胁，比如：身份窃取、非本论文由整理提供授权访问、冒充合法用户、数据窃取、破坏数据的完整性、拒绝服务、交易否认、数据流分析、旁路控制、干扰系统正常运行、病毒与恶意攻击、内部人员的不规范使用和恶意破坏等。校园网的开放性也使得基于它的交易活动的安全性受到严重的威胁，网上交易面临的威胁可以归纳为：信息泄露、篡改信息、假冒和交易抵赖。信息泄露是非法用户通过各种技术手段盗取或截获交易信息致使信息的机密性遭到破坏；篡改信息是非法用户对交易信息插入、删除或修改，破坏信息的完整性；假冒是非法用户冒充合法交易者以伪造交易信息；交易抵赖是交易双方一方或否认交易行为，交易抵赖也是校园电子商务安全面临的主要威胁之一。
2.3校园电子商务安全的基本安全需求。
通过对校园电子商务安全威胁的分析，可以本论文由整理提供看出校园电子商务安全的基本要求是保证交易对象的身份真实性、交易信息的保密性和完整性、交易信息的有效性和交易信息的不可否认性。通过对校园电子商务系统的整体规划可以提高其安全需求。
3校园电子商务安全解决方案
3.1校园电子商务安全体系结构。
校园电子商务安全是一个复杂的系统工程，因此要从系统的角度对其进行整体的规划。根据校园电子商务的安全需求，通过对校园人文环境、网络环境、应用系统及管理等各方面的统筹考虑和规划，再结合的电子商务的安全技术，总结校园电子商务安全体系本论文由整理提供结构，如图所示：
上述安全体系结构中，人文环境层包括现有的电子商务法律法规以及校园电子商务特有的校园信息文化，它们综合构成了校园电子商务建设的大环境；基础设施层包括校园网、虚拟专网VPN和认证中心；逻辑实体层包括校园一卡通、支付网关、认证服务器和本论文由整理提供交易服务器；安全机制层包括加密技术、认证技术以及安全协议等电子商务安全机制；应用系统层即校园电子商务平台，包括网上交易、支付和配送服务等。
针对上述安全体系结构，具体的方案有：
（1）营造良好校园人文环境。加强大学生本论文由整理提供的道德教育，培养校园电子商务参与者们的信息文化知识与素养、增强高校师生的法律意识和道德观念，共
同营造良好的校园电子商务人文环境，防止人为恶意攻击和破坏。
（2）建立良好网上支付环境。目前我国高校大都建立了校园一卡通工程，校园电子商务系统可以采用一卡通或校园电子帐户作为网上支付的载体而不需要与银行等金融系统互联，由学校结算中心专门处理与金融机构的业务，可以大大提高校园网上支付的安全性。
（3）建立统一身份认证系统。建立校园统一身份认证系统可以为校园电子商务系统提供安全认证的功能。
（4）组织物流配送团队。校园师生居住地点相对集中，一般来说就在学校内部或校园附近，只需要很少的人员就可以解决物流配送问题，而本论文由整理提供不需要委托第三方物流公司，在校园内建立一个物流配送团队就可以准确及时的完成配送服务。
3.2校园网络安全对策。
保障校园网络安全的主要措施有：
（1）防火墙技术。利用防火墙技术来实现校园局域网的安全性，以解决访问控制问题，使只有授权的校园合法用户才能对校园网的资源进行访问本论文由整理提供，防止来自外部互联网对内部网络的破坏。
（2）病毒防治技术。在任何网络环境下，计算机病毒都具有不可估量的威胁性和破坏力，校园网虽然是局域网，可是免不了计算机病毒的威胁，因此，加强病毒防治是保障校园网络安全的重要环节。
（3）VPN技术。目前，我国高校大都已经建立了校园一卡通工程，如果能利用VPN技术建立校园一卡通专网就能大大提高校园信息安全、保证数据的本论文由整理提供安全传输。有效保证了网络的安全性和稳定性且易于维护和改进。
3.3交易信息安全对策。
针对校园电子商务中交易信息安全问题，可以用电子商务的安全机制来解决，例如数据加密技术、认证技术和安全协议技术等。通过数据加密，可以保证信息的机密性；通过采用数字摘要、数字签名、数字信封、数字时间戳和数字证书等安全机制来解本论文由整理提供决信息的完整性和不可否认性的问题；通过安全协议方法，建立安全信息传输通道来保证电子商务交易过程和数据的安全。
（1）数据加密技术。加密技术是电子商务中最基本的信息安全防范措施，其原理是利用一定的加密算法来保证数据的机密，主要有对称加密和非对称加密。对称加密是常规的以口令为基础的技术，加密运算与解密运算使用同样的密钥。不对称加密，即加密密钥不同于解密密钥，加密密钥公之于众，而解密密钥不公开。
（2）认证技术。认证技术是保证电子商务交易安全的一项重要技术，它是网上交易支付的前提，负责对交易各方的身份进行确认。在校园电子商务本论文由整理提供中，网上交易认证可以通过校园统一身份认证系统（例如校园一卡通系统）来进行对交易各方的身份认证。
（3）安全协议技术。目前，电子商务发展较成熟和实用的安全协议是SET和SSL协议。通过对SSL与SET两种协议的比较和校园电子商务的需求分析，校园电子商务更适合采用SSL协议。SSL位于传输层与应用层之间，能够更好地封装应用层数据，不用改变位于应用层的应用程序，对用户是透明的。而且SSL只需要通过一次“握手”过程就可以建立客户与服务器之间的一条安全通信通道，保证传输数据的安全。
3.4基于一卡通的校园电子商务。
目前，我国高校校园网建设和校园一卡通工程建设逐步完善，使用校园一卡通进行校园电子商务的网上支付可以增强校园电子商务的支付安全，可以避免或降低了使用银行卡支付所出现的卡号被盗的风险等。同时，使用校园一卡通作为校园电子支付载体的安全保障有：
（1）校园网是一个内部网络，它自身已经屏蔽了绝大多数来自公网的黑客攻击及病毒入侵，由于有防火墙及反病毒软件等安全防范设施，来自外部网络人员的破坏可能性很小。同时，校园一卡通中心有着良好的安全机制，使得使用校园一卡通在校内进行网上支付被盗取账号密码等信息的可能性微乎其微。超级秘书网
（2）校园一卡通具有统一身份认证系统，能够对参与交易的各方进行身份认证，各方的交易活动受到统一的审计和监控，统一身份认证能够保证网上工作环境的安全可靠。校园网络管理中对不同角色的用户享有不同级别的授权，使其网上活动受到其身份的限制，有效防止一些恶意事情的发生。同时，由于校内人员身份单一，多为学生，交易中一旦发生纠纷，身份容易确认，纠纷就容易解决。
4结束语
开展校园电子商务是推进校园信息化建设的重要内容，随着我国校园信息化建设的不断深入，目前已有许多高校开展了校园电子商务，它极大的方便了校园内师生员工的工作、学习、生活。可是与此同时，安全问题成为制约校园电子商务发展的障碍。因此，如何建立一个安全、便捷的校园电子商务应用环境，让师生能够方便可靠的进行校园在线交易和网上支本论文由整理提供付，是当前校园电子商务发展要着重研究的关键问题。
关键词：身份认证；UEB Key；PKI体系；认证设计
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)23-930-02
Design Research of Authentication Client Based on USB Key under PKI System
ZHOU Hua-xiang
(Changsha Commerce & Tourism College, Changsha 410004, China)
Abstract: Due to universality and opening of the Internet，there're many hidden troubles of information security in the network, so, identity authentication has becomed the necessary measure to ensure the security. This paper compared and analyzed the relative merits of common classes of identity authentication, and on the basis of analysis, the authentication principle and its characteristics, and the authentication processing were also discussed, and after that, the identifying technology of USB Key with PKI system was designed from software and hardware detaily. All these design work and theory analysis is significative for enhance the security of the identifying authentication.
Key words: Identity authentication; USB Key; PKI System; Technology design
1 引言
当前，随着计算机技术的飞速发展，利用因特网高科技手段进行经济商业犯罪的现象已经屡见不鲜了，因此，如何采用更加安全的数据保护及加密技术，成为当前计算机工作者的研究热点与重点。但是很多身份认证技术由于本身算法的漏洞而不稳定或可靠，使得很多不法之徒有机可乘。因此，发展更加安全的数据加密算法和身份认证技术，是关系到社会经济稳定繁荣发展的关键，如何采用与设计更加安全的身份认证技术，成为当前计算机安全工作的重点。
现今，计算机及网络系统中最常用到的身份认证技术主要有以下几种：1）用户名密码方式认证；2）IC卡认证；3）动态口令认证；4）生物特征认证。
上述几种身份认证方式，或认证方式过于简单，或认证成本过高，或使用方法繁琐，在推广应用上都存在一定的限制因素；USB Key认证技术是一种方便、安全、经济的身份认证技术，它采用软硬件相结合、一次一密的强双因子认证模式，很好地解决了安全性与易用性之间的矛盾。
2 相关原理概述
2.1 PKI体系概述
PKI(Public Key Infrastructure)是一个用公钥密码体制来实现并提供安全服务的具有通用性的安全基础设施，具有可信任的权威认证机构CA，在公钥加密技术基础上实现证书的产生、管理、存档、发放以及证书作废管理等功能，并包括实现这些功能的硬件、软件、人力资源、相关政策和操作规范以及为PKI 体系中的各成员提供全部的安全服务。如实现通信中各实体的身份认证、数据保密性、数字完整性以及不可否认等。PKI必须具有认证机构CA、证书库、密钥备份及恢复系统、证书作废处理系统、PKI 应用接口系统等主要组成部分。
2.2 USB Key认证原理
每个USB Key硬件都具有用户PIN码，以实现双因子认证功能。USB Key内置单向散列算法(MD5) ，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并通过网络传输给客户端，客户端将收到的随机数提供给插在客户端上的USB Key，由USB Key使用该随机数与存储在USB Key中的密钥进行带密钥的单向散列运算（HMACMD5）并得到一个结果作为认证证据传送给服务器，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HMAC- MD5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。
3 基于PKI体系的USB Key认证客户端的设计
3.1 总体设计
本方案基于USB接口，采用高性能的智能卡进行设计，把智能卡固有的安全性能和USB总线的即插即用、总线供电等优点结合起来，集二者之所长，研制出一种携带方便的PKI客户端设备，集数据加密和数据存储两大功能为一体，在硬件级安全的基础上完成身份认证、密钥管理、证书存储等功能。其系统结构框图如图1所示。
由图1的结构可以发现，本论文研究的客户端硬件模块由智能卡和USB 读卡器组成，采用智能卡芯片作为私钥安全管理的载体，它包括私钥的安全生成、存储和使用。智能卡芯片中含有CPU ，可以通过运算来产生公私密钥对，而且还含有一定的存储空间，可以存储私钥和其它用户资料。USB 读卡器的主要功能是完成智能卡与主机的通信。
由于智能卡的存储空间毕竟有限，对于需要进行密码运算的大文件，无法一次完全导入智能卡设备中，为此，我们将一部分密码运算的功能放在主机端的软件模块，以提高运算速度。
总体的设计思路是私钥的密码运算必须在智能卡中进行，而将一部分有可能对大文件进行的运算放在主机上来完成。这样既保证了私钥的生成、保存的高度安全性，又利用了主机容量大、运算快的优势。
3.2 系统硬件设计
3.2.1 智能卡芯片的设计
智能卡芯片是USB KEY的核心，采用一个高性能的处理器芯片，除了含有一个MCU 外，还集成有专门进行密码算法的协处理器，通过它可以提高密码运算的速度。在软件结构上，我们内置了一个卡内操作系统(COS) 以管理智能卡的所有软硬件资源。COS 分为四个模块:传输层模块、文件管理层模块、安全控制模块和算法库。
从整个安全策略、用户的方便性、产品的创新性等几点出发，客户端的智能卡芯片中需要实现签名、解密、RSA 密钥对的产生、私钥的保存及证书的验证等主要功能。
验证别人的证书，需要通过信任锚来完成。信任锚就是根CA 的公钥。通过它，我们可以验证在一个PKI 系统中所有的证书。由于主机的不安全性，如果将信任锚存储在主机端，很容易被黑客替换成一个假的信任锚，这样用户就无法验证别人证书的真伪。出于这样的考虑，我们将信任锚存储在智能卡中，由于智能卡芯片的硬件特性，驻留在里面的程序具有不可修改性，这样就使数据(私钥) 的保存和使用达到了硬件的安全级别，大大提高了PKI 系统的安全。
3.2.2 USB芯片的设计
由于用户需要通过驻留在主机上的用户程序来使用存储在智能卡中的私钥，为了使用的方便，我们将硬件模块设计成一个目前流行的USB KEY模型，即通过USB 接口来实现主机软件程序与智能卡的通讯。
USB 接口的设计由一个USB 芯片来实现。它主要有两个功能，一是通过USB 协议完成与主机的通信；二是完成与智能卡的通讯。由于智能卡与外界的信息交换遵循ISO781623协议，所以USB 芯片的CPU 必须模拟一个781623 协议来实现两者的通讯。
考虑到用户在使用客户端时的不安全性，如:在用户使用完USB KEY时，可能忘记将它从主机上拔下来，这时如果远程黑客通过驻留主机的木马程序获得了用户的PIN ，就会在用户无察觉的情况下，利用USB KEY来对任意的文件进行任意次的签名，从而对合法用户造成很大损失。为此，我们在USB 芯片上设计了一个按键，每次USB 芯片检测到签名操作的命令，便要求用户手工按键，然后再将命令发送到智能卡里，由智能卡完成签名运算。这样合法用户便可以控制签名次数，将风险降到最低水平。
3.2.3 时间芯片的设计
无论证书还是私钥，都有一定的生存期，过期后必须申请新的证书和私钥。要求PKI 用户以手工操作的方式来定期更新自己的证书是不现实的，用户往往忘记自己证书过期的时间，常在认证失败时才发现问题。为此，我们在USB 芯片上加载了一个时间芯片，用它来识别证书和私钥过期的时间。
3.3 系统软件设计
系统的软件设计采用Client/Server模式，一个标准的服务流程为：客户机提出请求，通过USB接口传输给USB接口控制器，USB接口控制器通过模拟7816协议来和智能卡进行通信，智能卡的片上操作系统COS收到该请求后，进行命令解释，调度相应的功能模块进行处理，然后将运算结果返回给USB接口控制器，最终传递给客户机的应用程序，完成一次服务请求。
软件程序的流程图如图2所示。
4 结束语
USB认证设备体积小巧、功能强大、价格低廉，可提供极高安全等级的认证和加密功能，有力地促进了PKI系统的实施，同时，它也可广泛应用于要求个人身份认证、识别、数据加密、安全存储等领域，应用前景广泛。目前，对于身份认证技术的研究方兴未艾，很多新的认证方式与认证技术正在出现，为人们的数据安全提供更加可靠的安全认证与保护。
展望将来，除了对基于PKI体系的USB Key认证方式继续探讨新的数据加密算法外，其他新的认证模式也正在兴起，如基于生物特征的生物认证技术，以及目前处于研究热潮的基于线上手写签名的身份认证技术，这些都将是安全性极高的认证手段。
参考文献：
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【关键词】身份认证;MD5算法;分组变序;碰撞;安全
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2010)09―0119―04
一 引言
现代远程教育系统是以计算机软硬件技术为基础,通过互联网向处于不同地域的用户提供教育服务的信息系统。远程用户在获得教育服务之前,通常需要通过系统的身份认证。目前来讲,最常用的身份认证技术是基于用户名/密码的静态认证技术。该身份认证技术起源于上个世纪70年代初[1],认证系统通过登记、注册等方式事先保存合法用户的用户名和密码;认证时,系统将用户输入的用户名和密码与对应合法用户的用户名和密码进行匹配,以此来验证用户身份的合法性。在这种认证技术中,用户名和密码均以明文的方式进行传输和存储,无法抵挡重放攻击[2]。一种解决办法是对密码加密后再传输和存储,只要加密算法够可靠,就可以有效地防止重放攻击。1992年,RIVEST R[3]提出了MD5(Message Digest 5)算法,该算法从理论上讲具有不可逆性、离散型和唯一性[4],因此基于用户名/密码的静态身份认证技术在应用了MD5算法后,其安全性可以得到较大的增强。然而王小云[5]等人在2004年8月召开的国际密码学会议(Crypto 2004)上做了破译MD5、HAVAL-128、 MD4和RIPEMD算法的报告,给出了一种高效的MD5碰撞[6]方法,可以在短时间内找到多个碰撞,这意味着如果攻击者窃取到密文并且展开碰撞攻击,则将有可能绕过认证,这又使得重放攻击变为可能。
针对这个问题,本文提出了一种基于MD5分组变序的动态身份认证技术,该技术通过随机数,对原MD5密文采用分组变序的方法生成伪MD5密文存储到数据库中,并且每次验证成功后,再次生成随机数重新分组变序,产生另一个伪MD5密文替换原伪MD5密文,以此实现了用户密码明文不变,但数据库中密文随认证次数不断变化的功能,进一步增强基于MD5的静态身份认证技术的安全性,从而更安全地保护远程教育系统中的教育资源以及用户的信息。
二 基于MD5分组变序的动态身份认证技术
传统的基于MD5用户名/密码的静态身份认证技术是将用户的密码进行MD5加密,再发送到服务器端进行存储,这种方式的安全性主要取决于MD5算法本身。除了向用户骗取密码以外,要获取真正的密码,只有通过对密文碰撞来获得,然而从理论上来讲,如果要对一个MD5密文使用穷举法进行碰撞破解,用一台运算速度为10亿次/秒的超级计算机,需要 年[6],即使使用效率较高的生日攻击法[5],同样的运算速度,仍需要58年的时间[6],而王小云等人提出的方法则可以在数小时之内找到一对碰撞[7],因此传统的基于MD5用户名/密码的静态身份认证技术已经不再安全。进一步分析,如果碰撞的对象并不是MD5值,那一切针对MD5的碰撞方法将不起作用。本文提出的基于MD5分组变序的动态身份认证技术的核心即在于动态地生成伪MD5密文,使针对MD5值的碰撞攻击无效,从而在原基于MD5的身份认证技术的基础上,进一步增强其安全性。
该身份认证技术的体系结构如图1所示。
从图中可以看出,所有关于用户密码的加密处理全部在客户端完成,在网络中仅传输用户名、密钥和加密后的伪MD5密文,而服务器端则为一个数据库,仅起到存储这些信息的功能,这么做既保证了网络传输的安全性,对用户的密码又做到了消息级的加密[8]。
客户端由密钥生成、MD5加密、密文数组生成、伪MD5密文生成、伪MD5密文分割、密文数组比较六个模块组成,这几个模块的不同组合构成了用户注册和认证过程。
1 用户注册阶段
用户注册主要流程如图2所示。
步骤1:用户输入用户名和密码,客户端首先对密码进行MD5加密操作,得到32位长度的MD5字符串,记为 ;同时执行密钥生成程序,生成随机数,记为 , ,且 为32的因数。
步骤2:执行MD5密文数组生成程序,将 按密钥 的值为长度进行分组,将分组后的字符串存入字符串数组中,该字串符数组记为 。
步骤3:执行伪MD5密文生成程序,随机变换 中元素的顺序,依次把值从变序后的 中取出,生成新字符串,该字符串即伪MD5密文,记为 。
步骤4:客户端将用户名、密钥和伪MD5密文 发送至服务端,并存储到数据库中。
从注册的过程可以看出,该认证技术的动态性体现在密钥 的随机性上, 的不同使密文 分组的位置不同,从而使得最终得到的密文 也是不同的。然而生成的伪MD5字符串 ,来源于标准的MD5字符串,这就为认证提供了依据,但同时又不是MD5字符串,因此任何针对MD5算法进行的破解将不起作用。
2 用户认证阶段
用户认证主要流程如图3所示。
步骤1:待验证用户输入用户名和密码,客户端依然执行MD5程序,将用户输入的密码进行MD5加密,生成待验证密文,记为 ,同时将用户名发送至服务器端。
步骤2:服务器端从数据库中查询是否存在该用户名,不存在则认证失败,存在则取出数据库中的伪MD5密文 和密钥 ,一起传输至客户端。
步骤3:用密钥 对待验证的MD5字符串 执行客户端MD5密文数组生成程序,得到待验证的字符串数组中,该数组记为 ,同时执行伪MD5密文分割程序,以 为每组长度对 进行分组,每 位后加入“,”生成分割后的伪MD5字符串,记为 。
步骤4:执行密文数组比较程序,依次取出数组 中的值与 进行比较,如果 的每个元素都包含在 中,则通过认证,如果有一个不包含,则认证失败。判断的根据在于 本身只是对MD5字符串做了位置上的改变,如果待认证的口令正确,那么 中的每个元素都应该包含在 中的,但只要数组中有一个元素不包含在密文字符串中,就可以判断认证失败。
步骤5:如果验证通过,则对 再重新执行一次分组变序操作,用得到的新的伪MD5密文和新密钥替换原有的密文与密钥,一起存入数据库。
需要说明的是,本文给出的匹配方法并没有直接把数据库中的 和 的元素进行包含比较,而是以“,”分割后再比较,原因在于密文的长度为32,而数组中值的长度小于或等于32,那么不排除数组的值交叉包含于密文中的情况,假设密文是c4ca4238a0b923820dcc509a6f75849b,密钥为16,则数组 的长度为2,再假设数组中的两个值分别为a0b923820dcc509a,20dcc509a6f75849b,虽然这两个值也都包含在密文中,但a0b923820dcc509a处于密文(c4ca4238-a0b923820dcc509a-6f75849b)的中间位置,而20dcc509a6f75849b处于密文(c4ca4238a0b9238-20dcc509a6f 75849b)的后半段,这种情况的出现有可能使匹配算法失效,反而造成认证的不精确。事实上标准的MD5字符串是多个16进制字符串的组合,而“,”是不可能出现在16进制字符串中的,采用“,”分组后再比较则可以有效地避免这种情况。
三 安全性验证
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以上认证技术是对单个MD5值进行分组变序,根据不同的 ,除去MD5值本身,每个MD5值能演变出 -1个伪MD5值,记为下式:
(1)
由于随机数的存在,要还原得到真正的MD5值,只能通过暴力破解法来实现,对于单个MD5值,暴力破解的运算量为 ,同样使用一台运算量为10亿次/秒的超级计算机,需要约 年。
由于伪MD5密文和密钥K均在网络中传输,如果攻击者知道该算法,利用密钥K进行攻击,那么最终密文的安全性取决于变换的顺序种类。变换的顺序种类由密钥K确定,K越小,顺序种类越多,破解的运算量越大。
对于单个MD5值,当 时, ,即不存在伪MD5值, 不可取。
当 时, ,暴力破解的运算量仅为1,很容易还原得到原始MD5值,因此密钥为16时,已经存在很大的安全隐患了。
当 时, ,暴力破解的运算量为23。
当 时, ,暴力破解的运算量为40319。
当 时, ,同样使用一台运算量为10亿次/秒的超级计算机,需要约663457年。
当 时,暴力破解的运算量更是巨大的。
更进一步研究,该认证技术同样适合对多个MD5值的组合进行分组变序,假设 为由 个 组成的长度为 的字符串,其中 。这种情况下,暴力破解的运算量为 ,这样的运算量更是天文数字。而在知道该认证算法的情况下,暴力破解的运算量为 , , 可取的值更多,运算量更大。
对于应用该认证技术的系统来讲,运算量仅仅取决于变序算法的复杂度,本文采取经典的洗牌算法[9]作为变序算法,以随机数 作为变序的基础,以保证每次交换顺序后的结果与交换之前的不同,算法复杂度仅为数组的长度,即 。
实际应用时,当 , 时,最终生成的密文的安全性将是相当高的。而当 时,可选择的 更多,安全性则更高,而同时对认证系统的运算量并不会有太大增加。
四 实验分析
本实验选择浏览器/服务器作为运行模式,选择JavaScript作为客户端注册、认证程序编写语言,保证运算均在浏览器端完成,选择Java作为服务器端数据库访问语言,选择MySQL作为测试数据库。假设密码明文为888888,则MD5值为21218CCA77804D2BA1922C33E0151105,对比最终密文、密钥做8次运算,其中第一次为注册,后7次为认证,运算结果对比如表1所示。
从表1可以看出,最终生成的密文已经和原MD5值已经有较大的不同,即使是相同的密钥,由于交换了顺序,密文也是不同的,攻击者即使得到这些密文,也是徒劳的。
五 结束语
本文通过分析目前远程教育系统常用的身份认证技术的优缺点,以基于MD5的用户名/密码的静态身份认证为基础,提出了基于MD5分组变序的动态身份认证技术,该技术通过分组变序随机地产生伪MD5密文,将伪MD5密文在客户端和服务器端之间传输,并存储到数据库中,从而可以有效抵挡碰撞攻击和重放攻击,并且实现了数据库中的密码随认证次数不断变化,而对用户透明的功能,进一步增强了原基于MD5的用户名/密码的静态身份认证的安全性。同时,该技术仅仅是对经MD5加密后的密文进行再处理,与MD5算法本身并有没有很大的关联,因此具有一定的通用性,只要稍做修改,就可以用于任何基于不可逆算法的身份认证技术中,以起到在原有认证技术的基础上,增加其安全性的作用。
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论文关键词：一卡通系统，校园
1、引言
现如今的校园是一个信息时代的校园，信息化已经成为一个重要标志，因此，信息化校园也就离不开信息化的管理。在这个日新月异的时代，提高管理水平和工作效率便离成功近了一步。校园信息化建设，便是有力推进校园管理和教学水平发挥的关键一步。管理信息化水平成为衡量学校总体水平的重要指标之一。随着计算机技术和网络技术的迅速发展，一卡通系统已经走入了绝大部分校园，为每一个人带来全新、方便的现代化生活，而院校管理将日趋简化，工作效率将逐步提高。
2、一卡通系统的需求分析
从业务上来说，校园一卡通系统利用智能非接触式IC卡的功能强大和能够脱机交易等优点，在校园网的支持下，可在校内一卡通行毕业论文怎么写，具有支付交易、身份识别、个人信息查询等功能。在学校内实现电子钱包的支付交易功能。校园卡可作为电子钱包使用，可在学校各校区内现金交易点进行支付交易，逐渐免去现金流通。为校内使用证件的各种应用提供身份认证的功能，实现校园管理功能。校园卡可记录个人的各类基本档案，校园卡系统可共享身份信息、黑(白)名单库等信息资源。因此，校园卡可验证持卡人的身份，实现图书借阅，门禁考勤、停车场等身份认证，从而代替以前的各种证件，使学校管理更加规范期刊网。
从功能上来说，校园一卡通主要具有储蓄、取款、消费、身份认证、个人信息查询等功能，其应用覆盖校区综合消费系统，包括收、缴费及各类款项支取，校内各类小额消费；以及信息查询系统，包括身份认证，管理信息查询及统计分析等。
3、一卡通系统的功能
一卡通系统使用端主要功能是利用智能非接触式的IC卡，以卡代币，通过校园卡内电子钱包，持卡人可以在所有校区内任意消费网点以卡结算，实现电子化货币数字化结算。实现各校区内餐厅、医疗、小卖部、超市、商场所有消费场所一卡通用。校园卡可在表面印有持卡人身份标识在校内以卡代证，作为持卡人身份证明，如学生证、教师证、工作证身份证件使用。以及身份识别、图书管理、电脑上机、门禁等领域的贯通使用，数据共享，一卡贯通。
一卡通系统的管理端主要管理以下功能：
（1）系统初始：包括系统的注册、单位名称的初始、人员信息的导入等
（2）发卡、充值：对单位人员进行发卡、充值，并实现补卡、挂失、解挂、修正错误等
（3）补助：补助报表的生成、审核、下发补助等
（4）人员管理：对人员资料的管理、人员结算、人员查询，人员消费设备的管理等
（5）报表管理：实现各种报表毕业论文怎么写，用于财务对帐、入帐等；
（6）结算管理：操作员、收银员结算、业主结算等
（7）查询管理：主要用于用户查询，可以查询消费明细；用于管理者查询可以查询整个系统的消费、管理等状况
（8）权限管理：所有权限都由管理员分配，每个操作员根据自身的情况，可以设置不同的管理权限。
（9）水控管理：用于管理公共澡堂、公寓的出水管理
（10）消费管理：用于食堂、小卖部等刷卡消费管理
（11）第三方系统接入：用于教务、图书馆、机房等子系统的接入；如教务子系统在教学活动中的信息收集、管理。并可以辅助完成教学计划制定，课程安排，学生选课，成绩管理等教学活动。
4、展望
校园信息化建设是一项基础性和长期性的工作，因此，没有一所学校能够一步到位地实现所有项目的信息化建设。校园一卡通项目中的各项内容相互联系而又互不干扰，学校可以因应自己的需求选择先投入某些项目的建设，几年后再逐步完善其他项目的建设，当学校新增一个项目的时候并无需再为学生办理新卡片，而只需在原有的卡片上写入新的程序即可，既避免了购置新卡片而造成的资源浪费，又可以让学生享受到学校后勤高效、方便的管理服务。一卡通系统必将给我们带来全新的学习、生活和工作模式。
参考文献：
[1]何冠星。浅谈基于一卡通系统的校园信息化建设。新西部，2009（6）
[2]史岳鹏，费晓飞。校园一卡通系统的需求分析研究。郑州牧业工程高等专科学校学报。2008（11）
［论文关键词］ 电子商务 信息安全 信息安全技术 数字认证 安全协议
［论文摘 要］电子商务是新兴商务形式，信息安全的保障是电子商务实施的前提。本文针对电子商务活动中存在的信息安全隐患问题，实施保障电子商务信息安全的数据加密技术、身份验证技术、防火墙技术等技术性措施，完善电子商务发展的内外部环境，促进我国电子商务可持续发展。
随着网络的发展，电子商务的迅速崛起，使网络成为国际竞争的新战场。然而，由于网络技术本身的缺陷，使得网络社会的脆性大大增加，一旦计算机网络受到攻击不能正常运作时，整个社会就会陷入危机。所以，构筑安全的电子商务信息环境，愈来愈受到国际社会的高度关注。
一、电子商务中的信息安全技术
电子商务的信息安全在很大程度上依赖于技术的完善，包括密码、鉴别、访问控制、信息流控制、数据保护、软件保护、病毒检测及清除、内容分类识别和过滤、网络隐患扫描、系统安全监测报警与审计等技术。
1.防火墙技术。防火墙主要是加强网络之间的访问控制， 防止外部网络用户以非法手段通过外部网络进入内部网络。
2.加密技术。数据加密就是按照确定的密码算法将敏感的明文数据变换成难以识别的密文数据，当需要时可使用不同的密钥将密文数据还原成明文数据。
3.数字签名技术。数字签名技术是将摘要用发送者的私钥加密，与原文一起传送给接收者，接收者只有用发送者的公钥才能解密被加密的摘要。
4.数字时间戳技术。时间戳是一个经加密后形成的凭证文档，包括需加时间戳的文件的摘要、DTS 收到文件的日期与时间和DIS 数字签名，用户首先将需要加时间的文件用HASH编码加密形成摘要，然后将该摘要发送到DTS，DTS 在加入了收到文件摘要的日期和时间信息后再对该文件加密，然后送回用户。
二、电子商务安全防范措施
网络安全是电子商务的基础。网络安全防范技术可以从数据的加密(解密)算法、安全的网络协议、网络防火墙、完善的安全管理制度、硬件的加密和物理保护、安全监听系统和防病毒软件等领域来进行考虑和完善。
1.防火墙技术
用过Internet，企业可以从异地取回重要数据，同时又要面对 Internet 带来的数据安全的新挑战和新危险:即客户、推销商、移动用户、异地员工和内部员工的安全访问;以及保护企业的机密信息不受黑客和工业间谍的入侵。因此，企业必须加筑安全的“壕沟”，而这个“壕沟”就是防火墙.防火墙系统决定了哪些内容服务可以被外界访问;外界的哪些人可以访问内部的服务以及哪些外部服务可以被内部人员访问。防火墙必须只允许授权的数据通过，而且防火墙本身必须能够免于渗透。
2. VPN技术
虚拟专用网简称VPN，指将物理上分布在不同地点的网络通过公用骨干网联接而形成逻辑上的虚拟“私”网，依靠IPS或 NSP在安全隧道、用户认证和访问控制等相关技术的控制下达到与专用网络类同的安全性能，从而实现基于 Internet 安全传输重要信息的效应。目前VPN 主要采用四项技术来保证安全， 这四项技术分别是隧道技术、加解密技术、密钥管理技术、使用者与设备身份认证技术。
3.数字签名技术
为了保证数据和交易的安全、防止欺骗，确认交易双方的真实身份，电子商务必须采用加密技术。数字签名就是基于加密技术的，它的作用就是用来确定用户是否是真实的。数字签名就是通过一个单向哈希函数对要传送的报文进行处理而得到的用以认证报文是否发生改变的一个字母数字串。发送者用自己的私钥把数据加密后传送给接收者，接收者用发送者的公钥解开数据后，就可确认消息来自于谁，同时也是对发送者发送的信息真实性的一个证明，发送者对所发信息不可抵赖，从而实现信息的有效性和不可否认性。
三、电子商务的安全认证体系
随着计算机的发展和社会的进步，通过网络进行的电子商务活动当今社会越来越频繁，身份认证是一个不得不解决的重要问题，它将直接关系到电子商务活动能否高效而有序地进行。认证体系在电子商务中至关重要，它是用户获得访问权限的关键步骤。现代密码的两个最重要的分支就是加密和认证。加密目的就是防止敌方获得机密信息。认证则是为了防止敌方的主动攻击，包括验证信息真伪及防止信息在通信过程被篡改删除、插入、伪造及重放等。认证主要包括三个方面:消息认证、身份认证和数字签名。
身份认证一般是通过对被认证对象(人或事)的一个或多个参数进行验证。从而确定被认证对象是否名实相符或有效。这要求要验证的参数与被认证对象之间应存在严格的对应关系，最好是惟一对应的。身份认证是安全系统中的第一道关卡。
数字证书是在互联网通信中标志通信各方身份信息的一系列数据。提供了一种 Internet 上验证用户身份的方式，其作用类似于司机的驾驶执照或身份证。它是由一个权威机构CA机构，又称为证书授权(Certificate Authority)中心发行的，人们可以在网上用它识别彼此的身份。
四、结束语
安全实际上就是一种风险管理。任何技术手段都不能保证100%的安全。但是，安全技术可以降低系统遭到破坏、攻击的风险。因此，为进一步促进电子商务体系的完善和行业的健康快速发展，必须在实际运用中解决电子商务中出现的各类问题，使电子商务系统相对更安全。电子商务的安全运行必须从多方面入手，仅在技术角度防范是远远不够的，还必须完善电子商务立法，以规范飞速发展的电子商务现实中存在的各类问题，从而引导和促进我国电子商务快速健康发展。
参考文献
[1] 劳帼龄.电子商务的安全技术[M].北京:中国水利水电出版社，2005.
[2] 赵泉.网络安全与电子商务[M].北京:清华大学出版社，2005.
关键词：可信计算；可信网络；TPM；可信服务器
中图分类号：TP393.08
1 可信服务器的设计
1.1 系统结构
可信服务器主要有用户请求响应模块，用户身份识别模块，可信度量模块，可信修复模块，如图1所示。用户请求响应模块响应客户端的连接请求；用户身份识别模块记录用户的身份及可信属性信息；可信度量模块根据收集的客户端可信属性，计算出客户端的可信值，并将可信值发送给决策机构；可信修复模块对不可信的终端进行修复操作，其分为网络接口模块、用户身份认证模块、修复资源管理模块。
图1 系统结构
1.2 可信度量方法
定义1用户可信度是允许用户访问服务器需满足的最小可信度值，
如表1所示，终端A满足系统的完整性安全策略，因而能顺利的接入可信服务器。终端B不满足系统的安全策略的第（2）、（3）条属性，故需要可信修复后才可以再次进行可信接入认证。终端C没有安装TPM安全芯片，属于终端系统的硬件问题，无法修复，所以可信服务器通知终端无法修复，直接隔离。终端D的操作系统版本不对，不满足完整性安全策略第（1）条属性，也无法进行修复，直接进行隔离。
测试结果表明：
（1）接入认证过程及可信修复模块的功能都得到了正确的实现。
（2）可信服务器能有效防止不可信终端的接入，保证系统的安全可信。
（3）只有终端在身份认证成功后，且其完整性度量计算的可信度值满足系统的可信度阈值，才允许其访问可信服务器，而没有满足可信度阈值的终端将被隔离修复。
（4）可信服务器只能对终端的软件相关的属性进行修复，而不能修复终端硬件的不可信属性，如是否安装TPM安全芯片、操作系统是否符合等，符合预期。
3 结束语
本文设计并实现了可信服务器的基本功能，实现了可信服务器的核心功能可信修复应用，实现了身份认证、可信度量及可信修复功能。最后，对几种不同配置情形的终端进行了测试，结果表明测试结果符合预期，具有可行性。
参考文献：
[1]林闯，彭雪海.可信网络研究[J].计算机学报，2005（05）：751-758.
[2]李兴国，顾震苏.基于可信网络连接的安全接入技术[J].信息安全，2007（23）：28-29+46.
[3]David Challener（美）.可信计算[M].北京：机械工业出版社，2009.
[4]王丽华.双向认证系统的设计与实现[J].中国优秀硕士学位论文全文数据库，2007.
【关键词】PKI；数字签名算法；加密解密
一、PKI系统基本组成
PKI是一个以公钥密码技术为基础，数字证书为媒介，结合对称加密和非对称加密技术，将个人的信息和公钥绑在一起的系统。其主要目的是通过管理密钥和证书，为用户建立一个安全、可信的网络应用环境，使用户可以在网络上方便地使用加密和数字签名技术，在Internet上验证通信双方身份，从而保证了互联网上所传输信息的真实性、完整性、机密性和不可否认性。完整的PKI系统包括一个RA中心、CA中心、用户终端系统EE、证书/CRL资料库和秘钥管理系统。
二、PKI系统提供的服务
PKI作为安全基础设施，主要提供的服务有保密、身份认证服务、验证信息完整以及电子商务中的不可抵赖。
1.保密
所谓保密就是提供信息的保密，包括存储文件和传输信息的保密性，所有需要保密的信息都加密，这样即使被攻击者获取到也只是密文形式，攻击者没有解密密钥，无法得到信息的真实内容，从而实现了对信息的保护。PKI提供了保密，并且这个服务对于所有用户都是透明的。
2.身份认证服务
PKI的认证服务在ITU-TX.509标准中定义为强鉴别服务，即采用公开密钥技术、数字签名技术和安全的认证协议进行强鉴别的服务。
3.完整
完整就是保证数据在保存或传输过程中没有被非法篡改，PKI体系中采用对信息的信息摘要进行数字签名的方式验证信息的完整性。
4.不可抵赖
不可抵赖是对参与者对做过某件事提供一个不可抵赖的证据。在PKI体系中，发送方的数字签名就是不可抵赖的证据。
三、基于PKI的数字签名的实现
基于PKI的数字签名，用户首先向PKI的RA中心注册自己的信息，RA审核用户信息，审核通过则向CA中心发起证书申请请求，CA中心为用户生成秘钥对，私钥私密保存好，公钥和用户信息打包并用CA私钥进行数字签名，形成数字证书并在CA服务器的证书列表，用户到证书列表查看并下载证书。
假设用户A要向用户B发送信息M，用户A首先对信息进行哈希函数h运算得到M的信息摘要hA，再用自己的私钥DA对hA进行加密得到数字签名Sig(hA）。将明文M、数字签名Sig(hA）以及A的证书CertA组成信息包，用B的公钥EB加密得到密文C并传送给B。其中数字签名与信息原文一起保存，私钥DA只有用户A拥有，因此别人不可能伪造A的数字签名；又由于B的私钥只有B拥有，所以只有B可以解密该信息包，这样就保证了信息的保密性。
四、基于PKI体系结构的数字签名安全性分析
从基于PKI数字签名的实现过程和验证过程中我们知道，数字签名的安全性取决于以下几点：
1.CA服务器确实安全可靠，用户的证书不会被篡改。CA服务器的安全性主要包括物理安全和系统安全。所谓物理安全是指CA服务器放置在物理环境安全的地方，不会有水、火、虫害、灰尘等的危害；系统安全是指服务器系统的安全，可以由计算机安全技术与防火墙技术实现。
2.用户私钥确实被妥善管理，没有被篡改或泄露。现在采用的技术是USB Key或智能卡存储用户私钥，并由用户用口令方式保护私钥，而且实现了私钥不出卡，要用私钥必须插卡，从技术实现了私钥不会被篡改和泄露。
3.数字签名方案的安全性好。基于PKI公钥加密技术的数字签名是建立在一些难解的数学难题的基础上，其中基于RSA算法的签名方案应用最多。RSA算法是基于大数分解的困难性，目前当模数达到1024位时，分解其因子几乎是不可能的，未来十年内也是安全的。但是由于RSA算法保存了指数运算的特性，RSA不能抵御假冒攻击，就算攻击者不能破解密钥，也可进行假冒攻击实现消息破译和骗取用户签名。
六、总结
在电子商务交易的过程中，PKI系统是降低电子商务交易风险的一种常用且有效的方法，本文介绍了PKI系统的组成，PKI系统提供的服务，分析了基于PKI通信的安全性，其安全主要通过数字证书和数字签名来实现，而数字签名的安全性则主要依赖于签名方案，在研究和分析现有数字签名方案的基础上提出了改进的新方案，即添加随机因子和时间戳的RSA签名方案，新方案增加了通信双方交互次数，虽然系统效率有所降低，但提高了方案的安全性，并且新方案既可保证信息的保密性、完整性，又使得通信双方都具备了不可抵赖性，具有很高安全性和较强的实用意义。
参考文献
[1]刘颖.基于身份的数字签名的研究[D].西安电子科技大学硕士学位论文,2006,1.
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[4]潘恒.电子商务环境下基于PKI的信任问题研究[D].信息工程大学博士学位论文,2006,10.
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[6]任晓东.基于PKI的认证中心研究与实现[D].西南交通大学硕士学位论文,2008,5.
关键词：医学院校，数字化校园，信息平台，整合
现代高校的发展离不开信息技术，特别是随着各高校学生人数急剧增加，新教学楼、新教室的不断扩建，教学方式的多样化等一系列因素使学校对多媒体、网络教学、办公应用系统等信息化技术依赖越来越大，数字化校园建设已经成为各高校信息化建设的重要任务之一。医学院校在发展过程中也面临着同样的问题，需要对学校的教学、科研、管理等信息资源进行全面的整合，以实现统一的管理。
一、数字化校园的涵义及意义
在传统观念中数字化校园一直被认为只是由一个一卡通系统和多个应用系统组成，例如各种办公系统、多媒体教学系统、人事系统和财务系统等。但由于各个系统中的信息，数据保存格式以及操作人员的权限设置都不一致，并且各系统由于开发商的不同很难做到统一的接口，系统间通讯困难，对于整个校园来讲只是一个个“信息孤岛”，造成大量冗余、错误的信息，因此这样的“数字化校园”只是一个狭义的概念，并不能完全发挥信息化的优势。而数字化校园真正的涵义是指以校园网络为基础，利用计算机、各种通讯手段对学校里各种办公系统、多媒体教学系统进行统一的信息化管理，包括统一的身份认证、权限控制、教学资源管理以及对人事、财务、后勤等信息系统的统一管理等。数字化校园在时间和空间上都超越传统意义上的校园，它是一个基于先进的信息化技术的虚拟校园，使现实的校园环境得到延伸[1]。
数字化校园的建设对于高校的管理和发展具有重要意义。首先，数字化校园是一个虚拟化的校园，它超越了时间和空间上的局限，使学校的跨地域业务得到有效开展，对学校建立创新型的教学模式，开放式的教育环境，多层次的管理方法都具有相当重要的意义。其次，数字化校园以网络通讯为基础，通过计算机处理大量的信息，使学校教工把一些查询、统计、计算等工作交给计算机来完成，大大降低了工作量，提高了工作效率。再者，数字化校园成功解决了学校“信息孤岛”的问题。数字化校园的成功实施，能把学校里各个分散的系统整合，实现数据的统一管理，避免出现数据的重复检索、录入。例如图书馆的图书借阅系统，里面的人员信息不需要重新录入，可以直接从人事处数据库中调用，有效解决了数据的不一致问题。
二、国内外相关课题的研究现状
“数字化”这个概念最先是由美国前副总统戈尔于1998年在美国加利福尼亚科学中心发表的题为《数字地球---21世纪认识地球的方式》（The Digital Earth:Understanding in our planet in the 21st Century）的报告中首次提到的，他提出了数字化地球的概念，此后，“数字化”名词在全球流行开来，各行各业如数字化城市、数字化校园、数字化图书馆等名词接二连三被提出。
近年来，校园数字化建设已经成为世界各国高校重点研究的课题之一。
在国外，英国信息教育技术走在前列。1998年1月英国启动了全国学习网，利用网络的高速优势把学校、科研机构、图书馆等网站连为一体，为网络教育开辟了途径。2002年，英国全国学习网的网络连接所有家庭、社区、学校、医院、社会服务以及大众媒体转播系统、单位，基本能满足学校教育、家庭教育、职业教育、终身教育和社会经济发展的需求。
国内大学信息化基础建设方面，在90年代初，建成校园网并通过CERNET建设与国际互联网连接的大学总数不过10所左右。到1999年，已经有500余所大学建设了结构先进、功能完备的校园网络。2002年，北京大学和香港大学共同启动了亚洲地区第一个国际性的高等教育信息化研究项目，对亚洲地区各国高校信息化建设、发展的最新动态和信息，进行研究。
现阶段医学院校信息化建设所面临的主要问题有：一是学校以医学专业为主，信息化意识不强，缺乏专业的信息化建设人才队伍；二是信息化建设各自为政，存在重复建设现象；三是信息化建设进程缓慢，没有建立网上自动办公系统和智能化决策支持系统。
三、数字化校园建设目标
医学院校数字化建设的总体目标是建成一个适合学校校情的数字化校园模型，即“统一平台+统一门户+多应用系统”的建设模式，从而实现校内教学、管理、科研的全面信息化、网络化。免费论文，整合。
1.统一平台是指一个高性能的、负载均衡的、可扩展易维护的、高安全的应用软件、硬件以及数据库平台。其中包括统一信息门户平台、统一身份认证平台和统一公共数据平台三大基础平台。
2.统一门户是指要建成一个统一的、开放的、能提供信息共享并能提供多种应用服务的高效稳定的门户中心。
3.多应用系统指为满足各种教学、管理、科研等日常业务的需要而提供的各种信息化软件、工具等，如教务系统、人事管理系统、财务系统、科研管理系统、学生管理系统等，这些系统从统一的数据库平台调用数据，共享规范标准格式的数据，提供统一的接口程序。
通过数字化校园的标准建设，集成现有的应用系统，在新需求下开发新的应用系统，从而实现校园的信息共享和传递，最终构建一个集教学、科研、管理、活动为一体的信息化环境，实现学校教育过程的全面信息化，从根本上提高教学质量、科研水平和管理水平。免费论文，整合。
四、数字化校园建设内容
数字化校园的建设是在现有网络基础设施的基础上对校内所有信息化资源（包括各种应用系统、数据库资源、认证系统等）进行全面整合的过程。数字化校园建设的各个环节必须互相紧扣，有计划、有步骤地实施，确保各个环节协调发展。医学院校的数字化校园建设可以结合自身特点，发展几项特色项目，如虚拟实验室、虚拟医院、虚拟手术台等。
数字化校园的总体架构设计包括基础设施建设、统一身份认证平台、应用系统建设
1、基础设施建设
基础设施建设包括基础网络平台、弱电系统和IDC数据中心建设，是建设好数字化校园的基本保证，为数字校园提供最底层的网络、硬件支持。
（1）基础网络平台、弱电系统
（2）IDC数据中心
IDC数据中心是由一系列的硬件、软件、相关网络组成的整体，它作为全校数据流转与交换的中心，主要包括主机系统、存储系统、网络系统、安全系统等硬件设备和数据库系统、应用服务器、目录服务器数据汇聚设备。
2、统一身份认证平台
在数字化校园中，各个系统之间经常需要相互协作才能完成一项任务。但对于同一个用户来说，如果不同的系统都要不同的登录信息，并且要重复登录，这就给用户带来极大的不便，也给系统加重了负担。而所谓的统一身份认证就是对校内各个不同的应用系统采用统一的身份认证系统，为各应用系统的集成奠定基础。
目前高校身份认证管理存在以下问题：
（1）由于目前校内各个系统都是分散管理，因此就难以统一管理用户的账号，这就难免会对一些账号信息进行重复管理，增加管理成本。免费论文，整合。
（2）账号的使用没有落实到实名，一个账号存在多人使用的现象，在出现安全事故时难以明确责任，因此在安全管理上存在漏洞。免费论文，整合。
（3）不同应用系统之间的认证模式和规范不同，安全等级划分标准也不同，不便于全校的安全管理。免费论文，整合。
（4）一个用户如要使用多个应用系统，就必须记忆多套账号信息，并需重复登录，给用户的操作带来极大的不变[2]。免费论文，整合。
3、应用系统建设
应用系统主要有一卡通系统、数字图书馆、教学系统、学工系统、人事系统、财务系统、精品课程等。
（1）一卡通系统
一卡通是数字化校园建设的重要内容，是校内各系统连接的枢纽。校园一卡通以校园网为基础，集成各种计算机网络设备、数据终端，以IC卡为载体实现校园管理的信息化。系统建成以后，将取代以前校内的各种卡证（如借书证、饭卡、工作证、学生证等），真正实现校内工作、学习、生活的“一卡通”。
（2）数字图书馆
数字图书馆是数字化校园的重要组成部分，它是指运用数字技术和信息技术把处于不同地理位置的信息资源进行整合存储，并通过网络向广大读者提供多媒体信息资源的虚拟化图书馆。数字图书馆不受地域空间的限制，能最大限度地共享各地信息资源。
（3）教学系统
教学系统主要有教务管理系统，它管理的对象主要有学生信息、教师信息、管理人员信息以及教学资源信息（如教室、多媒体等）。而它主要实现的功能有：排课、选课、考试安排、教学测评等[3]。
论文摘要：针对一般网络应用系统的特征，融合了数据加密、身份认证和访问控制三种安全技术和机制，并充分考虑了系统安全性需求与可用性、成本之间的平衡，提出了一个以信息资源传输和存储安全保护，身份认证安全管理和资源访问安全控制为基本要素的网络应用系统信息安全模型，为加强中小型企业网络应用系统安全性提供了一个比较简单可行的方案。
0引言
由于网络环境的特殊性，每一个投人使用的网络应用系统都不可避免地面临安全的威胁，因此，必须采取相应的安全措施。国内在信息安全方面已做了很多相关研究，但大多是单独考虑资源保护或身份认证等某一方面，而对如何构建一个相对完善且通用的网络应用系统信息安全解决方案研究不多。本文在iso提出的安全服务框架下，融合了数据加密、身份认证和访问控制三种安全技术和机制，并充分考虑了系统安全性需求与可用性、成本等特性之间的平衡，提出了一个以信息资源传输和存储安全保护、身份认证安全管理和资源访问安全控制为基本要素的网络应用系统信息安全模型，为加强中小型企业网络应用系统安全性提供了一个比较简单可行的方案。
1网络应用系统信息安全模型设计
1.1信息安全模型总体设想
本文提出的网络应用系统信息安全模型主要基于三个要素:信息资源传输和存储安全保护，身份认证安全管理以及用户对资源访问的安全控制。wWW.133229.COm整个信息安全模型如图1所示。模型利用过滤器来区分敏感数据与非敏感数据，对于非敏感数据直接以明文形式进人信息资源层处理，而对敏感数据则采用加密传输通道进行传输，且需要经过身份认证层与访问控制层的控制后才能进人信息资源层。这样的设计在保证了信息传输和存储较高的安全性的同时，减少了身份认证层与访问控制层的系统开销，大大提高了系统的运行效率。而在信息资源层，则是通过备份机制、事务日志和使用常用加密算法对数据库中数据进行处理，来保障信息传输和存储的安全。
1.2身份认证层的设计
身份认证层主要包括两部分:用户身份认证和用户注册信息管理，采用了基于改进的挑战/应答式动态口令认证机制。
目前使用比较普遍的是挑战/应答式动态口令认证机制，每次认证时服务器端都给客户端发送一个不同的“挑战”字串，客户端收到这个字串后，作出相应的”应答”。但是，标准的挑战/应答动态口令认证机制具有攻击者截获随机数从而假冒服务器和用户，以及口令以明文形式存放在数据库中易受攻击两个缺点。在本模型采用的改进的挑战/应答式动态口令认证机制中，通过1.4节中论述的敏感数据加密通道对随机数进行加密传输解决了上述第一个问题;通过在客户端将用户口令经mds算法散列运算并保存在服务器端数据库解决了上述第二个问题，使得服务器在认证时只需要比对客户端处理后传来的加密字符串即可。方案的具体流程如下:
1)服务器端口令的保存当用户在服务器端录人注册信息时，将用户的密码进行k次mds散列运算放在数据库中。
2)用户请求登录服务器端开始执行口令验证:当用户请求登录服务器时，web服务器在送出登录页面的同时产生一个随机数并将其通过敏感数据加密传输通道发给客户端。
3)客户端mds口令的生成客户端首先重复调用与服务器端同样的mds运算k次，得到与保存在服务器端数据库中的口令一致的消息摘要。然后，将从服务器传来的随机数与该口令相加后再调用客户端的mds散列运算函数，将结果(mds口令)通过敏感数据加密传输通道传送给服务器。
4)服务器端对mds口令的验证服务器端收到客户端传来的用户名和mds口令后，通过查询数据库，将已存储的经过k次mds散列运算的口令与随机数相加后同样进行mds散列运算，并比较两个结果是否相同，如相同则通过验证，否则拒绝请求。整个用户口令的生成和验证过程如图2所示。
1.3基于rbac的访问控制层的设计
访问控制层主要包括两部分:权限验证与授权和资源限制访问，采用了基于角色的访问控制机制。在rbac中引人角色的概念主要是为了分离用户和访间权限的直接联系，根据组织中不同岗位及其职能，一个角色可以拥有多项权限，可以被赋予多个用户;而一个权限也可以分配给多个角色。在这里，约束机制对角色和权限分配来说非常重要，本模型设计的约束机制主要包括以下几方面:一是限制一个角色可以支持的最大用户容量。如超级管理员这个角色对于应用系统非常重要，只允许授权给一个用户，该角色的用户容量就是1。二是设置互斥角色。即不允许将互相排斥的角色授权给同一个用户。如客户类的角色和管理员类的角色是互斥的。三是设置互斥功能权限。即不允许将互相排斥的功能权限授权给同一个角色。如客户类角色查看自己银行账户余额信息的权限与修改自己账户余额的权限就是互斥的。
数据库结构设计是实现rbac的重要环节，良好的数据库结构设计本身就可以表述rbac的要求。具体设计如下:
1)用户信息表(user_info)保存用户基本信息。其字段有用户id(userid)、用户名称(username)、密码(passw)、用户类型(kind)。定义表中的kind数据项与role表中kind数据项具有相同的形式。将用户进行分类后，当分配给用户角色时可以指定用户只能被分派到与其kind属性相同的角色，这样就可以实现角色的互斥约束。
2)角色信息表(role)、保存各个等级的角色定义信息。其字段有角色id(role_id)、角色名称(rolename)、角色种类(kind)和角色描述(role_desc)okind数据项代表指定角色集合中的类别。
3)用户/角色关系信息表(user_role)保存用户和角色的对应关系，其字段有用户id和角色id。当向user_role表中添加数据即给用户分配角色时，要求user_info表中要分配角色的用户数据元组中的kind数据项与role表中相应角色的元组kind数据项相同，以实现一定尺度上的角色互斥，避免用户被赋予两个不能同时拥有的角色类型。
4)权限信息表(permission)保存系统中规定的对系统信息资源所有操作权限集合。其字段有权限id(per_id)，操作许可(per)，资源id(pro_id)和权限描述(perdesc)。
5)角色/权限信息表(role_per)保存各个角色应拥有权限的集合。其字段有角色id和权限id。
6)系统信息资源秘密级别表(secretlevel)保存规定的系统信息资源的秘密级别。其字段有资源id，密级id(secrlev_id)和密级信息描述(secr_desc)。在客户端和服务器端传输数据和存储的过程中，通过查询该表可以判断哪些信息资源为敏感数据，从而决定对其实施相应的安全技术和机制。
7)角色继承关系表(role_heir)存放表述各种角色之间继承关系的信息。其字段有角色id，被继承角色id(h_role_id)。角色继承关系可以是一对一，一对多或多对多的，通过遍历整个角色继承关系表，就可以知道所有的角色继承关系。
8)权限互斤表(mutexper)保存表述角色对应权限互斥关系的信息，其字段有权限id和互斥权限id。
1.4敏感数据加密传输通道的设计
设计敏感数据加密传输通道的目的是保障敏感信息在传输过程中的保密性与完整性。针对中小型企业网络应用系统的特点，在充分对比各种数据加密传输解决方案的基础上，从成本和效果两方面出发，我们选择3des加密算法对敏感数据进行加密。同时又结合了rsa算法对密钥进行传输，从而解决了对称加密算法缺乏非对称加密算法}/}/公钥的安全性这个问题。具体工作流程如下:
1)服务器端由rsa加密算法生成公钥kspub和私钥kspriv;
2)服务器端将公钥kspub传送给客户端;
3)客户端接收公钥kspub，然后由3des加密算法生成对称密钥ksym，用kspub加密ksym;
4)客户端将加密后的ksym传送给服务器端;
5)服务器端用kspriv解密得到ksym;
6)敏感数据加密传输通道建立成功，服务器端和客户端以ksym作为密钥对敏感数据加/解密并传输。
1.5安全审计部分的设计
本模型中的安全审计记录内容包括三个方面:一是用户信息，包括用户名、用户ip地址等;二是用户行为信息，包括用户访问系统敏感资源的内容、访问系统资源的方式等;三是时间信息，包括用户登录和注销的时间、特定行为发生的时间等。值得注意的是，安全审计跟踪不仅要记录一般用户的行为，同时也要记录系统管理员的行为。
