專利名稱：無需第三方的公平安全電子交易方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息安全領(lǐng)域，涉及電子商務(wù)，具體地說是一種無需第三方的公平安全電子商務(wù)交易方法，可用于對各種實(shí)物商品和數(shù)字商品的電子商務(wù)交易。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行交流，交換各自的信息。網(wǎng)絡(luò)支付、電子商務(wù)等新的交換形式隨之出現(xiàn)。目前電子支付的安全問題日益成為制約電子商務(wù)發(fā)展的瓶頸，這一問題在我國突出體現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)電子支付的公平性。現(xiàn)實(shí)世界交換中的欺詐行為在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下并沒有消失，相反，由于參與者形式的變化和交換方式的變化，欺詐行為變得更難識別和防范，這是對公平交換提出的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。研究如何實(shí)現(xiàn)安全的公平交換，也成為電子商務(wù)研究的重要問題。
舉個(gè)例子，A想通過Internet付費(fèi)向商家M定購一件他看中的商品，但是他擔(dān)心M在收了錢之后不付貨，而且他希望他的定購信息和他的賬戶信息不被第三方知道；M則擔(dān)心A可能使用假的支付手段對他進(jìn)行欺騙；雙方都擔(dān)心對方可能會否認(rèn)參與這次交易，從而逃避應(yīng)該承擔(dān)的責(zé)任。為了消除雙方的顧慮，在文獻(xiàn)Aggregate andverifiably encrypted signatures from bilinear maps(In Advances in Cryptology-EUROCRYPT 2003，LNCS vol.2656，Springer-Verlag，2003，pp.416-432)和文獻(xiàn)Round-optimal and abuse free optimistic multi-party contract signing(In Proc.of Automata，Languages and Programming，2000，pp.524-535)中人們引入了可信第三方TTP(TrustedThird Party)這一假定角色，來傳遞信息、保存證據(jù)、提供時(shí)戳等，從而保證實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)的各種安全目標(biāo)，如公平性、非否認(rèn)性、可追究性等。
可信第三方依據(jù)其參與交易的時(shí)機(jī)可分為在線和離線在線TTP參與每一次協(xié)議的運(yùn)行，但不介入每次消息的傳遞，每次需要提供第三方服務(wù)時(shí)TTP都會直接參與。離線TTP在正常情況下不介入?yún)f(xié)議，只有在某方有不誠實(shí)或錯(cuò)誤行為或網(wǎng)絡(luò)失敗等異常情況下，即必須提供可信第三方時(shí)才介入?yún)f(xié)議，幫助生成必要證據(jù)，保證協(xié)議公平。
目前對離線TTP的研究主要集中于強(qiáng)調(diào)如何在實(shí)現(xiàn)公平性的同時(shí)，減少協(xié)議對第三方的依賴，以便使協(xié)議有更好的適用性。這方面的研究體現(xiàn)在兩個(gè)方面一是降低第三方的數(shù)據(jù)通信量，另一個(gè)是降低對第三方可信度的要求。
文獻(xiàn)A fair non-repudiation protocol(Proceedings of the 1996 IEEE Symposium onSecurity and Privacy，IEEE Computer Press，Oakland，CA，1996.pp.55-61)提出了輕量級第三方的思想，目的是將第三方由消息交換代理變?yōu)槊荑€交換代理，而消息的密文直接在交換方之間傳輸，這顯然降低了通過第三方的數(shù)據(jù)量。
另一方面，F(xiàn)ranklin在文獻(xiàn)Secure Group BarterMulti-Party Fair Exchange WithSemi-Trusted Neutral Parties([A].Proceeding Of FCp98[C].BerlinSpringer-Verlag，1998.pp.90-102)中提出了半可信第三方STTP(Semi-Trusted Third Party)的協(xié)議，半可信第三方是指第三方可以出錯(cuò)或欺騙但不能與協(xié)議中其它參與者共謀進(jìn)行欺騙。在整個(gè)交換過程中，除非交換雙方主動將信息透露給第三方，第三方不能了解所要交換的信息內(nèi)容。由于交換的信息對第三方保密，提高了交換的安全性。盡管對第三方可信賴程度的要求有所降低，卻并不能完全擺脫。如果出現(xiàn)了第三方自身原因的錯(cuò)誤行為，交易的公平性將面臨威脅。
以上協(xié)議涉及的第三方都是由單個(gè)個(gè)體來擔(dān)當(dāng)，該個(gè)體的可信度將直接決定協(xié)議的公平性，文獻(xiàn)Optimistic Fair Exchange Based on Publicly Verifiable Secret Sharing(ACISP 2004，LNCS 3108，Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2004.pp.74～85.)將第三方擴(kuò)展為由若干個(gè)體所構(gòu)成的一個(gè)集合，從而進(jìn)一步降低對單個(gè)個(gè)體的可信度的依賴。只要集合中一部分個(gè)體值得信賴，就可以保證交易的公平性。
以上這些交易方法均要涉及可信第三方，而事實(shí)上人們對涉及可信第三方的公平交換方案心存疑慮，其原因是在互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)無信任的環(huán)境下，不僅買賣雙方之間無法相互信任，任何可能進(jìn)入交易過程的第三方也無法令人放心，因?yàn)檎l也不能保證第三方不會出錯(cuò)、欺騙甚至合謀。因此，人們急切期盼徹底擺脫可信第三方，而且依然能夠滿足公平性和安全性的電子交易方法。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種無需第三方的電子商務(wù)方法與系統(tǒng)，使交易可以在無信任的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下由買賣雙方直接進(jìn)行，交易證據(jù)由雙方各自保存，以解決當(dāng)前電子支付的公平性和安全問題，保證電子商務(wù)的健康發(fā)展。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是交易雙方采用密碼算法，特別是同時(shí)生效簽名算法，對包括電子訂單、電子支票、服務(wù)承諾等交易信息進(jìn)行一系列的操作，并將結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給對方以分別實(shí)現(xiàn)對數(shù)字商品和實(shí)物商品的交易。
實(shí)現(xiàn)該數(shù)字商品的安全交易方法，按如下過程進(jìn)行1)顧客對訂單進(jìn)行普通數(shù)字簽名，將其發(fā)送給商家；2)商家用商品密鑰k1對數(shù)字商品進(jìn)行加密，再將加密結(jié)果、服務(wù)承諾書及k1的哈希值f1一起打包，并進(jìn)行普通數(shù)字簽名后，發(fā)送給買家；3)買家利用商家發(fā)來的f1對足額電子支票進(jìn)行同時(shí)生效簽名后，發(fā)送給商家；4)商家通過公開商品密鑰k1使電子支票生效；5)買家利用商品密鑰k1解密密文得到數(shù)字商品。
實(shí)現(xiàn)該實(shí)物商品安全交易的方法，按如下過程進(jìn)行1)買家首先對訂單進(jìn)行普通數(shù)字簽名，然后生成隨機(jī)比特串k3，并得到k3的哈希值f3，利用f3生成電子支票的同時(shí)生效簽名，再將這兩個(gè)簽名文件發(fā)給商家；2)商家利用買家發(fā)來的f3生成服務(wù)承諾書的同時(shí)生效簽名，發(fā)送給買家，之后再通知自己的配送部門送貨；3)買家當(dāng)面檢查送來的商品，如果滿意就公開隨機(jī)比特串k3，并向送貨人出示服務(wù)承諾書；4)送貨人驗(yàn)證服務(wù)承諾書上商家的簽名，如果驗(yàn)證通過就交貨，并索要經(jīng)買家簽名的收據(jù)，然后返回，將隨機(jī)比特串k3及收據(jù)交給商家；5)商家利用隨機(jī)比特串k3向銀行兌現(xiàn)電子支票。
所述的電子訂單，是指買家提交給商家的定購文件，內(nèi)容包括所購商品的名稱、型號、數(shù)量、價(jià)格等信息。
所述的電子支票，是指買家提供給商家的支付票據(jù)，內(nèi)容包含支付金額、結(jié)算方式。
所述的服務(wù)承諾，是指由商家向買家提供的一份文件，對該商品進(jìn)行必要的準(zhǔn)確描述，例如，所提供商品的型號、性能特征、生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)日期。無論對于數(shù)字商品還是實(shí)物商品，這些信息應(yīng)使閱讀的人能夠確定其所描述的商品，不至于同另一商品產(chǎn)生混淆，另外還應(yīng)當(dāng)包含交貨期限、售后服務(wù)承諾。
所述的同時(shí)生效簽名，是指兩人間進(jìn)行的簽名交換算法，滿足“要么兩個(gè)簽名同時(shí)生效，要么都不生效”。
本發(fā)明與已有的電子商務(wù)方法比較具有如下優(yōu)點(diǎn)1)由于徹底摒棄了一般意義上的第三方，使交易可以在無信任的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下由買賣雙方直接進(jìn)行，且交易證據(jù)由雙方各自保存，避免了共謀行為的發(fā)生，增強(qiáng)了安全性。
2)由于在交易過程中無需第三方來傳遞或保存任何信息，當(dāng)受損方自己掌握了對方有欺騙行為的證據(jù)后就可以有把握地起訴對方，也就是說，本發(fā)明所保證的公平性根本不須依靠信任來支撐。
3)由于設(shè)置了完整的電子商務(wù)體系，既實(shí)現(xiàn)了數(shù)字商品交易，又實(shí)現(xiàn)了實(shí)物商品交易，且交易程序簡單，即對于數(shù)字商品，買家在其支付的電子支票生效的同時(shí)可得到數(shù)字商品；而對于實(shí)物商品，買家得到商品的唯一條件就是出示能夠使電子支票生效的關(guān)鍵證據(jù)。
4)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡潔性，交易運(yùn)行步驟只有5～6步，只涉及買賣雙方，而且算法復(fù)雜度低，便于實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明數(shù)字產(chǎn)品交易過程2是本發(fā)明實(shí)物商品交易過程3是本發(fā)明買家對訂單簽名過程4是本發(fā)明商家驗(yàn)證訂單簽名過程5是本發(fā)明商家生成商品密文包及其簽名過程6是本發(fā)明買家驗(yàn)證密文包的簽名過程7是本發(fā)明買家生成電子支票的同時(shí)生效簽名過程8是本發(fā)明商家驗(yàn)證電子支票的同時(shí)生效簽名過程9是本發(fā)明買家取得數(shù)字商品過程10是本發(fā)明買家對訂單和電子支票分別簽名過程11是本發(fā)明商家對服務(wù)承諾書進(jìn)行同時(shí)生效簽名過程12是本發(fā)明買家對商品收據(jù)簽名過程圖具體實(shí)施方式
為了更清楚地闡述本發(fā)明的實(shí)施方式，這里先介紹同時(shí)生效簽名原理。同時(shí)生效簽名由五部分組成，詳細(xì)描述如下1)建立包括密鑰在內(nèi)的所有參數(shù)首先選擇兩個(gè)大素?cái)?shù)p，q，并滿足q|p-1，g是群Zp*的一個(gè)q階元；再選擇兩個(gè)單向Hash函數(shù)H1，H2{0，1}*→Zq；
接著選擇私鑰x∈Zq，公鑰y＝gxmod p；假設(shè)參與交換的一方是甲方，參與交換的另一方是乙方，那么甲方將得到私鑰xA∈Zq和公鑰yA=gxAmodp,]]>而乙方將得到私鑰xB∈Zq和公鑰yB=gxBmodp.]]>2)甲方生成簽名所涉及的參數(shù)有甲方的私鑰xA，乙方的公鑰yB，t是一個(gè)隨機(jī)數(shù)且t∈Zq，k是一個(gè)隨機(jī)比特串，f是k的哈希值，即f＝H2(k)。另外，h，hA，wA是沒有具體涵義的數(shù)字。
如果甲方要對消息MA簽名，則首先隨機(jī)地選擇一個(gè)比特串k，計(jì)算該k的哈希值f，即f＝H2(k) (1)再選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)t∈Zq，然后計(jì)算h≡H1((gtyBfmodp)||MA)]]>(‖表示比特串聯(lián)) (2)hA≡(h-f)modq (3)wA≡(t-hAxA)modq (4)這樣甲方就得到對消息MA的簽名SA，即SA＝(wA，hA，f，yA，yB，MA)。甲方秘密地持有比特串k，而將SA交給乙方。
3)乙方證實(shí)甲方的簽名并生成自己的簽名做交換假設(shè)乙方收到甲方傳來的簽名SA＝(wA，hA，f，yA，yB，MA)，他首先查看被簽名的文件MA的內(nèi)容。如果對內(nèi)容滿意，接著檢查hA與f是否相等，如果相等，則證實(shí)甲方傳來的簽名是錯(cuò)誤的，協(xié)議中止；如果不等，乙方接著計(jì)算下面的等式是否成立hA+f≡(H1((gwAyAhAyBfmodp)||MA))modq---(5)]]>如果不成立，則也證實(shí)甲方傳來的簽名是錯(cuò)誤的，協(xié)議中止；反之，證實(shí)甲方傳來的簽名是正確的。這是因?yàn)镠1((gwAyAhAmodp)||MA)]]>≡H1((gt-hAxAghAxAyBfmodp)||MA)]]>≡H1((gtyBfmodp)||MA)---(6)]]>≡h]]>≡(hA+f)modq]]>證實(shí)甲方的簽名正確之后，乙方生成自己對消息MB的簽名，方法與甲方生成簽名時(shí)類似，只是他不可以自己產(chǎn)生哈希值f，而是必須直接利用甲方交給他的那個(gè)f。最后他得到自己對消息MB的簽名SB＝(wB，hB，f，yB，yA，MB)，將SB傳給甲方Alice。
4)甲方證實(shí)乙方的簽名SB的正確性甲方收到乙方Bob的簽名SB后也像一樣證實(shí)簽名的正確性，這其中她還要確保所用的f就是她原來的k的哈希值f，否則協(xié)議中止。如果甲方通過證實(shí)算法認(rèn)定乙方的簽名是正確的，那么她可將原先秘密保留的比特串k告知或?qū)公開。
5)驗(yàn)證者驗(yàn)證簽名人的身份驗(yàn)證者可以是任何人，他利用被公開的比特串k和一個(gè)簽名SA或SB，驗(yàn)證該簽名的生成人的身份。驗(yàn)證者得到簽名S＝(w，a1，a2，yB，yA，M)時(shí)，他并不知道這個(gè)S究竟是甲方的簽名SA還是乙方的簽名SB，為了驗(yàn)證，驗(yàn)證者還必須得到k，然后他首先運(yùn)行證實(shí)算法，即驗(yàn)證等式a1+a2≡(H1((gwyAa1yBa2modp)||M))modq---(7)]]>是否成立。如果不成立，驗(yàn)證失??；如果成立，再計(jì)算出H2(k)并分別將a1，a2同H2(k)的值比較，如果a1＝H2(k)，那么驗(yàn)證者可以確定乙方是該簽名的生成者，甲方是接收者；反過來，如果a2＝H2(k)，則可以確定甲方是該簽名的生成者，乙方是接收者。這是因?yàn)樵谏珊灻麜r(shí)H2(k)的值是作為接收方的公鑰的冪指數(shù)進(jìn)入運(yùn)算的，所以在驗(yàn)證時(shí)，只有同樣的運(yùn)算方法才能使等式成立。
所述同時(shí)生效簽名的最大特點(diǎn)是在k公開之前，盡管甲方和乙方內(nèi)心清楚一個(gè)簽名是由他們兩個(gè)中的哪一個(gè)生成的，但是他們都沒有能力向一個(gè)局外人證明這一點(diǎn)。在局外人看來，無論是甲方還是乙方，都有可能生成象S＝(w，a1，a2，yB，yA，M)這樣一個(gè)簽名，但就是不能確定究竟是由誰生成的。而一旦得到了正確的k，局外人就可以確定一個(gè)簽名的生成人和接收人。這樣，這一對交換的簽名也就同時(shí)生效了。該同時(shí)生效簽名的實(shí)現(xiàn)方式不止上述一種，可因應(yīng)用場合而靈活選用。
以下結(jié)合附圖對數(shù)字商品交易和實(shí)物商品交易的過程進(jìn)行詳細(xì)的描述。
一.數(shù)字商品交易實(shí)施過程假設(shè)買家Alice想從商家Bob那里購買一部數(shù)字電影作品，其過程按圖1進(jìn)行1)買家Alice對訂單簽名首先，買家Alice通過瀏覽Bob的網(wǎng)站，選擇想購買的電影并下載其訂單，用普通數(shù)字簽名對訂單進(jìn)行簽名；如圖3所示買家Alice首先對訂單進(jìn)行哈希，再用自己的RSA私鑰對哈希結(jié)果加密，得到密文1，再將密文1、自己的RSA公鑰證書、訂單三者一起傳給商家Bob。
2)商家Bob對訂單簽名進(jìn)行驗(yàn)證如圖4所示商家Bob收到Alice的簽名訂單后，首先由公鑰證書取得Alice的公鑰，以此公鑰解密密文1，再對訂單做哈希，將哈希結(jié)果與解密結(jié)果比較，如果二者一致，則驗(yàn)證通過，進(jìn)入下一步，否則退出。
3)商家Bob生成商品密文包及其簽名商家Bob確認(rèn)訂單簽名后，進(jìn)行如圖5所示的操作首先隨機(jī)選擇一個(gè)商品密鑰k1，用k1對數(shù)字電影進(jìn)行對稱加密，得到密文2，再以哈希函數(shù)作用于k1，得到f1＝H2(k1)；然后將密文2、服務(wù)承諾書及f1三個(gè)文件打包；接著對該文件包進(jìn)行兩種操作一是求得其哈希值，再以自己的RSA私鑰對該哈希值加密，得到密文3，二是隨機(jī)選擇一個(gè)會話密鑰k2，用k2對該包進(jìn)行對稱加密，得到密文4；再接著用買家Alice的RSA公鑰對會話密鑰k2加密得到數(shù)字信封；最后商家Bob將密文3、數(shù)字信封以及密文4一起發(fā)送給買家Alice。
4)商家Bob對密文包的簽名進(jìn)行驗(yàn)證買家Alice收到商家Bob傳來的三個(gè)文件后，進(jìn)行如圖6所示的操作首先用自己的RSA私鑰解密數(shù)字信封，取得會話密鑰k2；接著用k2解密密文4得到一個(gè)文件包，進(jìn)一步求得該包的哈希值；再接著，買家Alice用商家Bob的RSA公鑰將密文3解密；最后將這個(gè)解密結(jié)果與所得到的哈希值進(jìn)行比較，如果不一致，交易中止；如果一致，買家Alice便打開那個(gè)文件包，取得密文2、服務(wù)承諾書及f1。
5)買家Alice生成電子支票的同時(shí)生效簽名買家Alice審閱服務(wù)承諾書，如果對其中的內(nèi)容滿意，就按照圖7所示，用同時(shí)生效簽名算法對電子支票進(jìn)行簽名，即Alice利用自己的私鑰xA和商家Bob的公鑰yB、隨機(jī)值t以及由Bob傳來的f1，對電子支票M進(jìn)行下面三個(gè)運(yùn)算h=H1((gtyBf1modp)||M);]]>hA≡(h-f1)modq； (9)wA≡(t-hAxA)modq (10)值得一提的是，簽名時(shí)使用的參數(shù)f1就是商家Bob交給她的那個(gè)f1。最后，她將生成的簽名電子支票SA＝(wA，hA，f1，yA，yB，M)發(fā)送給商家Bob。
6)商家驗(yàn)證電子支票的同時(shí)生效簽名商家Bob對來自買家Alice的簽名電子支票SA＝(wA，hA，f1，yA，yB，M)進(jìn)行驗(yàn)證。如圖8所示，該過程包含三個(gè)比較算法首先比較f1與h1是否不等，如果相等，則驗(yàn)證失敗，退出交易；如果不等，再驗(yàn)證式(hA+f1)modq=H1((gwAyAhAyBf1modp||)M)modq---(11)]]>和式f1＝H2(k1) (12)是否同時(shí)成立，如果兩個(gè)等式不能同時(shí)成立，則驗(yàn)證失敗，退出交易；如果能同時(shí)成立，則驗(yàn)證通過。然后，Bob把商品密鑰k1發(fā)送給買家Alice，再將該簽名電子支票以及k1發(fā)送給銀行，要求轉(zhuǎn)賬或取款7)買家取得數(shù)字商品如圖9所示買家Alice收到商家Bob發(fā)來的商品密鑰k1后，利用商品密鑰k1對密文2解密得到數(shù)字電影，完成整個(gè)數(shù)字商品交易過程。
本發(fā)明的數(shù)字商品交易方法具有明顯的公平性和安全性，其分析如下1)公平性在交易的第1、第2步無論出于什么原因中止，雙方都不比對方占有什么利益優(yōu)勢。第4步雖然買家Alice得到了密文2，但由于沒有商品密鑰k1，所以還無法得到數(shù)字電影。如果此刻中止交易，她依然不能占優(yōu)。第6步，商家Bob得到了買家Alice的簽名電子支票，盡管他可以不給買家Alice發(fā)送商品密鑰k1，而是直接將簽名電子支票及商品密鑰k1交給銀行來獲得資金，但是買家Alice還是可以從銀行那里得到商品密鑰k1，這是因?yàn)楫?dāng)買家Alice向銀行查詢自己的賬目時(shí)，銀行不得不向買家Alice出示商品密鑰k1來證明該電子支票的確是由Alice簽名授權(quán)支付給商家Bob的。第7步，如果買家Alice正確地履行了前面的步驟卻沒有得到服務(wù)承諾書中描述的那部電影，這時(shí)她可以起訴商家Bob。她的證據(jù)就是她在第4步中收到的由商家Bob簽名的服務(wù)承諾書。
2)交換內(nèi)容的保障交易中可能會有惡意欺騙發(fā)生。假如商家Bob得到的是空頭支票，那么這個(gè)空頭支票本身就是起訴買家Alice的有力證據(jù)。盡管支票是假的，但買家Alice的簽名是真實(shí)的。另一種可能是買家Alice得到的是假冒電影。那么她可以拿由商家Bob簽名的服務(wù)承諾書作為證據(jù)，起訴商家Bob的欺騙行為。
3)不可否認(rèn)性如果商家Bob誠實(shí)，買家Alice不能誣陷他，即買家Alice事后不能否認(rèn)自己收到了正確的數(shù)字電影，因?yàn)槭紫让芪?經(jīng)過了商家Bob的簽名，不能被篡改；其次正確的商品密鑰k1也在銀行也有記錄。正確的密文2被正確的商品密鑰k1解密，結(jié)果當(dāng)然正確。
反過來，如果買家Alice誠實(shí)，商家Bob也不能誣陷Alice提供假支票，因?yàn)橹挥兄郎唐访荑€k1的人，才能使該電子支票生效，而只有商家Bob知道商品密鑰k1。另外該簽名電子支票在驗(yàn)證的時(shí)候，必須有商家Bob的公鑰，Bob是該電子支票的指定接收人，而不是別人?？梢娚碳褺ob的誣陷也不會有合理的證據(jù)。所以商家Bob不能否認(rèn)自己收到了真實(shí)有效的電子支票。
4)交換內(nèi)容的私密性只有買家Alice才能打開數(shù)字信封取得密文2，其他人得不到密文2，當(dāng)然更談不上得到數(shù)字電影了，所以數(shù)字電影的私密性能夠保證。竊聽者即使得到買家Alice簽名的電子支票，可如果沒有商品密鑰k1，這個(gè)電子支票是模糊的，不知誰是其接收人，所以沒有什么價(jià)值；即使竊聽者得到了商品密鑰k1，他也不能改變電子支票的接收人指定為商家Bob這一事實(shí)?？梢姼`聽是徒勞的。
綜上所述，本發(fā)明的電子交易方法即使在雙方互不信任的環(huán)境下也能夠保障交易的公平性和安全性，并且不需要任何第三方的參與。
二.實(shí)物商品交易過程假設(shè)買家Alice通過瀏覽商家Bob的電子商務(wù)網(wǎng)站，想從Bob那里購買一臺筆記本電腦，其操作過程按圖2進(jìn)行1)買家Alice對訂單和電子支票分別簽名買家Alice瀏覽商家Bob在網(wǎng)站對各種型號的電腦的描述，從中選擇某種自己想購買的電腦；下載該電腦的訂單，用普通數(shù)字簽名RSA對訂單簽名；接著對一張面額與電腦價(jià)格相等的電子支票進(jìn)行同時(shí)生效簽名；在兩個(gè)簽名都正確生成后，將它們傳給商家Bob，如圖10所示。由于買家Alice是這個(gè)同時(shí)生效簽名的發(fā)起方，所以她秘密地持有隨機(jī)比特串k3，暫時(shí)不公開，而只將k3的哈希值f3＝H2(k3)傳給商家Bob。
2)商家Bob對服務(wù)承諾書進(jìn)行同時(shí)生效簽名商家Bob收到買家Alice的簽名訂單后，他即可確信Alice想購買電腦；接著，商家Bob對買家Alice的電子支票簽名進(jìn)行證實(shí)；證實(shí)通過后，商家Bob利用與買家Alice相同的f3以及自己的私鑰等參數(shù)，對服務(wù)承諾書進(jìn)行同時(shí)生效簽名，將簽過名的服務(wù)承諾書傳給買家Alice，如圖11所示。此時(shí)，他即可通知自己的配送部門給買家Alice送貨。
3)買家Alice對服務(wù)承諾書簽名進(jìn)行證實(shí)買家Alice收到商家Bob傳來的簽過名的服務(wù)承諾書后，通過證實(shí)確信Bob如實(shí)地生成了該簽名，然后等待送貨。
4)買家Alice收貨并提供簽名收據(jù)送貨人將電腦送來后，買家Alice當(dāng)面檢查電腦與商家Bob在網(wǎng)站對其的描述是否一致；如果她對電腦滿意，則將商家Bob簽過名的服務(wù)承諾書和自己原先保留的秘密隨機(jī)比特串k3一起出示給送貨人供其驗(yàn)證；送貨人通過運(yùn)行同時(shí)生效簽名的驗(yàn)證過程，驗(yàn)證商家Bob對服務(wù)承諾書的簽名，如果驗(yàn)證表明確實(shí)是Bob的簽名，送貨人交出電腦；買家Alice收下電腦，并用RSA數(shù)字簽名算法對收據(jù)簽名，并連同隨機(jī)比特串k3的值一起交給送貨人帶回，如圖12所示。
5)商家Bob通過銀行轉(zhuǎn)賬由于送貨人是商家Bob的雇員，他會將簽名收據(jù)及隨機(jī)比特串k3交給Bob，完成自己的任務(wù)；商家Bob則可將k3及由買家Alice簽名的電子支票交給銀行來進(jìn)行轉(zhuǎn)賬或提款。至此，交易成功結(jié)束。
本發(fā)明的實(shí)物商品交易方法具有明顯的公平性和安全性，其分析如下1)公平性在買家Alice出示隨機(jī)比特串k3之前的第1、2、3步，由于電子支票的簽名和服務(wù)承諾書的簽名都沒有生效，所以無論交易如何中止，雙方都不會獲得有價(jià)值的東西。在第4步，買家Alice出示了正確的隨機(jī)比特串k3之后，如果送貨人拒絕交出電腦，那么買家Alice可以向法庭起訴商家Bob，她的證據(jù)是已經(jīng)生效的服務(wù)承諾書，而商家Bob卻拿不出相應(yīng)的收據(jù)，無疑買家Alice將贏得官司。另外一種情況是買家Alice收下電腦卻拒絕提供收據(jù)，這類似于搶劫，考慮到買家Alice和送貨人是面對面執(zhí)行交換，出現(xiàn)上述情況的可能性應(yīng)該可以忽略。第5步，商家Bob當(dāng)然不會主動中止交易，否則，只能給自己帶來損失。
2)交換內(nèi)容的保障無疑，為了欺騙對方，用假的內(nèi)容進(jìn)行交換，能夠給自己帶來不當(dāng)?shù)靡?，使對方蒙受損失。本發(fā)明的解決方法是假如商家Bob用一臺假的電腦來進(jìn)行交易，買家Alice在第4步對電腦進(jìn)行檢查時(shí)能夠覺察這一欺騙行為，她就不會交出隨機(jī)比特串k3，當(dāng)然也就不會有所損失。即使在交出隨機(jī)比特串k3之后發(fā)現(xiàn)電腦與服務(wù)承諾書的描述不符，買家Alice也可以憑借生效的服務(wù)承諾書起訴商家Bob的欺騙行為。而如果商家Bob收到的電子支票是假的，他也同樣可以以此假支票和買家Alice收到電腦后提供的收據(jù)一起作為證據(jù)，起訴Alice的欺騙行為。
3)不可否認(rèn)性買家Alice收下電腦后，必須提供收據(jù)，收據(jù)采用的也是普通RSA數(shù)字簽名，這決定了買家Alice不能事后否認(rèn)收下電腦這一事實(shí)。一旦她出示了隨機(jī)比特串k3，并且該k3經(jīng)過送貨人的驗(yàn)證，為正確的k3，那么Alice就不能否認(rèn)她對電子支票的簽名。而如果買家Alice是誠實(shí)的，商家Bob也不能否認(rèn)他收到了有效的電子支票。因?yàn)槭紫?，在?步商家Bob已經(jīng)對買家Alice送來的電子支票進(jìn)行了證實(shí)，否則交易已經(jīng)中止了。其次，既然電子支票證實(shí)算法通過了，又有了第5步得到的隨機(jī)比特串k3，而且這個(gè)k3的正確性已經(jīng)由送貨人當(dāng)著買家Alice的面驗(yàn)證了。所以商家Bob不能誣陷買家Alice沒有支出有效電子支票。
從以上分析可知交易方法滿足公平性并且是安全、實(shí)用的。
盡管在兩個(gè)方案中都涉及到銀行，并且銀行都保存了重要參數(shù)k1或k3，銀行這一行為的動機(jī)，完全是為了證明自己對電子支票所進(jìn)行的操作是有依據(jù)的。它不得不這樣做，因?yàn)榭蛻舨⒉恍湃嗡?。銀行也沒有從事金融以外的任何類似可信第三方的活動，所以銀行不是一個(gè)可信第三方角色。當(dāng)然，在實(shí)物商品方案中所涉及的送貨人更不是可信第三方了，他只和商家有契約關(guān)系。買家并不信任他，而他也不需要得到買家的信任。所以，本發(fā)明的電子商務(wù)交易方法是不需要可信第三方的公平、安全的方法，為突破制約電子商務(wù)發(fā)展瓶頸提供巨大的發(fā)展空間。
權(quán)利要求
1.一種無需第三方的數(shù)字商品公平安全交易方法，按如下過程進(jìn)行1)顧客對訂單進(jìn)行普通數(shù)字簽名，將其發(fā)送給商家；2)商家用商品密鑰k1對數(shù)字商品進(jìn)行加密，再將加密結(jié)果、服務(wù)承諾書及k1的哈希值f1一起打包，并進(jìn)行普通數(shù)字簽名后，發(fā)送給買家；3)買家利用商家發(fā)來的f1對足額電子支票進(jìn)行同時(shí)生效簽名后，發(fā)送給商家；4)商家通過公開商品密鑰k1使電子支票生效；5)買家利用商品密鑰k1解密密文得到數(shù)字商品。
2.一種無需第三方的實(shí)物商品公平安全交易方法，按如下過程進(jìn)行1)買家首先對訂單進(jìn)行普通數(shù)字簽名，然后生成隨機(jī)比特串k3，并得到k3的哈希值f3，利用f3生成電子支票的同時(shí)生效簽名，再將這兩個(gè)簽名文件發(fā)給商家；2)商家利用買家發(fā)來的f3生成服務(wù)承諾書的同時(shí)生效簽名，發(fā)送給買家，之后再通知自己的配送部門送貨；3)買家當(dāng)面檢查送來的商品，如果滿意就公開隨機(jī)比特串k3，并向送貨人出示服務(wù)承諾書；4)送貨人驗(yàn)證服務(wù)承諾書上商家的簽名，如果驗(yàn)證通過就交貨，并索要經(jīng)買家簽名的收據(jù)，然后返回，將隨機(jī)比特串k3及收據(jù)交給商家；5)商家利用隨機(jī)比特串k3向銀行兌現(xiàn)電子支票。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種公平安全電子商務(wù)方法，主要解決當(dāng)前電子交易的第三方有可能出現(xiàn)合謀欺騙造成公平性差的問題。該方法采用了取消第三方的方案，使電子交易在無信任的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下由買賣雙方直接進(jìn)行，即交易雙方采用密碼算法，特別是同時(shí)生效簽名算法，對包括電子訂單、電子支票、服務(wù)承諾等交易信息進(jìn)行一系列的操作，并將結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給對方，雙方各自保存交易證據(jù)，以分別實(shí)現(xiàn)數(shù)字商品和實(shí)物商品的公平、安全交易。本發(fā)明交易程序簡單，公平性強(qiáng)，對于數(shù)字商品，買家在其支付的電子支票生效的同時(shí)就可得到數(shù)字商品；而對于實(shí)物商品，只要買家出示能夠使電子支票生效的關(guān)鍵證據(jù)就可得到所購的實(shí)物商品。
文檔編號G06Q30/00GK1845164SQ20061004277
公開日2006年10月11日 申請日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者李華平, 寇衛(wèi)東, 樊凱 申請人:西安電子科技大學(xué)