基于PKCS的网络电子安全系统的设计与实现

摘 要 ：本次系统开发利用PKI技术和PKCS标准之一的PKCS#12,使用户在任何能上网的设备上都能使用自己的证书及私钥,而不需要随时携带在身上.这样极大的方便了用户,同时,整个过程对用户透明,一般用户不必了解相关的知识,并且降低了用户对硬件设备的投资.不再需要智能卡、读卡器、USB key、软驱软盘.最重要的是有足够的安全性,即使在安全性较差的无线环境下或网吧等公共场所使用也可以确保安全.

关 键 词 ：软件工程；PKI；PKCS标准；数字证书；Activex控件

中图分类号：TP311

1课题研究背景

随着Inter的普及,人们通过因特网进行沟通越来越多,相应的通过网络进行商务活动即电子商务也得到了广泛的发展.电子商务为我国企业开拓国际国内市场、利用好国内外各种资源提供了一个千载难逢的良机.

目前国内外最好的应用安全解决方案是采用PKI技术建认证中心,为用户制定、生成、颁发证书来验证用户的真实身份,保证敏感信息在传输中的完整性和机密性、身份认证与授权以及抗抵赖性.

2研究的目的和意义

本课题研究的就是利用了PKI技术和PKCS标准之一的PKCS#12设计开发的安全系统制作的证书,可以方便用户在任何能上网的设备上都能使用自己的证书及私钥,极大的方便了用户.同时,整个过程对用户是透明的,普通用户不必了解相关的安全知识,并且也降低了用户对硬件设备的投资.不再需要智能卡、读卡器、USB key.最重要的是有足够的安全性,即使在安全性较差的公共场所使用也可以确保安全.

3相关理论与技术

在公钥基础设施技术中,常用的加密技术有非对称技术、对称技术、信息摘 要 技术、数字签名等技术.

4PKI体系模型

通常一个完整有效的PKI体系结构包含PKI策略、认证中心、注册机构、证书签发中心、软硬件环境、日志管理六大部分.具体来讲有证书的申请、密钥的申请,证书的下载、证书的安装、密钥的恢复,证书的保存,证书信息查询,证书撤销申请,CRL吊销列表的获取等子功能.

5网络电子安全系统的需求分析

本章将对网络电子安全系统需求,从系统功能需求、系统性能需求、系统运行需求、系统运行需求方面进行详细分析,根据系统需求,结合实际应用对系统系统安全的需求进行分析.

用户管理子系统包括：包括注册证书的用户信息的添加、删除、修改等处理.

密钥管理子系统：包括密钥的生成

监控管理子系统：主要提供线路监控、数据流监控、密钥监控、时间监控等功能.

证书安全管理子系统：主要提证书的申请、签收、制作、发放、下载、等功能.

安全设施管理子系统：主要包括线路、硬件、软件等基础设施的管理功能.

系统管理：提供角色、权限以及系统基础数据或系统接口参数的管理与维护.

6网络电子安全系统设计与实现

本课题的关键就是Activex控件的PfxExport（）函数的设计,因为本系统大多数功能都是由该函数来完成,所以如何设计这个函数.

6.1CryptoAPI

微软的Security开发平台提供了一套加密应用程序接口的CryptoAPI函数,功能强大.如基本的加密、解密、签名、验证功能,PKCS#12包的创建功能,证书、PKCS#12包的导出证书存储区功能等等.这些函数或方法可以直接被浏览器或ActiveX控件调用.

CryptoAPI是PKI推荐使用的加密API.它提供了一套标准化的PKI接口及相关的安全函数,其功能是为应用程序开发者提供在Win32环境下使用加密、验证等安全怎么写作时的标准加密接口.

6.2PfxExport函数实现

本课题的关键是PKCS#12包的生成,PKCS#12包的结构非常复杂,如何编写ActiveX控件高效可靠地生成PKCS#12包,是本课题的重点部分,而这一切都是由PfxExport函数来完成的.

6.3base64编码

数字证书的编码为DER编码,但DER编码的文件是二进制格式不利于读写和传播,所以对DER编码的数据进行BASE64编码形成了PEM格式.

按照RFC2045的定义,Base64被定义为：Base64内容传送编码被设计用来将不可打印字符转换成可打印的,是网络传输过程中常用的一种编码,使用预先定义好的64个字符,来编码二进制或文本数据.

Base64编码实际上就是将3个8位字节转换为4个6位字节,(3*8等于4*6等于24),当一个字节只有6位有效时,它的取值空间为0--26-1即63,也就是说被转换的Base64编码的每一个编码的取值空间为(0~63).

7.系统测试和运行

（1）在地址栏上输入http：//127.0.0.1/upload.,就可打开本设计的主页面.

（2）点击“导出证书或PKCS#12包”按钮,弹出Activex控件.

（3）在PKCS#12包口令中输入任意口令,选择导出PKCS#12包还是证书,然后点击导出,就可将PKCS#12包或证书导出.

（4）先选择测试导出证书,在口令框中输入1,选中PKCS#12包那个RadioButton,点击导出.

（5）接着就会弹出个对话框,显示“导出PKCS#12包成功”.

（6）此时就会在pfx文本框内显示出PKCS#12包的内容.

（7）点击“上传证书或PKCS#12包”,就会在E：\export\web中生成pfx.dat文件,打开它就可看见PKCS#12包的base64编码的内容.

（8）接下来测试导出证书的功能实现.

（9）点击导出,可弹出导出证书成功.

（10）点击确定后,会在cert文本框内看见证书的内容.

（11）点击“上传证书或PKCS#12包”,可在E：\export\web中生成cert.dat,打开它可看见证书的完整的内容.测试完毕.

8 结论

本课题涉及了学、PKI技术、PKCS#12标准、ASP技术、利用VC++编写ActiveX控件的方法等方面的一些内容,由于在本课题阶段很少涉及到这方面的内容,只能从书本上一点一点的学习.一切工作几乎是从零开始.刚开始接触学相关知识的时候,看似都看明白了,但是实际应用的时候,却不知道从何处下手,人的认知过程总是由不知到知,由知之不多到知之较多,是一个不断丰富、不断充实的过程.经过理论学习和向教授的指导,渐渐对相关知识有了一定的了解对设计有了一定思路,从而顺利的完成了设计任务.

通过网络电子安全系统,已经为企业领导层及下属相关单位提供了高效的安全平台；成为行业业务规范化的企业级应用级风控、安全平台.