CN101017562A

CN101017562A - 一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法

Info

Publication number: CN101017562A
Application number: CNA2006100980240A
Authority: CN
Inventors: 黄皓; 许峰; 崔隽; 高晓春
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2007-08-15

Abstract

本发明是一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法。网上电子发票是一种适合在网上传输的电子形式的发票，其内容与纸质发票相似，其产生过程需利用对称和非对称的密码技术，从而保证发票的防伪性、机密性、不可抵赖性。电子发票通过具有联网功能的一个处理装置生成；用户可以通过其它网络终端设备与电子发票处理装置交互；进行电子发票的发票申购、开具、接收、缴销、抵扣、验证、存档、查询等相关业务操作；与国家税务部门或企业ERP系统、工商、银行、海关等系统进行数据交换。电子发票处理装置可以打印唯一一份纸质发票，也可以以电子形式传输，便于对发票信息的数据采集和再利用。

Description

一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法

技术领域

本发明涉及的是一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法。属于网络安全技术应用领域

背景技术

网上电子发票的生成和交互方法是建立在安全框架--公钥基础设施(PKI)之上的。公钥基础设施(PKI)是在大型开放网络环境下解决信息安全问题最可行、最有效的办法。PKI是通过使用公开密钥技术和数字证书来确保系统信息安全并负责验证数字证书持有者身份的一种体系。PKI采用各参与方都信任同一CA(认证中心)，由该CA来核对和验证各参与方身份的这种信任机制。通过公钥基础设施(PKI)，交易双方(可能是税务与企业之间)共同信任签发其数字证书的认证中心(CA)。PKI这个具有普适性的安全基础设施适用于多种环境的框架。这个框架引入了可管理的机制以及跨越多个应用和计算平台的一致安全性。本发明就是基于PKI安全框架之上设计的一种网上电子发票生成和交互使用方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于通信网络的电子发票生成和交互使用的方法。针对目前纸质发票成本高，存在伪造和虚开发票的情况，监控困难，发票传输存在滞后的现象，不便于数据采集和再利用等问题，利用现有的网络安全技术设计实现了一种可以在网上传输、管理和使用的电子形式的发票，并根据税务发票业务的需要设计出一套具体的发票生成、管理、交互办法。以节省发票成本、提高发票的防伪、防虚能力，以及方便监管部门和企业对发票的管理。

本发明的技术解决方案：电子发票通过具有联网功能的一个处理装置生成；用户可以通过其它包括计算机、掌上电脑、智能手机在内的各种网络终端设备与电子发票处理装置交互；进行电子发票的发票申购、发票开具、发票接收、发票缴销、发票抵扣、发票验证、发票存档、发票查询等发票相关业务操作；国家税务部门的信息系统进行交互，完成相关业务；电子发票处理装置还可以与企业ERP系统、工商、银行、海关等系统进行数据交换。网上电子发票的生成方法包括：(1)电子发票的开具方获得开具方用于数字签名的私钥KR和接收方用于加密的数字证书；(2)电子开票设备的准备和初始化；(3)获得发票开具的指令和开具发票所需的数据；(4)检查发票数据的完整性、正确性；(5)对发票数据进行签名、压缩、加密；(6)加密后的电子发票经由电子发票操作装置传输到相关的接收者的网络的终端设备中

本发明的优点：(1)降低发票成本。网上电子发票可以节省大量的发票成本，节省税务机关人力资源，发票数据的采集和处理可以无需人力干预； (2)难于伪造和破解，起到防伪效果。网上电子发票的数据中包含发票开具者使用自己的私钥对发票的签名。任何人必须对用自己的私钥在发票上的签名负责，同时依靠现有的私钥签名技术，任何人无法冒充其他人对发票数据签名。因此，发票的接收者通过验证发票的签名就可以识别发票的来源，并通过检查发票的格式、内容、以及开票人与签名人是否相符等内容最终验证发票的真实性；(3)发票即时送达，实时监控，起到防虚的效果。通过网络的实时传输特性，发票数据可以即时抵达收票方和税务机关，既在商务过程中提高了交易的效率和安全性，同时便于税务机关实时监控，从而发现和阻止虚开发票的行为。

附图说明

图1是网上电子发票的生成过程流程图

图2是电子开票设备组成与数据交互图

具体实施方式

网上电子发票的生成过程如下：(见图1)

第一步、电子发票的开具方获得开具方用于数字签名的私钥KR和接收方用于加密的数字证书。

电子发票的开具方必须在开具发票之前获得用于对发票数据进行签名的私钥字串KR和与之对应的用于表明持有者身份的数字证书Certificate。数字证书中包含用于验证私钥签名的公钥字串KP。数字证书一般由具有权威性的证书颁发机构(CA)颁发，用来向第三方证明证书持有人的身份。数字证书可以到证书颁发机构提供的下载地址下载，也可以由其他途径获得。私钥的获得可以由开具方利用密钥生成设备(如ikey)生成或由可信的第三方密钥生成中心生成，并秘密的传送给开具方。私钥必须秘密保存在开具方处，存储在加密介质中，而数字证书则可以存储在证书颁发中心或开具方处，无须秘密保存。

电子发票的开具方获得的用于签名的私钥KR和表明身份的数字证书Certificate会由于私钥泄露、遗失或证书过期等原因不能继续使用，需要重新向有关机构申请。。

第二步、电子开票设备的准备和初始化

电子发票的开票设备与纸质发票的开票设备不同，其必须包含以下装置：电子发票操作装置、数据存储装置、密码装置、数据I/O装置、网络通讯装置。(见图2)

电子发票的开票设备中的各个装置可能独立存在于电子开票设备中，也可能将其中的两个或两个以上装置集成起来共同工作。

电子发票操作装置用于执行数据处理的指令并按照指令利用其他装置实现对外部数据的处理；电子发票处理装置可用计算机主机或者专用的智能数字处理系统构成，其处理器选择与电子发票处理装置的性能有关。其初始化包括软件安装等。

数据存储装置用于保存程序代码、输入输出数据、处理过程中产生的中间数据，以及发票档案数据；数据存储装置主要指计算机存储器元件，包括主存储器(内存)和辅助存储器(外存)。外存又可以是以磁盘、磁带等多种形式出现。存储器选择与电子发票开票系统的性能要求、数据容量等因素有关。

密码装置用于实现数据的加密、解密、签名、验证签名、消息验证码生成与验证等处理。可以由专用的密码设备或密码软件构成。其初始化包括密钥生成、保存等。

网络通信装置是实现电子数据网上传输的基础；网络通讯装置可以是有线网卡、无线网卡、红外设备，以及蓝牙设备等。

数据I/O装置向电子发票处理装置提供输入输出的机制，输入设备包括键盘、扫描仪或是其他数据输入设备，输出设备包括显示器、打印机或是其他数据输出设备。

用户用来与电子发票处理装置交互的设备可以是计算机、掌上电脑、智能手机等。其初始化包括与其相关连的个人密码设备的准备和密钥生成、保存等。

开票设备的初始化过程，主要指将控制程序指令装入数据存储设备，以及将私钥数据、加解密程式装入数据存储设备中。控制程序指令，以及加解密程式都是可以根据硬件的不同进行修改和升级的，其目的是实现开票工作及相关工作的完成。私钥字串也是可以更新的，但必须和身份证书同步更新。

第三步、获得发票开具的指令和开具发票所需的数据

获得开具的发票数据是使数据电子化的关键步骤。如果开票设备包含或可以外接键盘和显示器设备，则开票员可以根据已在控制程序中设定的电子发票标准格式填入需要的数据，数据通过键盘录入，并显示在显示器上，存储于存储装置中。如果电子开票设备自身不能产生发票原始数据，发票数据可以在开票设备外生成，并以开票设备数据I/O装置所规定的格式输入到电子开票设备中(比如扫描)。无论以什么形式输入到电子开票设备中的发票数据，都必须以电子开票设备所能接受的一种或若干种既定形式输入，否则认为是无效数据。

第四步、检查发票数据的完整性、正确性

发票数据一旦被录入开票系统，便可以首先对发票数据的完整性、正确性进行检查，检查内容可以根据发票种类、当时税务发票规定、实际需要等因素事先在控制程式中定义，比如必须项目是否填写，税额、总价格是否计算正确，票面上的开票人是否为实际开票人，发票号码是否已经使用等都可以进行检查。必要时，电子开票设备可以通过其网络通讯装置或数据I/O装置与税务机关或其他当事人联系，以确定发票票面数据的正确性。

这步检查是为了尽量减少差错，提高效率，并不是对发票数据的最终检查。发票数据还可能接受税务系统或其他发票检查系统的检查，若发现错误，仍可以通过作废、开具红字发票等手段撤销该张电子发票。

第五步、对发票数据进行签名、压缩、加密

在对发票数据签名之前，可能为了节省存储量、传输带宽或提高签名速度等原因，电子开票设备会对发票数据先进行编码或压缩，无论采用怎样的编码方式，都必须保证发票原始数据能够从编码数据中正确的还原出来。

数字签名等效于手写签名，且是验证签名者身份的更有效的的方式。数字签名的算法可以任意选择，一般来说一个签名数据包包含以下几部分：原文M、M的哈希值H(M)(有时不包含)、哈希算法和签名算法参数P、其他对验证签名有帮助的数据C(包含签名者身份的信息)、签名结果S_RK(H(M))。数字签名的过程也就相应地包含以下几步：1)选取哈希算法H；2)对原文M运用H进行哈希运算，生成H(M)；3)选择签名函数S；4)对哈希值H(M)运用签名者私钥RK和签名算法生成签名值S_RK(H(M))；5)生成其他对验证签名有帮助的数据C，包括签名者身份信息等；6)将原文M、M的哈希值H(M)(有时不包含)、哈希算法和签名算法参数P、其他数据C、签名结果S_RK(H(M))级联成最终签名数据包SignData。

对于以上签名算法，我们可以通过以下步骤验证签名数据包：1)分解签名数据包SignData为原文M、M的哈希值H(M)、哈希算法和签名算法参数P、其他数据C、签名结果S_RK(H(M))；2)对原文M运用哈希函数H进行哈希运算，生成H₁(M)；3)在数据C的帮助下，取得签名者的数字证书，并验证数字证书的有效性；4)取得签名者公钥PK，公钥信息大多会存在于数字证书中；5)根据签名函数S，计算验证函数V；5)对签名结果S_RK(H(M))以签名者公钥PK、对验证签名有帮助的数据C作为参数，运用验证算法生成V_PK(S_RK(H(M))，C)＝H₂(M)；5)比较H₁(M)和H₂(M)，如果H₁(M)＝H₂(M)，则签名者即为帮助信息C中所声明的身份。

数字签名的目是为了发票防伪，发票接收方在验证发票签名后可以确定这张发票的签名者身份，以及发票内容的真实性，同时签名者不能抵赖自己的签名行为。只要能够实现这个目的的各种签名算法都可以在此发明中使用。目前常用的数字签名算法包括普通数字签名算法和特殊数字签名算法。普通数字签名算法有RSA、ElGamal、Fiat-Shamir、Guillou-Quisquarter、Schnorr、Ong-Schnorr-Shamir数字签名算法、Des/DSA，椭圆曲线数字签名算法和有限自动机数字签名算法等。特殊数字签名有盲签名、代理签名、群签名、不可否认签名、公平盲签名、门限签名、具有消息恢复功能的签名等。具体选择哪种签名算法与应用需求、安全要求、加解密条件等因素密切相关。

在产生的签名数据包中，存在着明文发票数据M。明文数据的保存、传输都是非常危险的，所以我们要对签名数据进行加密处理。有时为了节省存储空间等目的，电子开票设备可以先对签名数据进行压缩或某种编码，之后在对新的编码数据进行加密。

数字加密的目是为了保证数据的安全性、机密行。只要能够实现这个目的的各种签名算法都可以在此发明中使用。目前常用的加密方式包括以下几种类型：1)对称加密算法。即加密密钥和解密密钥相同。设加密算法E，解密算法D，密钥K，明文M，则有D_K(E_K(M))＝M。使用这种加密方式需要在传送电子发票前传送密钥(如SSL)。常见的对称加密算法有：DES、RC2、RC5、Blowfish等；2)非对称加密。即加密密钥和解密密钥不同。设加密算法E，解密算法D，加密密钥PK，解密密钥RK，明文M，则有D_RK(E_PK(M))＝M。使用这种加密方式需要在传送电子发票前，接收方将自己的公钥PK公布出去。下面我们将介绍的基于(2，n)门限的团体式加解密方法就是可以利用的非对称式加密方案。常见的非对称加密算法有：RSA、Diffie-Hellman、椭圆曲线加密算法等；3)对称加密与非对称加密相结合的加密方式。即使用对称加密技术加密数据，而采用非对称加密技术加密对称密钥的加密方式。设对称加密算法E1，对称解密算法D1，对称密钥K，非对称加密算法E2，非对称解密算法D2，非对称加密密钥PK，非对称解密密钥RK，明文M，则有D1_K(E1_K(M))＝M，D2_RK(E2_PK(K))＝K。数字信封就是使用这种加密方式典型例子。4)其他加密方式。具体选择哪种加密方式和加密算法与应用需求、安全要求、加解密条件等因素密切相关。

电子发票密文的解密者可能是发票票面上的购方主体、税务机关，也可能是发票开具者本身。所以如果采用对称加密方式，须将对称密钥交到所有接收者手中。如果采用非对称加密方式，则开票者需要使用所有电子发票接收者的公钥加密电子发票数据，也只有持有与上述公钥相对应的私钥的接收者才可以解密电子发票数据。

第六步、加密后的电子发票经由电子发票操作装置传输到相关的接收者的网络的终端设备中。

网上电子发票是经由网络传输的电子形式的发票数据。接收网上电子发票的目的端可能是发票票面上的购方主体的电子发票接收系统，也可能是税务机关或者其他起中转作用的可信第三方的电子发票接收系统。无论接收者是谁，只有持有适合的对称密钥或者与加密密钥相对应的私钥的实体才可以解密，任何没有密钥的第三者，即使取得了发票密文数据也不能成功解密，因此电子发票在网络上传输是安全的。

电子发票处理装置可以打印唯一一份纸质发票，不同的发票联可在不同的时间和不同网络终端上打印。纸质发票上打印二维条形码，该条形码包含了电子发票中的所有信息，会计可以通过条形码采集装置方便地将发票的信息读入他的信息处理系统。

具有功能介绍

(1)用于网上传输

网上电子发票是传统纸质发票的电子形式，便于通过网络实时传送到接收者或税务机关。电子发票通过数字签名技术解决了发票的完整性、真实性、不可抵赖性等问题；通过数据加密技术解决了发票的机密性问题。因此本专利所生成的电子发票能够抵抗网络环境下存在的外来攻击，是适合网络环境下传输的安全的发票形式。

(2)用于企业报税、抵扣

传统企业报税、抵扣方式都是通过人工参与的，需要在指定的时间范围内，由人工主动采集、电子化一个缴税期内的所有发票信息。既繁琐又容易出错，而且效率低下。存根联和抵扣联的采集存在时延，不利于发票比对。而由本方法开具的网上电子发票本身是以电子形式存在的，无需电子化过程。同时，网上电子发票是可以通过网络传输的，节省了人工采集工作。电子发票数据可以实时的被发往税务机关，发票的验证依靠数字签名而不是比对存根联和抵扣联，发票验证更安全。另外，电子发票数据覆盖传统发票的所有内容，足以满足发票报税、抵扣的需要。

(3)用于税务监控

传统纸质发票，只有到了报税期，税务机关才能真正了解企业当月的开票情况，无法有效控制个别企业在两个报税期之间大量虚开发票的行为。而由本方法开具的网上电子发票实时传送到税务机关，税务机关随时都能掌握企业的开票情况，以对企业违规行为实现及时地阻止和纠正。

(4)用于数据采集、统计、查询

由本方法开具的网上电子发票是以电子形式存储的发票数据，其内容覆盖纸质发票内的所有项目，数据采集系统可以方便的采集其中任何一项或多项的发票数据，以用于行业统计、销售统计等需要，也可以在其上作进一步的处理和数据挖掘。电子数据同样便于与ERP系统或其他查询系统合作，按照某种协议规则互相交换数据，以满足对方系统的的需要。

Claims

1.一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法，其特征是

(1)电子发票通过具有联网功能的一个处理装置生成；用户可以通过其它包括计算机、掌上电脑、智能手机在内的各种网络终端设备与电子发票处理装置交互；

(2)电子发票处理装置的发票生成方法包括以下步骤

第一步、电子发票的开具方获得开具方用于数字签名的私钥KR和接收方用于加密的数字证书；

第二步、电子发票处理装置的准备和初始化；

第三步、获得发票开具的指令和开具发票所需的数据；

第四步、检查发票数据的完整性、正确性；

第五步、对发票数据进行签名、压缩、加密；

第六步、加密后的电子发票经由电子发票操作装置传输到相关的接收者的网络的终端设备中；

(3)电子发票处理装置可以打印唯一一份纸质发票，不同的发票联可在不同的时间和不同网络终端上打印；纸质发票上打印二维条形码，该条形码包含了电子发票中的所有信息，会计可以通过条形码采集装置方便地将发票的信息读入他的信息处理系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法，其特征是电子发票的生成装置具有联网功能，用户终端可以通过互联网、无线通信网络用计算机、掌上电脑、智能手机在内的各种网络终端设备与其通信和交互，进行电子发票的发票申购、发票开具、发票接收、发票缴销、发票抵扣、发票验证、发票存档、发票查询等发票相关业务操作；与国家税务部门的信息系统进行交互，完成相关业务；电子发票处理装置还可以与企业ERP系统、工商、银行、海关等系统进行数据交换。

3.根据权利要求1所述的一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法，其特征是第一步、电子发票的开具方获得开具方用于签名的私钥KR和接收方用于加密的数字证书。数字证书由具有权威性的证书颁发机构颁发，用来向第三方证明证书中公钥的有效性；数字证书可以到证书颁发机构提供的下载地址下载，也可以由其他途径获得；私钥的获得可以由开具方利用便携的密码设备生成，或由可信的第三方密钥生成中心生成并安全地的传送到开具方的便携的密码设备中；私钥必须秘密保存在开具方的便携的密码设备中，而数字证书则由证书颁发机构颁布，证书颁发中心必须及时地发布由于各种原因撤销的数字证书以供证书的使用者验证，证书的使用者在使用时可以验证证书的有效性。

4.根据权利要求1所述的一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法，其特征是第二步、电子发票处理装置的准备和初始化，所述的电子发票处理装置由电子发票操作装置、数据存储装置、密码装置、数据I/O装置、网络通讯装置组成；

电子发票的开票设备中的各个装置可能独立存在于电子开票设备中，也可能将其中的两个或两个以上装置集成起来共同工作；

电子发票操作装置用于执行数据处理的指令并按照指令利用其他装置实现对外部数据的处理；电子发票处理装置可用计算机主机或者专用的智能数字处理系统构成，其处理器选择与电子发票处理装置的性能有关；其初始化包括软件安装等；

数据存储装置用于保存程序代码、输入输出数据、处理过程中产生的中间数据，以及发票档案数据；数据存储装置主要指计算机存储器元件，包括主存储器(内存)和辅助存储器(外存)。外存又可以是以磁盘、磁带等多种形式出现；存储器选择与电子发票开票系统的性能要求、数据容量等因素有关；

密码装置用于实现数据的加密、解密、签名、验证签名、消息验证码生成与验证等处理；可以由专用的密码设备或密码软件构成。其初始化包括密钥生成、保存等；

网络通信装置是实现电子数据网上传输的基础；网络通讯装置可以是有线网卡、无线网卡、红外设备，以及蓝牙设备等；

数据I/O装置向电子发票处理装置提供输入输出的机制，输入设备包括键盘、扫描仪或是其他数据输入设备，输出设备包括显示器、打印机或是其他数据输出设备；

用户用来与电子发票处理装置交互的设备可以是计算机、掌上电脑、智能手机等；其初始化包括与其相关连的个人密码设备的准备和密钥生成、保存等。

5.根据权利要求1所述的一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法，其特征是第三步、获得发票开具的指令和开具发票所需的数据，用户利用他的终端设备通过通信网络向电子发票操作装置发送指令和数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法，其特征是第四步、检查发票数据的完整性、正确性，电子发票操作装置按照相关策略对数据进行正确性检查。

7.根据权利要求1所述的一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法，其特征是第五步、对发票数据进行签名、压缩、加密，首先用发票开具者的签名签名私钥对发票明文数据进行数字签名；数字签名算法包括但不限于RSA、ECC、DSA数字签名算法等。具体选择哪种签名算法与应用需求、安全要求、加解密条件等因素密切相关。然后对发票的明文和相应的数字签名进行压缩；最后对压缩后的数据进行加密。

8.根据权利要求1所述的一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法，其特征是第六步、加密后的电子发票经由电子发票操作装置传输到相关的接收者的网络的终端设备中，用户终端设备包括计算机、掌上电脑、智能手机等。

9.根据权利要求1所述的一种基于通信网络的电子发票的生成和交互使用方法，其特征是电子发票处理装置可以打印唯一一份纸质发票，不同的发票联可在不同的时间和不同网络终端上打印；纸质发票上打印二维条形码，该条形码包含了电子发票中的所有信息，会计可以通过条形码采集装置方便地将发票的信息读入他的信息处理系统。