CN101145230A - 加密签名板及复合加密签名的方法 - Google Patents

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Abstract

一种加密签名板及复合加密签名的方法，属于系统用户身份检验领域。本发明的技术方案是，提供一种加密签名板，具有处理器模块、USB接口模块、手写扫描模块、加解密算法模块、随机数发生模块和安全存储空间模块，用户私密信息存储在安全存储空间模块中。本装置与计算机连接，通过计算机配套的签名识别软件识别用户输入的手写签名，计算机用公钥加密特征字，加密签名板用私钥解密特征字并和保存在加密签名板安全存储空间的特征字对比，实现电子签名的保护，通过加密签名板的硬件加密和计算机的软件加密实现对文件的复合加密。本发明主要应用于电子签名和计算机用户个人信息保护领域，增强了电子签名载体的安全性和移动性。

Description

加密签名板及复合加密签名的方法
技术领域
本发明涉及一种签名板和签名方法，特别是涉及一种加密签名板和复合加密签名的方法，属于系统用户身份检验领域。
背景技术
为解决因特网上开展电子商务的安全问题，推出了电子签名以便在交换信息及进行商业交易前确定相对方身份。电子签名多采用PKI/CA体系，由电子认证机构负责管理。用户在电子认证机构注册电子安全证书和数字签名，即为在认证机构注册的密码，称为公钥和私钥。公钥和私钥之间具有一定的函数关系，公钥是公开的，它提供给需要的用户，通过公钥即可解读利用私钥进行加密运算得到的加密文件，并可在认证机构的网络服务器上得到密钥持有者身份等信息。私钥一般保存在IC卡、USB Key等外置载体或者用户的本地计算机里。用户需要通过输入PIN码读取保存在外置载体或计算机本地的私钥对目标对象进行数字签名。但是，IC卡、USB Key等外置载体体积小，容易丢失，PIN码保护机制可靠性差，用户通过键盘等设备输入PIN码时非常容易被监控和破解，而保存在计算机本地的私钥更容易被非法用户获得。而且，现有电子签名载体移动性差，只保存用户的私密信息，若用户使用另一台计算机，还需到认证机构重新下载数字证书，用户使用极不方便。
另外，绝大多数用户不仅将机密信息以明文形式保存在计算机中，而且还以明文形式发送机密的往来邮件。即使少数用户将机密信息进行加密，但基本上采用软加密方式，而传统的软加密方式仍然使用计算机内存，这使得密码信息、机密信息长时间驻留内存，很容易被黑客获取，而且，软件加密所需要的键盘输入也极易被监控，因此，软件加密方式安全强度差，破解难度低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种内置大容量安全存储空间模块的加密签名板，及一种使用该加密签名板实现复合加密签名的方法。
本发明解决技术问题采取的技术方案是，加密签名板具有处理器模块、USB接口模块、手写扫描模块，还包含加解密算法模块、随机数发生模块和安全存储空间模块。处理器模块、USB接口模块、手写扫描模块、加解密算法模块、随机数发生模块和安全存储空间模块之间的具体连接关系是：USB接口模块、手写扫描模块、加解密算法模块、随机数发生模块、安全存储空间模块分别连接处理器模块。安全存储空间模块存储用户签名信息、特征字和私钥信息。
处理器模块与加解密算法模块、随机数发生模块和安全存储空间模块之间的连接关系还可以是：处理器模块内部集成加解密算法模块；处理器模块内部集成安全存储空间模块；处理器模块内部集成随机数发生模块；处理器模块内部集成加解密算法模块和安全存储空间模块；处理器模块内部集成加解密算法模块和随机数发生模块；处理器模块内部集成随机数发生模块和安全存储空间模块；处理器模块内部集成加解密算法模块、随机数发生模块和安全存储空间模块；加解密算法模块内部集成随机数发生模块和安全存储空间模块。
使用本发明所述加密签名板实现的复合加密签名方法是：通过签名识别软件识别加密签名板用户，计算机用公钥加密特征字，加密签名板用私钥解密特征字并和保存在加密签名板安全存储空间模块的特征字对比，实现电子签名的保护；通过加密签名板的加解密算法模块进行硬件加密，计算机的公钥和非对称加密算法、随机数和对称加密算法进行软件加密，实现对文件的复合加密。
实现电子签名保护的方法是：签名识别软件安装在计算机端，由加密签名板的手写扫描模块扫描用户签名，由计算机端的签名识别软件获得加密签名板的特征字，特征字用公钥加密保存在计算机内，以计算机随机产生的随机数为密钥，采用对称加密算法将用公钥加密后的特征字再次加密，随机数也用公钥加密；加密后的特征字和随机数发送到加密签名板，由加密签名板的算法模块和存储在安全存储空间模块的私钥解密随机数，以随机数为解密密钥解密特征字，随后用私钥将特征字二次解密获得对应明文，比较特征字和内置在签名板中的本地特征字。
对文件复合加密的方法是：由加密签名板的随机数模块产生一组随机数并用加密签名板内保存的私钥加密，加密后的随机数发送给计算机，计算机用公钥将随机数解密，并以随机数为密钥将文件加密，计算机再用公钥将随机数加密，保存到加密文件。
计算机将公钥加密后的随机数发送给加密签名板，加密签名板用私钥解密并加密随机数发送给计算机，计算机用公钥解密随机数得到随机数明文，用随机数明文作为密钥，完成对加密文件的解密。
本发明的有益效果是，电子签名与手写签名的结合，摒弃了传统的PIN码验证方式，提供了更严格的电子签名保护机制，使单纯作为输入工具的手写板成为电子签名的新型安全载体，确保用户用于电子签名的私密信息不会被非法获取和使用，增强了电子签名载体的移动性，并以软硬件复合加密文件的方法确保了用户的信息安全。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明所述加密签名板的硬件结构示意图。
图2是本发明所述方法的电子签名保护方法示意图。
图3是本发明所述方法对本地文件的加密方法示意图。
图4是本发明所述方法对本地文件的解密方法示意图。
图5是本发明所述方法对电子邮件的加密方法示意图。
图6是本发明所述方法对电子邮件的解密方法示意图。
具体实施方式
图1是本发明所述加密签名板的硬件结构示意图。本发明的装置工作在PKI/CA体制下(PKI指公钥基础设施，CA指认证机构)，具有处理器模块、USB接口模块、手写扫描模块、加解密算法模块、随机数发生模块和安全存储空间模块。处理器模块用来控制整个硬件系统的协调工作；USB接口模块负责与计算机进行通讯，计算机端安装配套的签名识别软件；手写扫描模块用来扫描平面坐标内的横纵坐标，并将物理坐标转换为有效数值；加解密算法模块用于对数据进行加密、解密处理；随机数发生模块用于硬件产生随机数；安全存储空间模块用于保存用户电子签名所使用的数字证书、特征字和私钥等信息。
本发明的加密签名板与计算机连接，计算机端安装的签名识别软件获得加密签名板的特征字，不同的加密签名板具有不同的特征字，特征字被计算机公钥加密后保存在计算机内。用户即可使用本发明的加密签名板进行手写签名。如图2所示，首先输入个人签名，由手写扫描模块扫描用户输入的签名与存储在安全存储空间模块存储的用户签名信息进行比对。经比对不一致，签名不合法，退出签名程序。经比对一致，签名合法，继续签名程序。用户输入签名经验证合法后，计算机随机产生随机数，并以该随机数为密钥，采用对称加密算法将用公钥加密后的特征字再次加密，随机数也用公钥加密。加密后的特征字和随机数再发送到加密签名板，加密签名板用安全存储空间模块存储的私钥解密随机数，然后以随机数为解密密钥解密特征字，再用私钥将特征字二次解密获得特征字对应明文。对比收到的特征字和加密签名板保存的本地特征字，若相同，则为合法用户，允许其使用电子签名功能，若不相同，则为非法用户，禁止其使用电子签名功能。通过计算机和加密签名板的密文通讯有效保护了电子签名的通讯数据安全。
图3为本发明的加密签名板对本地文件复合加密的方法示意图。选中待加密文件，首先进行图2所述的电子签名。签名认证通过后，加密签名板的随机数模块产生一组随机数并用安全存储空间模块存储的私钥加密，将私钥加密后的随机数发送到计算机。计算机用公钥将其解密，得到随机数明文，再用随机数明文作为密钥对文件进行加密，加密完成后，计算机将随机数用公钥加密，保存到被加密文件中，并清除内存数据。
图4为本发明的加密签名板对本地文件解密的方法示意图。选中待解密文件，首先进行图2所述的电子签名。签名认证通过后，计算机提取以图3所述方法保存在待解密文件中的随机数，并将该用公钥加密后的随机数发送给加密签名板。加密签名板用安全存储空间模块保存的私钥解密后并用私钥加密该随机数，再将加密后的随机数发送给计算机，计算机收到密文信息后，用公钥解密获取随机数明文，用随机数明文作为密钥，对待解密文件进行解密。对文件解密完成后，随机数失效，对加密文件的解密工作至此完成。
图5和图6为本发明所述复合加密签名方法对邮件加密和解密的实施例。如图5所示，选中待加密邮件，签名认证通过后，由发送方计算机安装的签名识别软件计算邮件信息的哈希值即Hash值发送给本发明的加密签名板。加密签名板的随机数模块产生随机数，用安全存储空间模块保存的私钥分别对Hash值和随机数进行加密处理，将加密后的Hash值和随机数发送给计算机。计算机用公钥将随机数解密获取随机数明文，再用明文随机数作为密钥对邮件信息进行加密。加密完成后，用接收方的公钥对用发送方私钥加密过的随机数和Hash值再加密一次。双方公钥可以通过网站查询，也可以通过电子邮件发送。将加密过的邮件信息、Hash值和随机数全部发送给接收方。接收方收到邮件后，如图6所示，选中待解密邮件，签名认证通过后，接收方将收到的Hash值和随机数发送给加密签名板。加密签名板用接收方私钥分别解密Hash值和随机数，将解密后的Hash值和随机数返回给计算机。计算机用发送方公钥将Hash值和随机数二次解密，获取Hash值和随机数明文；随后用明文随机数为密钥解密邮件信息，由配套的签名识别软件计算解密后邮件信息的Hash值。比较计算出的Hash值与所接收的Hash值，如果两个Hash值相等，说明邮件接收成功，没有经过任何篡改，如果两个Hash值不同，说明邮件接收失败。
本发明作为新型电子签名载体的手写板成为用户的安全中心，用于用户电子签名的个人信息以及承载用户私密信息的文件以软硬件复合加密的方式得到了有效保护。加密签名板具有很强的私密性和排他性，提高了电子签名载体的移动性，用户只需携带本装置即可方便地进行电子签名，使用简单。

Claims (14)

1.一种加密签名手写板，具有处理器模块、USB接口模块、手写扫描模块，其特征是：还包含加解密算法模块、随机数发生模块和安全存储空间模块；USB接口模块、手写扫描模块、加解密算法模块、随机数发生模块、安全存储空间模块分别连接处理器模块。
2.根据权利要求1所述的加密签名手写板，其特征是：安全存储空间模块为存储用户签名信息、特征字和私钥信息的模块。
3.根据权利要求1所述的加密签名板，其特征是：处理器模块内部集成加解密算法模块。
4.根据权利要求1所述的加密签名板，其特征是：处理器模块内部集成安全存储空间模块。
5.根据权利要求1所述的加密签名板，其特征是：处理器模块内部集成随机数发生模块。
6.根据权利要求1所述的加密签名板，其特征是：处理器模块内部集成加解密算法模块和安全存储空间模块。
7.根据权利要求1所述的加密签名板，其特征是：处理器模块内部集成加解密算法模块和随机数发生模块。
8.根据权利要求1所述的加密签名板，其特征是：处理器模块内部集成随机数发生模块和安全存储空间模块。
9.根据权利要求1所述的加密签名板，其特征是：处理器模块内部集成加解密算法模块、随机数发生模块和安全存储空间模块。
10.根据权利要求1所述的加密签名板，其特征是：加解密算法模块内部集成随机数发生模块和安全存储空间模块。
11.一种使用权利要求1所述加密签名板实现的复合加密签名方法，其特征是：通过签名识别软件识别加密签名板用户，计算机用公钥加密特征字，加密签名板用私钥解密特征字并和保存在加密签名板安全存储模块的特征字对比，实现电子签名的保护；通过加密签名板的加解密算法模块实现硬件加密，计算机的公钥和非对称加密算法、随机数和对称加密算法进行软件加密实现对文件的复合加密。
12.根据权利要求11所述的复合加密签名方法，其特征是：电子签名保护的方法是：签名识别软件安装在计算机端，由加密签名板的手写扫描模块扫描用户手写签名，由计算机端的签名识别软件获得加密签名板的特征字，特征字用公钥加密保存在计算机，以计算机随机产生的随机数为密钥，采用对称加密算法将用公钥加密后的特征字再次加密，随机数也用公钥加密；加密后的特征字和随机数发送到加密签名板，由加密签名板的算法模块和存储在安全存储空间模块的私钥解密随机数，以随机数为解密密钥解密特征字，随后用私钥将特征字二次解密获得对应明文，比较特征字和签名板保存的本地特征字。
13.根据权利要求11所述的复合加密签名方法，其特征是：对文件复合加密的方法是：由加密签名板的随机数发生模块产生一组随机数并用加密签名板内保存的私钥加密，加密后的随机数发送给计算机，计算机用公钥将随机数解密，并以随机数为密钥将文件加密，计算机再用公钥将随机数加密，保存到加密文件。
14.根据权利要求13所述的复合加密签名方法，其特征是：计算机将公钥加密后的随机数发送给加密签名板，加密签名板用私钥解密并加密随机数发送给计算机，计算机用公钥解密随机数得到随机数明文，用随机数明文作为密钥，完成对加密文件的解密。
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