CN101295384A - 电子支付方法 - Google Patents
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Abstract
一种电子支付方法：消费端向服务端发起经过自己签名的订购数字商品的签名订单；服务端验证签名订单后，使用第一密钥对数字商品加密，使用第一密钥对加密的数字商品及其服务承诺书进行第一同时生效签名后发送给消费端，并保留第一密钥；消费端使用第二密钥对支票进行第二同时生效签名，并保留第二密钥；消费端对该支票继续进行第一同时生效签名后发送给服务端；服务端从签名支票中得到未签名支票并予以验证后，将第一密钥发送给消费端；消费端用第一密钥解密经过第一同时生效签名的数字商品；消费端将第二密钥发送给服务端；服务端使用第二密钥和签名支票向银行请求验证和取款。本发明实现了无第三方的公平电子支付。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种电子支付方法。
背景技术
目前已经出现的公平交易协议，例如SET协议，都假设了一个或多个可信第三方来可靠的保存信息或数据，并作为交易双方的桥梁。而目前大部分的研究也集中于尽量降低第三方的可信度，一直没有一个能完全摆脱第三方的公平交易协议出现。
在2004年的欧密会上，Liqun Chen等首次提出同时生效签名(concurrent signatures)的算法及协议(参考文献：Liqun Chen.“Concurrent Signatures”.EUROCRYPT 2004，LNCS 3027，pp.287-305，2004.)，改变了传统公平交换协议的思维模式。该算法不是先各自生成有效的签名，然后再进行交换；而是先交换模糊的签名，交换完成后，再使得原来模糊的两个签名同时与签名人绑定，成为有效的签名。
设计者利用环签名的模糊性，并将其与指定验证人签名相结合。指定验证人签名具有一条特性，就是只有被签名人指定的人，才能获得验证该签名所需的信息，从而验证签名的真伪或指出该签名是由谁生成的。
签名开始前，发起方掌握一个秘密(keystone)，并将这一秘密隐藏于模糊的环签名中，这个环是仅由交换签名的双方构成的环，发起方先将自己的模糊签名交给对方，接收方收到后按照协议生成自己的模糊签名交给发起方。这时，尽管双方都持有经对方签名的交换信息，但在秘密公开之前，两个签名都是模糊的，谁也不能向外人证明自己所持签名信息是由对方所签发；发起方公开秘密后，双方所持签名信息的签名人就都可被外人鉴别，两个签名的模糊性同时去除，与各自的签名人绑定；从而使得两个签名在秘密被公布时同时生效。此协议彻底摒弃在签名过程中引入除签名双方之外的第三方，并且满足“要么两个签名同时生效，要么都不生效”，实现了公平性。尽管签名的生效时刻及最终是否生效由发起方决定，但并不妨碍协议在某些具体条件下应用时的公平性。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：在传统电子支付协议中，由于第三方的存在，使得交易的某一方与第三方可能发生共谋的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种电子支付方法，以解决传统电子支付方法依赖第三方的问题。
在本发明的实施例中，提供了一种电子支付方法，包括如下步骤：步骤a，消费端向服务端发起经过自己签名的订购数字商品的签名订单；步骤b，服务端验证签名订单后，使用第一密钥对数字商品加密，使用第一密钥对加密的数字商品及其服务承诺书进行第一同时生效签名后发送给消费端，并保留第一密钥；步骤c，消费端使用第二密钥对支票进行第二同时生效签名，并保留第二密钥；步骤d，消费端对经过第二同时生效签名的支票继续进行第一同时生效签名后发送给服务端；步骤e，服务端从签名支票中得到未签名支票并予以验证后，将第一密钥发送给消费端；步骤f，消费端用第一密钥解密经过第一同时生效签名的数字商品；步骤g，消费端将第二密钥发送给服务端；步骤h，服务端使用第二密钥和签名支票向银行请求验证和取款。
优选的，步骤a具体包括：消费端在服务端的网上商店选择订购数字产品G并下载订单O以及服务端的包含公钥yt的数字证书；消费端用Schnorr签名算法对订单O签名：SO＝SigSchnorr(xc，O)，将签名订单SO发送给服务端，xc是消费端的私钥。
优选的，服务端验证签名订单具体包括：服务端收到消费端的签名订单SO后，使用验证算法计算VerSchnorr(yc，SO)，yc是消费端的公钥，以确认签名订单SO的有效性；若无效，则终止本次交易，若有效，则继续本次交易。
优选的，步骤b具体包括：服务端产生密钥K1，用对称加/解密算法加密数字产品G：mG＝EK1(G)；用哈希算法计算f＝H(K1)；将服务承诺书B与mG联立为消息P＝(mG‖B)；对消息P进行第一同时生效签名：S＝ConcurrentSig(xt，f，yt，yc，P)；产生密钥K3，用对称加/解密算法计算CK＝EEIGamal(yc，K3)，CS＝EK3(S)；将数字信封消息EM＝(CK‖CS)发送给消费端；以及服务端保存f。
优选的，步骤c具体包括：消费端接收到EM后，用对称加/解密算法计算：K3＝DEIGamal(xc，CK)，S＝DK3(CS)，运行证实算法ConcurrentVer(S)，证实成功后，得到P，f；从P分离出服务承诺书B与mG；若认可服务承诺书B，则填写未签名支票CH；产生密钥K2，用哈希算法计算fCH＝H(K2)；使用第二同时生效签名对未签名支票CH签名：SCH＝ConcurrentSig(xc，fCH，yc，yt，CH)，xt是服务端的私钥，yt是服务端的公钥；以及消费端保存fCH。
优选的，步骤d具体包括：消费端对签名支票SCH继续进行第一同时生效签名：T＝ConcurrentSig(xc，f，yc，yt，SCH)，其中f为接收的信息S中的f；使用对称加/解密算法计算签名支票R＝EEIGamal(yt，T)；将签名支票R发送给服务端。
优选的，服务端从签名支票中得到未签名支票并予以验证具体包括：服务端接收签名支票R；使用对称加/解密算法计算签名T＝DEIGamal(xt，R)；判断T中包含的f是否是自己在步骤b发送给消费端的f；若不是则返回信息提示消费端或使交易中止；若二者相等，则从获得的签名T中分离出签名支票SCH，从而得到未签名支票CH；查验未签名支票CH，若支票金额与述数字产品G的价格不符，则交易中止；若相符，则证实计算ConcurrentVer(T)和ConcurrentVer(SCH)。
优选的，步骤e具体包括：ConcurrentVer(T)和ConcurrentVer(SCH)都证实成功后，服务端使用对称加/解密算法将密钥K1加密：C＝EEIGamal(yc，K1)，发送C给消费端。
优选的，步骤f具体包括：消费端使用对称加/解密算法计算K1＝DEIGamal(xc，C)，G＝DK1(mG)，从而得到数字产品G。
优选的，步骤g具体包括：消费端若判断数字产品G与自己定购的数字产品相符，则使用对称加/解密算法计算E＝EEIGamal(yt，K2)；将E发送给服务端。
优选的，步骤h具体包括：服务端使用对称加/解密算法计算K2＝DEIGamal(xc，E)，得到密钥K2；使用密钥K2以及签名支票SCH向银行请求验证和取款。
以上实施例的电子支付方法，因为采用同时生效签名的机制，所以克服传统电子支付方法依赖第三方的问题，进而实现了无第三方的公平电子支付。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例的电子支付方法的流程图；
图2示出了根据本发明优选实施例的交易订单的交换的流程图；
图3示出了根据本发明优选实施例的订单有效性验证及服务承诺书、电子商品的签名并交换的流程图；
图4示出了根据本发明优选实施例的对服务承诺的验证及电子支票的签名并交换的流程图；
图5示出了根据本发明优选实施例的对签名的验证及秘密K1的交换的流程图；
图6示出了根据本发明优选实施例的数字商品的验证及秘密K2的交换的流程图；
图7示出了根据本发明优选实施例的获取电子支票的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图1示出了根据本发明实施例的电子支付方法的流程图，包括如下步骤：
步骤a，消费端向服务端发起经过自己签名的订购数字商品的签名订单；
步骤b，服务端验证签名订单后，使用第一密钥对数字商品加密，使用第一密钥对加密的数字商品及其服务承诺书进行第一同时生效签名后发送给消费端，并保留第一密钥；
步骤c，消费端使用第二密钥对支票进行第二同时生效签名，并保留第二密钥；
步骤d，消费端对经过第二同时生效签名的支票继续进行第一同时生效签名后发送给服务端；
步骤e，服务端从签名支票中得到未签名支票并予以验证后，将第一密钥发送给消费端；
步骤f，消费端用第一密钥解密经过第一同时生效签名的数字商品；
步骤g，消费端将第二密钥发送给服务端；
步骤h，服务端使用第二密钥和签名支票向银行请求验证和取款。
该电子支付方法，因为采用同时生效签名的机制，所以克服传统电子支付方法依赖第三方的问题，进而实现了无第三方的公平电子支付。在交易过程中排除了第三方的存在，可以防止交易的某一方与第三方发生共谋的可能性。
另外，采用该实施例的协议，与传统电子支付协议相比，只使用了一对非对称密钥对，所以显著地降低了电子支付协议的成本。
以下结合图2至图7说明本发明的优选实施例，这些优选实施例的参数说明如下：
假设交易双方为Client(消费端)，Trader(服务端)，协议中使用Schnorr签名以及同时生效签名。p，q：大素数，q|p-1，q是大于512bit的整数，p是小于1024bit的整数，保证Zp中求解离散对数困难。
g：Zp *中元素，且gq≡1modp；x：用户私钥1＜x＜q；y：用户公钥y≡gxmodp；
对称加/解密算法：c＝EK(m)，m＝DK(c)。Hash算法：H：{0，1}*→Zq。
Schnorr签名算法：S＝SigSchnorr(x，M)，M为消息；验证算法：VerSchnorr(y，S)。
EIGamal加/解密算法：C＝ECIGamal(y，M)，M＝DEIGamal(x，C)
该电子支付方法中使用的两对基于离散对数的密钥，设置如下：
Client：私钥xc，公钥yc；Trader：私钥xt，公钥yt。
图2示出了根据本发明优选实施例的交易订单的交换的流程图，对应于图1中的步骤a，具体包括：
消费端在服务端的网上商店选择订购数字产品G并下载订单O以及服务端的包含公钥yt的数字证书；
消费端用Schnorr签名算法对订单O签名：SO＝SigSchnorr(xc，O)，将签名订单SO发送给服务端，xc是消费端的私钥。
图3示出了根据本发明优选实施例的订单有效性验证及服务承诺书、电子商品的签名并交换的流程图，对应于图1中的步骤b。
服务端验证签名订单具体包括：
服务端收到消费端的签名订单SO；
使用验证算法计算VerSchnorr(yc，SO)，yc是消费端的公钥，以确认签名订单SO的有效性；
若无效，则终止本次交易；
若有效，则继续本次交易，具体包括：
1)服务端产生密钥K1，
2)用对称加/解密算法加密数字产品G：mG＝EK1(G)；用哈希算法计算f＝H(K1)；
3)将服务承诺书B与mG联立为消息P＝(mG‖B)；
4)对消息P进行第一同时生效签名：S＝ConcurrentSig(xt，f，yt，yc，P)；
5)产生密钥K3；
6)用对称加/解密算法计算CK＝EEIGamal(yc，K3)，CS＝EK3(S)；
7)将数字信封消息EM＝(CK‖CS)发送给消费端；以及服务端保存f。
图4示出了根据本发明优选实施例的对服务承诺的验证及电子支票的签名并交换的流程图，对应于图1中的步骤c和d，步骤c具体包括：
消费端接收到EM；
用对称加/解密算法计算：K3＝DEIGamal(xc，CK)，S＝DK3(CS)；
运行证实算法ConcurrentVer(S)，证实成功后，得到P，f，若不成功则终止交易；
从P分离出服务承诺书B与mG；
阅读服务承诺书B，若不满意，则终止交易，若认可，则
1)填写未签名支票CH；
2)产生密钥K2，用哈希算法计算fCH＝H(K2)；
3)使用第二同时生效签名对未签名支票CH签名：SCH＝ConcurrentSig(xc，fCH，yc，yt，CH)；以及消费端保存fCH；
步骤d具体包括：
4)消费端对签名支票SCH继续进行第一同时生效签名：T＝ConcurrentSig(xc，f，yc，yt，SCH)，其中f为接收的信息S中的f；
5)使用对称加/解密算法计算签名支票R＝EEIGamal(yt，T)；将签名支票R发送给服务端。
图5示出了根据本发明优选实施例的对签名的验证及秘密K1的交换的流程图，对应于图1中的步骤e，服务端从签名支票中得到未签名支票并予以验证具体包括：
服务端接收签名支票R；
使用对称加/解密算法计算签名T＝DEIGamal(xt，R)；
判断T中包含的f是否是自己在步骤b发送给消费端的f；
若不是则返回信息提示消费端或使交易中止；
若二者相等，则从获得的签名T中分离出签名支票SCH，从而得到未签名支票CH；
查验未签名支票CH；
若支票金额与述数字产品G的价格不符，则交易中止；
若相符，则证实计算ConcurrentVer(T)和ConcurrentVer(SCH)。
步骤e具体包括：
ConcurrentVer(T)和ConcurrentVer(SCH)都证实成功后，服务端使用对称加/解密算法将密钥K1加密：C＝EEIGamal(yc，K1)，然后发送C给消费端。
图6示出了根据本发明优选实施例的数字商品的验证及秘密K2的交换的流程图，对应于图1中的步骤f和步骤g，步骤f具体包括：
消费端接收到C；
使用对称加/解密算法计算K1＝DEIGamal(xc，C)，G＝DK1(mG)，从而得到数字产品G。
步骤g具体包括：
消费端若判断数字产品G与自己定购的数字产品是否相符，
若相符则使用对称加/解密算法计算E＝EEIGamal(yt，K2)；将E发送给服务端；
不符合则终止交易。
图7示出了根据本发明优选实施例的获取电子支票的流程图，对应于图1中的步骤h，具体包括：
服务端接收E；
使用对称加/解密算法计算K2＝DEIGamal(xt，E)，得到密钥K2；
服务端使用密钥K2以及签名支票SCH就可以向银行请求验证和取款了。
至此，整个交易流程结束。当然，随后Trader可以将签名支票SCH＝(wa，ha，f，yc，yt，CH)和秘密K2提交到银行，银行运行同时生效验证算法，验证成功后进行相应的操作。
以上实施例提出了一种在无信任环境下安全可靠的完成电子支付的方法。此方法与一般的电子支付方法不同之处在于：它排除了传统第三方的介入，以避免共谋的发生，同时基于同时生效签名的结构可以防止交易的任何一方的抵赖和欺诈行为。该方法的特点是在电子支付过程中引入同时生效签名，从而排除了第三方的存在，协议中所使用的对称密钥由算法随机生成，增加了交易的安全性，减少了电子支付的成本。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种电子支付方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a，消费端向服务端发起经过自己签名的订购数字商品的签名订单；
步骤b，所述服务端验证所述签名订单后，使用第一密钥对所述数字商品加密，使用所述第一密钥对加密的所述数字商品及其服务承诺书进行第一同时生效签名后发送给所述消费端，并保留所述第一密钥；
步骤c，所述消费端使用第二密钥对支票进行第二同时生效签名，并保留所述第二密钥；
步骤d，所述消费端对经过所述第二同时生效签名的支票继续进行所述第一同时生效签名后发送给所述服务端；
步骤e，所述服务端从所述签名支票中得到未签名支票并予以验证后，将所述第一密钥发送给所述消费端；
步骤f，所述消费端用所述第一密钥解密经过所述第一同时生效签名的数字商品；
步骤g，所述消费端将所述第二密钥发送给所述服务端；
步骤h，所述服务端使用所述第二密钥和所述签名支票向银行请求验证和取款。
2.根据权利要求1所述的电子支付方法，其特征在于，步骤a具体包括：
所述消费端在所述服务端的网上商店选择订购所述数字产品G并下载所述订单O以及所述服务端的包含公钥yt的数字证书；
所述消费端用Schnorr签名算法对订单O签名：
SO＝SigSchnorr(xc，O)，将签名订单SO发送给所述服务端，xc是所述消费端的私钥。
3.根据权利要求2所述的电子支付方法，其特征在于，所述服务端验证所述签名订单具体包括：
所述服务端收到所述消费端的签名订单SO后，使用验证算法计算VerSchnorr(yc，SO)，yc是所述消费端的公钥，以确认签名订单SO的有效性；
若无效，则终止本次交易，若有效，则继续本次交易。
4.根据权利要求3所述的电子支付方法，其特征在于，步骤b具体包括：
所述服务端产生所述第一密钥K1，用对称加/解密算法加密数字产品G：mG＝EK1(G)；
用哈希算法计算f＝H(K1)；
将所述服务承诺书B与mG联立为消息P＝(mG||B)；
对消息P进行所述第一同时生效签名：
S＝ConcurrentSig(xt，f，yt，yc，P)；
产生密钥K3，用对称加/解密算法计算
CK＝EEIGamal(yc，K3)，CS＝EK3(S)；
将数字信封消息EM＝(CK||CS)发送给所述消费端；以及
所述服务端保存f。
5.根据权利要求4所述的电子支付方法，其特征在于，步骤c具体包括：
所述消费端接收到EM后，用对称加/解密算法计算：
K3＝DEIGamal(xc，CK)，S＝DK3(CS)，
运行证实算法ConcurrentVer(S)，证实成功后，得到P，f；
从P分离出服务承诺书B与mG；
若认可服务承诺书B，则填写未签名支票CH；
产生所述第二密钥K2，用哈希算法计算fCH＝H(K2)；
使用所述第二同时生效签名对未签名支票CH签名：
SCH＝ConcurrentSig(xX，fCH，yc，yt，CH)，xt是所述服务端的私钥，yt是所述服务端的公钥；以及
所述消费端保存fCH。
6.根据权利要求5所述的电子支付方法，其特征在于，步骤d具体包括：
所述消费端对签名支票SCH继续进行所述第一同时生效签
名：T＝ConcurrentSig(xc，f，yc，yt，SCH)，其中f为接收的信息S中的f；
使用对称加/解密算法计算所述签名支票R＝EEIGamal(yt，T)；
将签名支票R发送给所述服务端。
7.根据权利要求6所述的电子支付方法，其特征在于，所述服务端从所述签名支票中得到未签名支票并予以验证具体包括：
所述服务端接收签名支票R；
使用对称加/解密算法计算签名T＝DEIGamal(xt，R)；
判断T中包含的f是否是自己在步骤b发送给所述消费端的f；
若不是则返回信息提示所述消费端或使交易中止；
若二者相等，则从获得的签名T中分离出签名支票SCH，从而得到未签名支票CH；
查验未签名支票CH，若支票金额与述数字产品G的价格不符，则交易中止；
若相符，则证实计算ConcurrentVer(T)和ConcurrentVer(SCH)。
8.根据权利要求7所述的电子支付方法，其特征在于，步骤e具体包括：
ConcurrentVer(T)和ConcurrentVer(SCH)都证实成功后，所述服务端使用对称加/解密算法将密钥K1加密：C＝EEIGamal(yc，K1)，发送C给所述消费端。
9.根据权利要求8所述的电子支付方法，其特征在于，步骤f具体包括：
所述消费端使用对称加/解密算法计算K1＝DEIGamal(xc，C)，G＝DK1(mG)，从而得到数字产品G。
10.根据权利要求9所述的电子支付方法，其特征在于，步骤g具体包括：
所述消费端若判断数字产品G与自己定购的数字产品相符，则使用对称加/解密算法计算E＝EEIGamal(yt，K2)；将E发送给所述服务端。
11.根据权利要求9所述的电子支付方法，其特征在于，步骤h具体包括：
所述服务端使用对称加/解密算法计算K2＝DEIGamal(xt，E)，得到密钥K2；
使用密钥K2以及签名支票SCH向银行请求验证和取款。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20081029 |