CN103888260A - 一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置，其特征在于，包括：密码安全模块、USB接口模块、手写输入模块、存储模块；所述装置通过所述USB接口模块连接到主机，所述主机展示待用户手写签字的原文；用户在所述手写输入模块进行手写签字，所述手写输入模块将采集到的手写签字笔迹数据发送给所述密码安全模块保存到存储模块，并实时输出到显示模块；所述主机对所述原文计算得到原文摘要值，并发送给所述密码安全模块进行与手写签字建立可靠对应的数字签名操作，并将签名操作结果返回给所述主机；通过所述装置可以将原文、用户手写签字通过数字签名建立可靠对应。

Description

一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置

技术领域

本发明属于信息安全领域，尤其涉及一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置。

背景技术

长期以来，人们习惯于在纸质文件上手写签字来表明身份并认可签署内容。在互联网时代，合同或文件是以电子的形式表现和传递的，在无纸化应用过程中，随着我国电子签名法的颁布实施，为无纸化应用提供了有力的法律保障。可靠的电子签名技术基本都采用PKI数字签名技术。

由于电子签名专业性较强，它对于广大社会公众机构和个人来讲，显得抽象和晦涩难懂，因此在这种情况下，需要一种技术既要能够解决电子文档的真实有效和具有法律效力，又要能够保持用户原有的手写签字使用习惯。

目前的电子签名产品一般采用基于支持数字证书的签名人专有智能密码钥匙(USB-Key)实现数字签名。然而，这种应用模式并不适合面向大众用户群体的无纸化签名需求。因为该模式下，一方面结合USB-Key的签名过程操作繁琐，使用复杂；另一方面对于海量的公众用户数，应用方也难以接受数字证书及USB-Key设备的巨大成本。造成一些早期面向公众的传统服务领域无纸化项目，如电信营业厅无纸化项目，往往省却了柜台客户对电子合同的数字签名环节，而仅仅以简单的电子化的手写签字图片代表用户的签名行为，存在合同中客户签名身份被仿冒、伪造，电子合同被事后篡改等风险，使得用户权益无法得到合法保障。

因此，面向上述业务无纸化应用领域，缺乏一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名应用产品，既能符合《中华人民共和国电子签名法》的相关要求，确保无纸化文档的真实有效和法律效力；又能适合海量人群的符合手写签字习惯的，在成本与安全的平衡下，满足各种无纸化应用场景。

在目前现有的技术中，尚没有一种能有效解决上述问题并具备实用性的方案。

发明内容

(一)要解决的问题

本发明的目的是提供一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置，公众用户在办理业务过程中需要用户对电子文件签名表示同意时，利用手写电子设备获取用户手写签字信息，结合数字签名技术，用户在对电子文件手写签字认可的同时实现对电子文件的可靠电子签名。达到辨识电子文件签署者身份的真实性、手写签字行为的不可抵赖性，以及被签字文件的完整性的安全保护目的，在满足用户对传统手写签字习惯的同时实现电子签名可视化，使得用户对电子签名有了更加直观的认识，更利于数字签名技术的推广应用，并促进电子签名法的普及使用。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明公开了一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置，其特征在于，包括：密码安全模块、USB接口模块、存储模块、手写输入模块、显示模块；

所述装置通过所述USB接口模块连接到主机，所述主机展示待用户手写签字的原文；

用户在所述手写输入模块进行手写签字，所述手写输入模块将采集到的用户手写签字笔迹数据发送给所述密码安全模块保存到所述存储模块，并实时输出到所述显示模块；

所述主机对所述原文计算得到原文摘要值，并将所述原文摘要值发送给所述装置进行数字签名；

在所述密码安全模块内进行与手写签字建立可靠对应的数字签名操作，并将操作的结果返回给所述主机。

所述的密码安全模块，其特征在于，所述密码安全模块是所述装置的主控模块，分别与所述USB接口模块、所述手写输入模块、所述存储模块直接连接；

所述密码安全模块控制着各模块之间的数据通信并进行数据处理，支持公钥密码算法和杂凑算法，提供密钥管理和数字签名密码运算功能，实现与手写签字建立可靠对应的数字签名功能；

所述密码安全模块通过所述USB接口模块与所述主机连接，接收所述主机的操作请求并响应处理结果；

所述密码安全模块与所述手写输入模块连接，接收所述手写输入模块采集到的所述用户手写签字笔迹数据记录到所述存储模块，同时将所述用户手写签字笔迹数据通过所述USB接口模块发送给所述主机进行展现。

此外，所述的USB接口模块，其特征在于，所述USB接口模块是所述装置与所述主机之间数据通信的唯一通道，所述USB接口模块接收所述主机下发的操作命令和数据并传输给所述密码安全模块，并将所述密码安全模块处理输出的数据发送给所述主机；

所述存储模块，其特征在于，用于存储所述手写签字笔迹数据，所述存储模块与所述密码安全模块连接，接收并响应所述密码安全模块发出的存储和访问指令，采用非易失性FLASH存储介质。

所述手写输入模块采用电磁感应技术，实现非接触式的手写签字功能，所述手写输入模块能够准确地采集到用户手写签字过程中的位置坐标、移动速度、压力等笔迹数据。

所述显示模块连接所述手写输入模块，能将采集到的所述用户手写签字笔迹数据实时输出到屏幕上，实现可视化手写签字，所述显示屏采用LCD屏幕。

在该数字签名装置中预装有设备数字证书，保存在所述密码安全模块中，用于标识所述装置身份。

如前所述，所述主机对所述原文计算得到原文摘要值，并发送给所述密码安全模块进行与手写签字建立可靠对应的数字签名操作，并将所述数字签名操作的结果返回给所述主机；上述数字签名操作在装置内部中具体包括以下处理过程：

(1)所述密码安全模块产生一对公钥和私钥；

(2)所述密码安全模块使用所述私钥对接收到的所述原文摘要值进行数字签名得到原文签名值；

(3)将所述装置的设备唯一序列号、所述公钥、所述原文摘要值、所述手写签字笔迹数据组成证书申请正文数据包，使用所述设备数字证书对所述证书申请正文数据包进行数字签名，得到证书申请正文数据包签名值，并将所述证书申请正文数据包和所述证书申请正文数据包签名值一起组成数字证书申请数据包；

(4)所述密码安全模块将所述原文签名值和所述数字证书申请数据包发送给所述主机；

(5)操作成功后，所述密码安全模块立即销毁所述公钥与私钥、所述手写签字笔迹数据。

为了有效防止被其他程序干扰或私钥的泄露等安全攻击威胁，上述数字签名操作的5个过程是由所述装置对外提供的一条命令执行完成。

这样，通过将用户经过手写签字认可的原文进行数字签名，并用所述装置的设备证书将所述原文摘要值、用户手写签字笔迹数据、以及用户公钥进行数字签名打包成证书申请数据包，从而实现了与手写签字建立可靠对应的数字签名。

(三)有益效果

从上述方案可知，本发明具有如下效益：

1.本发明将抽象的数字签名技术与现实中直观的手写签字有机结合在一起，一方面既顺应用户的传统手写签字使用习惯，解决了电子签名应用问题，实现电子签名可视化，另一方面也有效地代替传统的模式下的盖章或签字，满足用户对于重要资源信息的完整性和不可否认性的需要。

2.本发明将密码安全模块和手写输入模块整合形成一体化设备，为用户提供便捷的安装和实施，因此实用性比较强。

3.本发明采用PKI密码技术，符合国家电子签名法，既能保护用户的合法利益，又可以加快公众应用服务提供商的业务流程，无纸化应用降低业务成本，可应用于各种大众用户应用领域等，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置结构示意图。

图2是一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置工作流程图。

具体实施方式

为了进一步明确本发明的目的、技术方案，下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1描述了一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置结构示意图，在本发明实施例中，该数字签名装置10包括：密码安全模块101、USB接口模块102、存储模块103、手写输入模块104、显示模块105。

密码安全模块101是装置10的主控模块，分别与USB接口模块102、存储模块103、手写输入模块104直接连接，另外手写输入模块104还与显示模块105连接；

密码安全模块101密码安全模块101是装置10的核心部件，包含密码算法软件和主控软件。密码算法软件支持国产SM2公钥密码算法、国产SM3杂凑算法，提供密钥的生成、使用、销毁等密钥管理功能以及数字签名等密码运算。主控软件实现对各模块之间的数据通信，主要是用户手写签字笔迹数据的处理、传输和存储等功能。密码安全模块101支持多种接口与其他模块通信，包括IIC(Inter-Integrated Circuit)接口，GPIO接口(General Purpose Input Output，通用输入／输出)、SPI接口(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)、UART接口(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用异步收发)、Flash主从接口、ISO7816读卡器接口。通过密码算法软件与主控软件的运行，实现了与手写签字建立可靠对应的数字签名功能。

在本发明实施例中，USB接口模块102控制着数字签名装置10和主机20之间的数据通信，它采用HID协议(Human Interface Device，人机接口设备)与主机20通信，负责设备的识别、数据的接收和发送(指令及其数据的接收以及处理结束后的状态标志码)。

在本发明实施例中，存储模块103主要用于存储用户手写签字笔迹数据，通过SPI接口与密码安全模块101连接。当手写输入模块104将采集得到的手写笔迹轨迹发送给密码安全模块101，由密码安全模块101保存到存储模块103，待每次数字签名操作完成之后自动清除所存储的数据信息，采用非易失性FLASH存储介质。

在本发明实施例中，手写输入模块104是所述装置10的一个重要部件，实现用户手写签字笔迹数据的采集。手写输入模块104通过IIC接口与密码安全模块101连接，手写输入模块104是采用电磁感应技术实现的非接触式手写签字功能，用户在手写签字过程中，手写输入模块104能够准确地采集到用户手写签字笔迹的位置、移动速度、压力等信息，并将用户手写签字笔迹数据传递给所述密码安全模块；

显示屏1035与手写输入控制模块1034连接，采用LCD屏幕，能实时接收由手写输入模块104采集到的用户手写签字笔迹数据并准确地输出显示到屏幕上，使用户能直观看见自己的签字效果。

在该数字签名装置中预装有设备数字证书，包括设备证书DevCert及对应的私钥DevPrvKey，保存在所述密码安全模块中，用于标识所述装置身份。

图2是一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置工作流程图，具体步骤如下：

步骤301：所述装置通过所述USB接口模块连接到主机，所述主机展示待用户手写签字的原文，所述主机主机向所述装置发送启动命令，所述装置启动初始化，密码安全模块清除相关数据，手写输入模块通知显示模块进行清屏。

步骤302：用户在所述手写输入模块进行手写签字，所述手写输入模块将采集到的手写签字笔迹数据发送给所述密码安全模块，所述密码安全模块将收到的所述手写签字笔迹数据保存到所述存储模块，同时将所述手写签字笔迹数据发送给所述主机进行展现。

步骤303：所述主机对所述原文计算得到原文摘要值，并将所述原文摘要值发送给所述密码安全模块进行与手写签名建立可靠对应的数字签名操作。

步骤304：所述数字签名装置进行的与手写签字建立可靠对应的数字签名操作，具体包括：所述密码安全模块产生一对公钥和私钥；所述密码安全模块使用所述私钥对接收到的所述原文摘要值进行数字签名得到原文签名值；将所述装置的设备唯一序列号、所述公钥、所述原文摘要值、所述用户手写签字笔迹数据组成证书申请正文数据包，使用所述设备数字证书对所述证书申请正文数据包进行数字签名，得到证书申请正文数据包签名值，并将所述证书申请正文数据包和所述证书申请正文数据包签名值一起组成数字证书申请数据包；所述密码安全模块将所述原文签名值和所述数字证书申请数据包发送给所述主机；操作成功后，所述密码安全模块立即销毁所述公钥与私钥、所述用户手写签字笔迹数据。

为了有效防止被其他程序干扰或私钥的泄露等安全攻击威胁，步骤304中的所有操作都是通过该装置对外提供的一条命令完成。

这样，本发明实施例就通过将用户经过手写签字认可的原文进行数字签名，并用所述装置的设备证书将所述原文摘要值、用户手写签字笔迹数据、以及用户公钥进行数字签名打包成证书申请数据包，从而实现了一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置。

以上所述的具体实施步骤，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种能与手写签字建立可靠对应的数字签名装置，其特征在于，包括：密码安全模块、USB接口模块、存储模块、手写输入模块、显示模块；

所述装置通过所述USB接口模块连接到主机，所述主机展示待用户手写签字的原文；

用户在所述手写输入模块进行手写签字，所述手写输入模块将采集到的用户手写签字笔迹数据发送给所述密码安全模块保存到所述存储模块，并实时输出到所述显示模块；

所述主机对所述原文计算得到原文摘要值，并将所述原文摘要值发送给所述装置进行数字签名；

在所述密码安全模块内进行与手写签字建立可靠对应的数字签名操作，并将操作的结果返回给所述主机。

2.根据权利要求1所述的密码安全模块，其特征在于，所述密码安全模块是所述装置的主控模块，分别与所述USB接口模块、所述手写输入模块、所述存储模块直接连接；

所述密码安全模块控制着各模块之间的数据通信并进行数据处理，支持公钥密码算法和杂凑算法，提供密钥管理和数字签名密码运算功能，实现与手写签字建立可靠对应的数字签名功能。

3.根据权利要求1所述的USB接口模块，其特征在于，所述USB接口模块是所述装置与所述主机之间数据通信的唯一通道，所述USB接口模块接收所述主机下发的操作命令和数据并传输给所述密码安全模块，并将所述密码安全模块处理输出的数据发送给所述主机。

4.根据权利要求1所述的存储模块，其特征在于，用于存储所述用户手写签字笔迹数据，所述存储模块与所述密码安全模块连接，接收并响应所述密码安全模块发出的存储和访问指令。

5.根据权利要求1所述的手写输入模块，其特征在于，所述手写输入模块采用电磁感应技术，实现非接触式的手写签字功能，所述手写输入模块能够准确地采集到用户手写签字过程中的位置坐标、移动速度、压力等笔迹数据。

6.根据权利要求1所述的显示模块，其特征在于，所述显示模块连接所述手写输入模块，能将采集到的所述用户手写签字笔迹数据实时输出到屏幕上，实现可视化手写签字。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置预装有设备数字证书，保存在所述密码安全模块中，用于标识所述装置身份。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主机将原文摘要值发送给所述密码安全模块进行与手写签字建立可靠对应的数字签名操作，所述数字签名操作具体包括：

所述密码安全模块产生一对公钥和私钥；

所述密码安全模块使用所述私钥对接收到的所述原文摘要值进行数字签名得到原文签名值；

将所述装置的设备唯一序列号、所述公钥、所述原文摘要值、所述用户手写签字笔迹数据组成证书申请正文数据包，使用所述设备数字证书对所述证书申请正文数据包进行数字签名，得到证书申请正文数据包签名值，并将所述证书申请正文数据包和所述证书申请正文数据包签名值一起组成数字证书申请数据包；

所述密码安全模块将所述原文签名值和所述数字证书申请数据包发送给所述主机；

操作成功后，所述密码安全模块立即销毁所述公钥与私钥、所述用户手写签字笔迹数据。

9.如权利要求8所述的所述数字签名操作，其特征在于，所述数字签名操作的全部具体操作步骤是由所述装置对外提供的一条命令执行完成，有效防止安全攻击。

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