CN1321537C - 基于固定电话网短消息的电子支付业务系统和实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于固定电话网短消息的电子支付系统和实现方法。系统包括：支付终端、短消息业务平台、接口系统以及支付服务提供商。本发明的优点是：1.通过对电信短信终端与硬件加密PSAM卡有效结合的开发，大大降低了支付终端的成本；2.采用密钥三级分散，在交互中实现一次一密，大大提高了交易的安全等级；3.电子支付的信息加密后通过固网短信协议承载，拓展了电子支付的一种新渠道。
Description
技术领域
本发明涉及电子支付业务系统，尤其涉及基于固定电话网短消息的电子支付业务系统和实现方法。
背景技术
现有的电子支付方式主要有两种，一种是基于互联网的网络支付，另一种是金融系统中的电子收款机系统(POS)支付。
网络支付已实现了向千家万户的渗透。但随着业务的不断深入展开，其技术劣势已越来越明显，所暴露出来的社会问题也越来越多。网络黑客人数的持续增加、网银事件的不断发生，将成为制约其成长的关键因素。
金融系统中的POS支付目前广泛应用于各商户，通过专用设备与硬件加密的方式来实现各种电子支付的需求。但由于其本身技术的局限性以及成本过高，使它无法进入千家万户。有两个因素限制了其应用范围的扩大。第一个因素是成本。由于金融系统中的POS支付技术早期由国外引进，相关产品的核心技术也由国外引进，故成本较高。第二个因素是安全性。随着科技的不断发展，此种支付方式所用的硬件加密体制(两级对称加密)呈现出一定的历史局限性，其安全强度不断降低，而不再是合乎要求的最完善的密钥体制。
本发明是在对现有技术进行研究，并且将电信系统与金融系统的资源进行有效的互补后提出的。本发明提出的基于固定电话网短消息的电子支付业务系统和实现方法将提供一条延伸至每一个需要使用电子支付业务的固定电话网用户的电子支付通道，从而拓展了一个更安全、更理性的金融使用环境。
发明内容
本发明提出一种基于固定电话网短消息的电子支付业务系统和实现方法，它包括：具有固定电话网短消息和支付功能的支付终端；显示屏、硬件加密装置、基本按键、刷卡槽，该刷卡槽用于磁条读操作；与所述支付终端建立话音通路的短消息业务平台，用于控制所述支付终端完成屏幕显示、数据加密、信息上传的业务功能；与支付机构、出账机构和商户相连的支付服务提供商，它负责接收来自所述支付终端提交的支付业务请求，例如帐单查询、支付等进行后台处理，并将处理结果返回给所述支付终端；以及连接所述短消息业务平台和所述支付服务提供商的接口系统，它负责支付业务的业务逻辑控制：采用固定电话网短消息协议和所述支付终端进行数据交互，接收所述支付终端提交的固定电话网短消息协议请求包，下发服务菜单及控制终端的操作界面，指导用户完成操作，并将所述支付终端提交的固定电话网短消息协议请求包转换为支付服务提供商内部协议包并转发支付服务提供商进行处理。
所述支付终端和所述接口系统之间交易数据的安全性通过PSAM三级密钥管理体制加以保证：主密钥由所述接口系统产生和保管；子密钥由所述接口系统在向个人用户提供所述PSAM卡时通过所述主密钥对代表该个人用户的唯一性数据分散后导入所述PSAM卡；用于加、解密交易数据的工作密钥在每次交易时由所述支付终端通过所述接口系统下发的临时随机数据分散得到，并在交易后自动销毁。所述临时随机数据的下发和加密数据的上传通过固定电话网短消息协议传输。
支付终端除了具有显示屏和基本按键之外，还包括：硬件加密装置，在其中插有保存有子密钥和临时工作密钥的PSAM卡；刷卡槽，用于磁条读操作；固定电话网短消息功能，能够通过固定电话网短消息协议和短消息业务平台通信。
接口系统除了包括管理工作站和数据库之外，还包括：业务处理模块，按用户的业务请求进行相应的处理；硬件加密机，在其中存储有主密钥，用于完成数据加解密运算；短消息接入模块，它与所述短消息业务平台连接，接收从所述支付终端送来的请求包，下发服务菜单及控制终端的操作界面，指导用户完成操作，并将用户输入的数据送交所述业务处理模块；以及支付服务提供商接入模块，它与所述支付服务提供商连接，接收从业务处理模块来的请求包，转换成支付服务提供商内部协议，并发往所述支付服务提供商。
附图说明
图1示出本发明的电子支付系统的结构；
图2示出接口系统的内部结构；
图3示出用户业务交互流程示意图；以及
图4示出用户加密交互流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明加以进一步描述，从而使本发明的细节、特点、目的和优点更加明确，但并不限制本发明的范围。
固定电话网短消息增值业务的推出，使得普通固定电话用户可以用信息终端通过简单菜单操作享受短消息收发、信息点播、信息订阅、信息浏览、铃声下载、电子邮件等服务。而信息终端本身也突破了传统话机的功能可以提供各种个性化的服务，如电话簿、可选铃声等。固定电话网短消息增值业务还能提供简单的电子交易(股票交易、电子银行等)、互动游戏等服务，成为家庭信息服务百事通。由于采用PSTN接入，可以采用底层安全加密算法，因此适合在家庭实现简单的小额支付业务。本发明的电子支付系统就是一种基于固定电话网短消息的支付系统。
系统结构
如图1所示，本发明的电子支付系统由四个部分构成：支付终端、短消息业务平台、接口系统和支付服务提供商。
支付终端具有支付安全接入模块(PSAM)卡以及刷卡槽，前者用于保存子密钥和临时工作密钥，完成硬件加密，后者用于磁条读操作。这样，该终端除了具有普通的电话功能和由固定网短消息增值业务提供的功能以外，还具有POS机的硬件功能，可以进行电子支付。
硬件加密采用PSAM卡，支持DES(数据加密标准)、3DES(3重DES)、MAC(报文鉴别代码)等加密算法，加密时间小于1秒。敏感数据加密传输，在终端除加密器件以外的任何部分，PIN码(个人识别号码)不以明文的形式出现。
短消息业务平台负责和终端之间建立话音通路。其物理层采用1200波特率双向FSK(频移键控)技术传输数据；应用层采用CTSI(中文终端服务接口)协议和终端进行交互，控制支付终端完成屏幕显示、数据加密、信息上传的业务功能。
接口系统负责连接支付服务提供商和短消息业务平台，完成以下功能：支付服务提供商与短消息业务平台的通信，即SMGP(短消息网关协议)与支付服务提供商内部数据协议之间的转换；业务逻辑的生成，终端动态菜单的提供；和支付终端以及支付服务提供商之间敏感数据的加解密。
接口系统的内部组成见图2。除了包括管理工作站和数据库之外，接口系统还包括：业务处理模块，按用户的业务请求进行相应的处理；硬件加密机，在其中存储有主密钥，用于完成数据加解密运算；短消息接入模块，它与所述短消息业务平台连接，接收从所述支付终端送来的请求包，下发服务菜单及控制终端的操作界面，指导用产完成操作，并将用户输入的数据送交所述业务处理模块；以及支付服务提供商接入模块，它与所述支付服务提供商连接，接收从业务处理模块来的请求包，转换成支付服务提供商内部协议，并发往所述支付服务提供商。
业务流程
(1)业务交互流程
无论用户操作支付终端实现何种业务，其业务交互流程大致相同，如图3。在图3中：
步骤1.拨号接入：支付终端拨号接入短消息业务平台；
步骤2.菜单下载：短消息业务平台下载系统主菜单；
步骤3.菜单选择：用户通过支付终端选择某菜单项(通常是业务类型，比如“支付服务提供商业务”)；
步骤4.接入请求：如果用户选择“支付服务提供商业务”，则短消息业务平台主动发起接入请求到接口系统；
步骤5.交互式菜单下载：接口系统下载支付业务菜单到支付终端；
步骤6.交互式菜单选择：用户通过支付终端选择某菜单项(通常是业务内容，比如“账单查询”)到接口系统；如果接口系统需要和用户多次菜单交互，则可能多次重复步骤5和步骤6操作，直到选中某项具体业务为止；
步骤7.交互式输入：如果涉及敏感信息输入(银行卡账号、密码)，接口系统要求支付终端采用加密算法加密上传；
步骤8.用户输入：用户根据系统提示刷卡或者输入银行卡账号、密码；
步骤9.用户数据上传：加密数据上传；
步骤10.组包：接口系统将用户信息解密，并根据支付服务提供商内部格式重新组包；
步骤11.处理请求：接口系统将业务请求发送到支付服务提供商；
步骤12.处理响应：支付服务提供商将处理响应返回接口系统；
步骤13.处理响应下载：接口系统将支付服务提供商返回的处理响应以文字方式下发终端；
步骤14.终端显示：终端将提示信息在屏幕上显示给用户(例如：“支付成功！”)。
(2)加密交互流程
步骤1.交互式输入(要求用户数据加密)：接口系统要求支付终端上传加密数据，并下发随机数；
步骤2.用户输入：终端根据随机数产生工作密钥，同时接收用户输入信息；
步骤3.加密数据上传：支付终端将用户输入信息用工作密钥加密后上传接口系统；
步骤4.解密，重组包：接口系统根据支付终端PSAM卡号产生工作密钥，用工作密钥对用户信息解密，并用支付服务提供商密钥重新组包；
步骤5.处理请求：接口系统将业务处理请求发送到支付服务提供商；
步骤6.处理响应：支付服务提供商返回业务处理响应；
步骤7.处理响应下载：接口系统将业务处理响应下载到支付终端；
步骤8.终端显示。
在所有流程中，所有交互都是通过短消息方式在线、实时地实现的，所有内容在短消息体中承载。支付终端由短消息业务平台和接口系统控制，接收通过短消息承载的指令，显示在支付终端的屏幕上。支付终端还接收用户的键盘操作指令，并将其返回系统。
数据保密和安全策略
在支付终端与接口系统之间采用PSAM三级密钥管理体制，按照相互的约定进行加、解密，从而保证双方的敏感数据在系统中得到安全的传递。所谓三级密钥即分别为：主密钥、子密钥和临时工作密钥。三者的关系是：由主密钥推导出子密钥，然后由子密钥推导出临时工作密钥，最后由临时工作密钥对数据进行加、解密。
密钥管理采用部分集中的方式，即由接口系统保存主密钥，将子密钥储存于PSAM卡中分发给各用户。具体过程是：在发卡阶段，由支付服务提供商产生一个统一的主密钥，然后通过发卡机和针对用户终端的唯一性数据产生每个用户的子密钥，并固化在用户终端的PSAM卡中。
子密钥是采用某种密码算法(如DES，3DES等)推导得到的。推导时使用主密钥，输入数据是用户的唯一性数据(如PSAM卡序列号、电话号码等)。得出的子密钥导入到PSAM卡中。密钥推导过程是不可逆的，即可以从主密钥推导子密钥，但不可以由子密钥推导主密钥。
临时工作密钥的推导过程与子密钥的推导过程相同，只是推导时使用的是PSAM卡上的子密钥，而输入数据是平台发送的分散因子(即随机数)。临时工作密钥的生命周期很短，在交易启动时产生，在交易结束时销毁。这样，每次参与加密的临时工作密钥都是互不相同的。
密码的安全性是建立在密钥保密性的基础之上的。因此，作为整个系统安全机制的关键的密钥必须妥善存储。
子密钥存储在由支付服务提供商发行的PSAM卡中，终生存在于此卡中，不可以被导出。
临时工作密钥存在于PSAM卡中，在交易启动时产生，在交易结束时销毁，也不可以被导出。
数据保密就是把数据加密后在系统中传输，而不是以明文的形式传输。这样，数据不会泄露或暴露给那些未授权掌握这些数据的实体。实际交互分为3个阶段进行：
阶段1.支付终端将明文数据长度和要传送到支付服务提供商的交易数据组织成数据块；
阶段2.支付终端根据接口系统随机产生的分散因子，通过计算产生临时工作密钥，并由此密钥对数据块逐个进行加密运算；
阶段3.接口系统收到数据包以后，由加密主密钥根据发卡时所确定的用户唯一性数据推导出子密钥，继而根据分散因子，推导出临时工作密钥，并使用此密钥对加密数据块逐个进行解密运算。
使用临时工作密钥进行数据加解密的优点是增加数据攻击的难度，罪犯只能破解某次交易的临时密钥而不能得到用户的子密钥。
为了防止数据在传输过程中丢失或被篡改，支付终端在每次的交易过程中都要计算安全报文供接口系统验证，其验证过程分为3个阶段：
阶段1.支付终端产生随机数，PSAM卡对随机数分散产生MAC密钥，并使用MAC密钥对加密后的数据计算报文鉴别代码(MAC码)；
阶段2.支付终端将随机数、加密数据和MAC码上传到接口系统；
阶段3.接口系统接收到所有的数据包后，使用主密钥推导出子密钥，继而根据终端上传的分散因子，推导出MAC密钥，根据MAC密钥对加密数据运算然后对接收到的数据进行MAC码比较，如果二者相同，则表示接收到的数据是完整的而且正确，反之，则说明数据部分丢失或不正确。
上面阐述了本发明的系统结构、业务流程以及数据保密和安全策略。与网络支付相比，本发明的优势在于：
1)有效地解决了硬件加密的问题；
2)交易通过电信的专用网络进行，避免了黑客的攻击，满足了用户对于安全的需要。
与金融系统的POS支付相比，本技术方案的优势主要在于：
3)终端成本便宜。本发明采用通用FSK信号发送和接收处理芯片，在同样是1200波特率传输速率基础上，成本比专用MODEM低很多。同时支付终端完全由系统控制，其处理能力和存储容量要求较低，因此终端的成本要比传统POS低。
4)业务实现灵活。所有业务逻辑控制均在接口系统，这样既便于业务的改动，也省却了支付终端的升级工作。
5)安全强度的提升。采用密钥三级分散，在交互中实现一次一密的技术体制，大大提高了安全的等级。
Claims (2)
1.一种基于固定电话网短消息的电子支付系统，它包括：
具有固定电话网短消息和支付功能的支付终端；显示屏、硬件加密装置、基本按键、刷卡槽，该刷卡槽用于磁条读操作；
与所述支付终端建立话音通路的短消息业务平台，用于控制所述支付终端完成屏幕显示、数据加密、信息上传的业务功能；
与支付机构、出账机构和商户相连的支付服务提供商，它负责接收来自所述支付终端提交的支付业务请求，并将处理结果返回给所述支付终端；
连接所述短消息业务平台和所述支付服务提供商的接口系统，它负责通过固定电话网短消息协议和所述支付终端进行数据交互，并将所述支付终端提交的固定电话网短消息协议请求包转换为支付服务提供商内部协议包，并转发支付服务提供商进行处理；
所述接口系统包括：
管理工作站和数据库；
业务处理模块，按用户的业务请求进行相应的处理；
硬件加密机；
短消息接入模块，它与所述短消息业务平台连接，接收从所述支付终端送来的请求包，下发服务菜单及控制终端的操作界面，指导用户完成操作，并将用户输入的数据送交所述业务处理模块；以及
支付服务提供商接入模块，它与所述支付服务提供商连接，接收从业务处理模块来的请求包，转换成支付服务提供商内部协议，并发往所述支付服务提供商，其特征在于：
所述硬件加密机中存储有主密钥，用于完成数据加解密运算；
所述终端的硬件加密装置，在其中插有保存有子密钥和临时工作密钥的PSAM卡；
以及支付终端包括固定电话网短消息功能：能够通过固定电话网短消息协议和短消息业务平台通信。
2.一种由基于固定电话网短消息的电子支付系统实现的电子支付业务方法，其特征在于：
所有支付业务的业务逻辑控制均在连接短消息业务平台和支付服务提供商的接口系统，业务逻辑控制包括：采用固定电话网短消息协议和支付终端进行数据交互；接收所述支付终端提交的固定电话网短消息协议请求包；下发服务菜单及控制终端的操作界面，指导用户完成操作；以及将用户输入的数据转换为支付服务提供商内部协议包并转发支付服务提供商进行处理；
所述支付终端和所述接口系统之间交易数据的安全性通过PSAM三级密钥管理体制加以保证：主密钥由所述支付服务提供商统一产生，并由接口系统保管；子密钥由所述接口系统在向个人用户提供所述PSAM卡时通过所述主密钥对代表该个人用户的唯一性数据进行某种密码算法推导后得到，并导入所述PSAM卡；用于加、解密交易数据的工作密钥在每次交易时由所述支付终端通过所述接口系统下发的临时随机数据产生得到，并在交易后自动销毁。
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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 | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI TELECOM CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI TELECOMMUNICATIONS TECHNOLOGICAL RESEARCH INSTITUTE Effective date: 20070302 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20070302 Address after: 200122 No. 1835 South Pudong Road, Shanghai Applicant after: Shanghai Telecom Co., Ltd. Address before: 200122 No. 1835 South Pudong Road, Shanghai Applicant before: Shanghai Telecommunications Technological Research Institute |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHINA TELECOMMUNICATION STOCK CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI TELECOM CO., LTD. Effective date: 20080328 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20080328 Address after: No. 31, Finance Street, Beijing, Xicheng District Patentee after: China Telecommunication Co., Ltd. Address before: No. 1835 South Pudong Road, Shanghai Patentee before: Shanghai Telecom Co., Ltd. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070613 Termination date: 20171129 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |