TWI621965B - Calculation and protection method of cloud action payment transaction key - Google Patents

Abstract

本發明提供一種雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，包括下列步驟：於一雲端伺服器中對一種子金鑰(Seed Key)以一種加密演算法進行多樣化處理（Key Diversification），形成具工作階段金鑰(Session Key)性質的複數交易金鑰；將一使用者密碼利用雜湊函數產生一第一密碼雜湊值，再依所使用交易金鑰的金鑰長度，將第一密碼雜湊值拆分為與金鑰長度相同之前後兩部分，若拆分時有不足，則從第一密碼雜湊值的第1個位元組依序取值補足，再將前後兩部分的值以邏輯運算的方式產生一第二密碼雜湊值；將第二密碼雜湊值與交易金鑰進行邏輯運算，產生複數具密碼保護之交易金鑰；以及雲端伺服器將具密碼保護之交易金鑰傳送給至少一行動裝置，以供每次行動支付時一次性使用該具密碼保護之交易金鑰。因此本發明提供非固定值的交易金鑰，每次交易使用的交易金鑰皆不相同，並以密碼保護交易金鑰，以提升交易安全。

Description

雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法

本發明係有關一種交易金鑰產生與保護方法，特別是指一種雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法。

隨著行動支付技術迅速發展，將實體晶片卡虛擬化至行動裝置上，已為大勢所趨。行動裝置上可載入多張的虛擬卡片，再透過錢包(Wallet)便可選擇所要使用的卡片進行交易，因此，只需要攜帶一行動裝置出門便可進行支付作業，可提升交易的方便性。

目前已有將晶片卡如金融卡、信用卡等下載到行動裝置的技術。每次透過行動裝置進行交易時，會以交易金鑰對指定的交易資料進行演算產生交易的驗證碼，傳送到發卡銀行端進行核驗，以確認交易與卡片的合法性。以行動金融卡為例，其所使用的交易金鑰係為存放於安全元件(Secure Element)中的固定值，而雲端行動支付的卡片不若具安全元件之方式，有硬體保護交易金鑰，若延續交易金鑰以固定值的方式存放在行動裝置應用程式(App)內，交易皆使用相同交易金鑰進行運算，恐有被破解之疑慮。此外，交易金鑰過去係存放於硬體中，故並未以密碼或效期保護，惟雲端行動支付的交易金鑰是存放於軟體中，故再予以密碼保護，以提升其安全性。

因此，本發明即提出一種雲端行動支付交易金鑰演算與保護之方法，有效解決上述該等問題，具體架構及其實施方式將詳述於下：

本發明之主要目的在提供一種雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，係透過交易金鑰的多樣化演算及密碼保護機制，產生非固定值的交易金鑰給行動裝置，可提升交易的安全性，避免被破解的風險。

本發明之另一目的在提供一種雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中將交易金鑰加上效期之保護，交易時需驗證交易金鑰的有效性，可更進一步提升交易的安全性。

為達上述目的，本發明提供一種雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，包括下列步驟：於一雲端伺服器中對一種子金鑰(Seed Key)以一種加密演算法進行多樣化處理（Key Diversification），形成具工作階段金鑰(Session Key)性質的複數交易金鑰；將一使用者密碼利用雜湊函數產生一第一密碼雜湊值，再依所使用的交易金鑰的金鑰長度，將第一密碼雜湊值拆分為與金鑰長度相同之前後兩部分，拆分時若有不足時，從第一密碼雜湊值的第1個位元組依序取值補足，再將前後兩部分的值以邏輯運算的方式產生一第二密碼雜湊值；將第二密碼雜湊值與交易金鑰進行邏輯運算，產生複數具密碼保護之交易金鑰；以及雲端伺服器將具密碼保護之交易金鑰傳送給至少一行動裝置，以供每次行動支付時一次性使用該具密碼保護之交易金鑰。

其中，多樣化處理係將該種子金鑰與一金融卡原始多樣化資料與一組交易序號的變量資料進行邏輯運算。

承上，該組交易序號變量資料係由該金融卡之一交易序號加上一十六進位數、加上該交易序號之後7個位元組、加上另一與前述十六進位數不同的十六進位數，最後再加上該交易序號之後7個位元組所算出。

承上，交易序號係為雲端伺服器中之一計數器，雲端行動支付的金融卡產生交易金鑰時便配發一對應唯一的交易序號，該序號為自動累加產生。

用於雜湊函數運算之使用者密碼係為該金融卡之使用者自行設定之密碼。

本發明中產生工作階段金鑰性質的交易金鑰之多樣化方式係應用三重資料加密演算法（Triple Data Encryption Standard, Triple DES）。

本發明中，第一密碼雜湊值之長度為32個位元組，係為將使用者密碼使用雜湊函式運算所產生，當該交易金鑰之長度為16個位元組時，將第一密碼雜湊值的前16個位元組及後16個位元組依序進行互斥(XOR)運算得到第二密碼雜湊值。

當第一密碼雜湊值之長度為32個位元組時，係為將使用者密碼使用雜湊函式運算所產生，且該交易金鑰之長度為24個位元組時，將第一密碼雜湊值的前24個位元組及後8個位元組加上前16個位元組依序進行互斥(XOR)運算得到該第二密碼雜湊值。

以第二密碼雜湊值與交易金鑰進行互斥(XOR)運算得到該具密碼保護的交易金鑰。

雲端伺服器該設定交易金鑰之一效期及一效期驗證碼傳送給該行動裝置，該效期及效期驗證碼係儲存於一卡片基本資料檔中。

其中，種子金鑰為一組兩把，其中之一第一種子金鑰係產生交易金鑰，另一第二種子金鑰則為產生效期驗證碼。

當行動裝置交易時，使用者輸入正確的密碼將具密碼保護的交易金鑰解開，再利用該交易金鑰將複數交易資訊編碼成一交易驗證碼，將該交易驗證碼、該至少一效期及該至少一效期驗證碼傳送給該發卡銀行，該發卡銀行依據該至少一效期及該至少一效期驗證碼檢核該交易金鑰之有效性，若該交易金鑰有效，則利用相同之交易金鑰計算出交易驗證碼，與交易中所帶的交易驗證碼進行比對，以確認交易之合法性。

本發明提供一種雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其在雲端伺服器中產生非固定值的交易金鑰給行動裝置，且交易金鑰本身還加上密碼保護，並增加交易金鑰效期的驗證，減少交易金鑰被破解的可能性，大幅提升交易的安全性。

請參考第1圖，其為本發明之雲端行動支付中產生交易金鑰方法之流程圖，首先，步驟S10中先於一雲端伺服器中對一種子金鑰進行多樣化處理（Key Diversification），再經過至少一加密演算法形成具工作階段金鑰性質的複數交易金鑰；步驟S12將一使用者密碼利用雜湊函數產生一第一密碼雜湊值，再依所使用的交易金鑰的一金鑰長度，將第一密碼雜湊值拆分為與金鑰長度相同之前後兩部分，若拆分時有不足者，則從第一密碼雜湊值的第1個位元組依序取值補足，再將前後兩部分的值以邏輯運算的方式產生一第二密碼雜湊值；接著如步驟S14所述，將第二密碼雜湊值與交易金鑰進行邏輯運算，產生複數具密碼保護之交易金鑰；最後如步驟S16，雲端伺服器將具密碼保護之交易金鑰傳送給至少一行動裝置，以供每次行動支付時一次性使用該具密碼保護之交易金鑰。以下詳述每一步驟的技術：

步驟S10中對種子金鑰進行多樣化處理，是因為若每個行動裝置中均存放固定值的交易金鑰被破解，便可以一直使用該交易金鑰進行交易，因此必須將種子金鑰於雲端伺服器進行多樣化處理後，再下載到行動裝置上，以使每次交易使用的交易金鑰的值都不同。在本發明中，多樣化處理係先將一金融卡原始既有的多樣化資料與一組交易序號變量資料進行邏輯運算，其結果再與種子金鑰進行邏輯運算。在一實施例中，該組交易序號變量資料係由金融卡之一交易序號加上一十六進位數、加上交易序號之後7個位元組、加上另一十六進位數，最後再加上交易序號之後7個位元組所算出，若交易序號為TSN，則該組交易序號變量資料可以下式表示： 交易序號變量資料 = [ TSN || 0x0F || TSN後7個位元組 || 0xF0 || TSN後7個位元組]； 其中，0x0F為16進位，其值等於00001111，0xF0之值等於11110000。

承上，交易序號係為雲端伺服器中之一計數器，雲端行動支付的金融卡產生交易金鑰時便配發一對應唯一的交易序號，該序號為自動累加產生。舉例而言，初次下載5把交易金鑰至行動裝置中，這些交易金鑰便於產生時就自動依序被賦予00000001~00000005的交易序號，每一把交易金鑰均會對應一個不重複的交易序號。

此外，在本發明中，種子金鑰的多樣化資料是將原始多樣化資料與一組交易序號變量資料進行XOR邏輯運算。

由步驟S10中將種子金鑰進行多樣化之加密演算法為三重加密多樣化演算法（Triple Data Encryption Standard Diversify, Triple DES），包括Div-CBCwE、 Div-CBCwD、Div-ECBwE、Div-ECBwD等多種金鑰加密和解密的演算。

接著步驟S12及S14的部分請同時參考第2A圖及第2B圖，其為將交易金鑰進行密碼保護之示意圖，在本發明中所使用的密碼為使用者設定的金融卡密碼，稱為使用者密碼，假設使用者密碼為PIN，則將使用者密碼利用雜湊函數產生的第一密碼雜湊值表示為： PIN _hash1= SHA-256(PIN) 此第一密碼雜湊值之長度為32個位元組，再依所使用的金鑰長度，將第一密碼雜湊值拆分為與金鑰長度相同之前後兩部分(不足者從第一密碼雜湊值的第1個位元組依序取值補足)，前後兩部分的值以邏輯運算的方式產生一第二密碼雜湊值，表示為： PIN _hash2= (PIN _hash1[1] || PIN _hash1[2] || ... || PIN _hash1[KLen]) XOR (PIN _hash1[KLen+1] || PIN _hash1[KLen+2] || ... || PIN _hash1[KLen*2]) 其中，PIN _hash1[1]表示PIN _hash1的第一個位元組，PIN _hash1[2]表示PIN _hash的第二個位元組，依此類推，當32 ＜ i ＜= 48 時，PIN _hash1[i] = PIN _hash1[i - 32]。且KLen為交易金鑰的長度，如第2A圖所示，其為本發明雲端行動支付中產生交易金鑰之方法中將16個位元組長度之交易金鑰進行密碼保護之示意圖，因此32個位元組的第一密碼雜湊值分成前16個位元組（第1~16個位元組）及後16個位元組（第17~32個位元組），第1個位元組與第17個位元組做XOR運算，第2個位元組與第18個位元組做XOR運算，以此類推，最後第16個位元組與第32個位元組做XOR運算，產生第二雜湊值PIN _hash2。到此步驟S12結束，再將第二雜湊值PIN _hash2與交易金鑰進行XOR運算，即可得到最終會傳給行動裝置之具密碼保護之交易金鑰，如步驟S14。

第2B圖為本發明雲端行動支付中產生交易金鑰之方法中將24個位元組長度之交易金鑰進行密碼保護之示意圖。由於交易金鑰的長度為24個位元組，但第一密碼雜湊值僅有32位元組，因此將第一密碼雜湊值分成前24個位元組（第1~24個位元組）及後8個位元組（第25~32個位元組）兩部分，由於第25~32個位元組長度不足24個位元組，因此會用第1~16個位元組補足。接著將第1個位元組與第25個位元組做XOR運算，第2個位元組與第26個位元組做XOR運算，第9個位元組與第1個位元組做XOR運算，第10個位元組與第2個位元組做XOR運算，以此類推，最後第24個位元組與第16個位元組做XOR運算，產生第二密碼雜湊值PIN _hash2。到此步驟S12結束，再將第二密碼雜湊值PIN _hash2與交易金鑰進行XOR運算，即可得到最終會傳給行動裝置之具密碼保護的交易金鑰，如步驟S14。

在本發明中，雲端伺服器除了提供交易金鑰給行動裝置外，也會提供交易金鑰的效期及效期驗證碼，同一批產生的交易金鑰一般而言效期都相同，但不同的交易金鑰因對應之交易序號不同，故會有不同的效期驗證碼。此效期及效期驗證碼係儲存於行動裝置中的一卡片基本資料檔中，當交易時卡片基本資料檔傳送回到發卡銀行。請參考第3圖，其為卡片基本資料檔的欄位配置之一實施例示意圖，卡片基本資料檔10包括第一欄位12、第二欄位14、第三欄位16及第四欄位18，其中第一欄位12有16個位元組，由金融機構自行運用，第二欄位14有2個位元組，用以放置雲端行動支付的識別碼，其為固定值0x6350；第三欄位16有4個位元組，用以放置交易金鑰的效期，其格式為年年月月日日時時，例如2016年1月9日8時，則會在第三欄位16中填入0x16010908，以此類推；第四欄位18有8個位元組，用以放置交易金鑰效期的驗證碼，特別的是，種子金鑰為一組兩把，上述產生交易金鑰的是第一種子金鑰，而另一把第二種子金鑰則用以產生效期驗證碼，若交易金鑰為00C8，則搭配的效期驗證碼就是00C8’，效期驗證碼的產生方式亦使用三重資料加密演算法，其參數包括金融卡的交易序號及交易金鑰的效期。

在一實施例中，若將交易分為近端交易及遠端交易兩種，近端交易之交易金鑰為00C8，搭配的效期驗證碼是以00C8’產生，遠端交易之交易金鑰為00C6，搭配的效期驗證碼是以00C6’產生。

請參考第4圖，其為本發明中使用交易金鑰進行雲端行動支付之方塊圖，雲端伺服器20及發卡銀行28中皆設有一亂碼化設備202及282皆有對應之種子金鑰，雲端伺服器20會將一批複數把具密碼保護之交易金鑰連同每一交易金鑰的效期及效期驗證碼傳送給行動裝置22；當行動裝置22交易時，使用者輸入正確的密碼（即使用者密碼，又可為金融卡密碼）解開具密碼保護之交易金鑰，得到不具密碼保護的交易金鑰，行動裝置22會利用不具密碼保護之交易金鑰將包含金融卡卡號、交易金額、商店代碼等複數交易資訊編碼成交易驗證碼，將交易驗證碼、效期及效期驗證碼透過收單機構24及仲介機構26傳送給發卡銀行28；發卡銀行28收到交易請求後，會利用亂碼化設備282產出相同的交易驗證碼及效期驗證碼，接著，先依據效期及效期驗證碼檢核行動裝置22送出的交易金鑰之有效性，亦即是否還在效期內，及檢核效期驗證碼，若交易金鑰有效且效期驗證碼正確，則再以相同之交易金鑰計算出交易驗證碼進行比對，以確認交易之合法性。

綜上所述，本發明所提供之雲端行動支付中產生交易金鑰之方法係利用多樣化技術產生非固定值的交易金鑰，且利用使用者設定的密碼以雜湊函數運算後，再與工作階段金鑰性質的交易金鑰交互計算以提升防護力，讓每一把交易金鑰不但是為非固定值且還具有唯一性，不會發生交易金鑰固定，一旦被破解，便可以此交易金鑰一直進行交易；再者，雲端伺服器傳送到行動裝置的除了交易金鑰外還有交易金鑰的效期與其驗證碼，若交易金鑰已不在使用的效期內即不具有效性，可進一步提升交易安全性。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。故即凡依本發明申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

10‧‧‧卡片基本資料檔

12‧‧‧第一欄位

14‧‧‧第二欄位

16‧‧‧第三欄位

18‧‧‧第四欄位

20‧‧‧雲端伺服器

202‧‧‧亂碼化設備

22‧‧‧行動裝置

24‧‧‧收單機構

26‧‧‧仲介機構

28‧‧‧發卡銀行

282‧‧‧亂碼化設備

第1圖為本發明雲端行動支付中產生交易金鑰之流程圖。 第2A圖為本發明雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法中將16個位元組長度之交易金鑰進行密碼保護之示意圖。 第2B圖為本發明雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法中將24個位元組長度之交易金鑰進行密碼保護之示意圖。 第3圖為本發明中為卡片基本資料檔的欄位配置之一實施例示意圖。 第4圖為本發明中使用交易金鑰進行雲端行動支付之方塊圖。

Claims (12)

1. 一種雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，包括下列步驟：於一雲端伺服器中對一種子金鑰進行多樣化處理(Key Diversification)後，再經過至少一加密演算法形成具工作階段金鑰性質的複數交易金鑰；將一使用者密碼利用一雜湊函數產生一第一密碼雜湊值，再依所使用的該等交易金鑰之一金鑰長度，將該第一密碼雜湊值拆分為與該金鑰長度相同之前後兩部分，再將該前後兩部分的值以邏輯運算的方式產生一第二密碼雜湊值；將該第二密碼雜湊值與該等交易金鑰進行邏輯運算，產生複數具密碼保護之交易金鑰；以及該雲端伺服器將該等具密碼保護之交易金鑰及其至少一效期與至少一效期驗證碼傳送給至少一行動裝置，以供每次行動支付時一次性使用該等具密碼保護之交易金鑰其中之一，該效期及該效期驗證碼係儲存於一卡片基本資料檔中。
2. 如請求項1所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中該多樣化處理係先將一金融卡原始既有的多樣化資料與一組交易序號變量資料進行邏輯運算，其結果再與該種子金鑰進行邏輯運算。
3. 如請求項2所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，該組交易序號變量資料係由該金融卡之一交易序號加上一十六進位數、加上該交易序號之後7個位元組、加上另一與前述十六進位數不同的十六進位數，最後再加上該交易序號之後7個位元組所算出。
4. 如請求項3所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中該交易序號係為雲端伺服器中之一計數器，雲端行動支付的至少一 金融卡產生該等交易金鑰時便配發一對應唯一的交易序號，該交易序號為自動累加產生。
5. 如請求項2所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中該使用者密碼為該金融卡之使用者自行設定之密碼。
6. 如請求項1所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中該加密演算法為三重加密多樣化演算法(Triple Data Encryption Standard Diversify,Triple DES)。
7. 如請求項1所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中該第一密碼雜湊值之長度為32個位元組，該第一密碼雜湊值係將該使用者密碼使用雜湊函式運算所產生，且該交易金鑰之長度為16個位元組時，將其中的前16個位元組及後16個位元組依序進行互斥(XOR)運算得到第二密碼雜湊值。
8. 如請求項1所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中該第一密碼雜湊值之長度為32位元組，該第一密碼雜湊值係將該使用者密碼使用雜湊函式運算所產生，且該交易金鑰之長度為24個位元組時，將該第一密碼雜湊值的前24個位元組及後8個位元組加上前16個位元組依序進行互斥(XOR)運算得到該第二密碼雜湊值。
9. 如請求項8所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中該種子金鑰為一組兩把，其中之一第一種子金鑰係產生該等具密碼保護之交易金鑰，另一第二種子金鑰係產生該至少一效期驗證碼。
10. 如請求項1所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中該行動裝置交易時，使用者輸入正確的一密碼以將該具密碼保護之交易金鑰解開，再利用未具密碼保護的該交易金鑰將複數交易資訊編碼成一交易驗證碼，將該交易驗證碼、該至少一效期及該至少一 效期驗證碼傳送給該發卡銀行，該發卡銀行依據該至少一效期及該至少一效期驗證碼檢核該交易金鑰之有效性，若該交易金鑰有效，則利用相同之該交易金鑰計算出交易驗證碼，與交易中所帶的該交易驗證碼進行比對，以確認交易之合法性。
11. 如請求項1所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中將該第一密碼雜湊值拆分為與該金鑰長度相同之前後兩部分之步驟中，若拆分有不足時，則從該第一密碼雜湊值的第1個位元組起依序取值補足與該金鑰長度相同之前後兩部分。
12. 如請求項1所述之雲端行動支付交易金鑰之演算與保護方法，其中該雲端伺服器為具雲端支付功能的平台主機。