專(zhuān)利名稱(chēng)：用于存儲(chǔ)和傳送電子證書(shū)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲(chǔ)和傳送X.509類(lèi)型證書(shū)的方法。
背景技術(shù)：
例如X.509類(lèi)型的電子證書(shū)是關(guān)于電子識(shí)別持有者的所有信息的集合。該證書(shū)由負(fù)責(zé)識(shí)別擁有此類(lèi)證書(shū)的持有者的被委任的權(quán)威機(jī)構(gòu)授予。
因此，根據(jù)授予該證書(shū)的機(jī)構(gòu)的級(jí)別，所述機(jī)構(gòu)可以要求持有者提供其身份保證，例如證實(shí)其身份的公證人。
該證書(shū)主要由相應(yīng)于發(fā)布機(jī)構(gòu)的部分和相應(yīng)于證書(shū)持有者的部分構(gòu)成，后者稱(chēng)為“顯式”部分。
相應(yīng)于所述機(jī)構(gòu)的部分對(duì)所有由該機(jī)構(gòu)授予的證書(shū)來(lái)說(shuō)都能夠是相同的。這部分稱(chēng)為“隱式”部分。
為使這兩個(gè)部分不可分離，證書(shū)包括借助所述機(jī)構(gòu)的私有密鑰而寫(xiě)在這兩個(gè)部分之上的簽名。
當(dāng)存儲(chǔ)服務(wù)器接收到這樣一個(gè)證書(shū)時(shí)，用發(fā)布機(jī)構(gòu)的公共密鑰來(lái)驗(yàn)證所述簽名。這一密鑰可以在來(lái)自發(fā)布機(jī)構(gòu)的證書(shū)中找到。如上所述，該簽名允許驗(yàn)證證書(shū)內(nèi)容的真實(shí)性。這些證書(shū)一般被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)單元中，作為所述發(fā)布機(jī)構(gòu)的證書(shū)的根證書(shū)也是如此。
因此，如何布置存儲(chǔ)在可移動(dòng)構(gòu)件上的證書(shū)就很重要，該構(gòu)件允許以此方式使用認(rèn)證模塊的功能。
為此，簡(jiǎn)單的磁盤(pán)足以傳送證書(shū)，有時(shí)則使用構(gòu)件來(lái)向用戶發(fā)送此類(lèi)證書(shū)。
然而，這一原理并未向私有密鑰的存儲(chǔ)器提供足夠的安全性，而這對(duì)于在線事務(wù)操作來(lái)說(shuō)是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是確保電子證書(shū)的便攜性和私有密鑰的安全性。
實(shí)際上，重要的是所述證書(shū)不被用于持有者所不能控制的目的，比如說(shuō)身份冒認(rèn)、不希望的事務(wù)授權(quán)或者事務(wù)的重現(xiàn)(重放)。
所述目的是借助用于存儲(chǔ)和傳送電子證書(shū)的方法實(shí)現(xiàn)的，所述證書(shū)具有發(fā)布機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)部分、證書(shū)持有者的持有者部分以及由發(fā)布機(jī)構(gòu)確定的簽名部分，其特征在于，持有者部分的全部或部分被包含在可移動(dòng)安全模塊中，并且至少機(jī)構(gòu)部分被包含在主計(jì)算機(jī)中。
本方法還具有減小存儲(chǔ)在安全模塊中的信息量的優(yōu)點(diǎn)。該模塊的形式可以是微芯片卡、具有PCMCIA或USB接口的模塊、或者甚至是無(wú)接觸傳輸模塊。
因特網(wǎng)上的事務(wù)程序要求由X.509類(lèi)型證書(shū)進(jìn)行認(rèn)證。已經(jīng)知道，該證書(shū)的一部分對(duì)于大量用戶來(lái)說(shuō)可以是相同的，并且代表適用于發(fā)行此類(lèi)證書(shū)的機(jī)構(gòu)(隱式)的那部分。
因此，借助本發(fā)明，只在可移動(dòng)輔件中存儲(chǔ)適用于每個(gè)用戶(顯式)的那部分證書(shū)是有利的，在我們的實(shí)例中，所述安全模塊是一塊微芯片卡。這避免了數(shù)據(jù)冗余，因此可以更好地使用存儲(chǔ)器。
實(shí)際上，在這些模塊中，具有契約型內(nèi)容的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是優(yōu)選的，例如由持有者執(zhí)行的事務(wù)。
盡管所述證書(shū)被分為幾個(gè)部分，發(fā)布機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)部分和持有者部分的整體上的簽名允許重建這兩個(gè)實(shí)體間的關(guān)系。
因此，如果這兩個(gè)部分中的一個(gè)被修改，則唯一圖像與利用發(fā)布機(jī)構(gòu)的公共密鑰對(duì)所述簽名計(jì)算出的認(rèn)證值不可能完全相等。
所謂簽名，應(yīng)該理解為這樣一種處理，確定此簽名所考慮的數(shù)據(jù)的唯一圖像(例如借助Hash函數(shù))以及用簽名的實(shí)體的私有密鑰來(lái)加密這一唯一圖像。用于建立此簽名的算法是不對(duì)稱(chēng)類(lèi)型的加密。
為了驗(yàn)證這樣一個(gè)簽名，應(yīng)該使用該實(shí)體的公共密鑰來(lái)解密所接收的簽名，并將該值與在待認(rèn)證數(shù)據(jù)上得到的唯一圖像作比較，如果該解密值與唯一圖像相等，則認(rèn)為證書(shū)是真實(shí)的，并具有數(shù)據(jù)一致性。


借助下面參照作為非限定性實(shí)例給出的附圖的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)更好地理解本發(fā)明，其中-圖1表示發(fā)布機(jī)構(gòu)地證書(shū)地驗(yàn)證，-圖2表示證書(shū)的兩個(gè)部分的配置，-圖3表示重組證書(shū)的認(rèn)證，-圖4示出事務(wù)的處理方法，-圖5表示時(shí)間的認(rèn)證方法，-圖6示出數(shù)據(jù)集上的結(jié)論簽名(conclusion signature)，-圖7示出所發(fā)送的消息。
具體實(shí)施例方式
圖1表示的是由安全模塊SM提取根證書(shū)的公共密鑰。
根證書(shū)RCA是發(fā)布機(jī)構(gòu)的證書(shū)。此單元要求STB主機(jī)單元發(fā)送與持有者證書(shū)TCI1相關(guān)聯(lián)的RCA根證書(shū)。此根證書(shū)包含發(fā)布機(jī)構(gòu)的公共密鑰CAPU。該密鑰允許使用持有者證書(shū)的隱式部分和顯式部分認(rèn)證持有者的重組證書(shū)。STB主機(jī)單元向安全模塊SM發(fā)送該根證書(shū)，以便提取公共密鑰CAPU。在安全模塊中安裝持有者證書(shū)時(shí)，安全模塊保留圖像H5，該圖像是Hash函數(shù)作用在根證書(shū)RCA上的結(jié)果。
與公共密鑰CAPU(見(jiàn)模塊X)的提取同時(shí)，塊B在根證書(shū)的顯式和隱式數(shù)據(jù)(顯式＝發(fā)布機(jī)構(gòu)部分，隱式＝已證明發(fā)布機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)部分)上執(zhí)行Hash函數(shù)，其結(jié)果H5’被與最初存儲(chǔ)的參考值H5作比較。如果兩個(gè)值不同，則停止認(rèn)證操作并通知主機(jī)單元。
當(dāng)H5’等于H5時(shí)，則發(fā)布機(jī)構(gòu)的公共密鑰是安全的，并可被用于持有者重組證書(shū)的認(rèn)證操作。
如果STB主機(jī)不分配根證書(shū)，則它可以在例如接近一個(gè)站點(diǎn)的因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上發(fā)出請(qǐng)求，該站點(diǎn)具有允許訪問(wèn)所希望的證書(shū)(CA1，CA2，CAn)的證書(shū)目錄(CDir)。
在圖2中示出了第一智能卡SM1，其中存儲(chǔ)了持有者的顯式部分TCE1及其密鑰TS1。在STB主機(jī)單元中，到因特網(wǎng)的訪問(wèn)軟件BR現(xiàn)稱(chēng)作瀏覽器。
關(guān)于認(rèn)證功能，所述程序具有實(shí)現(xiàn)與智能卡的接口的安全軟件SA。它還能夠完整地發(fā)送證書(shū)，因此，它包含機(jī)構(gòu)部分TCI1的數(shù)據(jù)。
STB主機(jī)單元通過(guò)因特網(wǎng)被鏈接到世界的其它地方(例如到服務(wù)器PS1、PS2)，以及獲得發(fā)布機(jī)構(gòu)CauD的數(shù)據(jù)、關(guān)于時(shí)間TSAu的信息和關(guān)于根證書(shū)目錄Cdir的數(shù)據(jù)的站點(diǎn)。
在安全模塊SM1和STB主機(jī)單元之間進(jìn)行傳輸?shù)耐瑫r(shí)，與持有者部分TCE1有關(guān)的數(shù)據(jù)按照一個(gè)優(yōu)先開(kāi)始于安全模塊的程序被發(fā)送到主機(jī)單元。
下面更詳細(xì)的說(shuō)明這一操作。
按圖3中圖示的過(guò)程來(lái)驗(yàn)證所述證書(shū)的一致性。由STB塊代表的多媒體單元或主機(jī)單元發(fā)送被包含在安全模塊SM的目的主機(jī)單元中的證書(shū)的數(shù)據(jù)。為此，如果在STB主機(jī)單元中包含全部“機(jī)構(gòu)”部分(隱式)，則有可能在該主機(jī)單元中存儲(chǔ)“用戶”數(shù)據(jù)(顯式)的一部分，剩下的則置于安全模塊SM中。
一方面由STB主機(jī)單元和另一方面由安全模塊存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)TCE1提供的數(shù)據(jù)在模塊A中被組織。這里，重要的是應(yīng)注意到，安全模塊的數(shù)據(jù)TCE1不是簡(jiǎn)單的被送到STB主機(jī)單元進(jìn)行處理，而且由安全模塊SM控制該操作。
由模塊A重組的數(shù)據(jù)被重新送到STB主機(jī)單元，并由于被發(fā)送到服務(wù)提供商而構(gòu)成證書(shū)CERT。模塊A作為同步器操作，并按照預(yù)定格式重構(gòu)證書(shū)，這由單元TCE、TCI、SCAT的組合塊揭示。
在由模塊A重組的證書(shū)中，可以從來(lái)自STB主機(jī)單元的持有者證書(shū)中提取簽名SCAT(見(jiàn)模塊X)。
除了簽名SCAT外，所集合的數(shù)據(jù)被發(fā)送到模塊B，模塊B的任務(wù)是根據(jù)所述數(shù)據(jù)的組合確定唯一圖像。
所述圖像由Hash函數(shù)(單向無(wú)沖突)得到，該函數(shù)以精確階數(shù)H＝f(TCE1，TCI1)在所述數(shù)據(jù)集上執(zhí)行。公認(rèn)的是不存在任何不同的數(shù)據(jù)集，因此函數(shù)結(jié)果都相同。所述圖像由單向函數(shù)產(chǎn)生，并且沒(méi)有Hash類(lèi)沖突。所使用的算法可以是SHA-1或MD5類(lèi)型，并且該圖像單一地表達(dá)數(shù)據(jù)集。
在證書(shū)中規(guī)定了要使用的算法類(lèi)型。該圖像在模塊B1中被保護(hù)，以用于將來(lái)使用。
為驗(yàn)證證書(shū)的兩部分是否是一致且真實(shí)的，安全模塊SM提取證書(shū)的簽名SCAT，并在模塊C中借助機(jī)構(gòu)的公共密鑰CAPU解密所述證書(shū)。
對(duì)于這一操作，考慮包含在證書(shū)中的參數(shù)，所述參數(shù)描述了簽名的種類(lèi)和密鑰的長(zhǎng)度。
在模塊D中計(jì)算參考值B1’并將其與唯一圖像B1作比較。如果這兩個(gè)值一致，則證書(shū)是真實(shí)的并可用于由模塊E的將來(lái)操作。如果不一致，智能卡SM將拒絕所有事務(wù)操作并將通知STB主機(jī)。
圖4示出了下面的操作，即授權(quán)事務(wù)。如果之前對(duì)于證書(shū)認(rèn)證的測(cè)試得到肯定結(jié)果(見(jiàn)圖3的模塊D和E)，則STB主機(jī)模塊可以向服務(wù)器PS1、PS2發(fā)送簽署過(guò)的事務(wù)。
事務(wù)Q由安全模塊SM的模塊F過(guò)濾，該模塊包含接受規(guī)則。實(shí)際上，確定一個(gè)最大數(shù)量或枚舉一個(gè)規(guī)則列表是有可能的，所述規(guī)則由安全模塊SM的持有者接受。這些條件可以包括持有者證書(shū)的有效日期期限。
當(dāng)事務(wù)被成功地傳遞給模塊F的過(guò)濾器后，它被呈現(xiàn)在模塊B，該模塊在事務(wù)Q的集合上計(jì)算Hash函數(shù)H2。結(jié)果B2被存儲(chǔ)以用于后續(xù)使用。然后，值H2由持有者的私有密鑰簽署，以構(gòu)成事務(wù)簽名SQTM。模塊A2組合事務(wù)Q的數(shù)據(jù)和事務(wù)簽名SQTM以將其發(fā)送給STB主機(jī)單元。按照本發(fā)明的一個(gè)變型，有可能向事務(wù)Q添加事務(wù)的有效期限，該期限由時(shí)間TM表示。
確定此時(shí)間的一個(gè)方式是使用時(shí)間戳T，它可以是當(dāng)前時(shí)間加有效持續(xù)時(shí)間？T。于是時(shí)間TM就表示為T(mén)M＝T+？T。
在模塊B中確定Hash函數(shù)以及確定模塊A2中的數(shù)據(jù)集的同時(shí)，向事務(wù)Q添加有效期限TM。當(dāng)服務(wù)提供商接收到事務(wù)時(shí)，它將會(huì)驗(yàn)證沒(méi)有超過(guò)所述期限。
按照本發(fā)明的一個(gè)變型，如果達(dá)到一定的業(yè)務(wù)數(shù)量，可以強(qiáng)制使用有效期限TM。
在圖5中說(shuō)明了由STB主機(jī)單元提供的時(shí)間的認(rèn)證操作。那些時(shí)間數(shù)據(jù)包括所述時(shí)間T，隨機(jī)部分R以及在前述兩種數(shù)據(jù)上的簽名。時(shí)間戳T、隨機(jī)部分R以及簽名STA被發(fā)送給安全模塊SM。從時(shí)間戳T開(kāi)始，可以通過(guò)添加有效持續(xù)期？T來(lái)確定有效期限TM。該期限被用于限定最大持續(xù)期間，在該期間業(yè)務(wù)可以用該時(shí)間來(lái)標(biāo)記。
所述認(rèn)證以和上述操作同樣的方式完成，也就是說(shuō)，在模塊A中組合時(shí)間戳T和隨機(jī)部分R之后，在模塊B中在時(shí)間戳T和隨機(jī)部分R上計(jì)算Hash函數(shù)。
中間結(jié)果H3被存儲(chǔ)在模塊B3中以用于后續(xù)使用。
為確定值B3’(模塊C)，可以使用密鑰TSPU，它是所述機(jī)構(gòu)授予時(shí)間的公共密鑰。
當(dāng)安全模塊SM中沒(méi)有密鑰TSPU時(shí)，經(jīng)由STB主機(jī)單元發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，以便尋找與時(shí)間T的發(fā)布機(jī)構(gòu)有關(guān)的證書(shū)，其中包含所述密鑰。
然后，將計(jì)算值B3’與數(shù)據(jù)T和R的唯一圖像B3作比較(模塊D)，以確定所述時(shí)間是否是真實(shí)的。
在圖6中表示證書(shū)和事務(wù)的合并操作，以及可選地還有時(shí)間和其它與事務(wù)有關(guān)的數(shù)據(jù)。前面的證書(shū)值B1、事務(wù)值B2和時(shí)間值B3在模塊A被組織，并被發(fā)送給模塊B以確定Hash函數(shù)。然后，用持有者的密鑰TS1簽署該值。其結(jié)果是證書(shū)、事務(wù)和時(shí)間的合并封裝的簽名SETM。
在圖7中示出了這一封裝。
由于存儲(chǔ)器的管理在安全模塊中是一個(gè)重要方面，封裝簽名SETM是基于由每一步的Hash函數(shù)得到的值確定的。這種處理方式允許鏈接所有的數(shù)據(jù)并保證消息的每一部分不被改變。
還可能通過(guò)分開(kāi)地處理每個(gè)單元并對(duì)其計(jì)算Hash函數(shù)而計(jì)算出一個(gè)封裝簽名。
然而，本發(fā)明涉及存儲(chǔ)整條消息以執(zhí)行所述操作。
權(quán)利要求
1.借助連接到可移動(dòng)安全模塊(SM)的主機(jī)單元(STB)來(lái)存儲(chǔ)和利用電子證書(shū)的方法，所述證書(shū)具有發(fā)布機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)部分(TCI)、用于證書(shū)持有者的持有者部分(TCE)以及由發(fā)布機(jī)構(gòu)確定的簽名部分(SCAT)，其特征在于，持有者部分(TCE)的全部或部分被包含在可移動(dòng)安全模塊(SM)中，以及至少所述機(jī)構(gòu)部分被包含在主機(jī)單元(STB)中。
2.按照權(quán)利要求1的存儲(chǔ)和利用電子證書(shū)的方法，具有以下步驟-將機(jī)構(gòu)部分(TCI)發(fā)送到安全模塊(SM)，-通過(guò)合并包含在安全模塊(SM)中的持有者部分(TCE)而在安全模塊(SM)中重組證書(shū)，-確定機(jī)構(gòu)部分和持有者部分上的唯一圖像(B1)，-借助證書(shū)的發(fā)布機(jī)構(gòu)的公共密鑰(CAPU)來(lái)解密簽名(SCAT)，以便獲得參考確定值(B1’)，-將此參考值(B1’)與機(jī)構(gòu)部分和持有者部分唯一圖像(B1)作比較，-如果兩個(gè)值不同則通知主機(jī)單元(STB)并停止利用。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于安全模塊(SM)處理事務(wù)的數(shù)據(jù)以按照以下步驟進(jìn)行授權(quán)-由安全模塊(SM)接收事務(wù)請(qǐng)求(Q)，-由過(guò)濾模塊(F)按照過(guò)濾參數(shù)過(guò)濾該事務(wù)，-確定所接受事務(wù)(Q)的唯一圖象(B2)，并借助持有者的私有密鑰(TS1)計(jì)算簽名(SQTM)，-將事務(wù)(Q)和簽名(SQTM)的數(shù)據(jù)發(fā)送給主機(jī)單元(STB)。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，向事務(wù)(Q)添加有效期限(TM)以用于確定唯一圖像(B2)和事務(wù)簽名(SQTM)，并將該有效期限(TM)和事務(wù)(Q)的數(shù)據(jù)以及事務(wù)簽名(SQTM)一起發(fā)送給主機(jī)單元(STB)。
5.按照權(quán)利要求1至4的方法，其特征在于，安全模塊(SM)接收時(shí)間戳(T)和隨機(jī)數(shù)據(jù)(R)，時(shí)間戳(T)和隨機(jī)數(shù)據(jù)(R)由當(dāng)時(shí)的證明機(jī)構(gòu)簽署，以及安全模塊(SM)認(rèn)證信息(T，R)的一致性，并且當(dāng)可以繼續(xù)利用時(shí)通知主機(jī)單元(STB)。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于，可移動(dòng)安全模塊(SM)按照安全模塊(SM)的持續(xù)期(AT)生成從時(shí)間戳(T)開(kāi)始的有效期限(TM)。
7.按照前面權(quán)利要求中的一條的方法，其特征在于，安全模塊(SM)借助其私有密鑰(TS1)在證書(shū)(B1)、事務(wù)(B2)和暫時(shí)數(shù)據(jù)(B3)的唯一圖像上確定一個(gè)一般簽名(SETM)。
8.按照前面權(quán)利要求中的一條的方法，其特征在于，可移動(dòng)安全模塊(SM)是一塊智能卡。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于確保電子證書(shū)的可傳輸性和私有密鑰的安全性，該密鑰構(gòu)成X.509類(lèi)型證書(shū)的一部分，其中重要的是所述證書(shū)不被持有者用于未授權(quán)的目的，例如冒認(rèn)身份、不希望的事務(wù)授權(quán)以及事務(wù)的重現(xiàn)(重放)。所述目的是借助用于存儲(chǔ)和傳送電子證書(shū)的方法實(shí)現(xiàn)的，所述證書(shū)包括用于發(fā)布機(jī)構(gòu)的授權(quán)部分、用于證書(shū)持有者的持有者部分以及由發(fā)布機(jī)構(gòu)確定的簽名部分，其特征在于，持有者部分的全部或部分被包含在可移動(dòng)安全模塊中，并且至少授權(quán)部分被包含在主計(jì)算機(jī)中。
文檔編號(hào)G06F21/34GK1630844SQ03803766
公開(kāi)日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2003年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月12日
發(fā)明者奧利弗·布里克, 邁克爾·J·希爾, 斯蒂芬·卓利, 吉米·庫(kù)查德 申請(qǐng)人:納格拉卡德股份有限公司