一种用于网上支付的数据加密和密钥生成方法

专利名称：一种用于网上支付的数据加密和密钥生成方法
技术领域：
本发明涉及电子商务应用领域，尤其涉及电子商务应用中的安全支付技术。
背景技术：
随着经济的发展和人们生活水平的提高，银行卡已经成为日常生活中随处可见
的支付工具和支付手段。例如，在商场、超市、机场或者酒店中的POS终端为用
户提供了便捷的服务，持卡人只需输入银行卡的密码就可以实现无币支付。此外， 随着互联网上电子商务的蓬勃发展，银行卡的网上支付业务也呈现出迅速增长的 态势，与银行卡的传统业务相比，网上支付属于新兴的业务领域，网上买家在进 行网上支付时提供银行卡账号和个人密码，就可以完成商品购买。
然而，在繁荣的网络经济时代，由于风险管理制度和风险防范措施尚未完善， 给网上支付业务带来较高的潜在风险，也给持卡人使用该网上支付业务带来诸多 的负面影响。甚至， 一些网民利用自制的虚假网站来骗取持卡人的银行卡账号和 交易密码，以冒领银行卡内余额的网上经济案件层出不穷， 一定程度上也使得持 卡人使用网上支付的积极性大打折扣。
如何提供一个安全、易用、足够安全的支付手段是持卡人最为关注的技术问题， 与此同时，安全、易用和备受信任的支付手段对于网络商户拓展商机和增长利润 也是巨大的推动力。虽然，在现有技术中，发卡行针对电子商务的发展推出了网 上银行业务，并采用硬件安全芯片作为交易证书的载体来提高交易的安全性，通 过将银行卡和交易证书在后台绑定的方式提供网上支付业务，但是用户必须首先 到银行购买硬件安全芯片，并绑定某张银行卡，成本较高，操作步骤繁瑣，后续 的业务变更还只能到银行拒台办理，给用户带来诸多不便。
另一方面，个人PC在家庭生活中日益普及，能否通过扩展普通家用电脑的理
财功能，将刷卡交易引入到网上购物的支付环节，以实现"网上订购、刷卡支付"， 是摆在银行服务业的技术人员面前迫切需要解决的难题。

发明内容
一种用于网上支付的数据加密方法和密钥生成方法。通过分别在电脑的主板和键 盘上设计安全芯片和加密芯片来完成银行卡敏感数据的加密和/或解密，以实现数 据的安全传输。与现有的网上支付业务不同，在该支付系统中用户不仅要输入银 行卡密码，而且还需要在电脑的键盘上执行刷卡操作以获取银行卡的磁道信息数 据，并通过键盘上的加密芯片进行加密而发送至电脑主板上的安全芯片。
按照本发明的一个方面，提供了一种用于网上支付的数据加密方法。该数据加 密方法包括
用户订购商品后，通过键盘刷卡并输入交易密码，以产生磁道信息明文和交 易密码明文；
加密芯片对磁道信息明文和交易密码明文进行加密，并转换为相应的磁道信
息密文、交易信息密文和MAC数据；
安全芯片接收和解密磁道信息密文、交易密码密文和MAC数据，并转换为 磁道信息明文、交易密码明文、交易数据明文和安全芯片编号；
安全芯片对磁道信息明文、交易密码明文进行二次加密并组织寺良文，在4艮文 中加入交易数据明文和安全芯片编号；
安全芯片对报文数据进行数字签名，并加密数字签名和交易数据明文；以及 网络浏览器通过SSL协议将全部报文发送至支付网关。 其中，加密芯片设置在计算机的键盘内，并且安全芯片设置在计算机的主板上。 其中，加密芯片具有加密主密钥和MAC主密钥。
其中，安全芯片具有加密主密钥、MAC主密钥、终端主密钥和终端证书。进一 步，终端证书包括终端公钥、终端私钥和支付网关公钥。
其中，加密芯片的加密主密钥和安全芯片的加密主密钥的密钥生成算法相同， 并且加密芯片和安全芯片基于加密主密钥进行对称加密。此外，键盘的加密芯片 使用加密主密钥与主板的安全芯片协商加密过程密钥，并利用该加密过程密钥来 加密磁道信息明文和交易密码明文。
其中，主板的安全芯片使用加密过程密钥来解密来自加密芯片的磁道信息密文 和交易密码密文。
6其中，键盘上的加密芯片和主板上的安全芯片协商加密过程密钥的步骤包括 加密芯片预设密钥生成算法； 安全芯片预设与加密芯片相同的密钥生成算法；
加密芯片随机生成一个随机因子，并根据加密主密钥和随机因子计算加密 过程密钥；
加密芯片向安全芯片发送连接请求和随机因子；
安全芯片根据加密主密钥和随机因子计算加密过程密钥；以及
完成基于对称根密钥的过程密钥协商。 其中，二次加密是指安全芯片通过终端主密钥与支付网关协商过程密钥，并使 用过程密钥及3DES算法加密磁道信息明文和交易密码明文，3DES算法采用128 位的长密钥。
其中，安全芯片通过终端私钥对报文数据进行数字签名，并且使用支付网关公 钥加密数字签名和交易数据明文及协商过程密钥的随机因子，数字签名的算法使 用1024位长密钥的RSA算法。
其中，安全芯片和所述加密芯片间实现密钥同步包括 设定加密主密钥和MAC主密钥； 通过BIOS向安全芯片发出申请密钥的请求；
利用键盘驱动程序由BIOS自动将申请到的密钥注入加密芯片；以及
完成安全芯片和加密芯片间的密钥同步。 按照本发明的又一个方面，提供了 一种在用于网上支付的数据加密方法中的密 钥生成方法，该方法包括
设定加密主密钥和MAC主密钥，以同步安全芯片和加密芯片间的密钥； 向支付网关发送请求，申请下载终端主密钥； 调取所述支付网关加密机中的根密钥； 根据安全芯片编号由所述根密钥分散生成终端主密钥；以及 根据安全芯片编号来获取终端公钥。
其中，加密芯片设置在计算机的键盘内，并且安全芯片设置在计算机的主板上。 其中，加密芯片具有加密主密钥和MAC主密钥；并且，安全芯片具有加密主
密钥、MAC主密钥、终端主密钥和终端证书。更为具体地，终端证书包括终端公
钥、终端私钥和支付网关公钥。其中，计算机上的钱包程序向安全芯片发送终端证书初始化命令后，安全芯片
生成并保存RSA密钥对。该RSA密钥对包括终端私钥和终端公钥。
采用本发明的数据加密和密钥生成方法，能够以个人PC为平台，为持卡人提供 一个安全的网上支付环境，将互联网上电子商务的便捷性和理财电脑的安全性集 于一体，从计算机键盘、计算机主板、支付网关到清算转接机构均采用数据加密 传输，将传统的刷卡交易引入网上交易的支付环节，实现"网上订购、刷卡支付"， 在提升网上支付安全级别的同时，也极大地方便了网络用户。而且，利用本发明 的数据加密和密钥生成方法，在互联网上传输银行卡的敏感数据及交易数据时， 采用对称加密、非对称加密和SSL通道的三重加密，实现"一机一密"和"一次 一密"，具有极高的安全性。


读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式
以后，将会更清楚地了解本发明
的各个方面。其中，
图1示出了本发明基于理财电脑来实现网上支付的流程示意图2示出了本发明用于实现网上支付的理财电脑的结构示意图3示出了本发明在使用网上支付业务前激活理财电脑的原理示意图4示出了采用本发明的理财电脑进行网上支付时，从持卡人刷卡到第三方支
付网关接收报文过程中的数据加密示意图5示出了依据本发明进行网上支付而采用的各种密钥的存储示意图6示出了本发明理财电脑的主板上所存储的终端主密钥和终端公钥的生成示
意图7示出了本发明理财电脑的主板上的安全芯片和键盘上的加密芯片基于加密 主密钥而协商加密过程密钥的原理示意图8示出了本发明中实现安全芯片和加密芯片间密钥同步的原理框图； 图9示出了本发明理财电脑的主板上的安全芯片进行初始化的流程示意图11示出了本发明基于理财电脑的网上支付系统的支付流程示意图；而 图12示出了本发明基于理财电脑的网上支付系统的收款流程示意图。
具体实施例方式
下面参照附图，对本发明的具体实施方式
作进一步的详细描述。 图1示出了本发明基于理财电脑来实现网上支付的流程示意图。这里，理财电 脑是指具有网上支付功能的家用电脑。本领域的技术人员应当理解，图1不仅可 以表示本发明的支付系统的结构组成，而且还可以说明该支付系统进行网上支付 的具体流程示意图。
参照图1,该支付系统包括网络用户的理财电脑IO、支付网关20、清算转接 机构30、发卡行40、以及网络商户50。其中，网络用户是发卡行和中国4艮联的用 户，持有银联卡并且是理财电脑的所有者，对理财电脑上发生的刷卡行为负责； 支付网关20 (也称为收单服务机构)拓展使用理财电脑支付的互联网B2C商户， 为网络商户提供资金结算、差错请求提交等收单服务；清算转接机构30是运营理 财电脑接入前置和交换的网络，并进行跨行支付清算服务；发卡行40是网络用户 持有的银行卡的发卡机构；以及网络商户50是通过互联网为持卡人提供商业服务 的单位或机构。需要指出的是，发卡行可以不经过清算转接机构中转，直接接收 来自所述支付网关的敏感数据和交易数据，并返回响应信息至所述支付网关。更 加具体地，理财电脑10至少包括主^反104和4定盘102。
当采用上述支付系统进行网上支付时，主要包括以下步骤
步骤Sl，作为持卡人的网络用户通过理财电脑10访问在线网络商户50，订购商 品并选择理财电脑支付方式进行支付；
步骤S2，接受理财电脑支付方式，将网页重定向至中国银联统一的支付页面；
步骤S3，网络用户的理财电脑l(M企测到来自支付网关20的等待支付信息，理 财电脑IO键盘上的专用指示灯亮起，以提示用户刷卡并输入密码；
步骤S4，持卡人通过集成了读卡器的键盘进行刷卡，当输入交易密码后，将磁 道信息和交易密码以加密的方式送往理财电脑10主才反上的安全芯片；
步骤S5，安全芯片接收来自键盘的磁道信息和交易密码，再次加密后连同交易 数据一起发送至支付网关20;
步骤S6，支付网关20判断所接收的信息是否合法，如果合法则将交易信息发 送到清算转接机构30;如果不合法则结束并返回；
步骤S7，清算转接机构30转发交易信息至发卡行40;
步骤S8,发卡行40返回应答至清算转接机构30;卡行的返回应答转发至支付网关20; 步骤SIO，支付网关20将交易结果通知在线网络商户50; 步骤Sll,在线网络商户50将交易结果和订单匹配，返回交易J吉果通知应答； 步骤S12，支付网关20向理财电脑10返回支付结果页面，用户通过支付结果
页面中的链接返回在线网络商户网站以查询确认支付结果；以及 步骤S13,该在线网络商户5 0将相应的商品发送至持卡人。 其中，在上述步骤里，支付网关是指中国银联的支付网关，其主要用于拓展基
于理财电脑支付方式的互联网B2C商户，并为商户提供资金结算、差错请求提交
等收单服务。
其中，在上述步骤里，持卡人在理财电脑上进行刷卡支付。但是，刷卡人和持 卡人可以是同一个人，也可以是不同的人。
图2示出了本发明用于实现网上支付的理财电脑的结构示意图。参照图2，理 财电脑10至少包括主板104和键盘102,其中，主板104具有安全芯片1041,以 及键盘102具有加密芯片1021、读卡器和支付指示灯等。如图1所述，本发明的 支付系统在进行网上安全支付时，首先网页重定向至银联统一的支付页面，当键 盘的专用指示灯亮起，持卡人利用读卡器进行刷卡并输入交易密码，此时，加密 芯片1021将持卡人输入的磁道信息和交易密码以加密方式传送至主板上的安全芯 片1041，并且安全芯片1041解密该加密信息后组织交易才艮文，再次通过安全芯片 加密交易报文中的敏感交易数据后发送至后台。至于安全芯片1041和加密芯片 1021之间的密钥机制和协商将在后续的附图中具体描述。
优选地，用于输入交易密码的小键盘采用密码键盘，或者至少采用达到密码键 盘的安全水平的PIN输入设备。其中，键盘设置专用切换键，只有切换到基于理 财电脑的网上支付方式时，读卡器才接收银行卡的磁道信息，同时由键盘内置的 加密芯片对用户输入的交易密码进行加密。
其中，键盘也设置专用的指示灯及其驱动程序，当网络用户在支付网关提交支 付请求时，电脑将接收到等待支付的信息，键盘的专用指示灯亮起，以提示用户 可以进行刷卡操作。进一步，等待支付设置超时处理，当持卡人超过一定时间仍 未刷卡支付时，键盘的专用指示灯熄灭，持卡人须重新到支付网关的统一支付页 面上提交支付请求。这样就可以防止伪造刷卡键盘，因为伪造的刷卡键盘无法对 等待支付信息作出实时响应。
10图3示出本发明在使用网上支付业务前激活理财电脑的原理示意图。参照图3, 本发明中在其主板上具有安全芯片和在其键盘上具有加密芯片的家用电脑在使用
理财功能前，必须予以激活。其具体的激活流程为
首先，网络用户进入基本输入输出系统(BIOS)设置中相应的菜单项，选择激活 电脑的理财功能；
接着，BIOS向键盘发送指令以查询键盘状态，确认键盘上装有加密芯片；向主 板发送指令以查询主板状态，确认主板上装有安全芯片；此时，键盘和主板均接 收相应的查询指令，并返回状态信息；
步骤S3， BIOS发送初始化激活命令并接收主板的响应信息；并且主板返回唯一 的响应信息；
步骤S4，分析响应信息并将新的传输密钥发送到键盘，接收键盘的响应信息； 并且键盘写入新密钥，锁定键盘的加密芯片和主板的安全芯片之间的通讯机制；
步骤S5， BIOS发送激活键盘命令，以激活计算机的理财功能；主板设置新的传 输密钥，记录键盘串号并启动理财功能。
图4示出了采用本发明的理财电脑进行网上支付时，从持卡人刷卡到第三方支 付网关接收报文过程中的数据加密示意图。参照图4，在该加密数据的传输流程中 主要涉及键盘的加密芯片、主板的安全芯片以及第三方支付网关。并且，数据加 密主要存在于从持卡人利用集成了读卡器的键盘刷卡到主板的安全芯片、从主板 的安全芯片到第三方支付网关。以下，分别使用流程中的节点(l)、 (2)、 (3)、 (4) 和(5)进行详细描述。
需要指出的是，图4中的磁道信息密文、交易密码密文、交易数据密文以及数 字签名均表示加密数据，而磁道信息明文、交易密码明文、交易数据明文和安全 芯片编号均表示未加密数据或者已加密数据解密后的数据。
节点(l),网络用户通过键盘刷卡并输入交易密码，以产生对应于磁道信息的磁 道信息明文和对应于交易密码的交易密码明文，键盘的加密芯片利用加密过程密 钥以及MAC过程密钥将磁道信息明文和交易密码明文转换为磁道信息密文、交易 信息密文和MAC数据；
节点(2),主板的安全芯片接收到来自加密芯片的磁道信息密文、交易信息密文
和MAC数据后，首先使用MAC过程密钥验证数据未被更改，再使用加密过程密钥
来解密磁道信息密文和交易密码密文，并转换为磁道信息明文、交易密码明文、交易数据明文和安全芯片编号，这里，键盘的加密芯片和主板的安全芯片之间的 通讯采用对称加密的机制，键盘的加密芯片使用加密主密钥与主板的安全芯片协 商加密过程密钥，并利用加密过程密钥来解密磁道信息密文和交易密码密文；以 及键盘的加密芯片使用MAC主密钥协商MAC过程密钥，再用MAC过程密钥计算密 文的消息验证码，以确保数据未被更改；
节点(3),主板的安全芯片通过终端主密钥与第三方支付网关协商过程密钥，并 使用过程密钥及3DES算法加密产生》兹道信息密文和交易密码密文，其中3DES算 法采用128位长密钥，并在报文中加入订单信息等交易数据明文及安全芯片编号；
节点(4)，主板的安全芯片通过终端私钥对报文数据进行数字签名，再使用终端 证书中的支付网关公钥加密数字签名和节点(3)中的交易数据明文及协商过程密 钥的随机因子。其中非对称加密和数字签名算法使用1024位长密钥的RSA算法； 以及
节点(5),网络浏览器通过SSL协议将全部报文发送至第三方支付网关，该第三 方支付网关接收到报文后，首先通过安全芯片编号分散出终端对应的公钥，使用 自身私钥解密交易数据密文、随机因子和数字签名，并使用终端公钥核对数字签 名，再使用随机因子和终端主密钥计算得出过程密钥，最后使用过程密钥解密得 到磁道信息明文和交易密码明文。在获得所有数据明文后，第三方支付网关使用 与清算转接机构协商的工作密钥加密交易密码，并与磁道信息、交易数据一起通 过金融网转发至清算转接机构。
通过上述数据传输流程可以知晓，本发明的支付系统相对于现有技术中的网上 支付方法，具有如下特点
通过键盘的加密芯片将用户刷卡产生的磁道信息和输入的交易密码进行加密以 传输到主板的安全芯片；
在互联网上传输数据时，采用对称加密、非对称加密和SSL通道的三重加密， 实现"一机一密"和"一次一密"；这里， 一机一密是指每台理财电脑具有唯一 性的密钥； 一次一密是指在每个传输节点上采用不同的加密密钥；
磁道信息和交易密码在网络的任何节点上均为加密传输；
密码键盘通过MAC保证敏感数据到达主々反的安全芯片前不^皮更改；通过终端证 书签名及HTTP通信协议保证交易在互联网上传输的完整性；以及通过终端证书签
12名保证交易的不可否认性，保存金融交易的原始报文(含签名)，以确保在发生 争议时有据可查。
图5示出了依据本发明进行网上支付而采用的各种密钥的存储示意图。如图5 所示，4建盘的加密芯片1021具有加密主密钥和MAC主密钥，主板的安全芯片1041 具有加密主密钥、MAC主密钥、终端主密钥和终端证书。其中，终端证书包括自身 公钥和私钥以及第三方支付网关公钥，用于与第三方支付网关进行非对称加密； 加密主密钥用于在安全芯片和加密芯片间进行对称加密，并协商加密过程密钥； 和MAC主密钥用于协商MAC过程密钥。此外，终端主密钥用于主板的安全芯片与 第三方支付网关进行对称加密。
图6示出了本发明理财电脑的主板上所存储的终端主密钥和终端公钥的生成示 意图。如上所述，终端主密钥用于主板的安全芯片与第三方支付网关进行对称加 密，更为详细地，主板上的安全芯片通过终端主密钥与第三方支付网关协商过程 密钥，使用该过程密钥及3DES算法加密交易密码明文和》兹道信息明文。参照图6, 生成终端主密钥和终端公钥包括
步骤600，向第三方支付网关发送请求，申请下载终端主密钥；
步骤602，调取该第三方支付网关加密机中的根密钥；
步骤604 ，根据安全芯片编号由该根密钥分散生成终端主密钥；以及
步骤606，根据安全芯片编号来获取终端公钥。
其中，所获取的终端公约用于核对数字签名。
其中，第三方支付网关的加密机主要用于加密和解密操作，包括使用支付网 关自身私钥解密交易数据密文、随机因子和数字签名；基于随机因子和终端主密 钥计算得出的过程密钥，解密得到磁道信息明文和交易密码明文；使用与清算转 接机构协商的工作密钥加密交易密码。
图7示出了本发明理财电脑的主板上的安全芯片和键盘上的加密芯片基于加密 主密钥而协商加密过程密钥的原理示意图。如上所述，4建盘的加密芯片和主4反的 安全芯片间采用对称加密的通讯机制，具体来说，键盘的加密芯片使用加密主密 钥与主板的安全芯片协商加密过程密钥，并用该加密过程密钥加密磁道信息明文 和交易密码明文；另一方面，安全芯片在接收到磁道信息密文和交易密码密文后， 利用相同的加密过程密钥来解密磁道信息密文和交易密码密文。该协商加密过程 密钥包括步骤700,加密芯片预设密钥生成算法； 步骤702，安全芯片预设与加密芯片相同的密钥生成算法； 步骤704,加密芯片随机生成一个随机因子，并根据加密主密钥和随机因子计 算加密过程密钥；
步骤706 ，键盘的加密芯片向主板的安全芯片发送连接请求和随机因子； 步骤708,安全芯片根据加密主密钥和随机因子计算加密过程密钥；以及 步骤710,完成基于对称根密钥的过程密钥协商。
本领域的技术人员应当理解，键盘的加密芯片可以采用与上述流程类似的方法 使用MAC主密钥协商MAC过程密钥，同样，主板的安全芯片可以使用终端主密钥 与第三方支付网关协商过程密钥；以及第三方支付网关可以与清算转接机构协商 工作密钥。
图8示出了本发明中实现安全芯片和加密芯片间密钥同步的原理框图。参照图 8 ，键盘的加密芯片和主板的安全芯片采用加密主密钥和MAC主密钥进行数据传输， 并且加密主密钥和MAC主密钥仅仅用于保证从键盘到安全芯片传输数据信息的完 整性，与第三方支付网关无关。实现安全芯片和加密芯片间密钥同步包括
步骤800，设定加密主密钥和MAC主密钥；
步骤802,通过BIOS向安全芯片发出申请密钥的请求；
步骤804,利用键盘驱动程序由BIOS自动将申请到的密钥注入加密芯片；以及 步骤806,完成安全芯片和加密芯片之间的密钥同步。
图9示出了本发明理财电脑的主板上的安全芯片进行初始化的流程示意图。当
付网关上注册后才可以使用，即第三方支付网关能够识别持卡人的银行卡。为此， 在理财电脑上专门设置有一个用来管理注册银行卡的程序，其主要是将用户的银 行卡信息安全地传送到第三方支付网关进行注册。只有在支付网关进行了注册的 银行卡才可以办理网上支付业务，因该注册银行卡的程序类似于钱包的功能，我 们不妨将其称为钱包程序。该钱包程序可以是单独的应用程序，或者在网页上运 行的程序，用于初始化主板上的安全芯片，管理注册的银行卡并设置默认的支付 卡片。
从安全支付的角度考虑，用户的银行卡信息每次在交易时都将由安全芯片进行 加密处理后才在互联网上进行传输。其初始化的流程包括
144艮包程序查询证书的有效性；
安全芯片返回证书状态到钱包程序，若证书有效，则结束该初始化过程，若证
书无效，则向安全芯片发送证书初始化命令；
安全芯片接收初始化命令后，生成RSA密钥对，并保存安全芯片的私钥，返回
安全芯片的公钥至钱包程序；
钱包程序接收安全芯片的公钥，取得个人信息后发送支付网关进行数字签名； 将待签名信息送CA签名，返回数字证书至钱包程序；以及 钱包程序接收证书并发送命令ST0RE_CERT以保存至安全芯片。 其中，存储在安全芯片上的数字证书可以在交易时用来加密或进行签名，如果
证书失效或者不存在，则网上支付行为将无法完成。
如图9所述，持卡人的银行卡只有在第三方支付网关上注册后才可以使用。因
该注册流程包括
用户打开钱包程序，选择注册银行卡功能； 理财电脑提示用户刷卡并输入PIN;
用户进行刷卡操作并输入PIN;
理财电脑将卡片的磁道信息及交易密码加密后送往第三方支付网关；
第三方支付网关将收到的银行卡的磁道信息和交易密码解密后，发送至相应的 发卡行进行验证，根据发卡行的验证结果向理财电脑返回响应信息；以及
理财电脑接收该响应信息，提示银行卡注册成功或失败。
以上简要描述了用于网上支付的银行卡在支付网关上注册的主要步骤。这里， 为了更加详细地介绍注册流程，我们不妨将其划分为四个节点，具体为钱包程 序提示用户刷卡及输入PIN、主板上的安全芯片对来自加密芯片的磁道信息密文和 交易密码密文进行处理、钱包程序发送数据至第三方支付网关、以及第三方支付 网关绑定银行卡。下面对该四个节点的详细操作步骤说明如下 (1 )钱包程序提示用户刷卡及输入PIN
a. 理财电脑的钱包程序向键盘发送刷卡信号，键盘的专用指示灯亮起以提示 用户进行刷卡操作；
b. 用户刷卡，键盘将银行卡的磁道信息加密后等待读取；
c. 钱包程序读取磁道信息密文后送至安全芯片；
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d. 钱包程序提示用户输入PIN;以及
e. 用户输入PIN，键盘将交易密码加密后等待读取。
(2 )主板上的安全芯片对来自加密芯片的磁道信息密文和交易密码密文进行
处理
a. 安全芯片只有在接收磁道信息密文和交易密码密文后才替换密文和签名；
b. 安全芯片接收磁道信息密文后，对其进行解密， 一全查格式是否正确，如果 成功则设置标志位，指示磁道信息就绪；
c. 安全芯片接收交易密码密文后，对其进行解密，检查格式是否正确，如果 成功则设置标志位，指示交易密码就绪；
d. 每次设置标志位后均检查是否磁道信息和交易密码都具备，如果具备则进 行下一步，否则等待设置标志位；
e. 安全芯片生成一个16位长的随机对称密钥SK,将交易密码和磁道信息使 用SK进行加密；
f. 用第三方支付网关公钥对S K加密得到的信息称为信封，用安全芯片私钥 对交易密码密文和磁道信息密文按照一定的格式签名，得到签名信息；
g. 返回交易密码密文和-磁道信息密文；以及
h. 返回信封和签名信息。
(3) 钱包程序发送数据至第三方支付网关
a. 提示输入银行卡名称和电子邮件等信息；以及
b. 将个性化信息和信封、签名信息及磁道信息密文和交易密码密文一起组成 报文发送至第三方支付网关。
(4) 第三方支付网关绑定银行卡
a. 第三方支付网关收到报文后，用私钥解开信封，得到SK;
b. 用SK磁道信息密文解密PIN,并用4艮行的终端密钥重新加密磁道信息；
c. 将磁道信息和交易密码发送至发卡行进行验证；以及
d. 返回成功与否的响应报文至钱包程序
其中，若验证成功，则对银行卡卡号和理财电脑的硬件序号进行绑定，形成对 应关系并保存到安全芯片；若验证失败，则返回响应信息提示用户注册不成功。
图11示出了本发明基于理财电脑的网上支付系统的支付流程示意图。该支付流 程包括网络用户浏览网站，选购商品并指定使用理财电脑支付方式；
用户选择支付的银行卡并确定；
理财电脑激活钱包程序，提示用户刷卡并输入PIN;
用户在键盘上执行刷卡操作并输入PIN;
理财电脑4妄收加密万兹道信息和加密PIN;
检查当前的银行卡是否在安全芯片的认证卡列表里，如果不在，提示用户无法 进行支付，如果存在，则获取订单信息和银行卡信息后组织报文发送到支付网关；
支付网关收到报文，检查绑定关系，确认可以交易后，转发报文至清算转接机 构，并取得清算转接机构的响应信息；
支付网关发送付款成功消息至商户，并得到订单查询URL;
商户接收付款成功消息，匹配订单，准备发货；
支付网关返回响应信息至理财电脑，理财电脑接收该响应信息，提示交易结束； 以及
用户选择继续购物或者退出。
其中，激活钱包程序进行网上支付可以分为两种， 一种是在购物网站上选择支 付时自动跳转到支付网关的统一支付页面，由支付页面通过钱包接口调用钱包程 序；另一种是点击支付页面时，目标页面自动导向到由商户网站自动生成一定格 式的购物信息文件，该文件类型和钱包程序在理财电脑形成关联。
图12示出了本发明基于理财电脑的网上支付系统的收款流程示意图。与图11 所示的支付流程相类似，该收款流程包括
网络用户选购商品并指定使用理财电脑支付方式；
商户启用理财电脑进行收款转账，要求用户刷卡和输入PIN;
理财电脑激活收款程序；
用户刷卡并输入PIN;
理财电脑接收加密磁道信息和加密PIN,并组织寺艮文发送至支付网关； 支付网关收到报文，检查绑定关系，确认可以交易后，转发报文至清算转接机 构，并取得清算转接机构的响应信息；
支付网关发送付款成功消息至商户，并得到订单查询URL; 商户接收转账通知，确认收款成功；
支付网关返回该响应信息至理财电脑，理财电脑接收该响应信息，提示交易结束；以及
商户交付商品给该用户。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式
。但是，本领域中的普通技术 人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体 实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的
范围内。
权利要求
1.一种用于网上支付的数据加密方法，其特征在于，它包括步骤用户订购商品后，通过键盘刷卡并输入交易密码，以产生磁道信息明文和交易密码明文；加密芯片对所述磁道信息明文和交易密码明文进行加密，并转换为相应的磁道信息密文、交易信息密文和MAC数据；安全芯片接收和解密所述磁道信息密文、交易密码密文和MAC数据，并转换为磁道信息明文、交易密码明文、交易数据明文和安全芯片编号；安全芯片对所述磁道信息明文、交易密码明文进行二次加密并组织报文，在报文中加入交易数据明文和安全芯片编号；安全芯片对报文数据进行数字签名，并加密所述数字签名和所述交易数据明文；以及网络浏览器通过SSL协议将全部报文发送至支付网关。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加密芯片设置在计算机的键盘内，并且所述安全芯片设置在计算机的主板上。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加密芯片具有加密主密钥和MAC主密钥。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述安全芯片具有加密主密钥、MAC主密钥、终端主密钥和终端证书。
5. 如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述加密芯片的加密主密钥和所述安全芯片的加密主密钥的密钥生成算法相同，并且所述加密芯片和所述安全芯片基于加密主密钥进行对称加密。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，键盘的加密芯片使用加密主密钥与主板的安全芯片协商加密过程密钥，并利用所述加密过程密钥来加密磁道信息明文和交易密码明文。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述协商加密过程密钥的步骤包括:加密芯片预设密钥生成算法；安全芯片预设与所述加密芯片相同的密钥生成算法；加密芯片随机生成一 个随机因子，并根据加密主密钥和随机因子计算加密过程 密钥；加密芯片向安全芯片发送连接请求和随机因子；安全芯片根据加密主密钥和随机因子计算加密过程密钥；以及完成基于对称根密钥的过程密钥协商。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次加密是指，安全芯片通过 终端主密钥与支付网关协商过程密钥，并使用过程密钥及3DES算法加密磁道信 息明文和交易密码明文。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，安全芯片通过终端私钥对净艮文数据 进行数字签名，并且使用支付网关公钥加密数字签名和交易数据明文及协商过程 密钥的随机因子。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述安全芯片和所述加密芯片间 实现密钥同步包括设定加密主密钥和MAC主密钥；通过BIOS向安全芯片发出申请密钥的请求；利用键盘驱动程序由BIOS自动将申请到的密钥注入加密芯片；以及 完成安全芯片和加密芯片间的密钥同步。
11. 一种在如权利要求1所述的数据加密方法中的密钥生成方法，其特征在于， 该方法包括设定加密主密钥和MAC主密钥，以同步安全芯片和加密芯片间的密钥；向支付网关发送请求，申请下载终端主密钥；调取所述支付网关加密机中的根密钥；根据安全芯片编号由所述根密钥分散生成终端主密钥；以及根据安全芯片编号来获取终端公钥。
12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述加密芯片设置在计算机的键 盘内，并且所述安全芯片设置在计算机的主板上。
13. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述加密芯片具有加密主密钥和 MAC主密钥。
14. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述安全芯片具有加密主密钥、MAC主密钥、终端主密钥和终端证书。
15. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，计算机上的钱包程序向安全芯片发送终端证书初始化命令后，所述安全芯片生成并保存RSA密钥对。
全文摘要
本发明揭示了一种用于网上支付的数据加密方法，包括用户通过键盘刷卡和输入交易密码；对磁道信息和交易密码加密；接收和解密磁道信息、交易密码和MAC数据，并对其进行二次加密和组织报文；对报文数据进行数字签名；以及网络浏览器将全部报文发送至支付网关。本发明也揭示了一种密钥生成方法，包括设定加密主密钥和MAC主密钥；向支付网关申请下载终端主密钥；调取支付网关加密机中的根密钥；根据安全芯片编号生成终端主密钥和获取终端公钥。采用本发明的数据加密和密钥生成方法，在互联网上传输银行卡的敏感数据及交易数据时，采用对称加密、非对称加密和SSL通道的三重加密，实现“一机一密”和“一次一密”，具有极高的安全性。
文档编号H04L29/06GK101686225SQ20081020073
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者朔 何, 孟宏文 申请人:中国银联股份有限公司