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       ePass Zone
 

ePass 是一個通過 USB 接口與電腦相連接、內置 MD5-HASH 算法以及安全文件系統的功能類似 IC 卡的信息安全設備。外觀如下圖:

 

ePass 特性:
  • 內置 MD5、HASH 算法。
  • 密鑰置于ePass 中,運算也在 ePass 中完成,無法跟蹤。
  • 用隨機數作運算輸入因子,128 位高速算法。
  • 使用 USB 接口,即插即用、無設置及硬體衝突之憂。
  • 存儲器可擴展 8K - 64K。
  • 兩級密碼,管理員密碼(64位)和用戶 PIN 碼(32位)。
  • 文件系統,兩級目錄,容量 8K byte,最大目錄數 127 個,最大文件數 1010 個,文件及目錄具有創建、刪除權限,文件具有讀、寫、加密權限。
  • 硬體 ID 號唯一,且不可更改。
ePass 開發的初衷:

電子商務的興起,行業性網站(垂直網站)日益增多(多數採用會員制),網站上的訊息對於會員來說,是有商業價值的,得到後能有回報,服務提供商需要對客戶端的用戶的身份進行確認、權限進行限定。網站方面要能很方便地確認登錄的用戶的合法身份﹔用戶方面要確保其合法身份不能被他人盜用、複製、冒充,成本不能過高,而且要符合現實的使用情況(即隨時都可以上網登錄,不僅限於某一台電腦,不能在電腦中留下客戶訊息)。而傳統的身份認証方式不能滿足網站的現實應用需求(以下會論述)。為了保護網站的利益、其註冊會員的利益,急需一個即經濟又安全的身份認証方案,取代傳統身份認証方式。

網絡安全:

現在威脅網路安全的因素有自然災害、人禍、事故、犯罪和非法使用等,常見的方式有:電腦病毒、訊息洩密、訊息篡改、非授權訪問和資源的錯誤使用。

為確保網路的安全,人們從四方面著手:

  1. 防火牆技術:主要是對外部網路訪問內部網路的行為進行控制,對合法用戶允許其進入內部網並僅限於進行合法操作,對未經授權的用戶限制其在防火牆之外。
  2. 身份確認技術和數字簽名技術:為確保網路連接的合法性,當用戶要同網上另一個用戶連接時,要對用戶的身份進行合法性驗証,以防止非法用戶的連接或欺騙。數字簽名技術則是防止通信雙方的任何一方對自己行為的否認,又可防止冒名頂替,從而保証數據發送、接收的雙方不可否認,以滿足網上交易的需求。
  3. 加密技術:主要是對網路上傳輸的任何數據進行保護。
  4. 漏洞掃描和入侵檢測技術:漏洞掃描就是對電腦系統或網路設備進行安全檢測,以便發現安全隱患或能被駭客利用的缺陷﹔而入侵檢測是一種主動型網路安全防護技術。
利用 ePass 進行身份認証:

針對於防火牆、加密技術、漏洞掃瞄和入侵檢測技術,業界已經有很多產品方案並行成標準。因此我們在敘述我們的方案時,前提假設服務器端是安全的,即沒有駭客闖入偷取數據,沒有內部人員篡改數據,存儲在服務器上的數據不會流失。

每當客戶端有一次服務申請時,服務器先產生一個隨機串給客戶端,客戶端的 ePass 用此隨機數作運算的輸入返一個運算結果給服務器,服務器端作相同的計算。並把計算結果與客戶端上傳的結果相比較,全過程可簡單由以下關系式來表示:

ePass( S , K ) = Server ( S , K)

其中 S 代表由服務器提供的隨機字符串,而 K 則代表密鑰,ePass(S, K) 代表是插在客戶端的 ePass 所進行的運算,Server ( S , K) 代表提服務器程序的運算。而等式兩端的 K 並不在客戶端出現,也未直接在網上發送,這就保証了此認証方案的可行性。 驗証流程如下圖所示:

PIN 碼保護(可選部分):用戶可以利用 PIN 碼來保護自己的 ePass,防止被別人擅自使用。操作如信用卡,用戶可先輸入 PIN 碼,PIN 碼正確則可進行下一步操作。PIN 碼錯誤則拒絕。

  1. 取得序列號
    序列號可以是任何字符串或數字(如在數據庫中的用戶的帳戶或是 ePass 的硬體 ID 號),可是用戶輸入的字符串,或是從 ePass 中特定的文件中讀出等。發送給服務器。
  2. 服務器發出驗証請求
    當服務器接受到客戶機的序列號時,需要對序列號的真實性進行檢查。因此,服務器開始對客戶機的ePass 進行 MD5 哈希信息碼校驗。要進行 MD5 校驗,服務器需要傳遞給客戶機一個隨機數,並且服務器必須記住這個隨機數。
  3. 客戶機響應服務器驗証請求
    將服務器傳來的隨機數傳給 ePass 並在 ePass 內部進行 MD5 哈希信息碼運算,從而得到 128 位的摘要。這個摘要返回到服務器端。
  4. 服務器判斷客戶機的響應
    服務器接收到客戶機返回的摘要與序列號。根據序列號找到先前保存的隨機數,和後台數據庫中保存的用戶持有的 ePass 的硬體 ID,及 ePass 中 MD5 哈希訊息碼的內容。然後使用這些數據進行 MD5 哈希運算,得到一個 128 位的摘要。將這個摘要與客戶機返回的摘要進行比較。相同則認為用戶合法,否則非法。
傳統身份驗証方式與 ePass 認証方式:

身份驗証在網路安全中其這舉足輕重的作用,它是上網的第一步。

傳統比較常用的身份驗証方式一種是採用“密碼 + 用戶名”,一種是利用 IC 卡,還有一種是利用電腦的特徵碼(如 CPU 序列號、網卡序列號等)或者是人體特徵碼(如指紋、瞳孔視網膜等)來實現。其中第一種是最常用的驗証機制,對安全要求較高的喜歡後兩種。

“密碼 + 用戶名”:網路環境中,密碼很容易散播、泄漏。如密碼在傳輸過程中被截獲、使用者或無意或有意的透露,造成密碼很難控制。往往造成一個帳戶多人在使用局面。這就損害了網站的利益以及其合法註冊用戶的利益。

利用 IC 卡驗証:IC 卡的安全性較高,IC 卡晶片無法複製篡改以及 IC 卡技術成熟、有標準可遵循,使其在網路安全領域占有一席之地。但是如果把其應用到身份驗証方面,由於 IC 卡需要專用的讀取設備,成本居高不下,並且攜帶不變。無法大範圍普及。

利用電腦的特碼驗証:由於其管理複雜,靈活性較差,電腦硬體發生變化需重新計算特徵碼申請授權,客戶不能隨便利用一台電腦登陸,對於經常外出的用戶就不是很方便。現在僅限於特殊的應用方面。

利用人體特碼驗証:這方面比較成熟的技術是指紋識別、視網膜識別技術。但是都需要專門的讀取錄入設備,對最終的使用者來說成本較高,讀取設備不便攜帶。使用僅限於安全性要求極高的場合,對於商業網站是無法普及應用。

ePass 認証方式:由於 ePass 本身是一個獨立小巧的數字設備,而又無需專用的讀寫設備。驗証過程中,密鑰不在網路中傳播,增加了安全性。攜帶方便、成本較低,將來會在網路中廣泛使用。

 

ePass 開發包及示例:

提供客戶端的驅動程序以及與 IE 結合使用的 ActiveX 控件。服務器端提供實現 MD5-HASH 算法的 C 語言源程序代碼及 Win32 動態鏈接庫調用接口及示例源程序。

 

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