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SET 协议

0x01 前言​

  • 电子支付的流程
    • 如何实现信用卡的安全支付？
    • 安全支付的网络结构？
    • 如何在持卡人，商家，银行之间实现信息的按需分配？
  • 数字签名、双重数字签名
  • Secure Electronic Transaction，SET过程

Internet上的电子商务安全问题​

  • 问题: 信用卡，交易数据，信任关系
    • 买家和商家的认证
    • 数据传输的保密性
    • 交易抗抵赖性
    • 消息完整性
  • 各类系统之间的差异
    • 公钥类型
    • 对称密钥类型
    • 消息摘要算法
    • 拥有私钥方的数目
    • 拥有证书方的数目

电子交易的主要模式​

电子商务中常见的电子交易有以下五种类型：

  • 支付系统无安全措施的模式
  • 通过第三方代理人支付的模式
  • 数字现金支付模式
  • 简单加密支付系统模式
  • 安全电子交易SET支付模式

1 支付系统无安全措施的模型​

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  • 风险由商家承担
  • 商家完全掌握用户的信用卡信息
  • 信用卡信息的传递无安全保障

2 通过第三方经纪人支付的模型​

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  • 用户账户的开设不通过网络
  • 信用卡信息不在开放的网络上传送
  • 通过电子邮件来确认用户身份
  • 商家自由度大，风险小
  • 支付通过双方都信任的第三方(经纪人TTP？)完成

3 数字现金支付模型​

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  • 银行和商家之间应有协议和授权关系
  • 用户、商家和数字现金的发行都需要使用数字现金软件
  • 适用于小额交易
  • 身份验证是由数字现金本身完成的
  • 数字现金的发行方负责用户和商家之间实际资金的转移
  • 数字现金与普通现金一样，可以存、取和转让

4 简单加密支付系统模式​

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  • 信用卡等关键信息需要加密
  • 使用对称和非对称加密技术
  • 可能要启用身份认证系统
  • 以数字签名确认信息的真实性
  • 需要业务服务器和服务软件的支持

5 安全电子交易SET支付模式​

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SET协议的目标

  • 信息在互联网上安全传输，不能被窃听或篡改
  • 用户资料要妥善保护，商家只能看到订货信息，看不到用户的账户信息
  • 持卡人和商家相互认证，以确定对方身份
  • 软件遵循相同的协议和消息格式，具有兼容性和互操作性

3D 安全支付​

  • Acquirer Domain – The acquirer domain covers the relationship between the merchant and acquirer.
  • Issuer Domain – The issuer domain covers the relationship between the cardholder and the issuer.
  • Interoperability Domain – The relationship between the acquirer and issuer domains is supported by the interoperability domain.

3D Secure​

C: 持卡人 M：商家 I：Issuer，发卡行 A：Acquirer，收单机构（代表商家） VisaNet：Visa专用支付网络 ACS：持卡人认证服务器 MPI：商家SSL插件

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3D-SET​

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0x02 SET 基本过程​

简介​

SET 是使用信用卡交易的官方规范，发布于1996年2月。 Visa 和 MasterCard 研发的专门用于Internet上安全信用卡交易的协议。

  • Confidentiality: 消息加密
  • Trust: 各方持有数字证书
  • Privacy: 信息按需供应

动机：Internet的不安全性 作用范围：SET 仅仅关心支付问题

交易主体​

主体类型​

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  • 持卡人 Cardholder
  • 发卡机构 Issuer
  • 商家 Merchant
  • 收单银行 Acquirer
  • 支付网关 Payment Gateway
  • 认证中心 CA

主体证书​

  • 协议各方持有名字和密钥对
  • 身份使用X.509v3证书和密钥关联

示例：

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CA 体系​

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电子支付流程​

  • 客户在发卡行开户
  • 客户持有银行签发的 X.509 V3 证书
  • 商家持有两个同类品牌的证书X.509 V3
    • 一个用于签名 &一个用于密钥交换
  • 客户向商家发订单初始化请求 （语言，ID，交易卡类型等初始请求）
  • 商家发送证书拷贝向客户出示自己身份 （商家证书、网关证书、初始应答、初始应答做摘要后签名）
  • 客户发送订单和支付信息给商家
  • 商家向支付网关请求支付授权
  • 商家确认向客户订单
  • 商家向客户提供商品或者服务
  • 商家向支付网关请求支付

持卡人​

  1. 检查：商家证书、网关证书，用商家证书公钥检查初始应答
  2. 发送 PReq

商家​

  1. 首先认证持卡人证书
  2. 验证签名摘要的正确性
  3. 根据 H(PI)+OIH(PI)+OI，以及持卡人公钥解开的双重数字签名，验证 OI 的准确性
  4. 转发 KS(持卡人签名的双重数字签名+PI+H(OI))+KUb(Ks)K_S(\text{持卡人签名的双重数字签名}+PI+H(OI))+KU_b(K_s) 到网关
  5. 生成支付请求，摘要并签名

网关​

  1. 用商家证书检查支付请求的完整性，完整则保留
  2. KUb−1KU_b^{-1}解数字信封，得到对称密钥 KSK_S ，用 KSK_S 解得 持卡人签名的双重数字签名+PI+H(OI)\text{持卡人签名的双重数字签名}+PI+H(OI) ，验证双重签名，完整则保留
  3. 通过金融专用网，将这些原始信息都发给银行

银行​

（重复网关1、2操作，获得PI数据） 比较支付请求与支付信息，开始支付流程

验证电子证书9次 验证数字签名6次 传递证书7次 进行签名5次 对称加密和非对称加密4次

0x03 SET 使用的基本技术​

数字证书​

  • 由CA签发
  • 数据包括
    • 谁拥有该证书
    • 谁签发的该证书
    • 报废日期
    • 用户名和邮件地址
  • 数字 ID一般含有下列信息 :
    • 公钥，名字，地址
    • 公钥过期日期, 颁发数字证书的CA名字

数字签名​

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双重数字签名​

概念与作用​

概念: 将两个消息连接在一起，这两个消息面向的对象不同。

  • Order Information (OI): 客户给商家
  • Payment Information (PI): 客户给银行

目标: 按需分发消息

  • 商家不需要卡信息
  • 银行需要订单信息
  • 保护客户隐私

确保信息不被非法使用。 否则的话，商家有可能将多个支付信息和订单信息交叉组合，牟利。

3.3.1签名过程​

image-20230416145226691 将PI和OI分别初次hash. 连接成 [H(PI) || H(OI)] 再hash. 客户私钥加密产生双重签名. DS = EKRC [ H(H(PI) || H(OI)) ]

商家收到 OI 校验签名. 银行收到 PI 校验签名. 客户连接OI和PI，证明该关联.

0x04 SET 具体流程​

SET 消息流​

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支付过程初始化​

InitReq/InitRes​

  • 明文传输
  • Cardholder 浏览选择商品, 下订单，选择银行卡
  • 初始化完成 :
    • 获取商家和acquirer的证书
    • 出示银行卡
    • 关联事务id与购买行为

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InitReq​

  • 前提:

    • 持卡人需持有商家和支付网关的证书

  • 客户向商家发送初始请求信息，获取证书

    • 信用卡的品牌
    • 相应ID
    • 新鲜数

InitRes​

Merchant replies (InitRes):

  • Merchant + Acquirer certificates
  • Globally unique transaction ID Challenge variable and date proves freshness of variables

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Purchase Order​

  • 持卡人校验证书并产生OI和PI.
  • 下单 : PReq/PRes

PReq​

下单的请求

简化的PReq示意图

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  • PReq 交易内容由两部分组成:
    • 订单信息 (OI) : links to order description
    • 支付信息(PI): amount, card data, IDs
  • Dual signature links the order with them payment

PReq=Ks(持卡人签名的双重数字签名+PI+H(OI))+KUb(Ks)+H(PI)+OI+持卡人签名的双重数字签名+持卡人证书PReq = K_s(\text{持卡人签名的双重数字签名}+PI+H(OI)) + KU_b(K_s) + H(PI) + OI + \text{持卡人签名的双重数字签名} + \text{持卡人证书}

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商家验证卡用户的身份和授权​

  • 存储 PI 以转发给acquirer
  • 遍历信任链，校验持卡人证书
  • 校验双重签名
  • 从支付网关那里获取授权
  • 发送响应给持卡人，确认订单
  • 若授权延迟 PRes 给持卡人“请稍后查询”消息
PReq 的验证​

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PRes​

下单的回复

简化的PRes示意图

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  • 完成代码: 交易状态
    • 例如. 授权完成 complete
  • 结果: 交易的授权/捕获代码

认证过程​

AuthReq/AuthRes​

  • 校验持卡人的信用
  • 含有 PI （来自 PReq）
  • 含有 H(OI) ，表明和PI的一致性
  • 订单信息明文不发送给 Acquirer
  • 商家签名并加密
  • 结合授权和捕获＝销售交易
  • 根据AuthRes结果运输商品

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Acquirer处理​

  • 解密 AuthReq
  • 校验商家签名
  • 解密来自于持卡人的 PI
  • 校验双重签名
  • 从PI中抽取卡数据

作用

  • 确保 PI 和 AuthReq 的一致性
  • 校验持卡人和商家对于订购行为的一致性: H(Order) ，PI 和 AuthReq
  • 通过金融网络获取授权信息
  • 生成 AuthRes及其 Capture Token

AuthReq​

商家发给支付网关

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AuthRes​

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支付完成​

  • 完成授权 交易的支付
  • 通过捕获令牌来完成支付
  • 可能多次 AuthResponses的令牌累积后完成
  • Capture Token = 金额证据

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Cap Token​

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SET协议交易过程复杂度

验证电子证书9次 验证数字签名6次 传递证书7次 进行签名5次 对称加密和非对称加密4次

0x05 结语​

SET 应用场景​

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SET 与 SSL 的比较​

SET远远不止是一个技术方面的协议，它还说明了每一方所持有的数字证书的含义，希望得到数字证书以及响应信息的各方应有的动作，与一笔交易紧密相关的责任分担。
SET实现非常复杂，商家和银行都需要改造系统以实现互操作，并且还需要认证中心的支持。
SET是一个多方的报文协议，它定义了银行、商家、持卡人之间的必须的报文规范。
SSL只是简单地在两方之间建立一条安全连接。
SSL是面向连接的，而SET允许各方之间的报文交换不是实时的。 另外，SET报文能够在银行内部网或者其他网络上传输，而SSL之上的卡支付系统只能与Web浏览器捆绑在一起。
SSL相对与SET安全性要弱，实际上当初它并不是为支持电子商务而设计的。
很多银行和电子商务解决方案提供商仍然在使用SSL来构建更多的安全支付系统，但是如果没有经裁剪的客户方软件的话，基于SSL的系统式不能达到像SET这种银行卡专用支付协议所能达到的安全性的。