[发明专利]一种基于CBS签名机制的二维码认证系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于网络安全技术领域，特别涉及一种基于CBS签名机制的二维码认证系统及方法。

背景技术

二维码是将手机需要访问、使用的信息编码到二维码中，利用手机的摄像头识读。手机二维码可以印刷在报纸、杂志、名片等多种载体上，用户通过扫描二维码或者输入二维码下面的号码、关键字即可实现快速浏览网页、下载图文、音乐、视频、获取优惠券、了解商品优惠信息，而省去了在手机上输入URL的过程，实现一键上网。随着二维码技术的不断普及和发展，二维码的安全性问题也越发受到人们的关注，二维码本身不会含有病毒、木马和恶意软件，而是其中含有的信息指向了未知安全性的软件或链接。二维码认证技术是解决二维码安全问题的有效技术手段，将公钥体制或签名体制与二维码编码技术相结合，使二维码所载信息在虚拟网络空间或其他物理空间传输时不易被篡改，提高二维码的安全性。

近年来，学者们针对二维码认证问题展开了一系列的研究，旨在实现安全、高效的二维码认证机制。文献“非对称加密二维码防伪系统的设计”提出了一种将RSA非对称加密结合二维码的编码和手机解码原理的认证方法，该方法通过将公钥内置于APP中，只要安装有该APP的手机即可对二维码进行验证，解决了二维码的伪造问题，但是该方法选用的RSA加密机制运算速度较慢，为确保其安全性，算法选用的大数n至少是512位以上，大数的运算导致了认证效率降低。文献“基于PKI的二维条码电子消费券及其系统设计”将PKI技术用于二维码的生成和认证过程，该手段主要是将原始的消息利用基于PKI的公钥技术进行签名和加密后产生二维条码，验证是对生成过程的逆操作，保障了数据的安全性和消息的来源可靠。但是该手段需要大量的基础设施来维持运作，并且存在证书管理复杂等问题。

可见，上述的认证方案之中，解决二维码认证问题多采用的是传统密码学的一些经典方案，这些方案虽然可以解决实体认证问题，但是在实际的应用过程中却存在着效率低下、运营维护成本高的特点，不利于现实环境中的大范围推广。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于CBS签名机制的二维码认证系统及方法，CBS的英文全称是Certificate-based Sigature。

本发明的技术方案是：

一种基于CBS签名机制的二维码认证系统，包括信任中心、多个二维码生成端、多个二维码验证端和安全的物理存储介质USBKey；

所述信任中心用于生成公私钥和公共参数并进行新商户身份注册，信任中心对身份信息中合法的新商户进行添加；

所述二维码生成端采用线程池支持多商户并行访问，商户访问可信二维码生成端时，对未持有签名密钥的商户利用CBS签名算法生成签名密钥并存储至USBKey；对已经持有签名密钥的商户根据该商户输入的数据消息确定要编码字符类型、指定所需的错误检测和纠错级别，并利用从USBKey读取的签名密钥对商户输入的数据消息进行签名产生签名消息，进而生成二维码，该二维码的数据流包括数据消息、签名消息、商户公钥、商户身份ID；

所述二维码验证端用于扫描二维码并对二维码进行验证：若二维码内含有签名消息则将二维码的数据流进行Base64解码，从而得到byte数组，根据该数组的前4个数值确定二维码内数据消息的长度、签名消息的长度、商户公钥的长度、商户身份ID的长度，验证定二维码的正确性；

所述物理存储介质USBKey用于存储二维码生成端生成的签名密钥。

采用所述的基于CBS签名机制的二维码认证系统的二维码认证方法，包括以下步骤：

步骤1：信任中心生成公私钥和公共参数并进行新商户身份注册，信任中心对身份信息中合法的新商户进行添加；

信任中心首先选取两个阶为q的群G₁，G₂和一个双线性对e：G₁×G₁→G₂。之后选择一个生成元P∈G₁和一个随机密钥然后计算信任中心公钥PK_C＝s_CP，另外选择两个密钥hash函数H₁：{0，1}^*→G₁和生成信任中心公共参数为(G₁，G₂，e，q，P，PK_C，H₁，H₂)；