Khóa luận Nghiên cứu một số giao thức thanh toán qua mạng công khai

ới đây: - P: tập hữu hạn các thông điệp - A: tập hữu hạn các chữ ký. - K: tập hữu hạn các khoá (không gian khoá). 20 - Với mỗi K thuộc K tồn tại một thuật toán ký ksig B và một thuật toán xác minh kver V. Mỗi APsigk : và },{: falsetruePxAverk  là những hàm sao cho mỗi bức điện Px và mỗi chữ ký Ay thoả mãn phƣơng trình dƣới đây: True: nếu y = sig(x) False: nếu y # sig(x) Ver(x,y) = 21 1.3.2 Các loại chữ ký số 1.3.2.1 Chữ ký RSA Sơ đồ ký RSA (đề xuất 1978) Hình 1. 3: Sơ đồ ký RSA 1. Sinh khoá Cho n = pq trong đó, p và q là các số nguyên tố. Khi đó: K = {(n, p, q, a, b | n=p*q, p và q là các số nguyên tố và )n(mod1b*a  } Các giá trị n và b là công khai, và các giá trị a, p, q là bí mật. 2. Ký Với mỗi K = {n, p, q, a, b} và x  P ta định nghĩa: y = sigk(x) = x a mod n , y  A. 3. Kiểm tra chữ ký verk(x,y)= true  x  y b mod n 22 1.3.2.2 Chữ ký một lần Sơ đồ chữ ký dùng một lần (one-time signature) là khái niệm vẫn còn khá mới mẻ song rất quan trọng, đặc biệt là trong một số mô hình về tiền điện tử. Khóa luận sẽ trình bày về sơ đồ chữ ký dùng một lần của Schnorr. Với sơ đồ chữ ký dùng một lần của Schnorr, những ngƣời dùng trong cùng hệ thống có thể chia sẻ một số ngẫu nhiên g và hai số nguyên tố p và q sao cho: q|(p-1), q1 và gq  1 mod q. Sơ đồ ký nhƣ sau: Hình 1. 4: Sơ đồ chữ ký một lần của Schnorr Nhận xét: Số r không đƣợc dùng quá một lần để tạo ra các chữ ký khác nhau. Giả sử Alice sử dụng r để ký hai thông điệp m và m’, tạo ra hai chữ ký là (c, y) và (c’, y’). Khi đó, ta có: k kk S cc ScrcSr cc yy       ' )'()( ' ' Nhƣ vậy, nếu Alice sử dụng r quá một lần cho hai thông điệp khác nhau, bất kỳ ai có hai thông điệp trên đều có thể giải mã đƣợc khóa bí mật Sk. Vì vậy sơ đồ chữ kí loại này đƣợc gọi là sơ đồ chữ ký dung một lần 1. Sinh khoá - Ngƣời dùng, giả sử là Alice, chọn Sk  Zq ngẫu nhiên làm khóa bí mật - Tính ks k gP   mod p làm khóa công khai 2. Ký: Giả sử Alice cần ký lên thông điệp m - Alice lấy ngẫu nhiên r  Zq * - Tính x = gr mod p - Tính c = H(m||x) - Tính y = (r + cSk) mod q - Chữ ký trên thông điệp m là cặp (c, y) 3. Kiểm tra chữ ký: Ver = true  x = gr mod p và c = H(m||x) 23 1.3.2.3 Chữ ký mù 1) Giới thiệu chữ ký mù Chữ ký mù đƣợc Chaum giới thiệu vào năm 1983. Mục đích của chữ ký mù là làm sao mà ngƣời ký lên văn bản mà không đƣợc biết nội dung văn bản, nghĩa là có đƣợc chữ ký trên x  P mà không cho ngƣời ký biết giá trị x. Các bƣớc tiến hành nhƣ sau: Hình 1. 5: Sơ đồ chữ ký mù Chứ kí mù đƣợc áp dụng trong kỹ thuật bỏ phiếu từ xa và hệ thống e-money ẩn danh 2) Chữ kí mù dựa trên chữ ký RSA Bài toán là A muốn lấy chữ ký của B trên x nhƣng không muốn cho B biết x. Quá trình thực hiện nhƣ sau: 1/ Làm mù x: A làm mù x bằng một hàm: z = Blind(x) và gửi z cho B. 2/ Ký: B ký trên z bằng hàm y = Sign(z) = Sign(Blind(x)) và gửi lại y cho A. 3/ Xoá mù: A tiến hành xoá mù trên y bằng hàm Sign(x) = UnBlind(y) = UnBlind(Sign(Blind(x))). Lấy p,q là các số nguyên tố lớn, n=p*q,  (n) = (p-1)*(q-1), ab = 1 mod  (n), r là một số ngẫu nhiên  Zn 1/ Làm mù x: A làm mù x bằng hàm: Blind(x) = x*rb mod n=z và gửi z cho B. r đƣợc chọn sao cho tồn tại phần tử nghịch đảo r-1(mod n) 2/ Ký: B ký trên z bằng hàm Sign(z) = Sign(Blind(x)) = za mod n=y và gửi lại y cho A. 3/ Xoá mù: A tiến hành xoá mù y bằng thuật toán: UnBlind(y) = UnBlind(Sign(Blind(x))) = y* 1r mod n = sign(x). 24 Hình 1. 6: Sơ đồ chữ ký mù dựa trên chữ ký RSA Ví dụ: Giả sử ông A gửi ông B thông điệp x=8. Ông B ký lên thông điệp x đã đƣợc làm mù, thông điệp đƣợc ký sẽ gửi lại ông A, ông A xoá mù. 1/ Theo ví dụ ở phần chữ ký RSA, khi ký trên x=8 thì chữ ký là: Sign(x)= x a mod n= 8 7 mod 15 = 2=y. 2/ Quy trình “ký mù”: ba bƣớc.  Bước 1 (làm mù): làm mù x=8 Blind(x)=x * r b (mod n) = 8 * 5 7 (mod 15)=8*78125(mod 15) = 625000 mod 15 = 10 = z với r = 5 là số ngẫu nhiên  Z15.  Bước 2 (ký): ký trên z y =Sig(z)= za (mod n) = 107(mod 15)= 10000000 (mod 15) = 10.  Bước 3 (xoá mù): xoá mù y= 10 UnBlind(y)= y / r (mod n) = 10 / 5 (mod 15) = 2. (Bởi vì 2*5(mod 15)=10) 25 1.3.2.4 Chữ ký nhóm Ngƣời tin cậy Z là trƣởng nhóm chọn hệ thống khóa bí mật, Z chuyển cho mỗi thành viên trong nhóm một danh sách các khóa bí mật (các danh sách này là khác nhau) và công bố một danh sá ch các khóa công khai tƣơng ứng (theo thứ tự ngẫu nhiên) trong thƣ mục công khai tin tƣởng. - Mỗi thành viên trong nhóm có thể ký bằng khóa bí mật si trong danh sách của anh ta. Ngƣời nhận kiểm tra chữ ký bằng khóa công khai tƣơng ứng: h = isg mod p. - Mỗi khóa bí mật si chỉ đƣợc sử dụng một lần - Z biết danh sách khóa bí mật của mỗi thành viên, vì trong trƣờng hợp cần thiết anh ta biết đƣợc ai đã tạo ra chữ ký đó. Để làm đƣợc điều này Z mở một chữ ký - Theo sơ đồ này Z biết danh sách bí mật của mọi thành viên và có thể giả mạo chữ ký. Điều này có thể giải quyết bằng việc sử dụng các khóa công khai mù 1) Cải biên 1 Chọn p là số nguyên tố, g là phần tử sinh của nhóm nhân Zp * . Thành viên thứ i tự chọn khóa bí mật “thực sự” của mình là si, khóa công khai “thực sự” là h = isg mod p. Trƣởng nhóm Z có danh sách các khóa công khai khác nhau và tên các thành viên tƣơng ứng trong nhóm - Mỗi tuần đƣa cho thành viên i một số ngẫu nhiên ri  {1, 2, …, p-1}, trong tuần này, thành viên i sẽ sử dụng s i r i mod (p-1) làm khóa bí mật “mù”. (Khóa mật si đã bị che bởi ri). Khóa công khai “mù” tƣơng ứng là h - mù = ii rsg  = ii rs )g( . 2) Cải biên 2 - Không cần phải có nhóm trƣởng, mỗi thành viên của nhóm gửi các khóa công khai của họ vào một danh sách khoá công khai của nhóm. Chỉ những thành viên của nhóm mới có thể gửi các khóa công khai vào danh sách này. 26 1.3.2.5 Chữ ký mù nhóm Chữ ký số “mù nhóm” kết hợp thuộc tính của chữ ký “nhóm” và chữ ký “mù”. Sơ đồ chữ ký số “mù nhóm” đƣợc Lysyanskaya và Ramzam đƣa ra năm 1998. Các thủ tục trong sơ đồ chữ ký “mù nhóm”: Hình 1. 7: Sơ đồ chữ ký mù nhóm Setup: Dùng thuật toán xác suất để sinh khoá công khai  của nhóm và khoá quản lý bí mật  cho Trƣởng nhóm. Join: Giao thức tƣơng tác giữa Trƣởng nhóm và thành viên mới của nhóm để cung cấp cho thành viên này khoá bí mật  và chứng nhận thành viên . Sign: Giao thức tƣơng tác giữa thành viên nhóm là Bob và ngƣời dùng bên ngoài nhóm là Alice có thông điệp m, để Bob có thể tạo chữ ký $ trên thông điệp này. Verify: Giải thuật có đầu vào (m, $, ) để kiểm tra chữ ký $ trên thông điệp m. Open: Giải thuật có đầu vào ($, ) để xác định thành viên của nhóm đã ký chữ ký $. 27 1.4 MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN 1.4.1 Chứng chỉ số Chứng chỉ khóa công khai là giấy chứng nhận khóa công khai của một thực thể (gọi tắt là chứng chỉ số). Sử dụng chứng chỉ số có thể đảm bảo đƣợc các mục tiêu chung của các hệ thống bảo mật:  Tính bí mật: Tài nguyên chỉ có thể đƣợc truy cập bởi ngƣời có thẩm quyền.  Tính toàn vẹn: Tài nguyên chỉ đƣợc sửa đổi bởi ngƣời có thẩm quyền.  Tính khả dụng: Tài nguyên luôn đƣợc sẵn sàng đáp ứng cho ngƣời có thẩm quyền. Việc ứng dụng hệ mã hoá công khai trong bảo mật thông tin rất quan trọng. Tuy nhiên, có một vấn đề nảy sinh là nếu hai ngƣời không quen biết nhau nhƣng muốn tiến hành giao dịch thì làm sao họ có thể có mã công khai của nhau. Giả sử Alice muốn giao tiếp với Bob, Alice sẽ vào website của Bob để lấy khóa công khai. Alice sẽ gõ địa chỉ URL của Bob trên trình duyệt, trình duyệt sẽ tìm DNS của trang Web và gửi yêu cầu của Alice. Nhƣng không may là kẻ giả mạo Oscar lại nhận yêu cầu của Alice và trả về trang Web của Oscar là bản sao của Bob hoàn toàn giống trang web của Bob khiến cho Alice không thể phát hiện đƣợc. Nhƣ vậy lúc này Alice sẽ có khoá công khai từ Oscar chứ không phải là của Bob. Alice tiến hành mã hoá thông điệp bằng khoá công khai, Oscar sẽ giải mã thông điệp, đọc thông tin và mã hóa lại bằng khoá công khai của Bob và gửi thông điệp cho Bob. Nhƣ vậy cả Alice và Bob hoàn toàn không biết có kẻ thứ ba là Oscar đã đọc đƣợc nội dung của thông điệp, trƣờng hợp xấu hơn Oscar sẽ thay đổi nội dung của thông điệp trƣớc khi gửi cho Bob. Nhƣ vậy bài toán đặt ra là phải có một kỹ thuật để đảm bảo rằng khóa công khai đƣợc trao đổi an toàn không giả mạo. Để giải quyết vấn đề này cần một tổ chức cung cấp chứng nhận rằng khóa công khai này thuộc về một ngƣời, một công ty hay tổ chức. Tổ chức gọi là CA (Certification Authority), và chứng nhận này gọi là chứng thực số hay chứng chỉ số. 28 1.4.2 Đại diện thông điệp 1) Định nghĩa Hàm H sinh ra giá trị băm h theo công thức: h=H(M) Trong đó: - M là thông điệp có độ dài thay đổi - H(M) là giá trị băm có độ dài cố định Giá trị băm sinh ra đƣợc gắn vào thông điệp nguồn, ngƣời nhận xác thực thông báo bằng cách tính lại giá trị băm so với thông điệp hiện tại và so sánh với giá trị băm gắn trên thông điệp nguồn. Nếu kết quả so sánh giống nhau là hợp lý. 2) Các thuộc tính của hàm băm Tham số của H là một khối dữ liệu có kích thƣớc bất kỳ - Hàm băm H là hàm một chiều, nghĩa là dễ dàng tính H(x) cho bất kỳ giá trị x nhƣng “khó” có thể tìm đƣợc x khi biết H(x) = h. - H sinh ra giá trị băm có độ dài cố định. - Hai văn bản giống hệt nhau thì qua hàm băm phải cho ra đại diện giống nhau - Với mỗi đại diện chỉ có duy nhất một bản gốc tƣơng ứng (trên thực tế) 3) Một số hàm băm - MD5 (Message Digest): 128 bit, nhanh và đƣợc sử dụng rộng rãi. - SHA (Secure Hash Algorithm): 160 bit 29 1.4.3 Giao thức cắt và chọn (Cut and Choose) Giao thức này đƣợc Rabin sử dụng đầu tiên vào năm 1978. Ý tƣởng của giao thức này là: - Alice cắt thông điệp thành 2 phần. - Bob chọn một trong 2 phần. - Alice giữ phần còn lại. Ở đây là Alice không biết Bob sẽ chọn phần nào. Trong hệ thống tiền điện tử, vấn đề đặt ra là làm sao có thể ngặn chặn việc Alice gửi những đồng tiền không trung thực cho nhà cung cấp để ký. Bởi vì trƣớc khi gửi, những đồng tiền đã đƣợc Alice làm mù. Vấn đề này có thể giải quyết đƣợc bằng cách áp dụng giao thức cắt chọn. - Alice gửi k đồng tiền đã làm mù đến tổ chức phát hành (ngân hàng). - Tổ chức phát hành chọn k/2 đồng tiền, yêu cầu Alice cung cấp thông tin để xoá mù k/2 đồng tiền này và kiểm tra để đảm bảo rằng Alice không gian lận. Nếu không có lỗi xảy ra, tổ chức phát hành sẽ ký lên những đồng tiền còn lại và gửi chúng cho Alice. 1.4.4 Giao thức chia sẻ bí mật (Secret Spliting) Giao thức chia sẻ bí mật thƣờng đƣợc dùng, khi ngƣời ta có một bí mật M nhƣng không muốn để lộ ra, nên chia nhỏ thành nhiều phần P1, …, Pk với các yêu cầu sau:  Từ mỗi phần hoặc một số phần (không phải cả k phần) không thể tính đƣợc M.  Với tất cả các phần P1, …, Pk, ngƣời ta có thể tính đƣợc bí mật M. Sơ đồ ngưỡng là một dạng sơ đồ chia sẻ bí mật đặc biệt Cho t, w là các số nguyên dƣơng, t≤w. Sơ đồ ngƣỡng A(t, w) là một phƣơng pháp phân chia bí mật K cho một tập gồm w thành viên sao cho t bất kỳ có thể tính đƣợc K, nhƣng một nhóm gồm t-1 thành viên không thể làm đƣợc việc đó. 30 Chương 2. TỔNG QUAN VỀ THANH TOÁN TỪ XA 2.1 GIỚI THIỆU VỀ THANH TOÁN TỪ XA 2.1.1 Khái niệm thanh toán từ xa Thanh toán là một trong những vấn đề phức tạp nhất của hoạt động thƣơng mại điện tử (TMĐT). Hoạt động TMĐT chỉ phát huy đƣợc tính ƣu việt của nó khi áp dụng đƣợc hình thức thanh toán từ xa (thanh toán điện tử). Thanh toán điện tử (electronic payment) là việc thanh toán tiền thông qua các thông điệp điện tử (electronic message) thay cho việc thanh toán bằng séc hay tiền mặt. Bản chất của mô hình TTTX cũng là mô phỏng lại những mô hình mua bán truyền thống, nhƣng từ các thủ tục giao dịch, thao tác xử lý dữ liệu rồi thực hiện chuyển khoản, tất cả đều thực hiện thông qua hệ thống máy tính đƣợc nối mạng bằng các giao thức riêng chuyên dụng. Về mặt mô hình, một phƣơng thức thanh toán nói chung là một mô tả hoạt động của một hệ thống xử lý phân tán có nhiều bên tham gia, trong đó có hai bên cơ bản là bên mua (ngƣời trả tiền) và bên bán (ngƣời đƣợc trả tiền). Các bên đƣợc đại diện bởi các máy tính của mình nối với nhau qua mạng máy tính, sử dụng chúng để thực hiện các giao thức thanh toán. Hệ thống có thể có các tổ chức tài chính (ví dụ các ngân hàng) đại diên cho mỗi bên. Trong một số hệ thống thanh toán lại sử dụng một thực thể khác đóng vai trò là ngƣời môi giới, đảm nhiệm việc phát hành những hình thức của tiền hoặc một vật thể nào đó mang giá trị trao đổi thanh toán thƣờng đƣợc gọi là đồng tiền số (digital coin) hoặc séc điện tử (electronic cheque) và đổi lại thành tiền mặt. Đặc trƣng của mô hình TTTX là các bên tham gia sẽ trao đổi với nhau các chứng từ đƣợc số hóa (thành những chuỗi bit máy tính có thể sử dụng đƣợc ). Bản chất là bên đƣợc thanh toán có thể thông qua ngân hàng của mình để chuyển tiền vào tài khoản của mình. Các quá trình này sẽ đƣợc phản ánh trong các giao thức thanh toán của mỗi hệ thống. 31 2.1.2 Các mô hình thanh toán Hệ thống TTĐT thực hiện thanh toán cho khách hàng theo một số cách mà tiền mặt và séc thông thƣờng không thể làm đƣợc. Hệ thống thanh toán cũng cung cấp khả năng thanh toán hàng hoá và dịch vụ qua thời gian, bằng cách cho phép ngƣời mua trả tiền ngay, trả tiền sau hoặc trả tiền trƣớc. 2.1.2.1 Mô hình trả sau Trong mô hình này, thời điểm tiền mặt đƣợc rút ra khỏi tài khoản bên mua để chuyển sang bên bán, xảy ra ngay (pay-now) hoặc sau (pay-later) giao dịch mua bán. Hoạt động của hệ thống dựa trên nguyên tắc tín dụng (credit credential). Nó còn đƣợc gọi là mô hình mô phỏng Séc (Cheque-like model) Hình 2. 1: Mô hình mô phỏng séc Với mô hình mô phỏng Séc, bên mua sẽ trả cho bên bán một chứng từ tín dụng (credit credential) nào đó có tác dụng giống nhƣ séc. Bên bán có hai cách lựa chọn: chấp nhận giá trị thay thế của tín dụng đó và chỉ liên lạc chuyển khoản với ngân hàng của mình sau này (pay-later), hoặc liên lạc với ngân hàng của mình trong quá trình mua bán, việc chuyển khoản xảy ra ngay trong giao dịch (pay-now). Với pha chuyển khoản, ngƣời đƣợc thanh toán sẽ nêu yêu cầu chuyển khoản với ngân hàng đại diện của mình để thực hiện liên lạc với ngân hàng đại diện của ngƣời thanh toán, thực hiện kiểm tra/chấp nhận chứng từ tín dụng, khi đó việc chuyển tiền thực sự sẽ diễn ra giữa tài khoản của ngƣời thanh toán và ngƣời đƣợc thanh toán. Ngân hàng đại diện bên mua Alice Bob Ngân hàng đại diện bên bán Chuyển tiền mặt thực sự Thông báo lƣu ý Chuyển khoản Chứng từ tín dụng 32 Kết thúc quá trình này, ngân hàng đại diện bên thanh toán sẽ gửi một thông báo lƣu ý sự kiện chuyển khoản đó cho khách hàng của mình. Ở đây, chứng từ tín dụng do ngƣời thanh toán tạo ra, dựa trên những thông tin riêng về tên tuổi, số tài khoản và có thể là cả tình trạng tài khoản (khả năng thanh toán đƣợc) của ngƣời thanh toán. 33 2.1.2.2 Mô hình trả trước Trong mô hình này, khách hàng liên hệ với ngân hàng (hay công ty môi giới – broker) để có đƣợc chứng từ do ngân hàng phát hành. Chứng từ hay đồng tiền số này mang dấu ấn của ngân hàng, đƣợc đảm bảo bởi ngân hàng và do đó có thể dùng ở bất cứ nơi nào đã có xác lập hệ thống thanh toán với ngân hàng này. Để đổi lấy chứng từ của ngân hàng, tài khoản của khách hàng bị triết khấu đi tƣơng ứng với giá trị của chứng từ đó. Nhƣ vậy, khách hàng đã thực sự trả tiền trƣớc khi sử dụng chứng từ này để mua hàng và thanh toán. Chứng từ ở đây không phải do khách hàng tạo ra, không phải dành cho một cuộc mua bán cụ thể, mà do ngân hàng phát hành và có thể sử dụng vào mọi mục đích thanh toán. Vì nó có thể sử dụng giống nhƣ tiền mặt, do đó mô hình này còn đƣợc gọi là mô hình mô phỏng tiền mặt (Cash-like model). Khi có ngƣời mua hàng tại cửa hàng và thanh toán bằng chứng từ nhƣ trên, cửa hàng sẽ kiểm tra tính hợp lệ của chúng, dựa trên những thông tin đặc biệt do ngân hàng tạo ra trên đó. Cửa hàng có thể chọn một trong hai cách: Hoặc là liên hệ với ngân hàng để chuyển vào tài khoản của mình số tiền trƣớc khi giao hàng (deposit-now), hoặc là chấp nhận và liên hệ chuyển tiền sau vào thời gian thích hợp (deposit-later). Trƣờng hợp riêng của mô hình mô phỏng tiền mặt là mô hình tiền điện tử (Electronic Cash) Hình 2.2 : Mô hình mô phỏng tiền mặt Bob Ngân hàng đại diện bên mua Alice Ngân hàng đại diện bên bán Chuyển tiền mặt thực sự Rút tiền Gửi tiền Thanh toán 34 2.1.3 Thanh toán trực tuyến và thanh toán ngoại tuyến 1) Thanh toán ngoại tuyến (off-line payment) Phiên giao dịch giữa ngƣời sử dụng và nhà cung cấp có thể diễn ra, mà không cần đến sự tham gia của ngân hàng. Nói cách khác, nhà cung cấp tự kiểm tra tính hợp lệ của đồng tiền, mà không cần sự trợ giúp của bên thứ ba. Mặc dù, thanh toán ngoại tuyến đƣợc một số ngƣời ƣa dùng, nhƣng trong thực tế nó dễ gặp phải vấn đề tiêu một đồng tiền nhiều lần, vì vậy nó chỉ thích hợp với các giao dịch có giá trị thấp. Trong các năm gần đây, một số hệ thống thanh toán ngoại tuyến đã đƣợc thiết kế, không chỉ đảm bảo tính an toàn cho ngân hàng mà còn đảm bảo tính bí mật cho ngƣời sử dụng. 2) Thanh toán trực tuyến (online payment) Trong mỗi lần giao dịch, nhà cung cấp sẽ yêu cầu ngân hàng kiểm tra tính hợp lệ của đồng tiền do ngƣời dùng chuyển trƣớc khi chấp nhận thanh toán. Vì vậy, hệ thống thanh toán trực tuyến có khả năng kiểm tra đƣợc tính tin cậy của đồng tiền. Thanh toán trực tuyến thích hợp với những giao dịch có giá trị lớn. Với hệ thống này, quá trình thanh toán và gửi tiền vào ngân hàng tách biệt nhau trong mỗi lần giao dịch. Do vậy, chi phí về thời gian cũng nhƣ tiền bạc sẽ tốn kém hơn. 35 2.2 MỘT SỐ PHƢƠNG THỨC THANH TOÁN TỪ XA 2.2.1 Thanh toán bằng các loại thẻ 1) Thẻ tín dụng Thanh toán bằng thẻ tín dụng là phƣơng thức đƣợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trên Internet. Để thực hiện giao dịch, ngƣời mua hàng chỉ việc cung cấp số hiệu thẻ và thời hạn sử dụng của tấm thẻ, ngƣời bán sẽ chuyển các thông tin này đến ngân hàng để xác nhận giao dịch. Phƣơng thức thanh toán này chủ yếu thực hiện thanh toán theo kiểu trực tuyến. Ƣu điểm: Đây là phƣơng thức thanh toán đơn giản và dễ sử dụng. Nhƣợc điểm: Kiểu thanh toán này không an toàn cho cả hai bên mua và bán, không cho phép ẩn danh, chi phí cao và không cho phép thanh toán nhỏ lẻ.  Không an toàn cho cả hai bên mua và bán: - Đối với bên bán: Luôn phải đối mặt với vấn đề gian lận thẻ tín dụng. Các thông tin mà ngƣời bán đƣợc cung cấp chỉ bao gồm số thẻ, thời hạn sử dụng và giá trị giao dịch không vƣợt quá khả năng thanh toán của thẻ, hoàn toàn không có gì chứng minh ngƣời mua hàng là chủ tấm thẻ đó. - Đối với bên mua: Một bất lợi cho khách hàng trong việc thanh toán thẻ tín dụng là ngƣời bán có tất cả thông tin của ngƣời sử dụng thẻ. Điều này cho phép ngƣời bán hàng có thể ăn cắp và sử dụng thẻ tín dụng của khách hàng  Chi phí cao và không cho phép thanh toán nhỏ lẻ: mỗi giao dịch thanh toán bằng thẻ tín dụng có chi phí cao  Không đảm bảo ẩn danh cho khách hàng: - Tất cả các cuộc mua hàng đều có thể theo vết. Hơn nữa, các nhà phát hành thẻ có thể có tất cả thông tin về hồ sơ chi tiêu của ngƣời sử dụng và điều này xâm phạm nghiêm trọng đến tính riêng tƣ của khách hàng. 36 2) Thẻ “tiền mặt” Thẻ “tiền mặt” đƣợc phát triển đáp ứng nhu cầu giảm việc giữ tiền mặt của khách hàng và mong muốn phƣơng tiện thanh toán thuận tiện và linh hoạt hơn. Thẻ “tiền mặt” được phân loại theo đặc điểm vật lý thành hai loại: thẻ từ và thẻ thông minh. Thẻ từ, đã tồn tại khá lâu, sử dụng các vạch từ để lƣu trữ thông tin, trong khi thẻ thông minh sử dụng công nghệ vi mạch để lƣu trữ thông tin, khắc phục nhƣợc điểm về tính an toàn của thẻ từ. Thẻ thông minh đƣợc thiết kế nhằm ngăn chặn tình trạng giả mạo và làm sai lệch các thông tin đƣợc lƣu giữ. 2.2.2 Thanh toán bằng séc điện tử Séc điện tử chính là một hình thức thể hiện của séc giấy. Nói cách khác, séc điện tử bao gồm tất cả các thông tin trên séc giấy truyền thống nhƣng có thể chuyển đƣợc bằng thƣ điện tử (e-mail). Chẳng có gì khác hơn một bức thƣ điện tử có khuôn dạng đặc biệt đƣợc gửi trên Internet. Bên trong bức thƣ điện tử là tất cả các thông tin giống nhƣ trên một tấm séc giấy gồm tên ngƣời hƣởng, số tiền, ngày thanh toán, số tài khoản ngƣời trả tiền và ngân hàng của ngƣời trả. Séc điện tử đƣợc “ký” bằng chữ ký điện tử của ngƣời gửi và đƣợc mã hoá bằng khoá công khai của ngƣời nhận. Nó cũng gồm một xác nhận số từ ngân hàng của ngƣời gửi xác nhận rằng số tài khoản là hợp lệ và thuộc về ngƣời ký tờ séc này. Hệ thống séc điện tử đƣợc thiết kế với các yếu tố: tính toàn vẹn, xác thực và không thể chối bỏ của thông điệp (sử dụng chữ ký điện tử và chứng nhận điện tử). Những yếu tố này đủ để ngăn chặn sự giả mạo. Hệ thống này phù hợp với các giao dịch thanh toán giá trị lớn qua mạng. 37 2.2.3 Thanh toán bằng tiền mặt điện tử Đây là phƣơng tiện thanh toán đƣợc sử dụng trong thƣơng mại điện tử. Tiền mặt điện tử e-cash (còn gọi là tiền mặt số, xu số, xu điện tử…) có các thông tin giống nhƣ trên tiền mặt thông thƣờng: nơi phát hành, giá trị bao nhiêu và số seri duy nhất. Ngƣời tiêu dùng có thể mua tiền mặt điện tử và lƣu trữ nó trong một ví tiền số (digital wallet hoặc electronic purse) trên một đĩa nhớ. Ví tiền số gồm bàn phím và màn hình. Nó có thể đƣợc kết nối tới tài khoản ngân hàng của ngƣời tiêu dùng và có thể nạp thêm tiền bất cứ lúc nào. Ngƣời dùng có thể tiêu tiền số tại bất kỳ cửa hàng nào chấp nhận tiền mặt điện tử, mà không phải mở tài khoản hay chuyển đi số thẻ tín dụng. Ngay khi khách hàng muốn thanh toán, phần mềm này sẽ thu tiền và chuyển đi đúng số tiền từ số tiền mặt điện tử đƣợc lƣu trữ. Việc thanh toán bằng tiền mặt điện tử là uỷ quyền trƣớc và khuyết danh (bằng kỹ thuật chữ ký mù). Trƣờng hợp có sự giả mạo, ví dụ nhƣ cùng một đồng tiền số nhƣng xuất hiện hai lần trong thanh toán, tiền mặt điện tử đƣợc mở ra để tìm xem đồng tiền nào là đã đƣợc “tiêu”. Tiền mặt điện tử đƣợc ký số bởi ngân hàng phát hành, để số tiền và số seri không thể bị giả mạo. Nó cũng đƣợc mã hoá để chỉ ngƣời nhận mới có thể sử dụng. Hệ thống thanh toán bằng tiền mặt điện tử mang đến một số lợi ích cho cả ngƣời mua và ngƣời bán, thích hợp với các hệ thống thanh toán giá trị nhỏ. - Giảm chi phí giao dịch. - Đảm bảo sự ẩn danh. - Mở rộng thị trƣờng. - Tránh đƣợc nguy cơ tiền giả. 38 2.3 ĐẶC TRƢNG CỦA HỆ THỐNG THANH TOÁN TỪ XA Một hệ thống thanh toán từ xa hoàn hảo phải đảm bảo đƣợc các yếu tố sau: 1) Tính an toàn Hệ thống cần đảm bảo đƣợc tính toàn vẹn cho phiên giao dịch. Để đạt đƣợc điều này, thứ nhất, hệ thống cần phải đảm bảo không có một “bên thứ ba” nào có khả năng thay đổi nội dung các thông điệp trong phiên giao dịch; thứ hai, hệ thống phải đảm bảo chống mọi gian lận từ các bên tham gia giao dịch nhằm đạt đƣợc một giao dịch mua bán an toàn và hợp lệ. 2) Chi phí giao dịch thấp và tốc độ thanh toán nhanh Chi phí giao dịch và thời gian thanh toán là những yếu tố mà ngƣời mua luôn quan tâm. Họ sẽ không cảm thấy ƣa thích hình thức thanh toán này nếu nhƣ họ phải chịu một chi phí giao dịch chiếm một tỷ lệ phần trăm cao trên trị giá hàng hoá và thủ tục thanh toán phức tạp, rắc rối làm mất nhiều thời gian của họ. 3) Chấp nhận các giao dịch nhỏ Hệ thống thanh toán cho phép ngƣời mua có thể thanh toán đƣợc những món hàng với số tiền rất nhỏ. 4) Đảm bảo tính bí mật Việc đảm bảo tính bí mật cho khách hàng là một điều mà hệ thống thanh toán rất cần phải có, bởi vì giao dịch thanh toán đƣợc thực hiện trên Internet, nơi có rất nhiều nguy cơ xâm nhập trái phép vào hệ thống, và khi mà bên mua và bên bán có thể không biết gì về nhau và không có lý do nào để phải tin tƣởng nhau. 5) Đảm bảo công bằng cho các bên tham gia Đảm bảo cho hai bên ngƣời mua và ngƣời bán không bị thiệt hại do lỗi của hệ thống hay sự gian lận của các bên tham gia hệ thống. 6) Thân thiện với người sử dụng Hệ thống phải có cơ chế thanh toán đơn giản và dễ hiểu để phù hợp với nhiều đối tƣợng ngƣời dùng. 7) Dễ dàng tích hợp Hệ thống thanh toán có khả năng tƣơng thích với các hệ thống khác để bảo bảo thực hiện thanh toán an toàn. 39 Chương 3. CÁC GIAO THỨC THANH TOÁN BẰNG TIỀN ĐIỆN TỬ 3.1 GIỚI THIỆU VỀ TIỀN ĐIỆN TỬ 3.1.1 Khái niệm tiền điện tử Tiền điện tử (digital money, electronic currency, digital currency hay internet money) là một thuật từ vẫn còn mơ hồ và chƣa đƣợc định nghĩa rõ ràng. Tuy nhiên có thể hiểu tiền điện tử là loại tiền trao đổi theo phƣơng pháp “điện tử”, liên quan đến mạng máy tính và những hệ thống chứa giá trị ở dạng số (digital stored value systems). Hệ thống tiền điện tử cho phép ngƣời dùng có thể thanh toán khi mua hàng bằng cách truyền đi các dãy số từ máy tính (hay thiết bị lƣu trữ nhƣ smart card) tới máy tính khác (hay smart card). Giống nhƣ số hiệu (serial) trên tiền giấy, số hiệu của tiền điện tử là duy nhất. Mỗi "đồng" tiền điện tử đƣợc phát hành bởi một tổ chức (ngân hàng) và đƣợc biểu diễn cho một lƣợng tiền thật nào đó. 3.1.2 Cấu trúc tiền điện tử Với mỗi hệ thống thanh toán điện tử, tiền điện tử có cấu trúc và định dạng khác nhau, nhƣng đều bao gồm các thông tin chính sau:  Số sêri của đồng tiền Giống nhƣ tiền giấy, số seri đƣợc dùng để phân biệt các đồng tiền khác nhau. Mỗi đồng tiền điện tử có một số seri duy nhất. Khác với tiền mặt, số seri của đồng tiền điện tử thƣờng là một dãy số đƣợc sinh ngẫu nhiên. Điều này có liên quan đến tính ẩn danh của ngƣời dùng  Giá trị của đồng tiền Mỗi đồng tiền điện tử có giá trị tƣơng đƣơng với một lƣợng tiền thật nào đó. Với tiền mặt thông thƣờng, mỗi đồng tiền có một giá trị nhất định, nhƣng với tiền điện tử, giá trị này có thể là con số tuỳ ý. 40  Hạn định của đồng tiền Để đảm bảo tính an toàn của đồng tiền và tính hiệu quả của hệ thống, các hệ thống thƣờng ghi thời hạn của đồng tiền. Đồng tiền điện tử sau khi phát hành, phải gửi lại ngân hàng trƣớc thời điểm hết hạn.  Các thông tin khác Đây là thông tin thêm nhằm phục vụ cho mục đích đảm bảo an toàn và tính tin cậy của đồng tiền điện tử, ngăn chặn việc gian lận, giả mạo tiền điện tử và phát hiện các vi phạm (nếu có). Trong nhiều hệ thống, các thông tin này giúp truy vết định danh ngƣời sử dụng có hành vi gian lận trong thanh toán tiền điện tử. Các thông tin trên tiền điện tử đƣợc ngân hàng ký bằng khoá bí mật. Ngƣời dùng nào cũng có thể kiểm tra tính hợp lệ của đồng tiền bằng cách sử dụng khoá công khai của ngân hàng. 3.1.3 Phân loại tiền điện tử Tiền điện tử có hai loại: ẩn danh và định danh 1) Tiền ẩn danh Tiền ẩn danh không tiết lộ thông tin định danh của ngƣời sử dụng, hệ thống này dựa vào lƣợc đồ chữ ký mù đã trình bày ở trên để ẩn danh ngƣời dùng. Tính ẩn danh của tiền điện tử tƣơng tự nhƣ tiền mặt thông thƣờng. Tiền điện tử ẩn danh đƣợc rút từ một tài khoản, có thể đƣợc tiêu xài hoặc chuyển cho ngƣời khác mà không để lại dấu vết. Có nhiều loại tiền ẩn danh, có loại ẩn danh đối với ngƣời bán, nhƣng không ẩn danh với ngân hàng. Có loại ẩn danh với tất cả mọi ngƣời, ẩn danh hoàn toàn. 2) Tiền định danh Tiền điện tử định danh tiết lộ thông tin định danh của ngƣời dùng. Nó tƣơng tự nhƣ thẻ tín dụng, cho phép ngân hàng lƣu dấu vết của tiền khi luân chuyển. Mỗi loại tiền trên lại chia thành hai dạng: trực tuyến và ngoại tuyến. - Trực tuyến: nghĩa là cần phải tƣơng tác với bên thứ ba để kiểm soát giao dịch. - Ngoại tuyến: nghĩa là có thể kiểm soát giao dịch mà không cần liên quan trực tiếp đến bên thứ ba. 41 3.1.4 Tính chất của tiền điện tử Điểm khác biệt lớn nhất giữa tiền điện tử và tiền mặt thông thƣờng đó là: tiền điện tử chỉ đơn giản là một dãy các con số đƣợc biểu diễn theo một định dạng nào đó mà máy tính có thể hiểu đƣợc và đƣợc trao đổi thông qua mạng máy tính. Chính vì chỉ là một dãy con số nên đồng tiền số rất dễ dàng bị sao chép, điều này dẫn đến hai tình huống: thứ nhất, đồng tiền số có thể đƣợc làm giả (bằng cách sinh ra dãy các con số theo đúng định dạng của đồng tiền đã đƣợc ngân hàng phát hành). Thứ hai, đồng tiền có thể bị sao chép để sử dụng nhiều lần (double-spending). Từ đặc điểm này, Tatsuaki Okamoto và Kazuo Ohata đã đƣa ra sáu đặc trƣng cơ bản của tiền điện tử: 1) Tính độc lập (Portability) Sự an toàn của tiền điện tử không phụ thuộc vào bất kỳ điều kiện vật lý nào. Đây là điều kiện tiên quyết cho việc chuyển tiền trên mạng. 2) Tính an toàn (Security) Tính chất này có khả năng ngăn chặn các âm mƣu sao chép đồng tiền bằng cách sử dụng nhiều lần hoặc giả mạo. 3) Tính riêng tư (Privacy) Tính chất này nhằm bảo vệ ngƣời dùng khỏi mọi sự dòm ngó, hay nói cách khác, không ai có thể truy vết hay chắp nối mối quan hệ giữa ngƣời sử dụng với sự chi tiêu cũng nhƣ các giao dịch mà ngƣời đó đã thực hiện. Tính chất này có thể thấy rất rõ ràng trong các giao dịch bằng tiền mặt. Sau khi thanh toán đã đƣợc thực hiện, việc chứng minh trƣớc đây ngƣời nào đã sở hữu số tiền đó là rất khó. 4) Tính chất thanh toán ngoại tuyến (Off-line payment) Thanh toán ngoại tuyến nghĩa là, phiên giao dịch giữa ngƣời sử dụng và nhà cung cấp có thể đƣợc diễn ra mà không cần đến sự tham gia của bên thứ ba (ví dụ nhƣ ngân hàng). Nói cách khác, nhà cung cấp tự mình có thể kiểm tra sự hợp lệ của đồng tiền số. 42 5) Tính chuyển nhượng (Transferability) Ngƣời sử dụng có thể chuyển giao tiền điện tử (quyền sử dụng) cho nhau. Tính chất này làm cho việc tiêu tiền điện tử thực sự giống với việc tiêu tiền mặt thông thƣờng. Tuy vậy, khi đó, hệ thống cũng phải giải quyết một số vấn đề nảy sinh nhƣ:  Kích thƣớc dữ liệu tăng lên sau mỗi lần chuyển nhƣợng vì đây là những thông tin cần đƣợc lƣu trữ. Giải pháp đơn giản nhất là giới hạn số lần chuyển nhƣợng tối đa cho phép.  Việc phát hiện giả mạo và tiêu một đồng tiền nhiều lần có thể là quá trễ, khi đồng tiền đã đƣợc chuyển nhƣợng rất nhiều lần.  Các vấn đề khác nhƣ: rửa tiền, … 6) Tính phân chia được (Divisibility) Ngƣời sử dụng có thể phân chia đồng tiền số của mình thành những mảnh có giá trị thanh toán nhỏ hơn, với điều kiện tổng giá trị của các mảnh nhỏ bằng giá trị của đồng tiền điện tử ban đầu. 43 3.2 CÁC GIAO THỨC VỚI TIỀN ĐIỆN TỬ Dựa trên các đặc điểm của tiền điện tử, hệ thống thanh toán tiền điện tử có ba giao thức cơ bản: giao thức rút tiền, giao thức trả tiền (hay còn gọi là thanh toán) và giao thức gửi tiền. Tuỳ thuộc vào bên mua và bên bán sử dụng dịch vụ ở cùng một ngân hàng hay ở các ngân hàng khác nhau (liên ngân hàng), chúng ta có thể phân ra thành các giao thức thanh toán trong cùng một ngân hàng và liên ngân hàng để đảm bảo các phƣơng thức thanh toán thực hiện hiệu quả. 3.2.1 Các giao thức thanh toán cùng ngân hàng Giả sử Alice và Bob cùng sử dụng dịch vụ của một ngân hàng. Alice muốn mua hàng (ví dụ một quyển sách Q giá 100$) từ Bob. Giao thức gồm ba giai đoạn sau: Hình 3. 1: Mô hình giao dịch của hệ thống tiền điện tử trong cùng ngân hàng Bob Ngân hàng Alice 1. Rút tiền 3. Gửi tiền 2. Thanh toán 44 1) Giao thức rút tiền (Withdrawal) - Alice tạo tiền điện tử C gồm số sêri và giá trị của C (ví dụ 100$). - Alice yêu cầu ngân hàng ký “mù” lên C. - Giao thức ký thành công thì ngân hàng sẽ trừ 100$ trong tài khoản của Alice và chuyển lại cho Alice đồng tiền đã đƣợc ký mù. 2) Giao thức trả tiền (Spending) - Alice chuyển đồng tiền C đã có chữ ký của ngân hàng cho Bob và yêu cầu quyển sách Q. - Bob kiểm tra chữ ký trên C (dùng khoá công khai của ngân hàng). Nếu chữ ký không hợp lệ thì Bob kết thúc giao thức. 3) Giao thức gửi tiền (Deposit) - Bob lấy đồng tiền C từ Alice và gửi cho ngân hàng. - Ngân hàng xác thực chữ ký trên đồng tiền C.  Nếu chữ ký hợp lệ, ngân hàng kiểm tra C đã đƣợc tiêu trƣớc đó chƣa.  Nếu C chƣa đƣợc tiêu, ngân hàng cộng thêm vào tài khoản cho Bob với số tiền tƣơng ứng là 100$. - Nếu việc gửi tiền thành công, Bob sẽ gửi quyển sách Q cho Alice. Nhận xét: Bob “khó” thể biết đƣợc C từ tài khoản nào. Khi Bob gửi C vào tài khoản của mình, ngân hàng cũng khó biết đồng tiền đó nhận đƣợc từ Alice vì nó đã đƣợc ký “mù”. Nhƣ vậy, tiền điện tử C không lƣu lại dấu vết của những ai đã “tiêu” nó. 45 3.2.2 Các giao thức thanh toán trong liên ngân hàng Trƣờng hợp liên ngân hàng (các bên tham gia giao dịch sử dụng dịch vụ ở các ngân hàng khác nhau), ngƣời ta sử dụng chữ ký “mù nhóm” cho đồng tiền chung của liên ngân hàng. Giả sử Alice là khách hàng của ngân hàng A, Bob là khách hàng của ngân hàng B. Alice cần trả tiền cho ngƣời bán hàng Bob. Giao thức thực hiện nhƣ sau: Hình 3. 2: Mô hình giao dịch của hệ thống tiền điện tử trong liên ngân hàng Bob Ngân hàng A Alice Ngân hàng B 1. Thiết lập 2. Rút tiền 4. Gửi tiền 3. Thanh toán 46 1) Thiết lập (Setup) Các ngân hàng trong một nhóm, trưởng nhóm là ngân hàng trung tâm. Nếu có ngân hàng muốn gia nhập nhóm thì chỉ cần thực hiện giao thức join với trưởng nhóm. 2) Giao thức rút tiền (Withdrawal) - Đầu tiên Alice tạo đồng tiền điện tử T với số seri và mệnh giá. - Alice yêu cầu ngân hàng A ký “mù nhóm” vào T. - Ngân hàng A ký mù nhóm vào T và rút số tiền tƣơng ứng từ tài khoản của Alice. Bây giờ Alice sở hữu đồng tiền T có giá trị trong cả nhóm ngân hàng. 3) Giao thức trả tiền (Spending) - Alice đƣa cho Bob tiền T đã có chữ ký “nhóm” của liên ngân hàng. - Bob dùng khoá công khai của nhóm kiểm tra và xác thực chữ ký “nhóm” của liên ngân hàng trên T. 4) Giao thức gửi tiền (Deposit) - Nếu các bƣớc trên đƣợc hoàn thành, Bob gửi tiền T cho ngân hàng B Ngân hàng B nhận vì T là đồng tiền “chung” trong liên ngân hàng. - Ngân hàng B tiến hành xác thực chữ ký trên T. Chú ý rằng, B không cần biết A là ai khi thực hiện việc này, mà chỉ cần sử dụng khoá công khai của nhóm. - Ngân hàng B kiểm tra T đã đƣợc tiêu chƣa qua danh sách các đồng tiền đã tiêu ở ngân hàng, để tránh tiêu tiền T hai lần. - Nếu kiểm tra hoàn tất, ngân hàng B nạp thêm vào tài khoản của Bob số tiền T. - Bob gửi hàng cho Alice. 47 3.3 MỘT SỐ LƢỢC ĐỒ TIỀN ĐIỆN TỬ 3.3.1 Lƣợc đồ CHAUM-FIAT-NAOR 3.3.1.1 Lƣợc đồ Lƣợc đồ hệ thống tiền điện tử Chaum1 - Fiat2 - Naor3 có tính ẩn danh. Để bảo đảm tính ẩn danh của đồng tiền, lƣợc đồ sử dụng “chữ ký mù” RSA. Trong đó khoá mật là a, khóa công khai là (n, b), hai hàm f, g là không “va chạm”. Mỗi ngƣời dùng có tài khoản u số, ngân hàng giữ số đếm v liên quan đến số tài khoản u (đếm số đơn vị tiền Ui đƣợc tạo ra), ngân hàng dựa vào u để xác định kẻ gian. Hình 3. 3: Lược đồ Fiat-Chaum-Naor 1 3 2 5 4 48 1. Giao thức rút tiền a) Alice muốn rút ngân hàng một đồng tiền ẩn danh, thì phải tạo k đơn vị tiền Ui và chuyển chúng đến ngân hàng. Mỗi Ui đƣợc tạo từ các số ngẫu nhiên ai, ci, di sao cho Ui độc lập và duy nhất, 1  i  k. Với phép XOR: , phép nối , định nghĩa: Ui = f (xi, yi ), xi = g ( ai, ci ), yi = g (ai  (u  (v + i)), di ). b) Alice làm “mù” k đơn vị tiền Ui thành Bi bằng tham số “mù” ngẫu nhiên ri và gửi chúng đến ngân hàng. Tham số “mù” đó ngăn chặn ngân hàng xem nội dung những “đồng tiền” Ui. Cụ thể Bi = Ui ri b mod n. (Làm “mù” theo RSA). c) Để ngăn ngừa ngƣời rút tiền “gian lận” giá trị đồng tiền, lƣợc đồ đã sử dụng giao thức “Cắt và chọn” (Cut and choose). Ngân hàng chọn ngẫu nhiên k/2 đơn vị tiền Ui để kiểm tra, yêu cầu ông A cấp các tham số ai, ci, di , ri tƣơng ứng với những đơn vị Ui mà ngân hàng đã chọn. d) Alice cung cấp cho ngân hàng các tham số ai, ci, di , ri theo yêu cầu. e) Dựa vào các tham số do Alice cung cấp, ngân hàng xóa “mù” k/2 đơn vị tiền Ui đã chọn, kiểm tra để đảm bảo rằng Alice không có gian lận. Nếu không có gian lận, ngân hàng ký “mù” lên những đơn vị tiền Uj còn lại (những đơn vị Uj mà ngân hàng không xoá “mù”, chính là Bj ), và gửi cho Alice. Chữ ký trên Bj là Bj a mod n. Chú ý j ngẫu nhiên ≤ k, và chỉ dùng k/2 phần tử Bj. Sau đó ngân hàng trừ số tiền tƣơng ứng vào tài khoản của Alice. f) Alice xoá “mù” đơn vị Bj đã đƣợc ngân hàng ký, bằng cách chia Bj a cho rj. Lúc này ông Alice có đồng tiền điện tử với giá trị thật sự. T = Uj a mod n = f (xj, yj) a mod n 2. Giao thức Thanh toán a) Alice gửi đồng tiền T tới Bob b) Bob chọn chuỗi nhị phân nhiên z1 z2… z k / 2 và gửi nó đến Alice c) Alice phản hồi lại tùy theo trƣờng hợp sau: + Nếu zi = 1 thì Alice sẽ gửi đến Bob: ai, ci và yi + Nếu zi = 0 thì Alice sẽ gửi đến Bob: xi, ai  (u  (v + i)), di. d) Bob kiểm tra T là hợp lệ trƣớc khi chấp nhận thanh toán của ông Alice. 49 3. Giao thức gửi tiền a) Bob gửi lịch sử thanh toán đến Ngân hàng b) Ngân hàng kiểm tra chữ kí số của Ngân hàng c) Ngân hàng kiểm tra đồng tiền này có bị tiêu xài trƣớc đó hay chƣa d) Ngân hàng nhập vào cơ sở dữ liệu những đồng tiền đã tiêu xài, ghi lại chuỗi nhị phân zi và những phản hồi tƣơng ứng từ Alice. Điều này giúp phát hiện kẻ tiêu xài hai lần e) Ngân hàng ghi T vào tài khoản của Bob 3.3.1.2 Phân tích – đánh giá Lƣợc đồ Chaum - Fiat - Naor là lƣợc đồ hệ thống tiền điện tử có tính ẩn danh. 1). Để bảo đảm tính “ẩn danh” của đồng tiền, lƣợc đồ đã sử dụng “chữ ký mù” RSA. 2). Để ngăn ngừa ngƣời rút tiền “gian lận” giá trị đồng tiền, lƣợc đồ đã sử dụng giao thức “Cắt và chọn”. Ngân hàng chọn ngẫu nhiên k/2 đơn vị Ui để kiểm tra, nếu không có gian lận thì mới ký “mù” các đơn vị Uj còn lại. Theo lý luận trên về giao thức “Cắt và chọn”, ngân hàng có sự đảm bảo cao rằng đồng tiền còn lại Uj cũng hợp lệ, nếu k càng lớn. 3). Để ngăn chặn “tiêu xài hai lần” một đồng tiền, lƣợc đồ dùng giao thức “hỏi-đáp” để lấy một phần thông tin định danh gắn lên đồng tiền. Nếu nó đƣợc “tiêu xài hai lần”, thì thông tin định danh trên hai lần “tiêu xài”sẽ kết hợp lại, để truy vết tìm ra kẻ gian. Nếu ông A tiêu tiền T hai lần, thì ngân hàng có thể lấy đƣợc cả hai tham số ai và ai  (u  (v + i)) để tính đƣợc u. Đó là số tài khoản của ông A tại ngân hàng, chính vì vậy từ u, ngân hàng có thể truy ra đƣợc ông A là ngƣời có hành vi tiêu hai lần với cùng một đồng tiền. Vì khả năng có cặp bít khác nhau trong 2 chuỗi z1, z2, …, zk/2 và z‟1, z‟2, …, z‟k/2 là rất cao. Chỉ cần có một cặp bit tƣơng ứng zi và z’i khác nhau, là ngân hàng có thể có chuỗi zi và z’i trùng nhau là 2/2 1 k , tức là ngân hàng không có đủ thông tin để tìm ra đƣợc định danh của ông A. Nhƣ vậy nếu chọn k đủ lớn thì khả năng hai chuỗi zi và z’i trùng nhau có thể xem là khó thể xảy ra. 50 3.3.2 Lƣợc đồ hệ thống Digital Cash 3.3.2.1 Lƣợc đồ 1. Giao thức rút tiền Giả sử Alice muốn rút 100$, sẽ có các bƣớc thực hiện sau: a) Sinh một số ngẫu nhiên N (Số Serial của đồng tiền). Số ngẫn nhiên đủ dài để đảm bảo tránh việc 2 serial trùng nhau b) Alice làm mù N với 1 số ngẫu nhiên bí mật r c) Alice mã hóa giá trị serial đã đƣợc mù hóa với khóa công khai của ngân hàng và gửi tới ngân hàng giá trị của đồng tiền (100$) và serial đã đƣợc mù hóa trên Khi nhận đƣợc yêu cầu và các giá trị Alice gửi lên ngân hàng sẽ thực hiện: a) Giải mã nó với khóa bí mật của mình b) Ngân hàng kiểm tra xem tài khoản của Alice có đủ để rút đông tiền mà Alice yêu cầu. Nếu không đủ thì gửi lại thông điệp cho Alice với nội dung “Tài khoản của bạn không đủ để rút tiền” còn ngƣợc lại thì sẽ kí lên serial đã đƣợc làm mù với khóa bí mật tƣơng ứng với giá trị đồng tiền (Ở đây, mỗi loại tiền sẽ tƣơng ứng với một cặp chữ kí số), trừ vào tài khoản của Alice một lƣợng tiền bằng lƣợng tiền đƣợc yêu cầu. Sau đó mã hóa nó với khóa công khai của Alice và gửi nó tới Alice Sau khi nhận đƣợc thông điệp Alice sẽ thực hiện: a) Giải mã thông điệp với khóa bí mật của mình b) Xóa mù đồng tiền c) Kiểm tra chữ kí của ngân hàng với khóa công khai của ngân hàng cho đồng tiền có giá trị 100$ d) Lƣu đồng tiền lại trong túi của mình 51 2. Giao thức thanh toán Giả sử Alice cần trả cho Bob 100$ thì cô ấy cần thực hiện: a) Tạo một cặp khóa bí mật cho thuật toán mã hóa đối xứng chẳng hạn nhƣ DES b) Lây từ túi của mình đồng tiền có giá trị 100$, sử dụng khóa công khai của Bob. Để mã hóa một thông điệp bao gồm: đồng tiền, khóa bí mật đã tạo ở trên và những thông tin của việc mua bán và gửi tới Bob Sau khi nhận đƣợc thông điệp Bob sẽ thực hiện: a) Giải mã thông điệp với khóa bí mật của mình và lấy đồng tiền số từ thông điệp b) Kiểm tra chữ kí của ngân hàng cho đồng tiền số trên với khóa công khai của ngân hàng cho đồng tiền có giá trị 100$ trên c) Nếu việc kiểm tra lỗi thì sẽ trả lại đồng tiền cho Alice và thông báo “đồng tiền lỗi” với khóa đối xứng bí mật đƣợc gửi ở trên d) Nếu hợp lệ thì Bob sẽ phải gửi ngay đồng tiền đó tới ngân hàng. e) Nếu việc gửi tiền thành công thì Bob sẽ giao hàng cho Alice 3. Giao thức gửi tiền Khi nhận đƣợc thông điệp gửi tiền của Bob ở trên thì ngân hàng sẽ thực hiện: a) Giải mã thông điệp với khóa công khai của mình b) Kiểm tra chữ ký của đồng tiền c) Nếu chữ ký đúng thì kiểm tra xem đồng tiền đã bị tiêu chƣa ở trong cơ sở dữ liệu lƣu trữ những đồng tiền đã tiêu d) Nếu đồng tiền chƣa đƣợc tiêu thì cộng vào tài khoản của Bob một lƣợng tiền bằng lƣợng tiền tƣơng ứng (100$) và thêm đồng tiền trên vào cơ sở dữ liệu lƣu trữ những đồng tiền đã tiêu 52 3.3.2.2 Đánh giá a) Ƣu điểm: - Chi phí giao dịch thấp. - Độ an toàn của hệ thống dựa trên hệ mật mã RSA. Phần mềm Cyber Wallet sẽ tự động sinh một cặp khóa RSA. Tất cả những giao tiếp trong hệ thống DigiCash đƣợc ký số hoá và mã hoá, dựa trên cấu trúc khoá công cộng. - Đảm bảo tính ẩn danh của ngƣời sử dụng. Trong hệ thống Digicash, cả Alice và Bob đều không cần biết lẫn nhau, và Bob cũng không thể liên kết bất cứ thông tin nào giữa Alice và các đồng tiền mà Alice đã tiêu. Ở đây, Bob chỉ biết rằng các đồng tiền mình nhận đƣợc là hợp lệ, còn ngân hàng chỉ có nhiệm vụ phát hành đồng tiền nhƣng không thể biết đƣợc chủ sở hữu của chúng. Quyền hạn của ngƣời sử dụng là rất mạnh bởi vì những đặc trƣng ẩn danh của hệ thống đƣợc xây dựng trong phần mềm khách hàng (làm mù những đồng tiền trƣớc khi gửi đến ngân hàng kiểm tra). b) Nhƣợc điểm - Cả khách hàng và nhà cung cấp đều phải có tài khoản ở cùng một ngân hàng có hỗ trợ tiền điện tử Digicash. - Ngân hàng phải có một lƣợng lớn cơ sở dữ liệu để chứa chuỗi số của những đồng tiền. Nếu một số lƣợng lớn ngƣời sử dụng bắt đầu sử dụng hệ thống thì kích cỡ của dữ liệu sẽ trở nên rất lớn và không thể quản lý đƣợc. - Digicash là hệ thống thanh toán trực tuyến, nó đòi hỏi ngân hàng phải tham gia vào tất cả các giao dịch để kiểm tra tính hợp lệ của đồng tiền. - Nếu dữ liệu về các đồng tiền bị phá hủy (do máy tính hỏng, thông tin bị giải mã, ngân hàng bị phá sản…) thì không có cách nào lấy lại những đồng tiền đã bị mất. Lý do là ngân hàng không có mối liên hệ nào giữa đồng tiền và ngƣời sở hữu, trừ phi ngƣời sở hữu đồng ý bỏ tính ẩn danh khi sử dụng Digicash Mặc dù hệ thống Digicash có những điều không thuận lợi, song với những ƣu điểm nổi bật mà hệ thống mang lại, Digicash đƣợc đánh giá là một hệ thống „tiền điện tử‟ có tiềm năng rất lớn. 53 Chương 4. CHƢƠNG TRÌNH MÔ TẢ HỆ THỐNG DIGITAL CASH 4.1 Giới thiệu Chƣơng 4 sẽ trình bày về chƣơng trình mô tả hệ thống Digital Cash. Hệ thống sẽ mô tả cách thức sử dụng tiền điện tử để thanh toán qua mạng công khai. Hệ thống sẽ có 3 chức năng: withdraw (rút tiền), payment (tiêu tiền), deposit (trả tiền) 4.2 Yêu cầu và kiến trúc của hệ thống Hệ thống gồm có 3 thành phần: Khách hàng (client), Ngân hàng (server), cơ sở lƣu trữ dữ liệu (DBMS). Đối với khách hàng cần có giao diện thân thiện để thuận lợi cho việc thực hiện giao dịch. Khách hàng chỉ cần thực hiện các thao tác đơn giản là có thể thực hiện đƣợc các giao dịch. Chẳng hạn khách hàng muốn rút tiền thì chỉ cần bấm vào đồng tiền cần rút thì hệ thống sẽ tự động tạo ra số serial của đồng tiền và làm mù nó, sau đó chuyển đến cho ngân hàng và ngân hàng sẽ tự động ký mù và chuyển trở về cho khách hàng. Việc giao dịch đƣợc thực hiện qua giao thức mạng TCP/IP. DBMS là hệ thống lƣu trữ cơ sở dữ liệu mà cả khách hàng và ngân hàng đều phải có. Đối với khách hàng thì DBMS lƣu trữ các đồng tiền mà mình đã rút và các thông tin lien quan còn đối với ngân hàng thì DBMS lƣu trữ các thông tin và tài khoản của khách hàng, và các thông tin về các cuộc giao dịch 4.3 Công cụ thực hiện Để có thể sử dụng chƣơng trình thì các thiết bị phần cứng cần tối thiểu 1GB dung lƣợng trống và 128MB bộ nhớ trong Công cụ Java 2 SDK đƣợc sử dụng để tạo hệ thống. Hệ thống chạy trên hệ điều hành window. Hệ thống cần 2 cơ sở dữ liệu MYSQL để có thể lƣu thông tin tài khoản của từng khách hàng và lƣu các đồng tiền có của khách hàng 54 4.4 Hƣớng dẫn sử dụng hệ thống đối với khách hàng Giao diện khi đăng nhập sẽ là Hình 4. 1: Giao diện đăng nhập 55 4.4.1 Cấu hình Để có thể sử dụng đƣợc chƣơng trình thì đầu tiên phải cấu hình cho nó với: + Client ID: ID của khách hàng muốn sử dụng dịch vụ đó + JDBC URL: địa chỉ cơ sở dữ liệu để lƣu trữ đồng tiền của khách hàng đó + Bank Host: địa chỉ của ngân hàng + Bank Port: Cổng mà ngân hàng mở để thực hiện giao dịch 4.4.2 Nhận đồng tiền và khóa công khai của nó Tiếp theo trong tab Denominations (đồng tiền) để chứa các đồng tiền mà ngân hàng hiện đang có. Mỗi khi click vào nút Refresh thì ngân hàng sẽ gửi về cho khách hàng các loại đồng tiền mà ngân hàng có, đồng thời khóa công khai của đồng tiền đó. Ở đây trong chƣơng trình này thì ngân hang có 8 đồng tiền là 1. 00, 2. 00, 3. 00, 5. 00, 10. 000, 25. 00, 200. 000, 100. 000 Hình 4. 2: Giao diện nhận các đồng tiền ngân hàng có 56 4.4.3 Rút tiền Ở trong tab withdraw (rút tiền) là giao thức rút tiền Hình 4. 3: Giao diện rút tiền Nếu muốn rút một đồng tiền thì khách hàng sẽ chọn trong comboBox sau đó click vào button Withdraw a bill. Khi đó số đồng tiền mà khách hàng có trong túi của mình (những đồng tiền đã rút ở ngân hàng mà chƣa tiêu) sẽ xuất hiện trong khung bên cạnh (Bills in my purse) 57 4.4.4 Tiêu tiền Để thực hiện giao thức tiêu tiền thì khách hàng sẽ thực hiện ở trong tab Payment (thanh toán) Việc thực hiện việc tiêu tiền đƣợc thực hiện giữa 1 bên là khách hàng và 1 bên là bán hàng tuy nhiên cả 2 đều là khách hàng của ngân hàng nên cả 2 đều sử dụng chƣơng trình trên chỉ có cách thức thực hiện của mỗi bên là khác nhau. Phía bán hàng sẽ thực hiện mở Port để giao dịch Hình 4. 4: Giao diện thanh toán Còn phía mua hàng thì sẽ phải thực hiện  Gõ địa chỉ của nơi bán hàng (Service Host)  Gõ cổng mà nơi bán hàng đã mở (Dest Port) đã đƣợc thực hiện ở bƣớc trên do ngƣời bán hàng  Chọn đồng tiền có trong túi mình để trả (Choose coins to pay) Sau khi thực hiện xong việc mua – bán thì ngƣời bán hàng sẽ phải lập tức kết nối tới ngân hàng để kiểm tra tính hợp lệ của đồng tiền đồng thời phải gửi đồng tiền đó tới ngân hàng ngay. Việc này đƣợc chƣơng trình thực hiện tự động, ngƣời dung không phải thực hiện bất cứ điều gì. Nếu việc gửi tiền thành công sẽ có thông báo lại cho ngƣời dùng 58 KẾT LUẬN Kết quả chính của khóa luận gồm có : 1) Tìm hiểu và nghiên cứu qua các tài liệu để hệ thống lại các vấn đề sau:  Tổng quan về thanh toán từ xa  Các giao thức thanh toán bằng tiền điện tử 2) Thử nghiệm chƣơng trình mô tả hệ thống : Digital Cash: 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Phan Đình Diệu. Lý thuyết mật mã và An toàn thông tin. Nxb Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2006. [2] TS. Nguyễn Đăng Hậu. Kiến thức thương mại điện tử. 11 - 2004. [3] PGS. TS Trần Hoàng Ngân & Ngô Minh Hải. Sự phát triển ngân hàng điện tử tại Việt Nam. [4] PGS. TS Trịnh Nhật Tiến. Một số vấn đề về an toàn dữ liệu. Tiếng Anh [5] FengXue: A thesis submitted to the Faculty of Graduate Studies and Research In partial fulllment of the requirements for degree of Master of Science [6] Adagunodo Emmanuel Rotimi, Awodele Oludele & Ajayi Olutayo Bamidele. SMS Banking Services: A 21st Century Innovation in Banking Technology. [7] B. Schneier. “Applied Cryptography”. 2nd edition, 1996. [8] D. Chaum, E. Van Heijst. “Group signatures”. Proceedings of EUROCRYPT‟91. Lecture Notes in Computer Science, vol. 547, Springer- Verlag, 1991, tr. 241-246. [9] D. O‟Mahony, M. Peirce, H. Tewari. “Electronic payment systems”. Artech House. 2001. [10] Gavin Troy Krugel. “Mobile Banking Technology Options”. 8 - 2007. [11] GSM ISO Standard 11. 11, 11. 14, 11. 17 (for GSM network). [12] John Wiley & Sons. “Mobile messaging technologies and services SMS, EMS and MMS”, LTD - 2003. [13] Klaus Finkenzeller, Giesecke & Devriment GmbH, Munich. “RFID Hand book, Fundementals and Application in Contactless Smart Cards and Identification”. Second edition, 2003. [14] Markus Jakobsson, David Mraihi, Yiannis Tsiounis, Moti Yung. “Electronic Payment: where do we go from here?”. 1999. [15] M. Sherif. “Protocols for secure electronic commerce”. CRC Press (2000). 60 [16] Stephen Thomas. “SSL & TLS Essentials”. Securing the Web. 2000 [17] S. Canard, J. Traore. “On fair e-cash systems based on group signature schemes”, Proceedings of ACISP 2003. Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, vol 2727, 2003, tr. 237-248. [18] Scott B. Guther & mary J. Cronin. “Mobile Application Development with SMS and the SIM Toolkit”. 2002. [19] T. Okamoto & K. Ohata. “Universal Electronic Cash”. Pro. CRYPTO‟91, Springer-Verlag, 1991. [20] Tony Chew. “Security Guidelines for Mobile Banking & Payments”. 2-2002. [21] Zulfikar Amin Ramzan. “Group Blind Digital Signatures: Theory and Applications”. 1999.