USB Key身份認證專利技術綜述

王春圓

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南 鄭州 450000）

USB Key身份認證專利技術綜述

王春圓

（國家知識產權局專利局專利審查協作河南中心，河南 鄭州 450000）

隨著互聯網消費的普及，在用戶進行網上銀行交易時，保證交易的安全性變得越來越重要，這就有必要對交易用戶的真實身份進行安全認證，而USB Key作為一種典型的用戶身份認證工具被廣泛應用。本文介紹了USB Key身份認證技術的基本概念，并結合本技術領域的重要申請人的有代表性的專利，概括了當前USB Key身份認證技術的發展狀況。

網上銀行交易；身份認證；USB Key

1 USB Key身份認證技術的基本概念

USB Key也叫U盾或者優盾，是一種USB接口的硬件設備，其采用PIN碼和USBKey 硬件構成的一次一密的“強雙因子認證模式”，具有較強的安全性。

USBKey內置USB控制器、微處理器、存儲器，USB控制器負責識別PIN碼以及整個USBKey的驅動，存儲器中存放著用戶的認證信息，這些認證信息在初始化以后，系統只能對其進行讀操作，不能任意改動，保證信息的安全存儲，微處理器負責處理HASH函數等的計算和控制。在使用時，USBKey是通過USB接口和計算機連接，然后將認證信息發給認證方，系統結構如圖1所示：

圖1 USBKey身份認證系統結構圖

基于USB Key的身份認證系統主要有兩種應用方式：（1）基于沖擊/響應的認證方式，（2）基于數字證書的認證方式。

（1）基于沖擊/響應的認證方式：當需要在網絡上驗證用戶身份時，先由客戶端向服務器發出一個驗證請求，服務器接到此請求后生成一個隨機數并通過網絡傳輸給客戶端（此為沖擊）；客戶端將收到的隨機數提供給插在客戶端上的USB Key，由USB Key使用該隨機數與存儲在USB Key中的密鑰進行HASH（MD5）運算并得到一個結果作為認證證據傳送給服務器（此為響應）；與此同時，服務器也使用該隨機數與存儲在服務器數據庫中的該客戶密鑰進行HASH（MD5）運算，二者結果相比較，如果相同則認為客戶端是一個合法用戶。原理如圖2所示，圖中“R”代表服務器提供的隨機數，“Key”代表密鑰，“X”代表隨機數和密鑰經過HASH運算后的結果。

圖2 USBKey沖擊/響應模式原理圖

（2）基于數字證書的認證方式是將用戶交易數據和服務器回傳的時間戳 （ 防止重放攻擊 ） 的散列值用USBKey中的用戶私鑰進行數字簽名，和原始數據一起發給服務器；服務器用相應用戶的公鑰解密簽名數據獲取散列值，并對原始數據使用與客戶端相同的算法計算散列值，兩者比較，相同則確認客戶端是一個合法用戶。

而目前在網上銀行交易系統中廣泛使用的USBKey設備大多數都采用所述基于數字證書的認證方式。

2 USB Key身份認證技術發展路線

隨著人們對身份認證技術越來越高的安全性需求，USBKey也經歷了從第一代到第二代的改進。一代USBKey是指沒有屏幕、語音、確認鍵的普通USBKey；二代USBKey是指帶有顯示屏或者語音提示、確認鍵的USBKey，結構如圖3所示：

圖3 二代USBKey結構圖

其中，顯示屏和語音用來將用戶通過客戶端輸入的內容真實地顯示出來，用戶完成交易信息確認后通過USBKey的確認鍵完成交易，實現“所見即所簽”，這樣也可以有效地防止交易信息的偽造。

然而對于傳統的USBKey來說，一旦用戶的帳戶信息、密碼和USBKey同時被盜取，合法用戶的身份就會被仿冒，則可進行相關交易。因此，人們開始尋求一種直接認人而不認物的身份驗證方法，基于指紋識別的USBKey就是解決這問題的最佳方案，其利用指紋進行注冊認證的過程為：

（1）指紋注冊過程：指紋傳感器模塊識別獲得清晰的指紋信息后，經過指紋加密算法獲得一定長度的指紋密鑰，同時與隨機數發生器產生的隨機序列進行加密運算，而后生成指紋模板，存入EEPROM，完成用戶注冊過程。

（2）指紋認證過程：當用戶再次使用USBKey時，指紋模塊識別后所獲得的一定長度指紋密鑰與EEPROM里已存的指紋模板進行解密運算，運算結果如果與存入EEPROM的指紋模板一致，則完成用戶指紋認證過程，同時啟動USBKey發送數字認證信息和私鑰。

3 USB Key身份認證重要申請人的技術路線

由于北京飛天誠信科技有限公司是全球最大的USBKey產品提供商，并且幾乎所有中國的銀行都在使用飛天誠信的USBKey系列產品，同時中國工商銀行作為網上銀行交易行業的代表，在USBKey的應用方面也走在行業的前列，而北京天誠盛業科技有限公司一直致力于生物識別認證技術并將其應用于USBKey。因此選擇北京飛天誠信科技有限公司、中國工商銀行和北京天誠盛業科技有限公司作為本技術領域的重要申請人，對其專利申請進行梳理，得出USBKey身份認證技術的發展路線，具體如下：

中國工商銀行的專利申請（CN1556449A，20041222）公開了一種利用USB KEY對網上銀行數據進行加密、認證的方法，包括如下步驟：a）根據用戶信息生成針對該用戶的數字證書；b）將所述數字證書存入將要分配給該用戶的USB KEY中；c）用戶登陸網上銀行用戶進行數據處理時，通過所述USB KEY確認用戶身份或數字簽名。

中國工商銀行的專利申請（CN101183456A，20080521）公開了一種USBKey加密裝置，所述USBKey裝置包括指示燈，用于指示所述USBKey裝置的工作狀態，還包括可視屏幕，用于使用所述USBKey裝置進行數字簽名時，所述USBKey裝置將待簽名信息顯示在屏幕上，而且所述USBKey裝置還包括一個或多個按鈕，用來對待簽名信息進行確認取消等操作。

中國工商銀行的專利申請（CN101441695A，20090527）公開了一種通過安全保護裝置連接到計算機的USBKey裝置，所述安全保護裝置包括一電路開關單元，用于接通計算機與USBKey的連接，并在預定時間內斷開計算機與USBKey之間的連接，使得黑客無法通過對用戶計算機遠程控制的方法來劫持用戶的USBKey進行認證和簽名操作。

北京飛天誠信科技有限公司的專利申請（CN102222390A，20111019）公開了一種具備動態口令功能的USBKEY裝置，從而使得所述USBKEY裝置綜合了動態口令在使用時不需要連接到電腦的方便性，在易用性和安全性方面得到統一。

北京天誠盛業科技有限公司的專利申請（CN102289613A，20111221）公開了一種帶指紋識別的液晶USBKEY設備，其采用指紋識別代替傳統的密碼識別，將用戶從記憶密碼的繁瑣操作中解放出來。

隨著科技的發展，電子交易已占據大部分人的生活，而同時人們對電子交易的安全性也提出了越來越高的要求，USBKey身份認證技術作為一種安全性相對較高的認證手段，也越來越受到青睞，但其不可避免地還會存在一定的安全隱患，這也促使USBKey身份認證技術的不斷改進和完善。

4 小結

本文通過大量檢索USB Key身份認證領域的專利申請，基于本技術領域的重要申請人的有代表性的專利，對USB Key身份認證技術進行了梳理，概括了當前USB Key身份認證技術的發展路線。

［1］ 孫立芳.淺談基于USBKey的身份認證技術及其應用.《當代經理人》，2006年第11期.

［2］曹喆，王以剛.基于USBKey的身份認證機制的研究與實現.《計算機應用與軟件》，2011年第2期.

［3］汪國安，楊立身.USBKey身份認證系統的設計與實現.《河南理工大學學報》，2005年第4期.

［4］劉紅波.基于USBKey的身份認證系統的設計.《硅谷》，2010年第20期.

［5］王國華，王伊莉.基于指紋識別技術的USBKey設計.《自動化與儀器儀表》，2010年第4期.

王春圓（1987.11-），女，研究實習員，碩士研究生，研究方向：信息安全方面的專利審查。

TP393.08

A

1003-5168（2015）11-009-02