基于信用透支的公平电子现金交易系统摘要：综合分析电子现金系统各种模型，针对目前电子现金交易系统存在的问题，提出了基于信用透支的公平电子现金交易协议。采用了多重签名算法，实现了银行与实时交易分离，提高系统的运行效率；并能够在发生经济纠纷时，根据纠纷双方提供的电子证据实施仲裁，保证交易公平性。关键词：电子现金；公平；多重签名；仲裁：TP309文献标志码：A：1001-3695(2007)09-0143-03著名密码学家D.Chaum[1]在1982年首次提出了利用盲签名实现电子现金的方法，它为电子现金的研究奠定了良好的基础。之后，由D.Chaum等人[2]提出了离线的不可追踪的电子现金支付系统，在该协议中采用了分割选择协议，但是效率极低。S.Brands[3]、N.Ferguson[4]、M.Franklin等人[5]几乎同时提出了单一符号电子现金（single??termcoins）协议,这些协议大大地提高了支付系统的效率，也成为目前电子现金系统的主流。目前，国外关于电子现金的支付系统具有代表性的有美国DigiCash公司的DigiCash系统，美国南加利福尼亚大学的信息科学研究所ISI开发的NetCash系统，IBM的MicroPayment等。无论是现有的电子现金系统还是协议，均遵循电子现金基本交易模型，即电子现金在其生命周期中要经过提取、支付和存款三个过程，涉及用户、商家和银行三方。这种交易模型存在着三个重要问题：a)系统中在交易时，总是需要银行的验证。这样，对大规模的实时交易来说，无疑给银行的服务器增加了很大的负载。银行验证的速率将会成为实时交易的瓶颈。b)如何保证交易中的公平性。网络并没有完全可信的第三方，作为一个实用的交易系统必须保证在利益双方发生纠纷时，能作出正确的仲裁，以弥补其中一方的损失，防止恶意欺诈。另外，还有交易中的找零问题。c)从实用的角度考虑，人们总是希望能在自己附近的银行办理这样的业务。本文在考虑以上问题后，提出了基于信用透支的公平电子现金交易系统。在原有的电子现金交易模式的基础上进行改进，并结合现在普遍使用的信用卡支付模式，增加系统的实用性。本系统通过银行系统的证书链校验，保证消费者可以放心地在自己附近的银行办理业务,即多银行[6]的电子现金系统；本系统由银行给客户颁发信用透支证书，客户利用该证书在需要支付时，自己产生电子现金，并支付给商家；商家可以直接验证电子现金，突破了以往需要银行验证电子现金的交易瓶颈。同时，由消费者自己产生电子现金，避免了找零的问题。系统采用改进的DSA作为核心算法，利用多重签名，能够在发生经济纠纷时进行仲裁。以下从电子现金公平交易模型、理论基础、具体方案以及安全性分析四个方面进行详细论述。1电子现金公平交易模型基于信用透支的公平电子现金交易系统模型，如图1所示。整个系统分成两个子系统，即银行系统和支付系统。银行系统中包含一个中央银行及其各地的分行，各地的分行受中央银行管理，每个银行均可以为商家兑现。整个系统的参与主体有中央银行B、各地分行Bi、客户C和商家M。前提：电子现金交易系统是基于信用透支的模型，也就是说，用户可以凭借银行给用户颁发的信用证书超前消费一定额度。银行同时充当可信第三方。其工作流程如下：a)银行系统初始化。进行银行系统的认证，中央银行B相当于根CA，各地分行相当于子CA，形成树型CA。其主要目的是为了使用户可以在自己附近的银行进行注册。b)注册。消费者C在银行Bi开户并申请信用透支证书，银行Bi验证相关材料，并决定是否颁发给该消费者C以及信用透支证书的最高额度。c)购买（支付）。消费者C到商店里购物；结账时，消费者出示信用透支证书、购物订单；商家M通过验证信用透支证书及购物订单的有效性，决定是否给消费者C发货；商家M给消费者C发货，并保留发货凭证Er(u)；消费者收到商品后，生成并支付电子现金。d)存款。商家M在自己的银行Bj将得到的电子现金存入自己的账户。e)仲裁。当双方发生经济纠纷时，即其中一方恶意欺诈时，银行启动仲裁协议来弥补另一方的经济损失。2实现方案2．1理论基础2.1.1多重签名一个多重签名框架允许多个签名者高效地签署同一个信息，签名后的数据大小应与单个签名几乎没有区别。一个典型的多重签名框架包括n...