CN104851206A - 一种基于usbkey的电费在线支付系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于USBKEY的电费在线支付系统，用户将数字证书usbkey插入电脑，首先输入PIN码，通过之后启动桌面支付应用软件，连接服务器，进行身份认证和通信密钥协商，通信密钥遵循一次一密原则，用户通过桌面支付应用软件可以维护个人信息，查询用电信息，缴费，查看历史账单，以及欠费预警信息。针对不同地方的电力收费实际，对于需要在缴费之后进行写卡的用户配备了写卡器，将写卡器与usbkey集成，完成usbkey的登陆之后就可以调用写卡器的接口进行写卡操作，用户在完成支付电费后，使用写卡器就能完成写卡工作，恢复用电。本发明将企业网银、快捷支付与公司一体化缴费平台对接实现资金实时到帐，减少电费在途时间，降低公司电费欠费风险。

Description

一种基于USBKEY的电费在线支付系统

技术领域

本发明涉及一种基于USBKEY的电费在线支付系统，属于计算机通信应用技术领域。

背景技术

为了保障大客户网上缴费资金安全，确保用户电费资金实时到帐，迫切需要开展新型安全防护技术研究和产品开发以支撑大客户网上缴费需要；大客户用电量大，其用电电费是国家电网公司售电收入的主要来源(占比约四分之三)。大客户缴费的及时性与积极性，对国家电网公司降低电费回收风险至关重要。目前大客户缴费方式多以代扣与银行转账为主，缴费安全但在灵活性与电费资金到账实时性方面存在局限。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，为拓展电力缴费渠道，本发明提供一种基于USBKEY的电费在线支付系统。本发明以互联网为基础，拓展大客户网上缴费渠道，提高大客户缴费的便捷性。基于一体化缴费平台与银联认证渠道现有数据集成基础，提出以U盾为载体的大客户电费支付方法，实现物理绑定客户的用电编号和电费支付帐户，确保95598网站、手机等大客户网上缴费安全。通过与银联认证渠道的应用集成，将企业网银、快捷支付与公司一体化缴费平台对接实现资金实时到帐，减少电费在途时间，降低公司电费欠费风险。

技术方案：一种基于USBKEY的电费在线支付系统，包括：

电力公司向用户颁发的数字证书usbkey：用于用户的身份验证，在颁发数字证书usbkey给用户的时候，将用户身份认证信息写入其中的证书，用户在使用桌面支付应用软件时，先将数字证书usbkey通过USB接口插入电脑，且通过数字证书usbkey输入PIN码，正确之后登陆成功。

usbkey是拥有存储空间的，可以存储数字证书和用户的个人信息以及用电信息，可以提供离线查询的服务，就是用户在连接usbkey之后不使用客户端软件也可以在usbkey上查看最近一次存储在usbkey上的信息。

usbkey带有显示屏和按键，用来显示用户的个人信息、用电信息、输入pin码、翻阅信息等，与桌面支付应用软件进行信息交互。

安装在用户电脑上的桌面支付应用软件：是人机交互的接口，用户通过桌面支付应用软件查询维护个人信息、电费信息、缴费信息以及进行缴费操作等。通信，加密等对用户是透明的。启动并使用这个软件的前提是用户拥有一个存有电力公司发布的证书的usbkey，并知道它的PIN码；桌面支付应用软件完成的功能有安全服务器端的通信，包括usbkey的身份认证请求，个人信息用电信息的查询请求和缴费请求，在用户端显示用户个人信息、用电信息，给用户提供缴费的银联链接，向用户提前发送欠费缴费提醒信息等，同时也向usbkey进行信息传输，更新usbkey内部存储的缴费信息。

其中通信和加密的具体过程为：首先桌面支付应用软件和安全服务器都拥有证明自己身份的数字证书，桌面支付应用软件端知道安全服务器的公钥信息，安全服务器端存有应用软件端的公钥信息，这个信息是和用电编号匹配的，在第一次建立连接也就是验证双方身份和协商会话密钥的时候，桌面支付应用软件用户端向安全服务器发送一条由安全服务器公钥加密过的消息，只有安全服务器使用自己的私钥才能正确解密获得信息，信息的内容包括两个随机数，一个用来标识本次会话确保会话的实时性，另一个是桌面支付应用软件客户端生成的通信会话密钥，在安全服务器端获得消息之后，安全服务器端将收到标识会话的随机数和自己生成的会话密钥用客户端的公钥加密之后发回给桌面支付应用软件客户端，桌面支付应用软件客户端用自己的私钥解密之后比较标识会话的随机数就能验证会话的实时性，也完成了会话密钥的交换，双方的通信密钥就是双方产生的会话密钥的一个位操作。这样身份验证和会话密钥协商的通信就完成了，在这个过程中双方使用的加密算法是MS2算法，之后的信息通信就是用产生的会话密钥按照对称加解密的方法进行加解密，所有的加密过程算法都由安装在usbkey内部的加密卡完成，usbkey内部加密卡支持多种加密方式包括对称加密算法SM1、SM4、3DES、AES杂凑算法SM3、SHA和非对称算法SM2、RSA等。

安全服务器：负责与桌面支付应用软件进行信息通信。由于通信涉及到了用户个人信息等敏感信息，所以这个过程需要将用户的个人信息和用电信息进行加密，采用安装在服务器上的加密卡进行硬件加密，这个加密卡与usbkey内部的加密卡功能相似，都是提供加密算法，在通信加密之后传送到桌面支付软件。通信加密过程在上面已经介绍。安全服务器接收桌面支付应用软件加密请求URL，这里的请求URL有两种类型，一种是支付应用软件的数据查询请求，包括请求查询用电信息、缴费信息，另一种是支付应用软件缴费请求，安全服务器就在收到支付应用软件发送的加密信息后解密出请求字段，如果是查询请求，那么安全服务器在查询数据库之后就将信息加密发回给支付应用软件，如果是缴费请求，缴费请求里面包含用户的用电编号和缴费数目，安全服务器就将请求字段发送给缴费平台，再将首次返回的结果包括缴费订单的信息，加密后发送给支付软件，支付软件在完成缴费之后再次发送缴费完成信息给安全服务器，安全服务器再次与缴费平台通信告知缴费完成，缴费平台查询账目之后发送缴费是否完成的信息和写卡口令给安全服务器，安全服务器再将信息发送给支付软件，缴费请求处理完成。

缴费平台：负责内外网交互；缴费平台是电力公司的内网系统，为了对外提供服务支持，电力公司提供了一个供外网访问的web服务。我们对其做防火墙保护，仅允许与安全服务器通信，保证它的安全。缴费平台与安全服务器的信息交互有：服务器端向缴费平台发送用户的缴费请求，缴费平台获取用户的编号和缴费数目，生成一个电费账单，再将账单的信息发送给安全服务器，等安全服务器发送缴费完成信息时，缴费平台就会按用电编号向银联进行查账，如果缴费完成就返回成功信息和写卡口令给安全服务器，否则返回失败。

写卡器，与数字证书usbkey集成，usbkey的背面就是提供电卡插槽的写卡器，负责缴费完成之后对电卡的写操作，写电卡需要电网公司的写卡口令，缴费完成之后应用软件就会获得写卡口令，就能进行写卡操作，具体的写卡操作由硬件完成，只有在写完卡之后，用户端的整个缴费工作才算完成，就能正常的用电。

本发明系统的工作流程为：电力公司向用户颁发装有能证明用户身份的数字证书usbkey，在使用时，用户将数字证书usbkey插入电脑，首先进行硬件的身份认证即输入PIN码，通过之后才能启动桌面支付应用软件客户端程序。启动之后，程序会在后台连接服务器，进行身份认证和通信密钥协商，为了保证通信的实时性，通信密钥遵循一次一密原则，每次连接都协商一个新的会话密钥，即在应用软件或者安全服务器正常退出或断开连接之后，再次连接将重新进行身份认证和会话密钥的协商，过程已在上面讲述，之后的整个通信都由密钥加密之后传输，用户通过桌面支付应用软件可以维护个人信息，查询用电信息，缴费，查看历史账单，以及欠费预警信息，usbkey带有显示屏，可以在上面显示用户的查询数据。针对不同地方的电力收费实际，对于需要在缴费之后进行写卡的用户配备了写卡器，将写卡器与usbkey集成，完成usbkey的登陆之后就可以调用写卡器的接口进行写卡操作，用户在完成支付电费后，使用写卡器就能完成写卡工作，恢复用电。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种基于USBKEY的电费在线安全支付系统，利用SM2算法，证书等技术作为身份及通信安全的保护，拓展电力缴费的渠道，增强了用户使用的安全性，可以在线查询用电信息以及缴费，同时也能智能告警，提示用户欠费，有利于电力公司及时回收电费降低公司电费欠费风险，在此基础上配备的写卡器能使用户真正做到网上缴费之后能够直接用上电，不需要再去电力公司进行写卡，方便了群众的生活，同时也减轻了营业厅的工作压力。

附图说明

图1为本发明的数据交互图；

图2为本发明的系统架构图；

图3为本发明的PIN码验证流程图；

图4为本发明的安全通信流程图；

图5为本发明的安全协商过程图；

图6为本发明的电费查询流程图；

图7为本发明的缴费流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

基于USBKEY的电费在线支付系统，提供了查询用电信息，缴费等功能，利用二代ukey具有显示屏和按键的特点，在缴费时显示信息并按键确认，增加安全性，同时增加了可扩展功能-写卡器，让使用电卡的用户在在线缴费完成后可以直接写卡。

图1所示是本发明所述的数据交互示意图。具体过程如下：

①usbkey发送消息到缴费宝应用程序(桌面支付应用软件)，消息包括usbkey中绑定的用户信息及确认消息；

②usbkey接收缴费宝应用程序消息，将数据显示于usbkey显示屏，包括欠费信息，用电情况等；

③缴费宝应用程序发送信息到安全服务器，消息内容包括查询信息、缴费信息、交易对账信息；另外，银联认证渠道也可以与安全服务器通信，实现电费缴纳的直接信息对账；

④安全服务器响应消息到缴费宝应用程序，消息内容包括查询信息、缴费信息、交易对账信息等；

⑤缴费宝应用程序与银联认证渠道进行集成，对支付界面进行请求；

⑥银联认证渠道响应缴费宝应用程序的支付信息；

⑦银联认证渠道收到缴费宝应用程序请求缴费的信息后与企业网银/快捷支付进行资金交易信息的交互；

⑧企业网银/快捷支付与银联认证渠道进行资金交易信息的交互；

⑨企业网银将资金转到快捷支付；

⑩企业网银/快捷支付将资金划拨到电力资金账户。

图2为本发明所述的系统架构图。大电力客户使用智能缴费宝的时候插上USBKEY，而缴费宝应用程序与一体化缴费平台的通信要通过安全接入平台机制来保证通信过程的安全性。安全接入平台的后方是业务服务器，它的主要工作是登录验证，以及对客户请求的一些字段进行补充和完善等，例如添加时间戳，根据缴费宝应用程序发送来的字段，拼接新的url访问请求。同时，该服务器也作为管理平台的部署服务器。客户跳转到银联交费后，银联会通知一体化平台销账，客户便完成交费。

图3为本发明所述的PIN码验证流程图。用户在插入USBKey之后，USBKey开始运行，首先调用自己内部的接口命令，出现输入PIN码的界面，用户在正确输入PIN码之后完成了客户端方的身份认证，此时客户端程序(桌面支付应用软件)开始运行，如果PIN码验证失败在一定次数之后将USBKEY锁定。

图4为本发明所述的安全通信流程图。

应用程序在和安全服务器端进行连接之后，数据交互前需要双向的身份认证。只有通过身份认证，才能进行后续的数据信。应用程序在与安全服务器端进行正常数据通信的时候，需要对通信的数据进行加解密操作。

安全通信具体过程如下：

1.智能缴费宝应用软件与服务器建立连接。

2.智能缴费宝应用软件与服务器进行密钥协商。并且判断密钥协商是成功还是失败，如果成功则身份认证成功就可以进行加密通信，如果失败就退出程序。

3.在加密通信的过程中可以判断每次通信是否出错，发生错误则退出程序。否则继续通信。直到一方终止通信。

图5为本发明所述的安全协商过程图。

协商过程的简述如下：

注：装置1指usbkey；装置2指主站端(安全服务器)身份验证的服务器。SN由协商发起方随机设置，SN的引入是为了抗重放攻击，每次加一可以防止同样的请求被再一次的发送给服务器。

1.装置1产生随机数r1，作：

A＝ECert2(r1)‖ESkey1(H(r1))，将A和SN发送到装置2；其中ECert2(r1)指对随机数r1使用usbkey的证书进行加密，ESkey1(H(r1))指使用SM3算法对随机数r1进行hash运算的基础上再使用usbkey的私钥签名。

2.装置2对A解密并验证装置1的签名，产生随机数r2，作：

B＝ECert1(r2)‖ESkey2(H(r2))，将B和SN+1发送到装置1；其中ECert1(r2)指对随机数r2使用服务器的证书进行加密，ESkey2(H(r2))指使用SM3算法对随机数r2进行hash运算的基础上再使用服务器的私钥签名。

合成会话密钥：DK＝r1^r2；

3.装置1对B解密并验证装置2的签名，作：

合成会话密钥：DK＝r1^r2，

C＝H(r1^r2)，将C发送到装置2；

装置2做D＝H(r1^r2)，并比较C与D是否相同。其中H(r1^r2)表示对r1和r2的或进行hash运算(使用SM3算法)。

若相同，则此时双方已经验证的对方身份，并持有会话密钥：DK＝r1^r2；若不同，则装置2给出协商失败告警信息，通知装置1，由装置1重新发起协商。

图6为本发明所述的电费查询流程图。

该模块用于查询用户当前的用电量。首先，客户需要登陆缴费宝系统。之后，客户选择“查看电费信息”。当双方安全协商通过后，缴费宝系统构建安全请求URL到安全服务器，安全服务器会将该请求发送到一体化平台。一体化平台将电费数据返回安全服务器，然后安全服务器将电费信息返回，显示在电费显示页面。

图7为本发明所述的缴费流程图。

该模块用于客户缴纳电费，提供多种银联缴费方式。首先，客户需要登陆缴费宝系统。之后，客户选择“缴费”。缴费宝系统跳转页面，令客户选择支付方式，然后根据客户选择的方式，将支付信息发送到第三方支付平台，进行电费的支付。如果支付成功，则跳转至支付成功页面，提示用户支付成功；如果支付失败，则提示支付失败并返回支付方式选择页面，令客户可以再次进行电费支付。

Claims (5)

1. 一种基于USBKEY的电费在线支付系统，其特征在于，包括：

电力公司向用户颁发的数字证书usbkey：用于用户的身份验证，在颁发数字证书usbkey给用户的时候，将用户身份认证信息写入其中的证书，用户在使用桌面支付应用软件时，先将数字证书usbkey通过USB接口插入电脑，且通过数字证书usbkey输入PIN码，正确之后登陆成功；

usbkey是拥有存储空间的，可以存储数字证书和用户的个人信息以及用电信息，可以提供离线查询的服务，就是用户在连接usbkey之后不使用客户端软件也可以在usbkey上查看最近一次存储在usbkey上的信息；

安装在用户电脑上的桌面支付应用软件：是人机交互的接口，用户通过桌面支付应用软件查询维护个人信息、电费信息、缴费信息以及进行缴费操作等；通信，加密等对用户是透明的；启动并使用这个软件的前提是用户拥有一个存有电力公司发布的证书的usbkey，并知道它的PIN码；桌面支付应用软件完成的功能有安全服务器端的通信，包括usbkey的身份认证请求，个人信息用电信息的查询请求和缴费请求，在用户端显示用户个人信息、用电信息，给用户提供缴费的银联链接，向用户提前发送欠费缴费提醒信息等，同时也向usbkey进行信息传输，更新usbkey内部存储的缴费信息；

安全服务器：负责与桌面支付应用软件进行信息通信，并将用户的个人信息和用电信息进行加密，采用安装在服务器上的加密卡进行硬件加密，在通信加密之后传送到桌面支付软件；

缴费平台：负责内外网交互；缴费平台是电力公司的内网系统，为了对外提供服务支持，电力公司提供了一个供外网访问的web服务；缴费平台与安全服务器的信息交互有：服务器端向缴费平台发送用户的缴费请求，缴费平台获取用户的编号和缴费数目，生成一个电费账单，再将账单的信息发送给安全服务器，等安全服务器发送缴费完成信息时，缴费平台就会按用电编号向银联进行查账，如果缴费完成就返回成功信息和写卡口令给安全服务器，否则返回失败；

写卡器，与数字证书usbkey集成，usbkey的背面就是提供电卡插槽的写卡器，负责缴费完成之后对电卡的写操作，写电卡需要电网公司的写卡口令，缴费完成之后应用软件就会获得写卡口令，就能进行写卡操作，具体的写卡操作由硬件完成，只有在写完卡之后，用户端的整个缴费工作才算完成，就能正常的用电。

2. 如权利要求1所述的基于USBKEY的电费在线支付系统，其特征在于，usbkey带有显示屏和按键，用来显示用户的个人信息、用电信息、输入pin码、翻阅信息，与桌面支付应用软件进行信息交互。

3. 如权利要求1所述的基于USBKEY的电费在线支付系统，其特征在于，其中通信和加密的具体过程为：首先桌面支付应用软件和安全服务器都拥有证明自己身份的数字证书，桌面支付应用软件端知道安全服务器的公钥信息，安全服务器端存有应用软件端的公钥信息，这个信息是和用电编号匹配的，在第一次建立连接也就是验证双方身份和协商会话密钥的时候，桌面支付应用软件用户端向安全服务器发送一条由安全服务器公钥加密过的消息，只有安全服务器使用自己的私钥才能正确解密获得信息，信息的内容包括两个随机数，一个用来标识本次会话确保会话的实时性，另一个是桌面支付应用软件客户端生成的通信会话密钥，在安全服务器端获得消息之后，安全服务器端将收到标识会话的随机数和自己生成的会话密钥用客户端的公钥加密之后发回给桌面支付应用软件客户端，桌面支付应用软件客户端用自己的私钥解密之后比较标识会话的随机数就能验证会话的实时性，也完成了会话密钥的交换，双方的通信密钥就是双方产生的会话密钥的一个位操作；这样身份验证和会话密钥协商的通信就完成了，在这个过程中双方使用的加密算法是MS2算法，之后的信息通信就是用产生的会话密钥按照对称加解密的方法进行加解密，所有的加密过程算法都由安装在usbkey内部的加密卡完成。

4. 如权利要求3所述的基于USBKEY的电费在线支付系统，其特征在于，usbkey内部加密卡支持多种加密方式包括对称加密算法SM1、SM4、3DES、AES杂凑算法SM3、SHA和非对称算法SM2、RSA等。

5. 如权利要求1所述的基于USBKEY的电费在线支付系统，其特征在于，安全服务器接收桌面支付应用软件加密请求URL，这里的请求URL有两种类型，一种是支付应用软件的数据查询请求，包括请求查询用电信息、缴费信息，另一种是支付应用软件缴费请求，安全服务器就在收到支付应用软件发送的加密信息后解密出请求字段，如果是查询请求，那么安全服务器在查询数据库之后就将信息加密发回给支付应用软件，如果是缴费请求，缴费请求里面包含用户的用电编号和缴费数目，安全服务器就将请求字段发送给缴费平台，再将首次返回的结果包括缴费订单的信息，加密后发送给支付软件，支付软件在完成缴费之后再次发送缴费完成信息给安全服务器，安全服务器再次与缴费平台通信告知缴费完成，缴费平台查询账目之后发送缴费是否完成的信息和写卡口令给安全服务器，安全服务器再将信息发送给支付软件，缴费请求处理完成。