如何用加密和数字签名技术解决医药审批中电子文档安全问题(一)

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摘要：如今新药的审批需要在国际间进行原始数据的传输。传统审批方式繁琐且效率低，而利用互联网传输电子文本即可保持数据的安全可靠，又可大大节约人力、物力和财力等。本文介绍了加密和数字签名算法的基本原理，并结合自己的思想，给出了医药审批中电子文本安全传输的解决方案。
关键词：数字签名；加密技术；数字证书；电子文档；安全问题

Abstract: Today’s approval of new drugs in the international munity needs to carry out the raw data transmission. The traditional way of examination and approval red tape and inefficiency, and the use of the Inter to transmit electronic text can keep data safe and reliable, but also greatly save manpower, material and financial resources, and so on. In this paper, encryption and digital signature algorithm of the basic principles, bined with his own ideas, given medical approval in the electronic transmission of the text of the security solution.
Key words: digital signature; encryption technology; digital certificate; electronic documents; security issues

1引言
随着我国医药事业的发展，研制新药，抢占国内市场已越演越烈。以前一些医药都是靠进口，不仅成本高，而且容易形成壁垒。目前，我国的医药研究人员经过不懈的努力，开始研制出同类同效的药物，然而这些药物在走向市场前，必须经过国际权威医疗机构的审批，传统方式是药物分析的原始数据都是采用纸张方式，不仅数量多的吓人，而且一旦有一点差错就需从头做起，浪费大量的人力、物力、财力。随着INTER的发展和普及，人们开始考虑是否能用互联网来解决数据传输问题。他们希望自己的仪器所做的结果能通过网络安全传输、并得到接收方认证。目前国外针对这一情况已廴⒘四承┤砑欢捎诩鄹癜汗螅际醪皇呛艹墒欤勾τ谘橹そ锥危媸被嵘兜脑颍诤苌偈褂谩Ｕ饩透谝揭┭蟹⑹乱敌纬闪思际跗烤保绾慰⒊鍪视榈南嘤θ砑创俳夜揭┥笈ぷ鞯姆⒄咕统闪斯诘那把亓煊颍胰涨肮谠谡伙矫娴难芯坎皇呛芏唷?lt;/DIV>
本文阐述的思想：基本上是参考国际国内现有的算法和体制及一些相关的应用实例，并结合个人的思想提出了一套基于公钥密码体制和对称加密技术的解决方案，以确保医药审批中电子文本安全传输和防止窜改，不可否认等。
2算法设计
2.1AES算法的介绍[1]
　高级加密标准（AdvancedEncryptionStandard）美国国家技术标准委员会(NIST)在2000年10月选定了比利时的研究成果"Rijndael"作为AES的基础。"Rijndael"是经过三年漫长的过程，最终从进入候选的五种方案中挑选出来的。
AES内部有更简洁精确的数学算法,而加密数据只需一次通过。AES被设计成高速，坚固的安全性能，而且能够支持各种小型设备。
AES和DES的性能比较：
（1）DES算法的56位密钥长度太短；
（2）S盒中可能有不安全的因素；
（3）AES算法设计简单，密钥安装快、需要的内存空间少，在所有平台上运行良好，支持并行处理，还可抵抗所有已知攻击；
（4）AES很可能取代DES成为新的国际加密标准。
总之，AES比DES支持更长的密钥，比DES具有更强的安全性和更高的效率，比较一下，AES的128bit密钥比DES的56bit密钥强1021倍。随着信息安全技术的发展，已经发现DES很多不足之处，对DES的破解方法也日趋有效。AES会代替DES成为21世纪流行的对称加密算法。
2.2椭圆曲线算法简介[2]
2.2.1　　椭圆曲线定义及加密原理[2]
所谓椭圆曲线指的是由韦尔斯特拉斯（Weierstrass）方程y2+a1xy+a3y＝x3+a2x2+a4x+a6(1)所确定的平面曲线。若F是一个域，ai∈F,i=1,2,…,6。满足式1的数偶(x,y)称为F域上的椭圆曲线E的点。F域可以式有理数域，还可以式有限域GF(Pr)。椭圆曲线通常用E表示。除了曲线E的所有点外，尚需加上一个叫做无穷远点的特殊O。
在椭圆曲线加密（E）中，利用了某种特殊形式的椭圆曲线，即定义在有限域上的椭圆曲线。其方程如下：
y2=x3+ax+b(modp)(2)
这里p是素数，a和b为两个小于p的非负整数，它们满足：
4a3+27b2(modp)≠0其中，x,y,a,b∈Fp,则满足式（2）的点（x,y）和一个无穷点O就组成了椭圆曲线E。
椭圆曲线离散对数问题ECDLP定义如下：给定素数p和椭圆曲线E，对Q=kP,在已知P,Q的情况下求出小于p的正整数k。可以证明，已知k和P计算Q比较容易，而由Q和P计算k则比较困难，至今没有有效的方法来解决这个问题，这就是椭圆曲线加密算法原理之所在。
2.2.2椭圆曲线算法与RSA算法的比较
椭圆曲线公钥系统是代替RSA的强有力的竞争者。椭圆曲线加密方法与RSA方法相比，有以下的优点：
（1）安全性能更高如160位E与1024位RSA、DSA有相同的安全强度。
（2）计算量小，处理速度快在私钥的处理速度上（解密和签名），E远比RSA、DSA快得多。
（3）存储空间占用小E的密钥尺寸和系统参数与RSA、DSA相比要小得多，所以占用的存储空间小得多。
（4）带宽要求低使得E具有广泛得应用前景。
E的这些特点使它必将取代RSA，成为通用的公钥加密算法。比如SET协议的制定者已把它作为下一代SET协议中缺省的公钥密码算法。
2.3安全散列函数（SHA）介绍
安全散列算法SHA(SecureHashAlgorithm，SHA)[1]是美国国家标准和技术局发布的国家标准FIPSPUB180-1，一般称为SHA-1。其对长度不超过264二进制位的消息产生160位的消息摘要输出。
ＳＨＡ是一种数据加密算法，该算法经过加密专家多年来的发展和改进已日益完善，现在已成为公认的最安全的散列算法之一，并被广泛使用。该算法的思想是接收一段明文，然后以一种不可逆的方式将它转换成一段（通常更小）密文，也可以简单的理解为取一串输入码（称为预映射或信息），并把它们转化为长度较短、位数固定的输出序列即散列值（也称为信息摘要或信息认证代码）的过程。散列函数值可以说时对明文的一种“指纹”或是“摘要”所以对散列值的数字签名就可以视为对此明文的数字签名。
3数字签名
　　“数字签名”用来保证信息传输过程中信息的完整和提供信息发送者的身份认证和不可抵赖性。数字签名技术的实现基础是公开密钥加密技术，是用某人的私钥加密的消息摘要用于确认消息的来源和内容。公钥算法的执行速度一般比较慢，把Hash函数和公钥算法结合起来，所以在数字签名时，首先用hash函数（消息摘要函数）将消息转变为消息摘要，然后对这个摘
要签名。目前比较流行的消息摘要算法是MD4,MD5算法，但是随着计算能力和散列密码分析的发展，这两种算法的安全性及受欢迎程度有所下降。本文采用一种比较新的散列算法──SHA算法。
4解决方案：
下面是医药审批系统中各个物理组成部分及其相互之间的逻辑关系图：



要签名。目前比较流行的消息摘要算法是MD4,MD5算法，但是随着计算能力和散列密码分析的发展，这两种算法的安全性及受欢迎程度有所下降。本文采用一种比较新的散列算法──SHA算法。
4解决方案：
下面是医药审批系统中各个物理组成部分及其相互之间的逻辑关系图：



图示：电子文本传输加密、签名过程


下面是将医药审批过程中的电子文本安全传输的解决方案：