??? 摘 ? 要： 以XML文檔的結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ),，研究了XML 的加密原理。著重探討了XML文檔的加密及解密機(jī)制，詳細(xì)敘述了運用3DES" title="3DES">3DES算法實現(xiàn)XML文檔信息的加密方法,。
??? 關(guān)鍵詞： 加密　XML　3DES

?

??? XML由于其開放性現(xiàn)已成為萬維網(wǎng)重要的信息發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)和信息交互標(biāo)準(zhǔn),，越來越多的應(yīng)用之間采用XML作為數(shù)據(jù)交換的格式^[1],，XML的數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)交換兩大功能可以很好地滿足各類應(yīng)用的要求,。然而，基于Web的數(shù)據(jù)信息服務(wù)中的安全問題卻有待進(jìn)一步解決^[2],XML數(shù)據(jù)的安全問題現(xiàn)已成為當(dāng)今各類應(yīng)用的瓶頸之一,。
??? 典型安全協(xié)議如SSL/TLS受限于網(wǎng)絡(luò)通信端點,，只能對全部信息進(jìn)行加密,，而不能有選擇地對部分信息進(jìn)行加密，傳送大量數(shù)據(jù)時會有性能方面的問題,，而且SSL只能確保點對點的安全,，無法保障端到端的安全^[3]。GSS-API和基于GSS-API的安全機(jī)制" title="安全機(jī)制">安全機(jī)制SPKM和Kerberos主要是為松散連接的體系結(jié)構(gòu)而設(shè)計的,，GSS-API應(yīng)有獨立于傳輸?shù)陌踩珯C(jī)制,，安全機(jī)制獨立性意味著密碼技術(shù)、身份表示和數(shù)據(jù)簽名等潛在技術(shù)被完全封裝,。VPN的解決方案存在費用昂貴,，維護(hù)配置煩瑣的缺點^[4]。為更好地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全交換,，本文討論運用3DES加密算法進(jìn)行XML文檔信息的加密及解密,，并給出具體實現(xiàn)方法。
1?XML文檔結(jié)構(gòu)
??? XML文檔結(jié)構(gòu)可以表示成類樹形結(jié)構(gòu)" title="樹形結(jié)構(gòu)">樹形結(jié)構(gòu),，稱之為元素樹,。樹的頂點由唯一的字符串標(biāo)記，稱為對象標(biāo)識,；樹的邊用Element Tag標(biāo)記,；樹的內(nèi)部節(jié)點用一組屬性值標(biāo)記，屬性列表包含了該元素的所有屬性,，即屬性名,、屬性值和屬性類型，樹只有一個根節(jié)點,。
??? 一棵元素樹就是一個DTD所包含元素之間的關(guān)系樹,，它的葉子節(jié)點表達(dá)式是一個樹表達(dá)式，該表達(dá)式定義了以葉子節(jié)點的父節(jié)點為根的關(guān)系樹,。元素樹的每一個節(jié)點對應(yīng)于DTD中的一個元素,。每個節(jié)點包含屬性列表、子元素列表和其他信息,。子元素列表包含該元素的所有子元素,，每個子元素對應(yīng)一個新的節(jié)點。其他信息包括：父節(jié)點,、元素內(nèi)容模式、元素內(nèi)容出現(xiàn)次數(shù)和元素文本內(nèi)容等^[5],。
2 3DES加密算法
??? 加密算法主要分為兩大類：對稱密碼加密算法與非對稱" title="非對稱">非對稱密碼加密算法^[6],。對稱密碼加密算法如DES、3DES,、AES等,，非對稱密碼加密算法如DSA,、RSA等。由于算法復(fù)雜度的區(qū)別,，采用對稱密碼進(jìn)行加密和解密的速度通常比采用非對稱密碼進(jìn)行加密和解密的速度快得多^[7],。XML加密支持當(dāng)前流行的一系列加密算法如：塊加密、流加密,、對稱加密,、非對稱加密、消息摘要等,?？紤]到電子商務(wù)的安全性及加密效率的需求，XML中的數(shù)據(jù)加密" title="數(shù)據(jù)加密">數(shù)據(jù)加密采用對稱密碼實現(xiàn),。

??? 3DES（即Triple DES）是DES加密算法的一種模式,，是DES向AES過渡的一種加密算法。DES采用分塊加密方式,，將明文分割成64bit的塊,，使用56bit密鑰對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行加密，并對64bit的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行16輪編碼,。3DES使用三條64bit的密鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行三次加密,。加密分為三步，每一步的密鑰都不一樣,，破譯將比較復(fù)雜,，與DES相比，3DES更為安全,。
3 XML文檔加密方法
??? 根據(jù)XML的類樹形結(jié)構(gòu),，可以建立符合XML語法規(guī)則的數(shù)據(jù)標(biāo)簽元素，它是XML加密語法的核心,。元素從抽象類型派生,，與元素一起用來將加密密鑰從發(fā)起方傳送到已知的接收方。元素描述的加密數(shù)據(jù)可以是根元素對應(yīng)的非空樹,、中間元素對應(yīng)的非空樹或葉子元素中的數(shù)據(jù)內(nèi)容,。
??? 采用元素對XML數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的過程，就是以元素替換XML文檔中的相應(yīng)非空樹的過程,。根據(jù)被加密元素在原XML中的層次關(guān)系,，加密后的 元素可能成為新的XML文檔的根元素的子元素，但一個元素不能是另一個元素的父元素或子元素,，即元素不能嵌套使用,。在應(yīng)用中，若需要對元素中的內(nèi)容進(jìn)行加密，則元素將作為的子元素進(jìn)行替代,。
4 XML文檔加密實現(xiàn)
??? 使用對稱加密算法3DES對XML文件進(jìn)行加密首先要使用XML 的DOM編程接口技術(shù)選擇需要加密的內(nèi)容,，然后使用加密算法對其進(jìn)行加密。
??? 清單１：
???
???
??? ……
????
?? ???????? 123456789?
??????????? 2007-2-26?
　?????
???
??? 清單1給出了企業(yè)會員信息的XML形式樣例,。其中,，會員卡號是屬于保密信息，需采用加密方法進(jìn)行加密,。
??? 清單2：
??? ……
??? XmlDocument xmlDoc = new XmlDocument();
??? xmlDoc.PreserveWhitespace = true;
??? xmlDoc.Load("Example.xml");
??? TripleDESCryptoServiceProvider tDESkey = new TripleDES
???????? CryptoServiceProvider();
??? TrippleDESDocumentEncryption xmlTDES = new TrippleDES
???????? DocumentEncryption(xmlDoc,， tDESkey);
??? xmlTDES.Encrypt("creditcard");
??? 清單2是XML文檔相關(guān)信息的加密實現(xiàn)。首先,，將Example.xml文件讀入,，通過創(chuàng)建用戶自定義類，傳入?yún)?shù)Creditcard進(jìn)行加密,。如果要加密XML文件中的其他元素或節(jié)點,，可以結(jié)合使用XPath表達(dá)式定位該節(jié)點。微軟在.NET框架中擴(kuò)展了W3C的DOM標(biāo)準(zhǔn),，對XmlNode對象提供了OuterXml,、InnerXml和InnerText三個屬性，分別用來表示當(dāng)前節(jié)點和它所有子節(jié)點的XML標(biāo)記,。
??? 清單3：
??? protected XmlDocument docValue;
??? protected TripleDES algValue;
??? public XmlDocument Doc { set { docValue = value; } get
??????? { return docValue; } }
??? public TripleDES Alg { set { algValue = value; } get {
??????? return algValue; } }
??? public TrippleDESDocumentEncryption(XmlDocument Doc,，?
??????? TripleDES Key)
????{if (Doc != null) docValue = Doc;
?????? else throw new ArgumentNullException("Doc");
?????? if (Key != null) algValue = Key;
?????? else throw new ArgumentNullException("Key");　　}
??? 清單3列出了Tripple- DESDocumentEncryption類的具體實現(xiàn)。在清單3的基礎(chǔ)上加入XML文檔的輸入及輸出,，即成為一個完整的XML加密程序,。經(jīng)過加密的XML文檔發(fā)送到接收方后，使用相同的密鑰按相同的算法就能進(jìn)行解密,，解密過程與加密過程正好相反,。
?　?清單4：
????public static void Decrypt(XmlDocument Doc， Symmetric
???????? Algorithm Alg,， string KeyName)
??? {?EncryptedXml exml = new EncryptedXml(Doc);
???????? exml.AddKeyNameMapping(KeyName,，Alg);
???????? exml.DecryptDocument();　　}
??? 清單4列出了XML解密過程的核心算法。其中,，參數(shù)Doc指向XML密文,；Alg存儲解密該XML密文所需要的3DES Key；字符型變量KeyName說明該密鑰的名稱,。
??? 清單5：
???
???
??????? Wang Jun
??????? 02512345678
??????? [email protected]
????????
???????
???????
??????? QWU8DkJHdmHS2frkeFj414F+b85EQ
???????????? ……?t5ml0DpqO /CipherValue>
???????
??????? ??
??? 清單5是加密元素后的XML 文件,。在加密后的XML文件中，整個元素都被元素取代,，加密后的數(shù)據(jù)以Base-64編碼格式存放于元素的子元素內(nèi),。
??? 屬性被指定為媒介類型,，本例是對整個元素進(jìn)行加密的明文替換，所以使用了http:// www.w3.org/2001/04/xmlenc#Element作為屬性值,。元素是的一個子元素，其主要功能是識別加密算法和可能的輔助參數(shù),，如密鑰長度,、填充長度、加密模式等,。加密算法用URI標(biāo)識符表示,。在本例中通過URI表示使用了tripledes加密，并使用CBC進(jìn)行填充,。
??? 本文以XML文檔的文檔結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ),，運用3DES對稱加密算法實現(xiàn)了基于XML文檔的數(shù)據(jù)加密與解密，實現(xiàn)了對XML文檔內(nèi)部相關(guān)信息的加密,，把加密粒度細(xì)化到XML文檔元素和屬性級別,，同時還實現(xiàn)了對同一文檔的不同信息部分實施不同的XML安全策略，使得同一文檔加密后對不同的用戶可以呈現(xiàn)不同視圖,，這對與XML相關(guān)的安全領(lǐng)域應(yīng)用很有意義,。
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