数据加密在支付系统中的工作原理

付款系统运行最敏感的数据-PAN（卡号），有效期，CVV/CVC，3-DS令牌，银行详细信息，钱包ID。他们的泄漏包括罚款，银行/PSP的商人召回以及直接的财务损失。保护是分层构建的：链路加密（TLS），存储加密和/或令牌化，严格的密钥管理和硬件信任模块（HSM）。下面-安全的整个"管道"用简单的语言。

基本砖块

对称密码学

算法：AES-GCM/CTR/CBC（事实上的标准-AES-GCM）。

优点：高速,紧凑型钥匙。

缺点：您需要安全地协商密钥和IV/nonce。

非对称密码学

算法：RSA-2048/3072，ECC（P-256/384，Ed 25519）。

用途：密钥交换/包装,签名,PKI, TLS证书。

优点：不需要事先共享秘密。

缺点：比对称加密慢。

Идея Perfect Forward Secrecy (PFS)

会话密钥由effemer ECDHE协商。即使服务器私有密钥曾经泄漏，过去的会话仍然无法加密。

加密"在路上"： TLS 1。2/1.3

1.握手（TLS握手）：客户端和服务器同意版本/密码，服务器出示证书（PKI），交换临时密钥（ECDHE）→会话对称密钥诞生。

2.数据：通过AEAD模式（AES-GCM/ChaCha20-Poly1305）进行身份验证。

3.优化：TLS 1。3减少回合，保持恢复；0-RTT谨慎使用（仅限等效查询）。

4.付款人的做法：我们禁止SSLv3/TLS1。0/1.1，包括TLS1。2/1.3、OCSP stapling, HSTS,严格的安全头条。

💡 内部呼叫（PSP →商人、商人→处理、网络手册）通常会进一步保护mTLS：双方都显示共同证书。

"存储"加密： at rest

备选方桉

完整卷/DB加密（TDE）：快速输入,防止对介质的"冷"访问,但不防止通过受损应用程序泄漏。

按位/字段级别（FLE）：加密各个字段（PAN、IBAN）。颗粒化，但在实现和索引化方面更难。

格式保护加密（FPE）：当需要视图"16位数字为16位数字"时很有用。

令牌化：PAN被令牌取代（无意义的字符串）；真正的PAN在增强的保护下存储在token vault中。付款/退货时使用令牌→商人不处理"原始"卡。

一个关键的想法

在存储中，重要性不是"哪种算法"，而是密钥位于何处以及谁可以进行分解。所以……

密钥管理： KMS、HSM和信封

密钥层次结构（envelope encryption）

Root/KEK（密钥加密密钥）：高保护级别,存储并在HSM中执行。

DEK（数据加密密钥）：加密特定数据/批次/表；由KEC加密。

轮换：KEK/DEK计划内和计划外（事件）轮换的法规；密码元数据中指定密钥版本。

HSM (Hardware Security Module)

经过认证的硬件模块（例如FIPS 140-2/3）,用于存储和执行内部密钥操作。

不向外发出私人钥匙，支持使用限制/政策，审核。

用于：密钥生成、DEK包裹、服务器密钥3-DS、EMV密钥、PIN操作、消息签名。

KMS

集中密钥策略、验证、访问、日志和API。

在与HSM的结合中，实现了envelope加密和自动旋转。

卡标准和行业特点

PCI DSS（和最小化逻辑）

主要思路：不存储CVV,最小化PAN处理区域（scope）。

在可能的情况下-在Hosted Fields/Iframe PSP上输入PAN →商人无法访问原始数据。

Logs, backaps, dumps-与prod相同的规则：掩码、加密、回避。

EMV, PIN и POS

EMV芯片/联系人：地图/终端级别的密码,防克隆魔术师带。

PIN单元和ISO 9564： PIN从pin pad加密到处理,可与HSM （pin translation,关键区域）配合使用。

DUKPT （Derived Unique Key Per Transaction）：在POS上,每笔付款都使用BDK衍生的唯一密钥加密→损害一条消息不会拉动其他消息。

PCI P2PE：认证的"端到端"加密方案，从点对点到解密提供商。

3-D Secure (2.x)

卡持卡人的身份验证→小于炸药/冲锋枪。

密码学用于消息签名，服务器ACS/DS/3DS密钥交换；私钥通常在HSM中。

标准数据保护体系结构

选项A（具有PSP的在线商人）：

浏览器→ HTTPS →主机PSP（PAN不属于商人）。
PSP返回支付令牌。
商品的DB存储令牌+最后4位数字和BIN（用于UX和规则）。
退货/重播-仅通过令牌。
秘密/密钥在KMS中，私钥TLS/3-DS在HSM中。

变体B（钱包/付款）：

应用程序↔ API是TLS/mTLS。
敏感字段是FLE/FPE或令牌化；vault是隔离的。
仅通过具有"四眼"的服务角色访问排毒，通过HSM访问操作。

选项C（离线POS）：

Pin-pad → DUKPT/P2PE →处理。
终端加载密钥是通过受保护的关键喷射器/HSM。
日志化，防扰器设备保护。

轮换、审计和事件

按键轮换：有计划（X个月一次）和事件（损害）。新的KEK下的DEK rewrap不解密用户数据。

不变期刊：谁以及何时访问排毒/密钥；签名日志。

Runbook的罪名：立竿见影的revoke/rotate,证书重发,API密钥块,合作伙伴通知,回顾。

常见错误以及如何避免错误

1."我们正在加密DB，这意味着一切。"

没有。受损的应用程序将数据读取为打开。需要令牌/FLE和最小权利原则。

2.CVV存储。

你不能。CVV从未存储过，甚至没有加密（通过PCI DSS）。

3.数据旁边的密钥。

你不能。密钥在KMS/HSM中，访问-通过角色，最低特权，个别帐户。

4.没有轮换/版本。

始终将密钥转换,将"key_version"存储在密文元数据中。

5.TLS仅在外围。

加密CDN/WAF后面和数据计划内（servis→servis, webhooks）。

6.标记化"用于物种"。

如果任何服务都可以使用detokenize，则不是保护。限制到狭窄的圈子并审核呼叫。

7.不负责任的备份/分析卸载。

加密和掩蔽应扩展到备份，狙击，BI店面，徽标。

实施支票清单（简短）

运河

TLS 1.2/1.3、PFS、mTLS用于内部和网络手册、HSTS、严格的安全头条。

存储功能

PAN令牌，CVV存储禁令。

关键字段的FLE/FPE；TDE作为基础层。

钥匙

KMS+HSM，envelope加密（KEK/DEK），轮换/版本，不变日志。

体系结构

主机场/PSP SDK，PCI区域最小化。

角色/网络分离，零信任，秘密-仅通过秘密经理。

业务活动

Pentest/Red团队的外围和业务逻辑。

DLP/CTI李子监测，员工培训。

Runbook на compromise: revoke/rotate/notify.

迷你常见问题

什么是PAN最好的： 加密或令牌化?

在产品中，是令牌化（最大限度地减少scope）。在vault中-使用HSM/KMS加密。

付款域是否需要EV证书?

没有约束力。更重要的是正确的TLS配置文件，mTLS，HSM中的密钥和纪律。

TLS 1中是否可以使用0-RTT。3用于付款？

对于偶然的GET-是的。对于开机自检,最好关闭或限制。

如何存储"最后4"和BIN?

与PAN分开；如果正确隔离，这些数据不是敏感数据，但要遵守逻辑/BI中的掩码。

付款系统中的加密不是单个拨号器，而是生态系统：链路中的TLS/PFS，存储中的令牌化和/或FLE，通过KMS+HSM进行严格的密钥管理，行业标准（PCI DSS，EMV，3-DS），轮换和审核。这种多层体系结构使得卡数据泄露的可能性极小，使审计更容易通过，最重要的是，它保留了银行，支付合作伙伴和用户的信任。