终端设备、电子支付交易系统和方法与流程

本发明涉及一种用于电子支付交易系统的终端设备、电子支付交易系统及相应的方法。

背景技术：

1、通证（也称为数字资产、电子硬币、硬币数据集）可以表示任何数字资产，特别是数字货币，优选地是中央银行数字货币，简称cbdc。这些通证由交易系统的单元发行和删除，例如发行机构，或中央银行单元或商业银行单元，以下也称为安全通证发行单元。

2、电子通证交易和/或通证的存储以及任何相关联的交易数据和/或存储数据必须是安全和可靠的，因此，必须实现用于保护交换的和/或存储的通证数据的机密性、完整性和可用性的手段。这对于电子支付交易和相关联的支付交易以及支付存储是真实的，其中货币值与每个通证（随后也称为通证值）相关联。

3、对于数字资产（例如，诸如由中央银行发行的中央银行数字货币cbdc之类的数字货币），存在不同的技术方法。

4、根据第一种方法，通证仅由中央银行单元加密保护，并且加密保护的通证以加密方式直接在参与者的通证管理单元（也称为钱包）之间交换。交换的通证也可以以加密方式存储。通证管理单元可以基于加密安全性（例如密钥和签名）来验证通证的真实性，并且例如通过在线访问或遵循系统的离线协议预先检查来自中央银行和/或其他通证管理单元的证书在证书层次结构中的有效性。

5、根据第二种方法，通证存储在交易系统的集中式或分散式区块链/分布式分类账中，例如，由中央银行单元组织。对于交易，通证记录的所有权在区块链中发生变化，为此需要和/或甚至发布大量信息（发送者/接收者/金额）。通证的发送者和接收者需要在交易时在线访问区块链。

6、根据有利的第三种方法，例如在wo2020/212331a1或wo2023/036458a1中描述的方法，通证存储在本地通证管理单元中，以便在电子支付交易系统的参与者之间直接交换。转移的通证可以在从另一个参与者接收后有效地使用，而无需通过在线连接进行批准或验证。因此，如果在线连接不可用或不方便或不应该用于特定的通证交易，则仍然可以在电子支付交易系统中的参与者之间直接有效地转移通证。出于安全、验证和注册的目的，通证寄存器在不知道通证本身的情况下存储所有有效通证的通证参考。因此，用户可以检查接收到的通证的有效性。通证寄存器仅存储相应通证的通证参考。通证可以由每个单独的参与者切换、拆分或合并，例如，通证的所有权可以从一个参与者切换到另一个参与者，通证可以拆分成多个通证，例如，用于获得具有较低货币价值的通证和/或多个通证可以合并为单个通证，例如，用于获得具有较高货币价值的通证。

7、根据第三种方法的电子支付交易系统中的每个参与者包括分配给他的交易单元或通证管理单元。这些交易单元中的每一个都能够实现关于支付交易的安全性、机密性和安全性的高标准，因此被称为安全交易单元。交易单元也被称为钱包或通证钱包。

8、钱包可以被提供为硬件钱包，例如作为发行给参与者的智能卡，或者可以是所谓的托管钱包，例如由各个服务提供商托管的钱包。钱包可以托管在终端设备中。

9、电子通证交易和/或通证的存储以及电子通证交易系统中的任何相关交易数据和/或存储数据必须是安全和可靠的，因此，必须实现用于保护交换的和/或存储的通证数据的机密性、完整性和可用性的装置。这对于电子支付交易和相关联的支付交易以及支付存储尤其如此，其中货币价值与每个通证相关联。

10、偶尔，需要阻止钱包，例如，当丢失或被盗时。电子支付交易系统中的每个参与者至少需要具有查明参与支付交易的钱包（合作伙伴钱包）是否实际上被阻止的可能性。因此，在电子支付交易系统中建立了被阻止钱包的黑名单，可以调用该黑名单来检查给定钱包id是否被阻止。然而，该检查需要钱包或包括钱包的终端设备的在线连接（在线验证）。

11、为了使离线的钱包也能够执行合作伙伴钱包的这种验证，将黑名单提供给钱包。由于严格的存储器限制，黑名单通常被压缩，例如，通过将被阻止的钱包的钱包id存储在布隆过滤器（bloom filter）等中。这种压缩具有产生误报（假阳性）的缺点，例如，布隆过滤器可能巧合地包含与实际上未被阻止的钱包id相对应的元素，例如哈希值。作为验证的结果，如果检查显示支付交易的合作伙伴钱包似乎被阻止，则钱包被配置为中止支付交易。因此，在离线场景中，由于黑名单的有损压缩引起的误报，支付交易可能被拒绝或中止。误报可能导致商家的收入损失，因为客户无法进行支付。

技术实现思路

1、因此，需要提供一种用于电子支付交易的终端设备，其被配置为减少由于误报（假阳性）指示的被阻止的钱包而取消支付的次数。此外，需要提供一种相应的支付交易方法。

2、上述目的通过独立专利权利要求的特征来解决。在从属专利权利要求中描述了进一步有利的实施例。

3、在本发明的一个独立方面中，提供了一种用于参与电子支付交易系统的终端设备。终端设备包括安全硬件单元，该安全硬件单元包括通证存储器和被配置为参与通证交易的控制单元。该终端设备包括存储单元，用于存储包括列表元素的有损压缩列表。每个列表元素表示或指示电子支付系统内的一个或多个被阻止的安全硬件单元。终端设备包括与安全硬件单元可操作地耦接的处理单元。处理单元被配置为在与电子支付系统内的另外的安全硬件单元进行通证交易之前或期间，基于有损压缩列表内的列表元素来确定另外的安全硬件单元是否被标记为被阻止。处理单元还被配置为，在另外的安全硬件单元被标记为被阻止的情况下，确定用于与另外的安全硬件单元执行通证交易的风险值，并且如果确定风险值是可接受的，则执行通证交易。

4、在本发明的另一个独立方面，提供了一种电子支付交易系统。电子支付交易系统包括多个终端设备，其中至少一个终端设备根据本发明的一个方面来配置。电子支付交易系统包括安全加载单元，该安全加载单元被配置为提供包括列表元素的有损压缩列表。每个列表元素指示一个或多个被阻止的安全硬件单元。电子支付交易系统可以包括通证参考寄存器，用于存储对多个终端设备中的两个终端设备之间的通证交易的参考。

5、在本发明的另一个独立方面，提供了一种用于在电子支付交易系统中保护通证交易的方法。该方法将在终端设备的处理单元中执行，可选地充当收款人角色。该方法包括：接收标识符，例如，另外的安全硬件单元的id；基于将标识符与有损压缩列表的列表元素进行比较来确定另外的安全硬件单元是否被标记为被阻止；在所述另外的安全硬件单元被标记为被阻止的情况下，确定用于与所述另外的安全硬件单元执行通证交易的风险值；以及如果确定所述风险值是可接受的，则执行所述通证交易，否则中止所述通证交易。

6、在本发明的另一个独立方面，提供了一种用于在电子支付交易系统中保护通证交易的方法。该方法将在终端设备的处理单元中执行，可选地充当收款人角色。该方法包括：接收由另外的终端设备托管的另外的安全硬件单元的通证或通证参考；基于所述有损压缩列表内的列表元素来确定所述另外的安全硬件单元是否被标记为被阻止；在所述另外的安全硬件单元被标记为被阻止的情况下，基于所接收的通证或通证参考来确定用于与所述另外的安全硬件单元执行所述通证交易的风险值；以及如果确定所述风险值是可接受的，则执行所述通证交易，否则中止所述通证交易。

7、在本发明的另一独立方面中，提供了一种用于有形地存储能够由处理单元执行的计算机程序指令的非瞬态计算机可读存储介质。计算机程序指令实现根据本发明的任何方面的方法的步骤。术语“非暂时性计算机可读存储介质”包括但不限于磁性介质或光学介质，例如，磁盘、硬盘驱动器、诸如ram的易失性或非易失性介质。

8、本发明的要点是，如果另外的终端设备的另外的安全硬件单元尽管被（可能被错误地）标记为被阻止的，但仍可能值得信赖，则授权终端设备继续与另外的终端设备进行支付交易。换句话说，终端设备被配置为处理例外情况，其中基于有损压缩列表内的列表元素确定另外的安全硬件单元是否被标记为被阻止导致肯定结果。通过处理肯定结果，终端设备可以权衡与被标记为被阻止的另外的安全硬件单元继续进行支付交易的风险。

9、风险值可以理解为反映另外的终端设备的另外的安全硬件单元的可信度的值。风险值可以指示与另外的终端设备的支付交易的接受率或接受百分比。例如，风险值可以是或包括另外的安全硬件单元被阻止的肯定结果为假的可能性的度量。风险值可以是或包括置信度值，该置信度值反映另外的安全硬件单元尽管被标记为被阻止但未被阻止的置信度。

10、终端设备、电子支付交易系统和/或方法还可以包括以下特征中的一个或多个。

11、终端设备和另外的终端设备可以由相同的硬件组成或包括相同的硬件，然而，提供互补的功能以协作地进行电子支付交易。

12、处理单元可以被配置为指示或请求安全硬件单元，特别是安全硬件单元的控制模块，以发起电子支付交易，也称为硬件支付交易。

13、安全硬件单元也可以被称为安全通证交易单元。安全硬件单元可以包括用于存储多个通证的存储器，其中每个通证是货币价值通证，例如中央银行数字货币通证。安全硬件单元还可以包括控制模块，该控制模块被配置为与另外的终端设备的安全元件协商安全支付信道。控制模块可以进一步配置为接收从充当付款人角色的另外的终端设备的另外的安全硬件单元转移到充当收款人角色的终端设备的安全硬件单元的通证。

14、安全硬件单元（如本文所述）可以是或包括安全元件，也称为安全钱包、安全通证管理单元；通证钱包；和/或钱包可用于本地管理存储器本身中的通证和/或转换通证并在电子通证交易系统中注册通证。通证可以存储在也由通证钱包管理的通证存储器中。

15、每个安全硬件单元可以包括一个安全通证交易单元标识符，也称为标识符、id、钱包id或钱包标识数据。安全通证交易单元标识符被分配给特定的安全通证交易单元，用于唯一地标识电子通证交易系统中的安全通证交易单元。安全通证交易单元标识符可选地存储在特定安全钱包中。

16、安全通证交易单元标识符可以在发行安全硬件单元的单元（例如金融服务提供商单元或交易系统中的中央实体）处产生。

17、可替换地，安全通证交易单元标识符可以由官方机构、安全通证发行单元（例如中央银行单元）生成。在这种情况下，安全通证交易单元标识符可以由安全硬件单元发行单元或安全寄存器单元的控制装置接收。

18、在一个实施例中，安全通证交易单元标识符是要在电子交易系统中的各个用户之间传输以直接交换通证的强制性数据。这可以是确保高标准安全性的系统要求，并且在这种情况下，安全通证交易单元标识符不仅用于唯一地标识安全通证交易单元，而且还可以通过使用附加的安全寄存器单元解析用户信息来最终标识“真实”用户。

19、在一个实施例中，安全硬件单元可以是或包括安全加密设备，例如，如根据iso13491-1所规定的。安全硬件单元可以是或包括提供物理和逻辑保护的加密服务和存储的设备，并且其可以集成到更大的系统中，例如自动柜员机（atm）或销售点（pos）终端。

20、在一个实施例中，安全硬件单元可以是简单元件，例如，如ep23020212.9中所规定的。安全硬件单元可以具有比安全元件更低的安全级别，特别是由于缺少诸如可信执行环境（tee）、硬件安全模块（hsm）、安全或防篡改存储单元或安全程序代码的安全组件。在离线场景中，被配置为简单元件的安全硬件单元因此可以仅接收通证，而不发送通证，即充当收款人角色。

21、有损压缩列表中的每个列表元素可以表示包括在被阻止的安全硬件单元的黑名单中的安全硬件单元的一个或多个标识符。处理单元可以被配置为将有损压缩列表的每个列表元素与另外的安全硬件单元的标识符进行比较，终端设备可以在初始化通证交易期间知道该标识符。每个列表元素可以是或包括哈希值。处理单元可以被配置为生成另外的安全硬件单元的标识符的哈希值，以直接将所生成的哈希值与有损压缩列表的列表元素进行比较，这在列表元素是哈希值的情况下特别有用。

22、如果另外的安全硬件单元的标识符与被表示为有损压缩列表中的列表元素的标识符匹配，则另外的安全硬件单元被识别为被阻止。然而，由于有损压缩列表内的误报（假阳性）的可能性，另外的安全硬件单元实际上可能不被阻止。在在线通证交易中，终端设备或其安全硬件单元可以请求电子支付交易系统中的安全实例，以基于完整的黑名单来验证另外的安全硬件单元是否确实被阻止。

23、通证交易可以是离线通证交易。在确定风险值时，终端设备可以是离线的。在这种情况下，终端设备无法获得原始状态的完整的黑名单，即，具有完整的值而不是多个列表元素，每个列表元素指示电子支付系统内的一个或多个被阻止的安全硬件单元。因此，没有验证或双重检查另外的安全硬件单元是否确实被阻止的选项。

24、处理单元可以被称为富执行环境（ree），其提供极大可扩展和通用的操作环境。处理单元可以嵌入到可信执行环境（tee）中，例如，由全球平台认证。处理单元可以包括工具包，该工具包适于与安全硬件单元进行交互和/或通信。

25、根据一些实施例，终端设备可以充当收款人角色，即，期望来自另外的终端设备的支付，该另外的终端设备可以充当对应的付款人角色。可以通过安全硬件单元经由终端设备向另外的终端设备的另外的安全硬件单元的支付请求来发起（电子）支付或通证交易。

26、根据一些实施例，处理单元可以被配置为接收另外的终端设备的另外的安全硬件单元的标识符。处理单元可以配置终端设备的通信单元或接口，以打开/路由到另外的终端设备的通信单元或接口的通信信道。在协商安全（钱包）信道以通过参与终端设备之间的通信信道进行后续通证转移期间，可以将标识符从另外的终端设备的安全硬件单元传输到终端设备的安全硬件单元。标识符可以存储在安全硬件单元的存储器中。处理单元可以被配置为访问存储在安全硬件单元中的所接收的标识符，从而接收另外的终端设备的安全硬件单元的标识符。在基于接收到的标识符与有损压缩列表的比较来确定另外的安全硬件单元是否被标记为被阻止时，处理单元可以主动地影响或介入信道协商。可替代地，处理单元可以在信道协商之后，基于所接收的标识符与有损压缩列表的比较来确定另外的安全硬件单元是否被标记为被阻止。处理单元检索另外的安全硬件单元的标识符和/或检查另外的安全硬件单元的标识符是否被包括在有损压缩列表中的功能，可以（各自）被提供在专用应用数据协议单元（apdu）内。

27、根据一些实施例，处理单元还可以被配置成基于与通证交易相关联的参数值来确定风险值。如果参数值低于或等于预定义阈值，则风险值可以是可接受的。可选地，参数值是或包括在通证交易期间接收到的通证的货币值。换句话说，如果参数值低于或等于预定义阈值，则可以总是接受执行通证交易，而不管是否基于有损压缩列表内的列表元素识别出另外的安全硬件单元被阻止。该接受规则包括另外的安全硬件单元被阻止的风险，使得在通证交易期间转移的接收通证可能是无效的。

28、根据一些实施例，处理单元还可以被配置为接收对另外的安全硬件单元的通证参考的确认。可以在电子支付交易系统的通证参考寄存器处验证通证参考时生成确认。该确认可以包括时间戳。确认和/或确认的时间戳可以由权威机构签名，例如，（安全）通证参考寄存器和/或金融服务提供商，以防止通过恶意钱包提供虚假确认和时间戳。处理单元可以被配置为基于确认来确定风险值。如果确认的时间戳包括预定时间点之后的日期和/或时间，则风险值可以是可接受的。通证参考可以对应于在通证交易期间转移的通证。在一些实施例中，通证参考可以对应于在通证交易期间未转移的另一通证。

29、确认可以对应于通证交易中包括的通证。换句话说，安全硬件单元可以首先接收通证及其确认，然后基于与接收到的通证相对应的确认来确定风险值。

30、根据一些实施例，通证参考可以是另外的安全硬件单元的通证的通证参考，该通证参与通证交易。

31、在一个实施例中，处理单元可以被配置为访问和/或分析确认。

32、处理单元可以基于包括在确认中的信息来确定风险值。特别地，处理单元可以确定涉及通证或通证参考的替换请求已经由电子支付交易系统的安全寄存器（例如：安全通证参考寄存器）进行签名的时间点。该时间点可以基于确认中包括的时间戳来确定。

33、在一个实施例中，确认可以包括相应通证或通证参考的证明历史。处理单元可以被配置为基于证明历史的长度和/或包括在确认中的时间戳之前的证明历史中的间隙来确定风险值。证明历史的长度和/或在确认中包括的（最新）时间戳之前的证明历史中的间隙可以对应于与通证交易相关联的参数值，可以为其设置预定阈值。

34、根据一些实施例，终端设备还可以包括可操作地耦接到处理单元的用户接口。处理单元可以被配置为通过用户界面接收预定义阈值和/或预定时间点。用户界面可以被配置为终端设备的触摸显示器。

35、根据一些实施例，安全硬件单元的控制单元还可以被配置为在协商用于通证传输的安全信道期间获得另外的安全硬件单元的证书。处理单元还可以被配置为：从安全硬件单元请求证书；以及基于证书来确定风险值。如果证书有效，则风险值可以是可接受的。

36、处理单元可以被配置成接收另外的终端设备的安全硬件单元的证书。在协商安全（钱包）信道以通过参与终端设备之间的通信信道进行后续通证传输期间，证书可以从另外的终端设备的安全硬件单元转移到终端设备的安全硬件单元。证书可以存储在安全硬件单元的存储器中。处理单元可以被配置为访问存储在安全硬件单元中的所接收的证书，从而接收另外的终端设备的安全硬件单元的证书。因此，处理单元可以主动地影响或介入信道协商。处理单元的这种功能可以在专用应用数据协议单元（apdu）内提供。

37、证书可以包括在线证书状态协议（ocsp）封套，由于安全方面，可选地由金融服务提供商签名。处理单元还可以被配置为基于ocsp封套来确定风险值，即，基于ocsp封套来确定证书是否有效。该功能使得能够更快地检查另外的安全硬件单元的证书的有效性，然而，将ocsp封套嵌入到通证交易中并非易事，因为它还需要生成ocsp封套和对ocsp封套进行签名。

38、根据一些实施例，处理单元还可以被配置为在风险值不可接受的情况下将另外的安全硬件元件的接收到的通证标记为有风险。标记为有风险的接收到的通证可以指示接收到的通证不可用于（任何）后续通证交易。将接收到的通证标记为有风险可以是篡改证据的度量，即，提供已经尝试使用无效通证参与电子支付交易的证据的度量。处理单元还可以被配置成取消通证交易。

39、根据一些实施例，可以使用布隆过滤器（bloom filter）、商过滤器(quotientfilter)和cockoo过滤器中的至少一个，来生成指示电子支付系统内被阻止的安全硬件单元的哈希值的有损压缩列表。

40、根据一些实施例，终端设备可以是或包括销售点（pos）终端、自动柜员机（atm）或无人值守支付终端（upt）。

41、终端设备可以是金融终端，并且可以包括多个组件，例如：pin输入设备（ped）、打印机、通信设备、客户/商家接口、收单方应用、ic卡读取器和/或磁条读取器。这些组件可以根据需要以各种方式组合和配置。

42、在一个实施例中，电子支付交易系统可以包括通证寄存器，特别是通证参考寄存器，用于存储多个终端设备中的两个终端设备之间的通证、通证交易或对通证交易的参考。通证寄存器或通证参考寄存器为电子支付交易系统内的通证交易提供进一步的安全性，特别是由于（接收到的）通证的在线验证服务。使用通证参考而不是通证具有进一步的优点，即减少敏感信息（例如与相应通证相关联的私钥）的通信。

43、在电子支付系统中，不同类型的终端设备可以共存。第一组终端设备中的终端设备可以配置为始终在线，因此能够始终根据专用系统服务（例如，安全加载单元）托管的完整黑名单检查另外的安全硬件单元的标识符。这些终端设备可能不会遭受被阻止的另外的安全硬件单元的误报检测。第二组终端设备中的终端设备可以包括足够大的内存容量，以便始终下载完整的黑名单，而无需对被阻止的安全硬件单元的标识符进行哈希处理。第二组的终端设备可能不会遇到被阻止的另外的安全硬件单元的误报检测。根据第三组的终端设备可以对应于根据本发明的方面的终端设备，其可能遇到被阻止的另外的安全硬件单元的误报检测。由于根据第三组的终端设备中的肯定检测结果的处理是在本地执行的，即，在终端设备的处理单元内，因此预期不同组的终端设备之间没有干扰。因此，第一、第二和第三组的终端设备可以在电子支付交易系统中共存，即参与公共通证交易。

44、用于确定风险值的方法步骤可进一步包括基于与通证交易相关联的参数值来确定风险值。如果参数值低于或等于预定义阈值，则风险值可以是可接受的。可选地，参数值是或包括在通证交易期间接收到的通证的货币值。

45、用于确定风险值的方法步骤可以进一步包括接收另外的安全硬件单元的通证参考的确认。可以在电子支付交易系统的通证参考寄存器处验证通证参考时生成确认。该确认可以包括时间戳。确认和/或时间戳可以由权威机构进行签名，例如，（安全）通证参考寄存器和/或金融服务提供商。用于确定风险值的方法步骤还可以包括基于确认来确定风险值。如果确认的时间戳包括预定时间点之后的日期和/或时间，则风险值可以是可接受的。日期和/或时间可以被编码为时间戳。

46、用于确定风险值的方法步骤还可以包括：在协商用于通证传输的安全信道期间，由安全硬件单元获得另外的安全硬件单元的证书。用于确定风险值的方法步骤还可以包括：由处理单元从安全硬件单元请求证书；以及基于证书确定风险值。如果证书有效，则风险值可以是可接受的。

47、另外的安全硬件单元可以体现为硬件钱包，例如，卡，特别是智能卡，和/或托管钱包（例如，由另外的终端设备托管）。