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# 银行卡安全管理系统设计文档 ## 1. 项目概述 银行卡安全管理系统是一个基于Python控制台的加密存储系统，主要特点包括： - **安全存储机制**：采用SQLite数据库加密存储银行卡信息，主密码使用PBKDF2-HMAC-SHA256哈希存储 - **双重认证体系**：集成Microsoft Authenticator的TOTP验证，支持二维码扫描和密钥手动输入 - **卡片信息加密**：使用Fernet对称加密算法保护银行卡敏感数据 - **数据完整性保护**：通过Luhn算法验证银行卡号有效性，CVV和有效期格式强制校验 - **会话安全管理**：5分钟操作超时自动锁定，需要重新验证主密码 - **跨平台支持**：自动适配Windows/Linux/macOS系统配置目录 --- ## 2. 系统架构 ### 2.1 后端架构 - **数据库结构** 使用SQLite数据库存储数据，包含四个核心表： - `metadata`：存储系统初始化状态 - `master_keys`：保存用户主密钥及密码哈希 - `totp_secrets`：存储TOTP验证密钥 - `encrypted_cards`：记录加密的银行卡信息 - **加密模块** 采用分层加密体系： 1. 主密码使用PBKDF2-HMAC-SHA256加盐哈希 2. 银行卡数据使用Fernet(AES-128)加密存储 3. TOTP密钥单独存储保护 ### 2.2 用户交互 - **控制台界面** 使用Colorama实现彩色终端输出，通过层级菜单进行功能导航： 主菜单 > 添加/修改/查询银行卡 > 二级验证 > 具体操作 - **输入验证机制** - 银行卡号Luhn算法校验 - CVV长度动态验证（区分卡组织） - 有效期MM/YY格式强制校验 - 敏感信息掩码显示（**** **** **** 1234） --- ## 3. 数据模型与核心模块 ### 3.1 数据库表结构 - **master_keys 表** | 字段名 | 类型 | 说明 | |---|---|----| | username | TEXT | 主键，用户名 | | salt | TEXT | 16字节随机盐(Hex) | | hashed_password | TEXT | 哈希后的主密码 | | encryption_key | TEXT | Fernet加密密钥 | - **encrypted_cards 表** | 字段名 | 类型 | 说明 | |---|---|----| | id | INTEGER | 自增主键 | | username | TEXT | 关联用户 | | clearing_agency | TEXT | 卡组织（Visa/Mastercard等）| | encrypted_data | TEXT | 加密的JSON卡片数据 | ### 3.2 CardManager 类 - **核心方法** - `initialize_system()`：系统首次初始化流程 - `setup_microsoft_authenticator()`：TOTP二维码生成与验证 - `authenticate_user()`：主密码+双因素认证 - `add_card()/update_card()/query_card()`：银行卡CRUD操作 - `_encrypt_data()/_decrypt_data()`：Fernet加解密实现 - **安全验证** - `check_password_auth()`：5分钟会话超时检查 - `verify_totp_code()`：TOTP动态码验证 - `_hash_password()`：PBKDF2密码哈希生成 --- ## 4. 功能模块接口 ### 4.1 认证模块 - **系统初始化** 首次运行创建主账户： 1. 设置用户名和主密码（8位以上） 2. 生成TOTP密钥并绑定验证器 3. 创建数据库表和初始密钥 - **用户登录** 双因素认证流程： 1. 用户名密码认证（3次尝试限制） 2. TOTP动态码验证（3次尝试限制） 3. 成功获取加密密钥建立会话 ### 4.2 银行卡管理 - **添加银行卡** 输入流程： 1. 验证银行卡号有效性（Luhn算法） 2. 校验CVV与卡组织匹配性 3. 验证有效期格式和过期状态 4. 加密存储完整卡片信息 - **卡片信息更新** 支持字段级更新： - CVV：强制符合卡组织规范 - 有效期：禁止设置为过去时间 - 备注：自由文本字段 - **数据查询** 分级信息展示： - 列表视图：掩码卡号+发卡行 - 详情视图：完整卡号+CVV（需重新认证） ### 4.3 安全维护 - **会话管理** - 5分钟无操作自动锁定 - 关键操作前强制重新认证 - 加密密钥内存驻留（不落盘） - **数据清理** 支持完整数据擦除： 1. 删除所有加密卡片记录 2. 清除主密钥和TOTP配置 3. 物理删除数据库文件 --- ## 5. 安全设计与扩展性 ### 5.1 安全机制 - **密钥分层保护** - 主密码不存储，仅保存加盐哈希 - 数据加密密钥独立存储 - TOTP密钥单独加密保管 - **操作审计** - 敏感操作记录时间戳 - 关键步骤失败次数限制 - 内存数据及时清理 ### 5.2 扩展能力 - **多用户支持** 数据库设计支持多用户扩展，通过username字段隔离数据 - **卡组织识别** 正则表达式库可扩展支持新卡类型识别 - **备份恢复** 预留数据库导出接口，支持加密备份文件 --- ## 6. 总结 本系统通过分层加密、双因素认证和严格输入验证，构建了安全的银行卡信息管理方案。采用控制台交互模式保证轻量级部署，同时通过Fernet加密、PBKDF2哈希和TOTP验证实现企业级安全防护。模块化设计使得系统兼具扩展性和可维护性，为个人金融信息管理提供了可靠解决方案。

笔记ID：c5812335-89e3-472e-b388-01c1ebeb8a6a

上次保存哈希：f3e859c2be356a2f8c7e7b59d6db4c0ac0ec554865523fa3e679bb02477a68ef

检测是否篡改