在当前互联网技术快速发展的背景下,信息技术在社会各个领域中的应用越来越深入,数字化、便捷化的趋势愈发明显,云计算、电子商务、社交网络等新型服务模式不断涌现并得到了广泛的发展。但在人们日常生活中,作为经济活动中的重要凭证,传统的纸质发票却存在着易遗失、易伪造、管理成本高以及消耗纸质资源等诸多问题。因此,新兴的电子发票由于其方便快捷、易于管理、安全性高等优点,成为了信息社会背景下的新一代发票形式。在当前的电子发票服务模式下,用户需要通过电子发票公共服务平台使用电子发票服务,但现有的电子发票公共服务平台却存在着诸多问题:首先,由于电子发票的特殊性,对数据安全性的要求较高,用户与电子发票公共服务平台的通信需要通过建立安全会话来保证安全性,但随着电子发票公共服务平台逐渐发展出多种拓展服务,用户在使用多项服务时需要访问多个不同的系统,由此带来大量的安全连接会对服务器产生性能负担;其次,随着电子发票业务的不断发展,电子发票公共服务平台将要面对越来越大的用户量与业务量。如何对电子发票的开具验证过程进行设计,以提高发票服务性能,从而适应大规模业务场景下的需求,也是亟待解决的关键问题。针对上述的问题,本文做了如下的工作:（1）设计与实现了一种支持单点认证的电子发票数据传输协议。该协议包括主密钥协商、会话密钥确认和数据传输三个阶段。主密钥协商阶段包括相互认证、主密钥协商以及主密钥确认等步骤,主要负责在用户与认证服务系统间协商得到一个主密钥,用于生成会话密钥;在会话密钥确认阶段中,用户使提供服务的业务系统获得会话密钥,并进行密钥确认。会话密钥由主密钥与业务系统的特征码生成,用户请求其他业务系统服务时只需根据特征码生成对应的会话密钥,而不需要重新进行密钥协商,从而实现单次认证功能;而数据传输阶段使用SM4算法对消息进行加解密,并使用消息认证码对信息进行验证,从而满足了通信的安全需求。（2）设计与实现了一种电子发票批量开具验证方案。该方案将电子发票的开具与验证过程进行了设计,使得在开票与查验过程中可以使用GPU进行签名验证计算,同时不影响发票信息的安全性与机密性。方案分为电子发票批量开具与电子发票批量验证,其中电子发票批量开具在电子发票申请、开具、核准等各个环节进行了签名认证,从而保证了电子发票开具全过程的完整性与安全性,并在同一实体签名时将签名密钥进行预计算,减少了重复计算带来的开销;而电子发票批量验证在验证时只需对核准环节的签名进行验证,在验证流程上减少了计算量。综上所述,本文设计与实现了电子发票高性能开具验证系统,该系统包括电子发票数据传输协议与电子发票批量开具验证方案。并对系统进行了功能与性能测试,证明了方案可以满足要求,具有可行性。