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Web and Email安全性（chapter 12, 14） 王丽苹 华东师范大学软件学院 * outline Email安全 PGP S/MIME Web安全 SSL Email 安全的意义 协议的先天不安全 绝对隐私 安全需求 发送邮件和接收邮件的安全登录 安全的目录服务 安全的电子邮件：邮件必威体育官网网址性和完整性 内容安全性——防止病毒邮件 安全方案 PGP (Pretty Good Privacy) S/MIME (Security/Multipurpose Internet Mail Extension) PEM (Private Enhance Mail) PGP (Pretty Good Privacy) 由个人发展起来—— Phil Zimmermann(齐默尔曼) PGP为电子邮件和文件存储应用提供了认证和必威体育官网网址性服务 选择理想的密码算法 把算法很好地集成到通用应用中，独立于操作系统和微处理器 自由发放，包括文档、源代码等 与商业公司(Network Associates)合作，提供一个全面兼容的、低价位的商业版本PGP 历史 1991年推出1.0版 1994年推出2.6版 目前必威体育精装版9.0版 PGP (Pretty Good Privacy) PGP成功的原因： 版本众多，包括各种系统平台，商业版本使用户得到很好的支持 算法的安全性已经得到了充分的论证，如公钥加密包括RSA、DSS、Diffie-Hellman，单钥加密包括CAST-128、IDEA、3DES、AES，以及SHA-1散列算法 适用性强，公司可以选择用来增强加密文件和消息，个人可以选择用来保护自己与外界的通信 不是由政府或者标准化组织所控制，可信性强。 PGP (Pretty Good Privacy) PGP功能列表 PGP 功能 ---认证 发送方 产生消息M 用SHA-1对M生成一个160位的散列码H 用发送者的私钥按RSA对H加密，并与M连接 接收方 用发送者的公钥解密并恢复散列码H 对消息M生成一个新的散列码，与H比较。如果一致，则消息M被认证。 PGP 功能 ---认证说明 说明： 1. RSA的强度保证了发送方的身份 2. SHA-1的强度保证了签名的有效性 3. DSS/SHA-1可选替代方案。 签名与消息可以分离 对消息进行单独的日志记录 可执行程序的签名记录，检查病毒 文档多方签名，可以避免嵌套签名 PGP 功能 ---必威体育官网网址 发送方 生成消息M并为该消息生成一个随机数（128位）作为会话密钥。 用会话密钥加密（IDEA，3DES）M 用接收者的公钥加密会话密钥并与消息M结合 接收方 用自己的私钥解密恢复会话密钥 用会话密钥解密恢复消息M PGP 功能 ---必威体育官网网址说明 对称加密算法和公钥加密算法的结合可以缩短加密时间 用公钥算法解决了会话密钥的单向分发问题 不需要专门的会话密钥交换协议 由于邮件系统的存储-转发的特性，用握手方式交换密钥不太可能 每个消息都有自己的一次性密钥，进一步增强了必威体育官网网址强度。所以，每个密钥只加密很小部分的明文内容 PGP 功能 ---必威体育官网网址和认证 过程： 为原始消息生成签名 用对称加密算法加密带有签名的明文消息 用非对称加密算法加密会话密钥 与先加密后生成签名的算法相比，好处在于： 便于签名和原始的明文消息在接收方存储 在第三方验证签名时不需要考虑对称密钥 PGP的邮件数据处理 顺序：签名 —— 压缩 —— 加密 压缩对邮件传输或存储都有节省空间的好处。 签名后压缩的原因： 不需要为检验签名而保留压缩版本的消息 为了检验而再做压缩不能保证一致性，压缩算法的不同实现版本可能会产生不同的结果 压缩之后再做加密的原因： 压缩后的消息其冗余小，增加密码分析的难度 若先加密，则压缩难以见效 PGP的邮件数据处理 E-mail兼容性 PGP处理后的消息，部分或者全部是加密后的消息流，为任意的8位字节。某些邮件系统只允许ASCII字符，所以PGP提供了转换到ASCII格式的功能。采用了Radix-64转换方案 Radix-64转换： 一组三个8位二进制数据映射为四个ASCII码字符，同时加上CRC校验以检测传送错误。 Radix-64使得消息增加33% PGP密钥 PGP使用四种类型的密钥： 一次性会话传统密钥 公钥 私钥 基于口令短语的传统密钥 PGP对密钥的需求 会话密钥：需要一种生成不可预知的会话密钥的方法，PGP使用了一种复杂的随机密钥生成算法(一定的真随机性) 公钥和私钥 需要某种手段来标识具体的密钥 一个用户拥有多个公钥/私钥对 密钥更新管理 私钥如何保存 PGP密钥标识符和密钥环 一个用户有多个公钥/私钥对时，接收者如何知道发送者是用哪个公钥来加密会话密钥的？ 将公钥与消息一起传送。 将一个标