电子邮件安全S-MIME

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电子邮件,安全,(2,),S/MIME,本节内容,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.1 RFC 5322,简介,1.2,举例：一条,RFC 5322,消息,1.3 SMTP/5322,方案的缺陷,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.1 MIME,概览,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.3,举例：一条,Multipart,类型的,MIME,消息,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.1 S/MIME,的功能,3.2 S/MIME,使用的密码算法,3.3 S/MIME,消息,3.4 S/MIME,认证,本节内容,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.1 RFC 5322,简介,1.2,举例：一条,RFC 5322,消息,1.3 SMTP/5322,方案的缺陷,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.1 MIME,概览,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.3,举例：一条,Multipart,类型的,MIME,消息,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.1 S/MIME,的功能,3.2 S/MIME,使用的密码算法,3.3 S/MIME,消息,3.4 S/MIME,认证,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.1 RFC 5322,简介,RFC 5322,，,Internet Message Format,，定义了一种用于电子邮件的文本消息格式,基于,RFC 822,RFC 5322,与,RFC 821,（,Simple Mail Transfer Protocol,，,SMTP,）共同完成电子邮件应用，称为,SMTP/5322,方案,message = envelop + content,注,：为统一，后面提到,的“消息”均,指由,RFC,5322,定义的,content,部分,RFC 5322,负责定义,content,部分的格式，它由,消息,头（,the header,）和消息体（,the body,）组成,消息头,：,若干关键字行（,keyword line,），说明消息的属性,常用关键字有,Date,、,From,、,Subject,、,To,、,Cc,以及,Message-ID,消息体：邮件文本内容,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.2,举例：一条,RFC 5322,消息,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.3 SMTP/5322,方案的缺陷,SMTP,无法传输可执行文件或其他类型的二进制文件,SMTP,只能传输,7-bit,ASCII,数据，无法传输其它编码方式的数据,SMTP,无法传输超过一定长度的消息,SMTP,在进行,ASCII,和,EBCDIC,的转换时存在不一致问题,SMTP,无法处理包含在,X.400,消息中的非文本数据,某些,SMTP,实现方式未严格遵循,RFC 821,，如：,删除、增加及重排序回车符和换行符,分段及组合大于,76,字符的行,移除消息尾部的无用空格符和制表符,填充消息中某些行，使各行达到相同长度,将制表符转换为多个空格符,本节内容,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.1 RFC 5322,简介,1.2,举例：一条,RFC 5322,消息,1.3 SMTP/5322,方案的缺陷,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.1 MIME,概览,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.3,举例：一条,Multipart,类型的,MIME,消息,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.1 S/MIME,的功能,3.2 S/MIME,使用的密码算法,3.3 S/MIME,消息,3.4 S/MIME,认证,本节内容,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.1 RFC 5322,简介,1.2,举例：一条,RFC 5322,消息,1.3 SMTP/5322,方案的缺陷,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.1 MIME,概览,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.3,举例：一条,Multipart,类型的,MIME,消息,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.1 S/MIME,的功能,3.2 S/MIME,使用的密码算法,3.3 S/MIME,消息,3.4 S/MIME,认证,本节内容,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.1 RFC 5322,简介,1.2,举例：一条,RFC 5322,消息,1.3 SMTP/5322,方案的缺陷,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.1 MIME,概览,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.3,举例：一条,Multipart,类型的,MIME,消息,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.1 S/MIME,的功能,3.2 S/MIME,使用的密码算法,3.3 S/MIME,消息,3.4 S/MIME,认证,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.1 MIME,概览,Multiple Internet Mail Extension,，多用途网际邮件扩展,MIME,是,对,RFC,5322,框架的扩展,，在,RFC 1426,（,SMTP 8-bit MIME,传输服务扩展）的支持下，解决了,SMTP/5322,方案的缺陷,MIME,的新特性,增加了,5,个新的消息头域（,header field,）,MIME-VersionMIME,版本,Content-Type,邮件容纳物的类型,Content-Transfer-Encoding,邮件,容纳,物的传输编码方式,Content-ID,邮件容纳物的编号,Content-Description,邮件容纳物的描述,定义,了多种邮件容纳物数据类型，对多媒体电子邮件进行支持,7,种类型，,15,种子类型，在,Content-Type,小节展开,定义了多种传输编码方式,6,种传输编码，在,Content-Transfer-Encoding,小节展开,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.2.1 MIME,版本（,MIME-Version,）,参数一般为,1.0,，表示消息符合,RFC 2045,和,RFC 2046,的规定,2.2.2,邮件容纳物标识（,Content-ID,）,用来标识不同的邮件容纳物,可选,2.2.3,邮件容纳物描述（,Content-Description,）,对消息体中被传输的数据对象进行描述的自由文本,可选,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.2.4,邮件容纳物类型（,Content-Type,）,向接收方指明消息体的中数据的类型,7,种类型，,15,种子类型（课本）,Text,、,Multipart,、,Message,、,Image,、,Video,、,Audio,、,Application,需要说明的是，随着互联网的发展，会出现很多新的子类型。,IANA,（,The Internet Assigned Numbers Authority,，互联网数字分配机构）负责确认新的邮件容纳物子类型，已出现但未确认的子类型前加,x,，如,application/x-gzip,等。,Multipart,类型最复杂，包含多个不同类型的独立子部分,每个子部分也有其自身的类型,各个子部分由边界标志分隔开,初始及中间分隔符,-boundary,最终分隔符,-boundary-,类型（,Type,）,子类型（,Subtype,）,说明（,Description,）,Text,Plain,普通文本，,ASCII,或,ISO 8859,编码,Enriched,提供了更多的可选格式,Multipart,Mixed,各部分相互独立，共同发送，有顺序,Parallel,各部分相互独立，共同发送，无顺序,Alternative,同一段信息的不同版本，目的是提高接收方的用户体验,Digest,与,Mixed,子类型相同，但每个部分的缺省类型是,message/rfc822,Message,rfc 822,遵循,rfc 822,标准的封装好的消息,Partial,用于将大的,message,分解为碎片。每个碎片有,id,及顺序码；有碎片总数。,External-body,包含一个指向别处对象的指针,Image,jpeg,jpeg,格式图像,gif,gif,格式图像,Video,mpeg,mpeg,格式视频,Audio,Basic,单轨,8,比特,ISDN mu-law,编码，采样率,8kHz,Application,PostScript,Adobe PostScript,格式,octet-stream,由,8,位字节构成的二进制数据块,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.2.5,邮件容纳物传输编码方式（,Content-Transfer-Encoding,）,说明了对数据所执行的编码方式，接收方根据该方式对数据进行解码,编码方式,说明,7bit,7,位,ASCII,编码方式，数据大小不超过,SMTP,的传输上限,8bit,8,位,ASCII,编码方式，数据大小不超过,SMTP,的传输上限，一般不用,binary,含非,ASCII,字符，数据大小可能会超出,SMTP,的传输上限，一般不用,quoted-printable,在此方式下，数据中的,ASCII,字符是人类可读的,base64,将每,6,位二进制输入数据换为一个,8,位,ASCII,字符，使用最广泛,会增加,1/3,报文，人类不可读,x-token,与设备制造商相关的编码方式,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.3,举例：一条,Multipart,类型的,MIME,消息,邮件容纳物类型,定义边界,Multipart,的前序（可省略）,分隔符,1,Part 1. text/plain,类型,Part 2. text/plain,类型,分隔符,2,Part 3. multipart/parallel,类型,分隔符,3,次级分隔符,1,Part 3.1. audio/basic,类型,次级分隔符,2,Part 3.2. image/jpeg,类型,次级终了分隔符,分隔符,4,Part 4. text/enriched,类型,分隔符,5,Part 5. message/rfc822,类型,终了分隔符,本节内容,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.1 RFC 5322,简介,1.2,举例：一条,RFC 5322,消息,1.3 SMTP/5322,方案的缺陷,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.1 MIME,概览,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.3,举例：一条,Multipart,类型的,MIME,消息,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.1 S/MIME,的功能,3.2 S/MIME,使用的密码算法,3.3 S/MIME,消息,3.4 S/MIME,认证,本节内容,1.,传统电子邮件格式,RFC 5322,1.1 RFC 5322,简介,1.2,举例：一条,RFC 5322,消息,1.3 SMTP/5322,方案的缺陷,2.,多用途网际邮件扩展,MIME,2.1 MIME,概览,2.2 MIME,增加的,5,种消息头域,2.3,举例：一条,Multipart,类型的,MIME,消息,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.1 S/MIME,的功能,3.2 S/MIME,使用的密码算法,3.3 S/MIME,消息,3.4 S/MIME,认证,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,目的：基于,RSA,密码体制，在,MIME,框架下对电子邮件安全性进行提升,功能：对,MIME,消息主体进行加密、签名,应用：,S/MIME,适合于企业级用户（,PGP,适合于个人用户）,规范：,RFC 3370,、,RFC 3850,、,RFC 3851,、,RFC 3852,本小节内容：,3.1 S/MIME,的功能,3.2 S/MIME,的密码算法,3.3 S/MIME,消息,3.4 S/MIME,认证流程,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.1 S/MIME,的功能,Enveloped data,对,MIME,消息进行加密,Encrypt,（数据内容）,Signed data,对,MIME,消息签名，并使用,base64,对全部信息编码,Base64,（数据内容,+,经过签名的摘要）,Clear-signed data,对,MIME,消息签名，但只对签名进行,base64,编码,数据内容,+ Base64,（经过签名的摘要）,Signed and enveloped data,嵌套使用前两种功能,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.2 S/MIME,种使用的密码算法,第一类：散列算法,SHA-1,（,Secure Hash Algorithm,）,MD5,（,Message Digest Algorithm 5,）,第二类：非对称密码算法,DSS,（,Digital Signature Standard,）,Diffie-Hellman,（,Whitfield Diffie,、,Martin Hellman,）,RSA,（,Ron Rivest,、,Adi Shamirh,、,LenAdleman,）,第三类：对称密码算法,3DES,（,Triple Data Encryption Standard,）,RC2/40,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.2 S/MIME,种使用的密码算法,各密码步骤对发送方和接收方,Agent,的要求,功能,需求（,MUSTs and SHOULDs,）,生成消息摘要,双方都,必须,支持,SHA-1,；,接收方,应该,支持,MD5,；,签名消息摘要,双方都,必须,支持,DSS,；,发送方,应该,支持,RSA,；,接收方,应该,支持密钥大小为,512-1024,位的,RSA,；,加密会话密钥,双方都,应该,支持,Diffie-Hellman,；,双方都,必须,支持密钥长度为,521-1024,位的,RSA,；,加密消息,双方都,必须,支持,3DES,；,发送方,应该,支持,AES,和,RC2/40,；,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.2 S/MIME,中使用的密码算法,会话加密算法的选择,通过邮件成功交互的保证,接收方能够解密经过发送方加密的数据,S/MIME,提供了多种可选密码算法，故需要决策使用何种算法,问题,1,：,发送方需要判断，对于给定的密码算法，接收方是否有解密能力,问题,2,：,如果接收方不能使用给定的算法进行解密，发送方能否接受使用一个,较弱的密码算法,决策过程,步骤,1,：,若发送方保存了一份来自接收方的解密方式优先选择列表，则应该选,择具有最高优先级的那种算法；,步骤,2,：,若没有上述列表，但是保存了若干来自接收方的邮件，则应该选择接,收方最近使用的那种密码算法；,步骤,3,：,发送方未掌握上述信息，且能够承受接收方可能无法解密所带来的,风险，用,3DES,；,步骤,4,：,发送方未掌握上述信息，且不能承受接收方无法解密带来的风险，,用,RC2/40,；,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.3 S/MIME,消息,对,MIME,消息进行安全性加强，得到,S/MIME,消息。,MIME,实体,MIME,消息中除,RFC 5322 header,之外的其它部分,当类型为,multipart,时，可以是一个或多个子部分,S/MIME,以,MIME,实体为对象进行具体的签名、加密、压缩操作,MIME,实体,加密、签名,作为新的、增强了安全性的邮件容纳物进行传输,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.3 S/MIME,消息,S/MIME,中增加的邮件容纳物类型,类型,子类型,smime,参数,说明,Multipart,Signed,一个,clear-signed,消息，包含两部分：消息、消息签名,Application,pkcs7-mime,signedData,对,MIME,实体签名后产生的,S/MIME,实体,pkcs7-mime,envelopedData,对,MIME,实体加密后产生的,S/MIME,实体,pkcs7-mime,Degenerate,signedData,仅包含公钥证书的,S/MIME,实体,pkcs7-mime,CompressedData,对,MIME,实体压缩后产生的,S/MIME,实体,pkcs7-signature,signedData,Multipart/Signed,类型中消息签名部分的类型,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.3 S/MIME,消息,Enveloped Data,的产生（类型：,Application/pkcs-7mime,）,步骤,1.,用伪随机数算法为对称密码算法（,3DES,、,RC2/40,）生成一个会话,密钥,步骤,2.,用接收方的公钥加密会话密钥,步骤,3.,准备,RecipientInfo,（接收方信息），包含：,接收,方共要证书标识,密码,算法标识,加密后的会话密钥,步骤,4.,用会话密钥加密,MIME,实体,Enveloped Data,实体：,加密后的,MIME,实体,接收方信息,base64,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.3 S/MIME,消息,S,igned,Data,的,产生,（类型：,Application/pkcs-7mime,）,步骤,1.,选择,散列,算法（,SHA,或,MD5,）,步骤,2,.,计算,MIME,实体的,摘要,步骤,3.,用自己的私钥签名摘要,步骤,4.,准备,SignerInfo,（签名者信息,），包含：,签名者公钥证书,散列,算法标识,签名算法标识,加密,后的摘要,Signed Data,实体,MIME,实体,签名者信息,base64,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.3 S/MIME,消息,Clear-signed,Data,的,产生,（类型,：,multipart/signed,）,子,部分,1,（类型：普通,MIME,类型，如,text/plain,）,MIME,用户可得,子部分,2,（类型：,Application/pkcs7-signature,）,产生方式同,signedData,，但其中的,MIME,实体部分空置,MIME,用户不可见，,S/MIME,用户可用于验证发送方,空置,签名者信息,base64,MIME,实体,base64,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.4 S/MIME,认证,S/MIME,使用符合,X.509 v3,的公钥证书。,S/MIME,用户端须具备的功能,密钥生成：为,DSS,、,Diffie-Hellman,、,RSA,算法产生密钥,密钥注册：将密钥在认证中心（,CA,）认证，得到,X.509,公钥证书,证书存储与恢复：用来验证外来签名、加密会话密钥,CA,服务,基于组织：,Nortel,公司提供企业级,CA,解决方案、,基于互联网：,VeriSign,、,GTE,、,U.S. Postal Service,、,3.,增强安全性的,MIMES/MIME,3.4 S/MIME,认证,VeriSign,VeriSign,适合于为,S/MIME,提供认证解决方案,VeriSign,公司的,X.509,证书产品名为,VeriSign Digital ID,（,VeriSign,数字身份证）,Digital ID,内容：,所有者的公钥,所有者名字或别名,该,ID,的失效日期,该,ID,的序列号,颁发该,ID,的,CA,的名称,颁发,该,ID,的,CA,的数字签名,额外的用户信息，如地址、,E-mail,、国别、邮政编码、年龄等,3. S/MIME,3.4 S/MIME,认证,VeriSign,认证服务分三个类型,PCA,= VeriSign public primary Certification,A,uthority,CA = Certification Authority,Class 1,Class 2,Class 3,身份确认方式,名字、邮箱地址确认,增加了注册信息及地址确认,个人：增加了身份证及个人现场确认；,企业：增加了商业记录确认,发行中心的私钥保护手段,PCA,： 可信硬件,CA,： 可信软件或可信硬件,PCA,： 可信硬件,CA,： 可信硬件,PCA,： 可信硬件,CA,： 可信软件,证书申请人的私钥保护手段,加解密软件（推荐）,加解密软件,加解密软件,加解密硬件（推荐）,应用场景,浏览网页、某些无需安全性保证的,e-mail,使用等,个人及公司,email,使用、在线订阅服务、密码重置、软件注册等,电子银行、电子商务、数据库访问、在线会员制服务等,谢谢大家！,