第7章电子邮件安全1

,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,School of Computer Science&Technology,*,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,School of Computer Science&Technology,*,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,*,网络安全与管理,第,7,章 电子邮件安全,学习目标,电子邮件系统存在哪些安全问题,发送安全电子邮件常用的安全协议,PGP,的密钥管理及使用,2,7.1,电子邮件系统原理,电子邮件,E-mail,是,Internet,上应用最广、最受欢迎、最基本的服务。,E-mail,中字母“,E”,不仅仅代表,electronic,还代表,efficient,和,excellent,电子邮件地址的格式：用户名,邮件服务器地址,3,电子邮件系统的组成,E-mail,服务是一种客户机,/,服务器模式的应用,（,1,）客户端软件：用来处理邮件，如邮件的编写、阅读、发送、接收和管理（删除、排序等）；,（,2,）服务器软件：用来传递、保存邮件,4,电子邮件的工作原理,电子邮件采用“存储转发”（,store and,forwad,）服务,电子邮件从发送端计算机发出，在网络传输的过程中，经过多台计算机的中转，最后到达收信人的电子邮件服务器，送到收信人的电子邮箱。收信人可以在方便的时候上网查看，或者利用客户端软件把邮件下载到自己的计算机上慢慢阅读。,5,Web,方式和客户端处理电子邮件的区别,使用,Web,方式处理电子邮件：完全在网页里进行操作，如果断开网络连接将无法查看和发送邮件。,电子邮件客户端可以将邮件服务器上的邮件下载到本地电脑上，断开网络连接的话还可以查看已经下载过的邮件，但不能收发新邮件。如：,Outlook Express,、,Foxmail,等。,6,邮件网关,邮件网关,指在两个不同邮件系统之间传递邮件的服务器,邮件网关还应该具有以下主要功能,（,1,）预防功能：将带敏感关键字的邮件隐秘传递，防止泄密。,（,2,）监控功能：防止用户不恰当的使用电子邮件。,（,3,）跟踪功能,（,4,）邮件备份,7,邮件网关的应用,普通邮件网关：实现内外邮件的无缝传输。,邮件过滤网关：集中监测病毒邮件的独立硬件系统。具有物理旁路性，不同于邮件服务器上安装防病毒软件的方式，该方式更高效。,反垃圾邮件网关：基于服务器的邮件过滤和传输系统。对带有广泛传播病毒、木马的邮件进行有效过滤。,8,7.1.3 SMTP,和,POP3,协议,1,、,SMTP,发送,SMTP,和接受,SMTP,之间建立双向传送通道，接受,SMTP,可以是中间传送者也可以是最终接受者。,9,2,、,POP3,协议,它规定怎样将个人计算机连接到,Internet,的邮件服务器和下载电子邮件的电子协议，是因特网电子邮件的第一个离线协议标准,POP3,协议只包含,12,个命令，每个,POP3,命令由一个命令和一些参数组成。,这些命令被客户端计算机用来发送给远程服务器。,10,7.2,电子邮件系统安全问题（自学）,匿名转发：没有发件人的的信息,电子邮件欺骗：改变邮件的发出者的名字。,E-mail,炸弹：向邮箱中发送大量的垃圾邮件，充满邮箱，加剧网络负载，使系统崩溃，正常用户访问速度变慢。,垃圾邮件,11,电子邮件安全技术,从网络安全角度看，目前电子邮件也是造成网络安全威胁的一个主要渠道。所以，研究和开发电子邮件安全技术具有很大的实用价值。,目前的电子邮件安全技术还是局限于,完整地、秘密地传递,电子邮件。,目前常用的安全传递电子邮件的技术包括,完美保密,(PGP),技术,和,安全多用途因特网邮件扩展,(S/MIME),技术。,12,7.3,完美保密,(PGP),技术,PGP,产生背景,Philip.Zimmermann,菲利普,.,齐默尔曼，,1991,完成，未申请,RSA,算法专利的使用权。因在当时,PGP,系统是一个非法软件。,PGP,的第一个合法版本，于,1994,年,5,月在美国发行。,PGP,具有良好的可移植性。,13,PGP,技术,PGP,技术,实际上就是,报文身份验证技术,和,报文加密技术,在,电子邮件,和,文件存储,方面具体的应用。,将传统对称加密技术和公钥加密方法结合起来。可支持,1024,位公开密钥，与,128,位传统加密。,PGP,技术,目前已经在所有常用的计算机,操作系统,上实现，并且既有,PGP,实现的自由软件，又有,PGP,实现的商业软件。,14,PGP,的主要功能,（,1,）使用强大的,IDEA,加密算法对存储在计算机上的文件加密。经加密的文件只能由知道密钥的人解密阅读。,（,2,）使用公开密钥加密技术对电子邮件进行加密。经加密的电子邮件只有收件人本人才能解密阅读。,（,3,）使用公开密钥加密技术对文件或电子邮件作数字签名，鉴定人可以用起草人的公开密钥鉴别真伪。,15,PGP,的报文身份验证,PGP,采用,SHA-1,报文摘要算法与,RSA,公钥加密算法结合，实现对报文的身份验证，过程如下：,M1:A,B:M|SKAH(M),接收方,B,收到报文,M,之后，利用,发送方,A,的,公钥,解密报文验证码，,获得,发送过来的报文摘要,H(M),。,B,同时利用,SHA-1,算法,重新计算,收到的报文,M,的摘要,H(M),，,如果,H(M)=H(M),，则,B,可以验证报文,M,是真实的。,16,PGP,的报文加密,PGP,的报文加密,方法不采用,安全,IP,技术,和,SSL,安全技术,中的,密钥协商方法,，而是利用,公钥加密,方法,传递,传统加密算法使用的,对称密钥,(,称为会话密钥,),，利用,传统加密,算法,加密,报文。,每个会话密钥只用于加密一个报文。所以，,PGP,是采用“,一次一密钥,”的方法加密报文，这是最为安全的报文加密方法。,17,PGP,的报文加密,(,续,),PGP,对报文的加密过程如下：,（,1,）对于某个等待发送的,报文,M,，,发送方,A,随机产生,一个对称密钥,K,A,B,：,M1:A,B:K,A,B,M|PK,B,K,A,B,（,2,）,接收方,B,收到报文,M1,之后，首先用自己的私钥解密,PK,B,K,A,B,，,得到本次加密报文的对称密钥,K,A,B,，,然后，再利用,K,A,B,解密,K,A,B,M,，,得到报文,M,。,18,PGP,的密钥管理,PGP,使用了,4,种类型的密钥：一次性会话对称密钥、公钥、私钥和基于口令短语的对称密钥。,每个会话密钥都与单个的消息关联，并且只用于加密和解密这条消息。,PGP,为每个公钥分配一个密钥,ID,，,ID,包含该公钥的低,64,位，即,PK,的密钥,ID,是（,PK mod 2,64,）。,ID,的作用是告诉接受者自己所使用的公钥（密钥可能有多对）。,19,PGP,的消息,PGP,的消息由三个部分组成：消息、签名和会话密钥,防止重放,接受者通过其来检查使用的公钥正确与否,20,密钥环,在每个节点上提供了一对数据结构：私钥环和公钥环。,私钥环：用于存储该节点所拥有的公钥,/,私钥对；,公钥环：用于存储所知道的另一个节点上的其它用户的公钥。,21,私钥环,为了安全，,PGP,不把私钥保存在密钥环中，而是保存变换过的私钥。,如,:,系统产生公私密钥对,请求用户口令短语,从口令短语产生,hash,值，之后丢弃口令短语,用该,hash,值加密私钥，之后丢弃,hash,值,解密时通过口令短语解密。,22,公钥环,公钥环用于保存该用户所知道的其它用户的公钥,23,密钥环的使用,（,1,）签名消息：,PGP,使用发送者的用户,ID,（一般指邮件地址）从私钥环中检索私钥；,PGP,向用户请求口令短语以恢复被加密的私钥；用私钥进行签名。,（,2,）加密消息：,PGP,产生会话密钥并加密消息；,PGP,使用接收者,ID,从公钥环中检索接收者的公钥；创建消息的会话密钥部分。,24,（,3,）解密消息：,接收者使用接收到的消息中的会话密钥部分中的密钥,ID,字段在私钥环来检索私钥；,PGP,提示接收者输入口令短语以恢复私钥；,PGP,用私钥来恢复会话密钥并解密消息；,（,4,）认证消息：,PGP,在消息的签名部分中获得发送者的密钥,ID,，并用该,ID,在公钥环中检索发送者的公钥；,PGP,恢复所传输的消息摘要；,PGP,对接收到的消息计算消息摘要，并与接收到的消息摘要进行比较以实现认证。,25,邮件,P,MD5,算法,采用,MD,算法产生,“,邮件摘要,”,RSA,采用,SKA,签名邮件摘要,采用密钥,K,加密报文,P1,MD5(P),H,IDEA,RSA,采用,PKB,加密密钥,K,发送至网络上,P1,加密后的密钥,K,和加密后的报文,P1,拼接在一起,密钥,k,PGP,的工作原理图,26,PGP,的工作原理图,邮件,P,MD5,算法,采用,MD,算法产生,“,邮件摘要,”,加密后的密钥,K,和加密后的,报文,P1.Z,拼接在一起,RSA,采用,SKA,签名,邮件摘要,采用密钥,K,加密报文,P1.Z,MD5(P),H,IDEA,RSA,采用,PKB,加密密钥,K,ZIP,压缩,BASE64,编码,ASCII,码,文本,发送至,网络上,P1,P1.Z,27,7.4 S/MIME,MIME,（,multipurpose internet mail extensions,多用途因特网邮件扩展）允许以标准化的格式在电子邮件中包含音频、视频图形等多种信息，但没有提供安全考虑。,安全,MIME(,多用途因特网邮件扩展,),是,IETF,指定的有关电子邮件的安全规范。虽然因特网上许多安全电子邮件软件采用,PGP,技术，但是，工业界,倾向于采用,S/MIME,作为安全电子邮件产品的标准。,28,安全,MINE(,续,1),S/MIME,提供的服务包括：,安全封装服务,，,数字签名服务,、,数字签名和安全封装服务,。,安全封装服务,可以为一个或者多个电子邮件的接收方,加密,任何类型的,邮件内容,，以及加密加密邮件内容的,密钥,。但是，安全封装服务,并不提供身份验证服务,。,数字签名服务,就是,生成,电子邮件内容的,报文摘要,，然后，利用签名者的,私钥,对报文摘要进行,加密,，将加密后的报文验证码,(,即数字签名,),附在电子邮件后面，发送给接收方。,29,安全,MINE(,续,2),S/MIME 3.1,将,RSA,公钥加密算法作为必须实现的算法，将,Diffie-Hellman,密钥生成算法作为应该实现的算法。,S/MIME 3.1,将,AES,对称密钥加密算法作为应该实现的算法，将,SHA-1,作为建议应该实现的报文摘要算法。,30,7.5 PGP,应用,1,创建密钥对及使用公钥,打开,PGPKeys,，创建密钥对，上载公钥,31,获取他人公钥,32,加密和签名邮件,33,加密文件,34,7.6 Outlook Express,的安全功能,35,36,垃圾邮件 过滤,37,38,