摘 要:基于公鑰體系結(jié)構(gòu)(PKI)原理,設(shè)計(jì)了結(jié)合CA安全證書的Web Mail安全系統(tǒng),并將PKI技術(shù)融入到系統(tǒng)各組成部分。一方面,利用智能卡安全身份認(rèn)證技術(shù),提供了一種安全便捷的身份認(rèn)證模式;另一方面,應(yīng)用了動(dòng)態(tài)頁面關(guān)鍵信息提取技術(shù),使得用戶數(shù)據(jù)在客戶端完成加解密操作,解決了公務(wù)郵件傳輸中的安全性和完整性問題。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)環(huán)境的原型驗(yàn)證,系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
關(guān)鍵詞:電子郵件;PKI;安全身份認(rèn)證;關(guān)鍵信息加密
電子郵件作為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最廣泛的信息交流工具,已深入普及到人們的日常生活和工作當(dāng)中。于是電子郵件的安全性日益成為互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和整個(gè)社會(huì)關(guān)注的問題,如何實(shí)現(xiàn)安全且易用的電子郵件系統(tǒng),成為安全電子郵件應(yīng)用的明確需求。
傳統(tǒng)電子郵件技術(shù)是一種安全性較差的信息傳輸技術(shù)。目前,因特網(wǎng)用戶所使用的絕大多數(shù)電子郵件系統(tǒng)中,基本沒有采取任何措施來保證電子郵件在網(wǎng)絡(luò)中安全傳送。電子郵件的內(nèi)容以明文的形式在網(wǎng)絡(luò)中傳遞,使其面臨著被截獲、篡改、破壞的危險(xiǎn)。
我國安全電子郵件應(yīng)用的自主研究也在迅猛發(fā)展。服務(wù)提供商、產(chǎn)品廠商通過自己的努力,對安全電子郵件系統(tǒng)做出探索性的研制和推廣,并配合相關(guān)法規(guī)和制度不斷反饋和修訂,但都尚未形成公開的或權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)。為了解決應(yīng)用層郵件的安全問題,需要設(shè)計(jì)易用的企業(yè)級安全郵件系統(tǒng),具有集中管理用戶證書并進(jìn)行后臺(tái)自動(dòng)數(shù)據(jù)安全處理的機(jī)制,同時(shí)做到靈活和易集成。
經(jīng)過廣泛的市場調(diào)研,基于非對稱密鑰加密理論,在傳統(tǒng)電子郵件系統(tǒng)中引入公共密鑰體系(PKI),通過CA安全認(rèn)證、數(shù)字簽名和信息加密技術(shù)(對稱加密和非對稱加密)可以為電子郵件用戶提供以下安全服務(wù):郵件發(fā)送方身份認(rèn)證、郵件內(nèi)容保密、郵件內(nèi)容完整、郵件內(nèi)容不可否認(rèn),從而實(shí)現(xiàn)安全易用的電子郵件系統(tǒng)[1]。
1 安全Web Mail系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
安全Web Mail系統(tǒng)總體分為4層,由基礎(chǔ)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層和客戶層組成,提供統(tǒng)一的整體服務(wù),如圖1所示。底層是基礎(chǔ)層,提供整體系統(tǒng)的后臺(tái)基礎(chǔ)服務(wù),包括標(biāo)準(zhǔn)電子郵件服務(wù)系統(tǒng)及其管理用戶信息的附屬目錄服務(wù)系統(tǒng)、CA證書服務(wù)系統(tǒng)。平臺(tái)層位于基礎(chǔ)層之上,包括Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,符合Internet3層應(yīng)用部署架構(gòu),為上層應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,為客戶端提供訪問接入響應(yīng)。應(yīng)用層位于平臺(tái)層之上,包含安全身份認(rèn)證系統(tǒng)、網(wǎng)上證書受理系統(tǒng)、Web Mail系統(tǒng)以及企業(yè)用戶地址樹、系統(tǒng)后臺(tái)管理、單點(diǎn)登錄接口等應(yīng)用服務(wù),實(shí)現(xiàn)證書受理、身份認(rèn)證、信息加解密、用戶管理和系統(tǒng)接口等各項(xiàng)安全Web Mail郵件功能。最上層是客戶層,包括客戶端瀏覽器及插件、用于安全認(rèn)證的USB接口智能密鑰棒。
2 安全身份認(rèn)證技術(shù)
2.1 身份認(rèn)證安全設(shè)計(jì)
安全Web Mail郵件系統(tǒng)認(rèn)證包括4個(gè)部分,即私鑰簽名、證書驗(yàn)證、證書檢測、身份確認(rèn),主要完成對擁有證書的用戶進(jìn)行身份認(rèn)證的功能。
每個(gè)用戶擁有唯一一個(gè)密鑰棒,其中存儲(chǔ)代表用戶身份的數(shù)字證書和私鑰,用戶登錄系統(tǒng)時(shí),在客戶端USB口插入智能密鑰棒,與遠(yuǎn)程身份認(rèn)證服務(wù)器通訊,由認(rèn)證服務(wù)器驗(yàn)證用戶的數(shù)字簽名完成對用戶身份的認(rèn)證,并得到用戶的身份以及系統(tǒng)的授權(quán)信息[2-3]。采用智能密鑰棒進(jìn)行身份認(rèn)證,很好地結(jié)合了PKI體系和智能卡設(shè)備,使PKI體系具有了“移動(dòng)”特征[4]。
設(shè)計(jì)中采用RSA+SHA1作為安全Web Mail系統(tǒng)中身份認(rèn)證的簽名算法,采用RSA作為數(shù)字信封的非對稱加密算法,采用國密標(biāo)準(zhǔn)的SDBI作為HASH算法[5]。
2.2 智能卡協(xié)調(diào)管理器
智能卡作為數(shù)字證書存儲(chǔ)介質(zhì),遵循國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(PKCS11)。為了屏蔽各類智能卡的差異,簡化應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)并增強(qiáng)系統(tǒng)的通用性,在原有各類智能卡接口函數(shù)的基礎(chǔ)上,推出CA系統(tǒng)智能卡協(xié)調(diào)管理器,統(tǒng)一了各個(gè)類型智能卡的接口。
智能卡協(xié)調(diào)管理器主要分為3部分:上層應(yīng)用調(diào)用的組件、Windows智能卡資源管理接口和智能卡驅(qū)動(dòng)程序。智能卡協(xié)調(diào)管理器就是中間調(diào)節(jié)作用的抽象層。智能卡協(xié)調(diào)管理器模型將智能卡廠商提供的應(yīng)用接口與智能卡應(yīng)用程序使用的接口隔離開。智能卡廠商提供的驅(qū)動(dòng)程序發(fā)生變化或更新,對上層的智能卡應(yīng)用程序沒有影響。
3 動(dòng)態(tài)頁面關(guān)鍵信息提取技術(shù)
3.1 HTTP數(shù)據(jù)的獲取技術(shù)
IE就是一個(gè)包含許多其他COM組件的較大COM組件,可以訪問已經(jīng)運(yùn)行的IE實(shí)例,并從應(yīng)用程序中獲得對IE的控制。
對一個(gè)與其客戶通信的COM對象來說,該對象必須支持一個(gè)或多個(gè)發(fā)出接口,支持發(fā)出接口的COM對象稱作可連接對象。要想有資格成為可連接對象,就必須實(shí)現(xiàn)Iconnection Point Container接口。發(fā)出接口實(shí)際上由客戶端來執(zhí)行,并通過連接點(diǎn)插入COM對象。每次啟動(dòng)新實(shí)例時(shí),IE都會(huì)加載瀏覽器幫助者對象(BHO)所指定的一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL),而此DLL能有效地與IE進(jìn)行連接,獲知IE正在激發(fā)的事件。對于BHO下的每個(gè)CLSID,IE在與瀏覽器相同的進(jìn)程空間調(diào)用CoCreateInstance,啟動(dòng)BHO實(shí)例。如果BHO注冊了它的CLSID并執(zhí)行了IobjectWithSit接口,那么IE就啟動(dòng)BHO并傳遞指向IE的IwebBrowser接口指針,通過該接口指針,就能控制和接收來自IE的事件。
3.2 Web頁面關(guān)鍵信息提取技術(shù)
關(guān)鍵信息標(biāo)記語言是對HTML的擴(kuò)充。HTML腳本語言可以分為表現(xiàn)式語言和內(nèi)容式語言。表現(xiàn)式語言主要完成顯示功能,如表格的標(biāo)記
等;而內(nèi)容式語言就是需要傳遞給用戶的真實(shí)數(shù)據(jù),如文本輸入標(biāo)記 |