資訊與網路安全技術 ：第一章 安全性資訊系統簡介  上一頁      下一頁

1-3 訊息的安全性

內容：

一般來講，我們針對傳輸訊息（或稱資訊）的安全性有下列四個層次：

  • 隱密性（Secrecy or Privacy）：經過加密後的資訊在網路上傳輸，不至於被竊聽或盜取其內容（盜取成功也不了解其內容），以保持資料的隱密性。

  • 確認性（Authenticity）：確定訊息來源的合法性；也就是說，訊息的確是來自發送端，而不是他人所偽造。

  • 完整性（Integrity）：確定訊息在傳輸過程中沒有被竄改或部分訊息被取代。

  • 不可否認性（Non-repudiation）：發送者事後無法否認發送該訊息的事實。

上述四種功能係利用雜湊函數、秘密鑰匙系統、以及公開鑰匙系統之間演變而來，以下分別介紹之。

1-3-1 訊息加密

訊息加密的主要目的是要達成資料隱密性功能。發送者將訊息加密後再傳送給接收者，接收者再依照雙方協議的方法及鑰匙，將訊息恢復成原來的格式。圖 1-4 有兩種訊息加密的方法，圖 1-4 (a) 為採用秘密鑰匙的加密演算法，雙方共享一把秘密鑰匙來通訊，不但可以達到資料隱密性的功能，也可完成確認性功能。可達到確認性功能的原因在於假設秘密鑰匙只有通訊雙方擁有，如果收到一份訊息而能夠以此鑰匙解密的話，則表示該訊息一定來自可信任的另一方。

圖 1-4 (b) 是利用公開鑰匙加密的方法，發送者利用接收者的公開鑰匙（KUb）對訊息加密，接收者再利用自己的私有鑰匙（KRb）解密；他人沒有接收端的私有鑰匙也無法看到訊息內容，如此便能達到隱密性功能。

圖 1-4 訊息加密達到隱密性功能

1-3-2 訊息完整性檢查

圖 1-5 為訊息完整性檢查的運作程序，通訊雙方必須事先協議好使用何種雜湊函數（如 MD4、MD5）；發送者將訊息經過雜湊函數計算出雜湊碼，再將它附加於訊息之後傳送給接收者；接收者也利用相同的雜湊函數計算出另一個雜湊碼，如果兩個雜湊碼相同的話，表示訊息沒有發生錯誤，也沒有經過他人竄改。雜湊碼又稱為『完整性檢查值』（Integrity Check Value, ICV），至於檢查能力如何，與雜湊函數的強度有關，本書第五章有詳細的說明。

圖 1-5 訊息的完整性檢查

1-3-3 訊息確認

『訊息確認』（Message Authentication）是為了達到資料的確認性與完整性功能。也就是說，它能確定訊息的來源，是出自通訊的對方，而不是經由他人偽造的（確認性）；另一方面，它也能確定訊息在傳輸當中，沒有發生錯誤也未經他人竄改（完整性）。圖 1-6 為訊息確認的運作程序，事先通訊雙方都持有一把相同的祕密鑰匙（採用祕密鑰匙系統）。說明如下：首先傳送者將訊息經過雜湊函數計算出雜湊碼之後，再經過加密演算法加密（使用秘密鑰匙），得到一個稱之為『訊息確認碼』（Message Authentication Code, MAC），發送時將 MAC 附加在訊息之後傳送給接收者；接收者將 MAC 解密（同一把秘密鑰匙）回原來的雜湊碼，也利用相同的雜湊函數計算所收到訊息的雜湊碼；如果兩者相同的話，便能確定訊息未被竄改過，更能確定來源無誤（相同的秘密鑰匙）。本書於第六章會詳細說明有關訊息確認的技巧。

圖 1-6 訊息確認達到完整性與確認性功能

1-3-4 數位簽章

『數位簽章』（Digital Signature, DS）屬於確認訊息來源的合法性與真實性，除了確認性與完整性的功能之外，還增加了不可否認性功能。看起來，數位簽章與訊息確認的功能很相同，但它們之間所採用密碼系統差異很大。訊息確認是採用秘密鑰匙系統，大多使用於安全連線下的傳輸（如：IPSec）；然而，數位簽章是採用公開鑰匙系統，多半使用於沒有安全保護的連線上，主要從事於發送者身份的確認。圖 1-7 為數位簽章的運作程序，並假設接收者持有傳送者的公開鑰匙，說明如下：首先傳送者將訊息經由雜湊函數計算之後，再利用自己的私有鑰匙（KRa）加密（簽署動作），得到一個簽章碼（DS），再將簽章碼附加在訊息之後，發送給接收端；接收者則利用發送者的公開鑰匙（KUa）解開簽章碼的加密，得到原來的雜湊碼。也同時將所收到的訊息經由相同的雜湊函數計算出雜湊碼，如果兩者相同的話，表示訊息是正確的（確認性功能）。另一方面，簽章碼若可以順利使用發送者的公開鑰匙（KUa）解密的話，表示此加密鑰匙一定是發送者的私有鑰匙（KRa），接收者可以保留簽章碼，作為對方『不可否認』的依據。

圖 1-7 數位簽章達成確認性與不可否認性功能

 

 

翻轉工作室：粘添壽

 

資訊與網路安全技術

 

 

 

翻轉電子書系列：