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9-2 Secure E-mail 安全性郵件
9-2-1 Secure E-mail 郵件結構 在網路通訊上，S/E-Mail 最能表現出資訊安全技術的特性，因為一般電子郵件就安全性的考量包含有：
由上述可以看出，S/E-Mail 幾乎包含所有資訊安全的基本技術。其實建構安全性郵件並非想像中那麼很複雜，其基本概念是將處理後的訊息與安全機制資料一併植入於郵件內，植入的方法如圖 9-1 所示。圖 9-1 為一般安全郵件的典型格式，它將郵件劃分若干個區段，每個區段承載著各種安全訊息，且每一區段都有一個區段『標頭』，記載著該區段內所攜帶訊息的特性，稱為『內文型態』（Content Type）。至於將郵件分割為若干個區段是 MIME 郵件的主要功能，因此，安全郵件多半都建立在 MIME 郵件上。接下來，我們就依照圖 9-1 的模式，來討論建構 S/E-Mail 安全性功能的方法，之後再來探討如何將這些安全功能嵌入於 MIME 郵件上。
圖 9-1 安全性郵件之典型格式 9-2-2 Secure E-mal 隱密性功能 一封被發送的郵件，通常經過多個 SMTP 伺服器轉送才能到達收信人的郵件伺服器內，且需經由收信人下載或開啟信件後，才算真正完成郵件的傳送。在傳送過程當中，郵件每經過一個轉送器，多半以『儲存後再前送』（Store-and-Forward）的方式處理，因此，有心人士欲窺視郵件內容並不困難；甚至，郵件到達收件人的郵件伺服器之後，在收件者還未開啟或下載之前，也很容易被他人盜取或窺視，有此可見，隱密性功能對安全郵件而言是很重要的。簡單的方法是訊息經過加密後再傳輸，收件者再利用鑰匙解密，只要能解決鑰匙分配的問題，即能達到隱密性功能；但鑰匙分配方法牽涉到加密系統的機制，基本上，S/E-Mail 有公開鑰匙與秘密鑰匙兩種加密方法，如下所述。 【（A）公開鑰匙加密】 如果收信者有公開鑰匙配對的話，則發信者可利用收信者的公開鑰匙對郵件加密，收信者再利用自己的私有鑰匙解密，如此便能達到隱密性的功能。譬如，Bob 傳送一封信件給 Alice，假設 Alice 的公開鑰匙配對是 {KUa, KRa}，其中前者為公開鑰匙、後者為私有鑰匙，則 Bob 的運作程序如下： 傳送訊息：M 加密系統：E（如 3DES） 訊息加密：EKUa [M] 最後Bob 所建構的郵件內容為：
收件者由『內文型態』欄位中了解所傳送的訊息是經過公開鑰匙加密，因此，只要使用自己的私有鑰匙就可以解開該加密訊息。 【（B）會議鑰匙加密】 因為公開鑰匙加密的傳輸效益遠比秘密鑰匙來得低，尤其對大量傳輸訊息更為明顯。就整體而言，並不鼓勵常常使用公開鑰匙配對處理訊息加密，過度增加鑰匙的曝光率，易導致遭破解的危機。最好還是利用會議鑰匙加密較妥當，只要發信者選擇一個亂數作為加密鑰匙，先對訊息加密後，再利用對方的公開鑰匙對會議鑰匙加密，一併傳送給對方。譬如，Bob 傳送一封信件給 Alice（{KUa, KRa}），其運作程序如下： 傳送訊息：M 會議鑰匙：K（發信者選取亂數） 加密系統：E（如 3DES 演算法） 訊息加密：EK [M] 會議鑰匙加密：EKUa [K] 則信件的內容為：
對方收到信件後，首先利用自己的私有鑰匙解開會議鑰匙的加密，再利用會議鑰匙解開訊息的加密，如此一來，除了可以達成隱密性功能，又可降低公開鑰匙系統低效率的加/解密處理。 【（C）主密鑰加密】 一般辦公室自動化系統裡，大多利用 Kerberos 系統來發給傳送者通往對方的『通行票』，發信者便可以利用通行票內的主密鑰向訊息加密，收信者亦同樣由通行票中取出主密鑰來解密，這是一般公文交換的基本運作模式。另外，其他安全性公文交換也大多採用此模式，以下的介紹不再另述。 9-2-3 Secure E-mal 完整性功能 完整性功能是要檢視資料是否遭受竄改，看起來似乎沒有其他安全功能重要，但許多地方仍會使用到它。譬如，利用網路公佈訊息或公告公文，基本上這些訊息無需隱密，並且希望所有人都能觀看其訊息內容。如不幸遭攻擊者竄改公佈的訊息，其傷害不容忽視，因此，公佈訊息者必須將該訊息作完整性的處理，任何人都可以在不受任何限制之下，隨意檢視該訊息的完整性。最簡單的做法只要將訊息經過雜湊函數計算出一個雜湊值，再將訊息與雜湊值一併放置在信件內傳送，通常郵件系統都會指定使用一種雜湊函數（如 SHA-1 演算法）。譬如，Bob 發送一封具有完整性功能的信件給 Alice，其運作程序如下： 傳送訊息：M 雜湊函數：H（如 SHA-1 演算法） 雜湊值：H [M] 則信件的內容為：
其中MIC（Message Integrity Code）表示該內文所儲存的訊息完整碼。 9-2-4 Secure E-mal確認性功能 確認性是確定信件並非他人偽造與訊息內容未遭受竄改；簡單的說，即是發信者向該郵件簽署保證該信件是自己所發送的，並保證信件內容是自己所寫的。確認性功能大多採用數位簽章技術來達成，它的做法是首先發信者將訊息經過雜湊演算法，計算出一個雜湊值，再利用發信者的私有鑰匙向該雜湊值簽署得到一個簽署碼，之後簽署碼連同訊息一併傳送給收信者，收信者收到信件之後，利用對方的公開鑰匙向簽署碼解密，得到發信者的雜湊值，再使用同樣湊演算法計算所收到的訊息，得到另一個雜湊值；如果兩個雜湊值相同的話，則能確定信件內容與發信者身份無誤；否則不是訊息有誤，就是該信件是他人偽造的。一般確認性含兩個層次：僅確認性功能與確認性功能附加隱密性功能，以下說明之。 【（A）僅確認性功能】 僅確認性功能是以明文方式傳送訊息，但有附加簽署碼。假設 Bob（{KUb, KRb}）傳送一封自己所簽署的信件給 Alice，其中 KUb 為 Bob 的公開鑰匙、KRb 為私有鑰匙。運作程序如下： 傳送訊息：M 雜湊函數：H 雜湊值：H[M] 簽章函數：SIG（如 DSS 演算法） 簽章碼：SIGKRb [H[M]]；利用 Bob 私有鑰匙簽署雜湊值。 則信件的內容為：
【（B）確認性附加隱密性功能】 兼具確認性與隱密性功能的郵件有兩種做法，一者為訊息加密後從事簽署處理；另一者為訊息簽署後，簽署碼再連同訊息一併加密的處理。目前一般安全性郵件較傾向於後者的做法。假設 Bob（{KUb, KRb}）傳送一封自己所簽署並加密的信件給 Alice（{KUa, KRa}），運作程序如下： 傳送訊息：M 雜湊函數：H（如 SHA-1 演算法） 雜湊值：H[M]（訊息經過雜湊函數計算所得） 簽章函數：SIG（如 DSS 演算法） 簽章碼：SIGKRb [H[M]]（利用 Bob 私有鑰匙簽署雜湊值） 加密系統：E（如 3DES 演算法） 會議鑰匙：K（Bob 選取亂數而成） 密文：EK [M || SIGKRb [H[M]]]（利用會議鑰匙向訊息及簽章碼加密） 會議鑰匙加密：EKUa [K]（利用 Alice 公開鑰匙向會議鑰匙加密） 則信件的內容為：
Alice 收到信件之後，首先利用私有鑰匙（KRa）解開會議鑰匙的加密，再利用會議鑰匙向密文解密，便可得到訊息的明文與簽章值，最後再利用 Bob 的公開鑰匙（KRb）解開簽章值，並得到原訊息的雜湊碼。Alice 以同樣的雜湊演算法計算所收到的訊息，亦得到另一個雜湊碼，如果兩個雜湊碼相同的話，則表示訊息內容與發信者（Bob）身份都是正確的；否則可能訊息已遭受竄改，或是該信件是冒名發送的。 9-2-5 Secure E-mal不可否認性功能 如果某一信件經由發送者以它的私有鑰匙簽署的話，則此信件除了具有確認性功能之外，還具有不可否認性功能。收信者可以持有原來信件（經過簽署過的）向公正單位（如法院），提出發信者發出此信件的證明。 |
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