Chapter 5 公開金鑰基礎建設 Public Key Infrastructure (PKI) (Part 2) 密碼學 Chapter 5 公開金鑰基礎建設 Public Key Infrastructure (PKI) (Part 2)

私密金鑰管理 保護私密金鑰 多重金鑰對 金鑰更新 金鑰留存 使用者的私密金鑰可能會要移動到別的地方 PKCS#12標準使用一個對稱性金鑰來保護導出的數位憑證與私密金鑰 多重金鑰對 可分別用於簽署與加密 簽章用的私密金鑰到期需要銷毀 加解密用的金鑰到期後需要保存 金鑰更新 金鑰對應該需要定期更新以維持安全性 金鑰留存 CA必須計畫及保存使用者的憑證與金鑰紀錄

保護私密金鑰的機制

PKIX 模式 X.509標準定義了數位憑證架構、格式及欄位 它也定義了分配公開金鑰的程序 IETF成立了公開金鑰基礎建設X.509 (PKIK)工作群組 PKIX延伸X.509標準的基本原理，並定義數位憑證如何在網際網路世界中配置

PKIX服務 註冊 初始化 憑證 金鑰對復原 金鑰產生 金鑰更新 交互憑證 廢止

PKIX結構模式 X.509 V3 憑證和 V2 憑證清冊剖繪 操作協定 管理協定 政策大綱 時間戳記和資料憑證服務 憑證管理協定 憑證政策 憑證實務作業基準 時間戳記和資料憑證服務 時間戳記 時間戳記管理中心 資料憑證服務

公開金鑰密碼學標準 (PKCS) PKCS模式起初由RSA實驗室及政府、工業於學術界代表共同發展 PKCS主要目的在將公開金鑰基礎建設(PKI)標準化 格式化 演算法 API

PKCS#1 目的 RSA加密標準 細節 定義RSA公開金鑰函數的基本格式規則，尤其是數位簽章。此定義數位簽章應如何計算，包含被簽章的資料結構及簽章格式。此標準也定義了RSA私密和公開金鑰的語法。

PKCS#2 目的 訊息摘要RSA加密標準 細節 這個標準略述訊息摘要計算。然而，它現在已與PKCS#1合併，而不單獨存在。

PKCS#3 目的 Diffie-Hellman金鑰協議標準 細節 定義實施Diffie-Hellman金鑰協議協定的機制。

PKCS#4 目的 無 細節 與PKCS#1合併

PKCS#5 目的 細節 說明 以密碼為基礎的加密(PBE)標準 描述以對稱性金鑰密碼八進制字串的方法。對稱性金鑰是由密碼導出。 對稱性金鑰加密訊息，再以金鑰加密金鑰(key encryption key, KEK) 定義如何保護KEK

以密碼為基礎的加密(PBE)概念

使用密碼產生KEK 在PEB中，KEK被用來加密對稱性金鑰 KEK決不會被儲存，其使用程序是產生、使用並立即丟棄 產生KEK需要三項輸入(密碼、salt和疊代數)，其中密碼必需保密，而salt和疊代數無需保密

PKCS#6 目的 延伸憑證與法標準 細節 為延伸X.509數位憑證的基本屬性定義與法。

PKCS#7 目的 訊息加密與法標準 細節 定義密碼學操作結果資料的格式／語法。此類例子包含數位簽章和數位信封。這個標準提供許多格式化的選擇，例如只有簽章訊息、只有密封、簽章和密封等。

PKCS#8 目的 細節 說明 私密金鑰資訊語法標準 描述私密金鑰資訊之語法，亦即用來產生私密金鑰的演算法與屬性。 這個標準描述安全地儲存使用者私密金鑰的語法 基於密碼的加密演算法(使用PKCS#5)可以用來加密私密金鑰資訊

PKCS#9 目的 選擇的屬性型態 細節 定義使用在PKCS#6延伸憑證中的選擇屬性型態，例如電子郵件住址、沒有結構的名稱與住址。

PKCS#10 目的 憑證要求語法標準 細節 定義要求數位憑證的語法。憑證要求包含識別名稱(DN)和公開金鑰。

PKCS#11 目的 細節 說明 密碼學符記介面標準 這個標準亦稱為Cyptoki，為包含密碼學資訊(例如私密金鑰、數位憑證)的單一使用者裝置定義API。智慧卡就是這類裝置的例子。 說明 金鑰的產生、加密或數位簽章這類密碼學操作是直接在卡片內部執行，使用者的數位簽章及私密金鑰也是儲存在卡內，且私密金鑰從不會暴露到外部應用程式

PKCS#12 目的 個人資訊交換語法標準 細節 定一個人身分資訊與法，例如私密金鑰、數位憑證等。這允許使用者使用一個標準機制，將他們的憑證和其他個人身分資訊從一個裝置傳輸到另外一個。

PKCS#13 目的 橢圓曲線密碼學標準 細節 在目前發展之下，此標準處理一個新的密碼學機制，稱為橢圓曲線密碼學。

PKCS#14 目的 虛擬隨機數產生標準 細節 在目前發展下，此標準將會定義產生隨機數的要求與程序。因為隨機數在密碼學中被廣泛地利用，產生隨機數的標準化很重要。

電腦產生虛擬隨機數的方法 監視產生隨機資料的硬體 從使用者互動收集隨機資料 從電腦內部收集資料 是最好也最貴的方法。產生器通常是一個電子電路，對一些隨機實體事件是很敏感(二極體雜訊、大氣改變)。這個無法預測的事件序列被轉成一個隨機數 從使用者互動收集隨機資料 產生器會將使用互動當作隨機輸入(鍵盤打字、滑鼠移動) 從電腦內部收集資料 牽涉到電腦內部的資料收集(系統時脈、磁碟上檔案數目、磁碟區塊數目、未使用記憶體)

PKCS#15 目的 細節 說明 密碼學符記資訊與法標準 定義密碼學符記的標準，如此它們才可以互動操作。 現今的智慧卡缺乏互通性， 智慧卡供應商提供他們專屬的介面(API)，無法與其他供應商的介面互通，導致使用者不可能使用X的智慧卡卻使用Y的軟體

XML、PKI 及安全性 PKI的技術十分令人看好，但仍有一些障礙 供應商的解決方案缺乏操作性 整合供應商X與供應商Y個別提供的PKI不容易 延伸標示語言(extensible markup language, XML) 廣泛應用在資訊的交換上

XML和安全性

XML加密 XML加密可選擇加密整份文件或是選擇部分的文件 對於一份XML文件，我們可以加密 整個 XML 文件 一個事件及其所有子事件

XML的加密步驟 選擇要加密的 XML(上述所列其中一項，亦即全部或部分 XML 文件) 將要加密的資料轉換成一標準的格式(可選擇的) 使用公開金鑰加密結果 將加密的 XML 文件寄給指定的接收者

XML文件範例(信用卡資訊)

XML文件加密範例(信用卡資訊)

XML數位簽章 傳統的數位簽章是計算整個訊息 XML數位簽章可以針對特定部分進行簽章 可提供一個元素的簽章或多個元素的簽章

執行XML數位簽章的步驟 用簽章方法、標準化方法和參考檔案建立一個簽章資訊元素 標準化 XML 文件 根據簽章資訊元素定義的演算法，計算簽章值 建立數位簽章(即簽章元素)，包括簽章資訊、金鑰資訊與簽章值元素

XML數位簽章程序的元素

XML金鑰管理規格(XKMS) 最初由全球資訊網組織(World Wide Web Consortium, W3C)所提出 XKMS定義了用來分配及註冊金鑰的協定，並與XML加密和XML簽章運作地非常順暢

XKMS分類 XML金鑰資訊服務規格(X-KISS) XML金鑰註冊服務規格(X-KRSS) 定義網路服務的協定，接受公開金鑰資訊的註冊

Microsoft 的 XML 加密和數位簽章 .NET Framework 提供幾種類別，可為 XML 資料加密及解密，而且建立並驗證 XML 數位簽章 這些類別提供方法，維持 XML 資料的機密性與完整性 資料來源：Microsoft MSDN http://msdn.microsoft.com/zh-tw/library/ms229749(v=VS.90).aspx

Microsoft 中支援的平台 .NET Framework 可用 C# 與 VB.NET 程式語言 1.0 ~ 4.0 可用 C# 與 VB.NET 程式語言 Visual Studio 2005 以上版本支援 VS2005, VS2008, VS2010

提供的項目與功能 提供對稱金鑰加密與解密 XML 項目 提供非對稱金鑰加密與解密XML 項目 提供 X.509 憑證加密與解密 XML 項目 使用 Rijndael 演算法 (AES 演算法)，為 XML 項目加密與解密 提供非對稱金鑰加密與解密XML 項目 使用 RSA 演算法，為 XML 項目加密與解密 提供 X.509 憑證加密與解密 XML 項目 使用憑證存放區的 X.509 憑證，為 XML 項目加密與解密 提供數位簽章簽署 XML 文件與驗證 XML 文件的數位簽章 使用 RSA 演算法，簽署與驗證 XML 文件

提供的命名空間與類別 System.Security.Cryptography.Xml System.Security.Cryptography.Xml.SignedXml （類別）描述 SignedXml 類別的功能，它是用來簽署及驗證 XML 資料。 System.Security.Cryptography.Xml.EncryptedXml （類別）描述 EncryptedXml 類別的功能，它是用來為 XML 資料加密及解密。

章節總結 數位憑證可解決金鑰交換的問題。 數位憑證類似於一個人的駕照或護照。 數位憑證連結了使用者及其公開金鑰。 憑證管理中心 (CA) 可以發行數位憑證。 X.509 協定是用來定義數位憑證的架構。 CA 可以大量載入，也可以卸載一些任務給註冊管理中心 (RA)。 根 CA 使用自我簽章憑證。

章節總結 CA 階層幫助減少單一 CA 的負荷。 不同的 CA 在協同工作時需要交互憑證。 憑證的狀態可藉由 CRL、OCSP 和 SCVP 等協定來驗證。 CRL 是離線檢查的。 OCSP 及 SCVP 是線上檢查的。 數位憑證可為一般／特定目的而發行。 CA 必須提供金鑰管理、建檔、儲存以及回復。

章節總結 私密金鑰管理相當重要。 PKIX 模式處理與 PKI 有關的議題。 PKCS 標準涉及 PKI 技術的不同層面。 XML 安全現今已變成一個重要的概念。

The End