Веб Почта: Безопасная Почта (S/MIME)

В технологии Открытых Ключей используется так называемая ассиметричная криптография. При использовании обычной, симметричной криптографии, обе стороны должны знать некоторый "ключ" или "пароль" (называемый также "общим секретом"). До того, как стороны смогут безопасно обмениваться защищёнными данным, им необходимо передать друг другу этот "общий секрет" и это является главной проблемой в симметричной криптографии: "общий секрет" может быть украден или перехвачен.

Представьте себе шпиона, которому необходимо, используя какой-нибудь секретный ключ, обмениваться секретной информацией с центром. Этот ключ должен меняться довольно часто для того, что бы гарантировать, что время, необходимое на "взлом ключа", было больше, чем "время жизни" информации, зашифрованной с помощью этого ключа. Центр должен отправлять эти новые ключи шпиону (или наоборот), но эти ключи могут быть перехвачены, и любой, кто сумеет перехватить такой ключ, сможет расшифровать все сообщения, которые были зашифрованы с его помощью.

В технологии Открытых Ключей используются пары специально созданных ключей. Оба ключа являются, в сущности, большими числами длиной 512 бит (около 60 десятичных цифр) и выше. Специальные методы, использующиеся для создания таких пар ключей и для шифрования с их помощью информации гарантируют, что сообщение, зашифрованное при помощи одного ключа, может быть расшифровано другим ключом. Один из таких ключей называется "Закрытый Ключ", а другой называется "Открытый Ключ".

Алгоритмы PKI гарантируют, что любые данные, зашифрованные при помощи Открытого Ключа, могут быть расшифрованы при помощи Закрытого Ключа, а данные, зашифрованные при помощи Закрытого ключа, могут быть расшифрованы при помощи Открытого Ключа и по известному Открытому Ключу очень сложно вычислить Закрытый Ключ. Пожалуйста, обратите внимание, что сообщения, зашифрованные при помощи Открытого Ключа не могут быть расшифрованы при помощи этого ключа - они могут быть расшифрованы только при помощи соответствующего Закрытого Ключа.

Теперь посмотрим, как эта технология может использоваться шпионом или любой другой стороной, которой необходимо безопасно передавать информацию:

• При помощи алгоритма генерации ключей шпион генерирует пару Открытый Ключ/Закрытый Ключ.
• Закрытый Ключ хранится у шпиона в безопасном месте.
• Его Открытый Ключ переправляется в центр по любым - даже совершенно "отрытым" каналам связи. Например, Открытый Ключ может быть опубликован на Веб Сайте.
• Когда центр получает Открытый Ключ, он использует его для для шифрования информации, которую необходимо отправлять шпиону. Затем он отправляет эту информацию шпиону по любым каналам связи - и снова, он может просто опубликовать зашифрованное сообщение на Веб Сайте.
• Так как Закрытым Ключом обладает только шпион, то, соответственно, только он и сможет расшифровать информацию. Все другие обладают только Открытым Ключом и самими зашифрованными данными, но с помощью Открытого Ключа эти данные расшифровать нельзя, и эти данные не могут использоваться для вычисления Закрытого Ключа.
• Центр также генерирует пару Открытый/Закрытый Ключ и отправляет свой Открытый Ключ всем шпионам - так что все они могут отправлять сообщения в Центр, но только Центр, используя свой Закрытый ключ, сможет расшифровывать их.

На практике PKI не используется для шифрования реальных данных. Вместо этого генерируется "обычный ключ" ("общий секрет", "пароль"), реальные данные зашифровываются при помощи этого "общего секрета", а PKI используется для шифрования этого "общего секрета". Зашифрованный "общий секрет" передаётся вместе с данными. Получатель использует свой Закрытый Ключ для расшифровки "общего секрета", а затем этот "общий секрет" используется как и в обычной, симметричной криптографии, для расшифровки реальных данных.

Этот метод используется для уменьшения количества PKI вычислений (общий секрет обычно намного короче, чем реальная информация), а алгоритмы PKI существенно сложнее, чем алгоритмы, применяемые в симметричной криптографии.

Когда говорится, что информация зашифрована 40-битным ключом, или 56-битным, или 128-битным, то это означает, что такую длину имел использованный случайный "общий секрет" - PKI ключи являются намного более длинными. Намного легче сломать 40-битный "общий секрет", используемый для шифрования данных, чем сломать PKI ключ, используемый для шифрования "общего секрета". Но "общий секрет" генерируется случайным образом для каждой транзакции, поэтому, если кто-либо и сломает "общий секретный ключ", использованный для этой транзакции, то будет расшифрована только эта транзакция, потому что в других PKI транзакциях будет использоваться другой "общий секрет".

Метод двух ключей (PKI и "общего секрета") позволяет отправителю посылать зашифрованные сообщения нескольким получателям одновременно. Сообщение зашифровывается при помощи "общего секрета", а PKI используется для шифрования этого "общего секрета" несколько раз, шифруя Открытыми Ключами всех получателей. К сообщению добавляются все зашифрованные "общие секреты" и каждый получатель может обнаружить "общий секрет", зашифрованный его Открытым Ключом, расшифровать его своим Закрытым Ключом и использовать расшифрованный "общий секрет" для расшифровки реального сообщения.

Само по себе шифрование не решает всех проблем безопасности. Если мы вернёмся к нашему примеру со шпионом/центром, то любой, кто получит Открытый Ключ шпиона, сможет отправлять зашифрованные сообщения этому шпиону. Шпиону нужно удостоверится, сообщение отправил именно центр. Для реализации функций цифровой подписи используются "алгоритмы дайджестов" и алгоритмы, использующие Открытый Ключ.

Дайджест - это относительно короткое (16-40 байт) число с "контрольной суммой" сообщения. Алгоритмы, используемые для создания "дайджестов" таковы, что очень трудно создать 2 различных сообщения, которые имели бы одинаковый дайджест.

Для создания подписи сообщения, отправляющая его программа:

• вычисляет "дайджест" для сообщения;
• зашифровывает вычисленные дайджест свои Закрытым Ключом;
• добавляет зашифрованный дайджест к сообщению.

Сторона, получающая сообщение, использует Открытый Ключ отправителя (он должен быть известен получающей стороне) для расшифровки дайджеста сообщения, самостоятельно вычисляет дайджест и сравнивает вычисленный и зашифрованный дайджест. Если они совпадают, то сообщение не было изменено и действительно было отправлено стороной, обладающей правильным Закрытым Ключом.

В нашем примере со шпионом третья сторона не сможет подделать сообщение от Центра, потому она не знает Закрытого Ключа Центра. И если третья сторона зашифрует дайджест каким-нибудь другим Закрытым Ключом, то проверка подписи закончится неудачно, потому что шпион будет пытаться расшифровать дайджест при пои помощи Открытого Ключа Центра, а результат такой "расшифровки" не будет соответствовать вычисленному дайджесту сообщения.

Как методы шифрования, так и методы подписывания предполагают, что стороны могут свободно обмениваться информацией об Открытых Ключах. PKI снимает риск "кражи ключа": предполагается, что Открытый Ключ может быть известен всем (может быть "известен публично").
Но всегда существует другой риск - когда сторона получает Открытый Ключ, она должна быть уверенной, что этот ключ в действительности принадлежит тому, кому надо. В противном случае третья сторона может сгенерировать свою собственную пару Закрытый/Открытый Ключ и отправить в центр Открытый Ключ, притворившись, что этот Открытый Ключ принадлежит шпиону. Если центр не заметит эту подделку, то он будет использовать этот ключ для шифрования информации, передаваемой шпиону. Шпион будет не в состоянии прочитать её (она зашифрована неверным Открытым Ключом), но третья сторона, выпустившая эту пару ключей, сможет расшифровать информацию, так как она обладает соответствующим Закрытым Ключом.

В целях решения этой проблемы Открытые Ключи не распространяются в "сыром виде". Вместо этого, они распространяются встроенными в Сертификаты. Сертификат содержит следующие данные:

• "Тема" - имя стороны, которой принадлежит Сертификат.
• Открытый Ключ - Открытый Ключ стороны, указанной в поле "Тема".
• "Эмитент" - имя стороны, которая выпустила этот сертификат.
• Подпись - дайджест вышеуказанных данных, зашифрованный Закрытым Ключом Эмитента.

Сертификаты выпускаются Центром Сертификации - стороной, которой должны доверять все стороны. Все стороны должны знать Открытый Ключ Центра Сертификации. В современных приложениях для работы с Интернет (браузерах, почтовых программах и т.д.) имеется встроенный список Доверенных Центров Сертификации (включая VeriSign и другие подобные ей компании), а также в них встроены Открытые Ключи этих Доверенных Центров Сертификации.

По получении сертификата, получающая сторона может проверить, выпущен ли сертификат "доверенным центром сертификации": проверяется, является ли имя "эмитента" Сертификата одним из "Доверенных Центров Сертификации" и используется заранее известный Открытый Ключ этого Центра для проверки подписи Сертификата. Если подпись проверена, то сторона может доверять тому, что Открытый Ключ в Сертификате действительно принадлежит стороне, указанной в Теме Сертификата.

Очень часто используется Центр Сертификации - посредник. Например, корпорация может получить Сертификат, выданный Центром Сертификации, и затем она сама может выступать в роли Центра Сертификации, выпуская сертификаты для своих сотрудников. Для того, что бы сделать возможным проверку таких сертификатов третьей стороной, Сертификаты, выпущенные Центром Сертификации - Посредником должны отправляться вместе с собственным Сертификатом Центра Сертификации - Посредника. Получающая сторона сначала проверяет, что этот Сертификат действительно выпущен этим Центром-Посредником (используя Открытый Ключ из Сертификата для проверки подписи в Сертификате отправителя), а затем она проверяет, что Центр-Посредник является тем, кем он представляется (проверяется его Сертификат с использованием известного Открытого Ключа Доверенного Центра Сертификации).

Когда Закрытый Ключ помещается в ваши Установки Пользователя, он активируется. Веб Интерфейс Пользователя автоматически расшифровывает все сообщения, зашифрованные вашим Сертификатом/Закрытым Ключом, и вы можете отправлять зашифрованные и подписанные сообщения. Для того, что бы защитить важную информацию, ваш Закрытый ключ автоматически деактивируется ("блокируется") каждые 3 минуты. Если вы заканчиваете сессию работы в Веб Интерфейсе Пользователя, а затем входите на сервер снова, ваш Закрытый Ключ не будет автоматически активирован.

Для того, что бы снова активировать Закрытый Ключ, вам необходимо ввести Пароль Функций Защиты на любой из страниц Веб Интерфейса Пользователя CommuniGate Pro, на которой отображается панель Активирования S/MIME Ключа:

Сообщение, хранящееся в папке (или часть сообщения) может иметь цифровую подпись. Когда вы открываете такое сообщение, компонент Веб Интерфейс Пользователя автоматически проверяет целостность подписанной части. Он получает данные о Подписавших сообщение из Подписей и пытается проверить подписи всех тех, кто подписал это сообщение. Затем он показывает список подписавших, чьи подписи проверены и соответствуют содержанию сообщения:

Уважаемые Господа, 

Мы очень благодарны вам за ваше предложение. Мы принимаем его.

Искренне ваши, 
Образцовые Посылатели

Если подпись не может быть проверена, высвечивается сообщение об ошибке.

Для того, что бы Отправить подписанное сообщение, убедитесь, что ваш Закрытый Ключ разблокирован. Если он разблокирован, вы увидите флажок "Подписать" на странице Создания сообщения. Отметьте этот флажок для того, что бы подписать сообщение. Если вы отправляете сообщение с приложениями, то всё содержимое вашего сообщения, включая приложения, будет подписано вашим Закрытым Ключом и ваш Сертификат будет добавлен к подписи сообщения.

Получатели вашего Подписанного сообщения будут в состоянии проверить, что содержимое сообщения не было изменено, а также они смогут сохранить ваш Сертификат и использовать его впоследствии для отправки вам зашифрованных сообщений.

Для того, что бы Отправить зашифрованное сообщение, убедитесь, что ваш Закрытый Ключ разблокирован, все получатели сообщения включены в вашу Записную Книгу и что в Записной Книге имеются их сертификаты.

Если ваш Закрытый Ключ разблокирован, то на странице Создания сообщения вы увидите флажок Зашифровать. Отметьте этот флажок для того, что бы зашифровать сообщение. Если вы отправляете сообщение с приложениями, то всё содержимое вашего сообщения, включая приложения, будет зашифровано Открытыми Ключами получателей (полученными из Сертификатов) и вашим собственным Открытым Ключом. В результате, если копия зашифрованного сообщения сохраняется в вашей папке Sent, то вы сами сможете прочитать (расшифровать) его.

Если вы выберите обе опции Подписать и Зашифровать, то сообщение будет создано как Подписанное, а затем всё его содержимое (включая заголовки сообщения и вашу подпись) будет зашифровано.

Используйте настройку Методы Шифрования Веб Интерфейса Пользователя для указания "типа" шифрования.

Когда вы получаете зашифрованное сообщение, его содержимое не показывается:

Сначала вам необходимо активировать (разблокировать) ваш Закрытый Ключ. С разблокированным Закрытым Ключом модуль Веб Интерфейс Пользователя пытается расшифровывать вашим Закрытым Ключом все зашифрованные сообщения. Если он смог расшифровать сообщение, то показывается содержимое сообщения:

Зашифровано (40бит) Тема: Отчёт о проделанной работе От Кого: The Agent <agent@company.dom> Кому: The Center <center@company.dom> Юстас - Алексу За отчётный период отчитывался об отчётном периоде. Планирую закончить отчёт в следующем отчётном периоде. Искренне Ваш, Юстас.

Если вы захотите сохранить сообщение в папке в расшифрованном виде, нажмите на кнопку Расшифровать. Сервер попытается расшифровать зашифрованное сообщение. Если он сможет его расшифровать, то он сохранит его в вашей папке расшифрованным и удалит оригинальное зашифрованное сообщение.

Если вы получаете незашифрованное сообщение, то, возможно, вы захотите сохранить его в папке зашифрованным. Активируйте (разблокируйте) ваш Закрытый Ключ и нажмите на кнопку Зашифровать. Ваш Закрытый Ключ не используется для шифрования (используется Открытый Ключ из вашего Сертификата), так что разблокирование Закрытого Ключа необходимо только для того, что бы убедится, что вы будете в состоянии расшифровать сообщение после того, как оно было зашифровано.