应用安全（PGP为例）

应用安全不是简单的“加和”，要多多关注“应用”与“安全”的交集

PGP

什么是PGP

Pretty Good Privacy，安全邮件系统，由菲利普·齐默曼（Philip R. Zimmermann）开发

PGP算法中涉及到的符号

保密与验证的结合

发送者先用自己的私钥签名，然后用会话密钥加密消息，再用接收者的公钥加密会话密钥。

压缩位置的选择

压缩：ZIP
- 压缩有利于在电子邮件传输和存储时节省空间
邮件兼容性：Radix-64
- PGP提供把原始8位二进制流转换成可打印ASCII字符的服务
- 采用Radix-64转换，每三个字节的二进制数据为一组映射成四个ASCII字符，附加CRC校验
  - 报文长度增加了33%
数据分段
- 电子邮件工具限制了消息的最大长度，超过这个长度必须分段
- PGP自动将长消息分段使之可以通过电子邮件发送，分段在所有操作之后进行，包括基数64转换
- 接收方剥去所有电子邮件头，按步骤重新组装
PGP消息的组成：会话密钥 + 签名 + 消息
总结：PGP的一般过程

发送方接收方

四种密钥：公钥、私钥、一次性会话传统密钥、基于口令短语的传统密钥
- 公钥和私钥：需要某种手段来标识，可能有多个公/私密钥对
- 会话密钥：复杂的随机密钥生成算法
  - 以保证一定的真随机性
密钥标识符：KeyID（PGP采用公钥低64位）
- 如何确认是哪一个公钥加密会话密钥
  - 将公钥一起传送
  - 将标识符与公钥关联，即用户ID和密钥ID标识一个密钥
- PGP消息中包括两个KeyID，分别提供保密与认证功能。
PGP密钥管理方案：密钥环
私钥环公钥环
- 存储本节点拥有的公钥/私钥对
- 包括时间戳、KeyID、公钥、私钥、UserID
- 私钥保存：口令短语散列码的一部分作为密钥加密私钥
- 存储本节点所知道的其他用户的公钥
- 包括时间戳、KeyID、公钥、对所有者信任度、用户ID、密钥合法度、签名、对签名者信任度
- 用户ID：公钥拥有者，同KeyID一起可作为索引

总结：带有密钥环管理的PGP过程

发送方接收方

解密
- PGP用消息的会话密钥部分中的KeyID作为索引，从私钥环中获取私钥
- PGP提示输入口令短语，恢复私钥
- PGP恢复会话密钥，并解密消息
验证
- PGP用消息的签名部分中的KeyID作为索引，从公钥环中获取发送者的公钥
- PGP恢复被传输过来的消息摘要
- PGP对于接收到的消息作摘要，并与上一步的结果作比较

由于PGP重在广泛地在正式或非正式环境下的应用，所以它没有建立严格的公钥管理模式
带来的问题：
- 私钥泄漏后果严重
- 公钥环包含的公钥可能是错误的，可以通过以下方式解决：
  - 物理上得到B的公钥。可靠，但有一定局限性
  - 通过电话验证公钥
  - 从双方都信任的个体D处获得B的公钥
  - 从一个信任的CA中心得到B的公钥
信任模型
- Key legitimacy field：合法性或者有效性，表明PGP对“此用户公钥是合法的”的信任程度；信任级别越高，这个userID与该公钥的绑定越强。这个字段是由PGP计算的。
- 每一个公钥项都有一个或者多个签名，这是公钥环主人收集到的、能够认证该公钥项的签名。每一个签名与一个signature trust field关联，表明这个PGP用户对“签名人对公钥签名”的信任程度。Key legitimacy field 是由多个signeture trust field导出的。
- Owner trust field：表明该公钥被用于签名其它公钥证书时的信任程度。这个信任程度是由用户给出的
公钥注销：由私钥主人签发密钥注销证书，传播越快越好