龔茜茹

摘 要： 由于電子郵件廠商大都將電子郵件的運(yùn)營轉(zhuǎn)為免費(fèi)模式，愈來愈多的安全隱患與用戶不斷提高的安全需求形成了很大的矛盾。文章對郵件使用過程中的諸多安全問題以及身份認(rèn)證過程進(jìn)行了分析，論證了其中存在的安全隱患。提出了采用安全登錄控件來防范客戶端入侵；SSL安全協(xié)議保證傳輸過程安全；采用時間戳來防范重放登錄攻擊；采用有仲裁的雙向數(shù)字簽名系統(tǒng)進(jìn)行身份認(rèn)證的電子郵件登錄模型等。從郵件收發(fā)的各個環(huán)節(jié)，進(jìn)行了有效的安全設(shè)計。

關(guān)鍵詞： 電子郵件； 系統(tǒng)； 缺陷； 安全； 登錄模型

中圖分類號：TP316.81 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）07-21-03

0 引言

電子郵件是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)應(yīng)用之一。近年來，由于對電子數(shù)據(jù)的認(rèn)可度不斷提高，在企業(yè)合同交換、文件傳輸中，電子郵件所扮演的角色越來越重要。但是，由于大多數(shù)電子郵件廠商轉(zhuǎn)為免費(fèi)，對面臨的安全隱患重視不夠，造成安全投入不足，其安全水平大都停留到05-06年的水平。因此，電子郵件系統(tǒng)整體安全不容忽視。

早期的郵件服務(wù)器由于安全措施有限，暴力破解曾經(jīng)風(fēng)行一時。暴力破解密碼，就是使用某種暴力破解軟件，一個接一個地窮舉，直到試驗出正確的密碼，破解成功。為了提高破解成功率，通常配合密碼字典使用?，F(xiàn)在的郵件系統(tǒng)，已經(jīng)對這種攻擊手段進(jìn)行了充分的預(yù)防。郵件廠商可以對每個IP設(shè)置合理的登錄次數(shù)、每個賬戶設(shè)置合理的登錄次數(shù)，再加上驗證碼等措施。這些措施能夠有效地對付暴力破解。

1 郵件登錄傳輸過程分析

對于電子郵件賬戶信息的傳輸，大體分為明文傳輸、口令加密傳輸、SSL安全傳輸。

1.1 明文傳輸

所謂的明文傳輸，就是在互聯(lián)網(wǎng)上傳送信息的時候，使用標(biāo)準(zhǔn)的http協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中傳送。這種協(xié)議僅僅進(jìn)行簡單的編碼轉(zhuǎn)換，對賬戶的任何信息都不進(jìn)行加密。因此，在互聯(lián)網(wǎng)傳輸信息的任意環(huán)節(jié)，都很容易被傳輸環(huán)節(jié)的人員所截獲。這種傳輸方式被多數(shù)廠商廣泛采用。

1.2 口令加密傳輸

所謂的口令加密傳輸，就是在客戶端網(wǎng)頁使用Javascript等技術(shù)，使用單向加密算法[1]，對發(fā)送的密碼進(jìn)行加密之后的傳輸。由于使用成熟的單向加密算法，所以我們無法通過這行字符得到真正的密碼。這樣，即使在傳輸過程中捕獲了用戶名和加密后的口令，但是由于口令無法破解，因此無法直接登錄郵箱。雅虎等郵箱采用的是這種技術(shù)。

1.3 SSL安全傳輸

SSL是一種成熟、可靠的郵箱安全技術(shù)，能夠最有效地保護(hù)用戶的機(jī)密信息，徹底杜絕從瀏覽器到服務(wù)器之間密碼被非法竊取和篡改的技術(shù)。由于這種技術(shù)對傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)都進(jìn)行了加密，因此，我們無法截獲賬戶信息。Gmail郵件采用的就是這種技術(shù)。

2 郵件登錄攻擊驗證

2.1 郵件明文傳輸?shù)牟东@

明文傳輸很容易捕獲，使用普通的嗅探軟件即可完成[2]，如Wireshark、Sniffer、HttpWatch，如果在無線網(wǎng)絡(luò)中使用，要使用無線Sniffer軟件如WinAircrackPack等。這里推薦使用HttpWatch，HttpWatch作為IE的一個插件，主要的功能就是對通過瀏覽器發(fā)送的http請求進(jìn)行監(jiān)控和分析，和網(wǎng)關(guān)的捕獲信息一樣，又可以不需要網(wǎng)關(guān)的配合在本地進(jìn)行。HttpWatch專門捕獲http請求，能夠極大減輕數(shù)據(jù)分析工作量，當(dāng)捕獲到數(shù)據(jù)之后，單擊POST Data選項卡就可以看到用戶名和密碼。如圖1所示。

從圖1中可以看出，用戶名、密碼等信息在HttpWatch中被暴露得一清二楚，沒有什么秘密可言。

2.2 口令加密賬戶攻擊

使用口令加密賬戶后，捕獲到的內(nèi)容如圖2所示。

從圖2中可以看出，用戶名很容易辨別，但是密碼變成了一行無法讀懂的字符，因此無法登錄。

2.3 重放攻擊

假設(shè)X為客戶端，X加密后的口令消息為EKUy（[MX]。在上面的傳輸過程中，我們捕獲了EKUy（[MX]），由于每個用戶的EKUy（[MX]）為固定值?？梢允褂霉ぞ邔︵]件系統(tǒng)第二次發(fā)送EKUy（[MX]），用來欺騙系統(tǒng)，實現(xiàn)登錄。

在前面的案例中，在IE瀏覽器中打開雅虎網(wǎng)站，輸入捕獲到的用戶名，密碼任意取，不要單擊登錄；然后單擊Paros的Trap，選擇Trap request，接著將EKUy（[MX]）替換為以POST開頭的請求頭部分和以TPL_username開頭的主體部分。即可使用重放攻擊登錄雅虎郵箱。

2.4 SSL安全傳輸?shù)牟东@

對于SSL安全傳輸來說，傳輸過程相對比較安全。但是，客戶端本身的安全不容忽略，如果在客戶端中安裝鍵盤記錄工具木馬，賬戶信息很容易被竊取。鍵盤記錄在系統(tǒng)中使用全局鍵盤鉤子，記錄用戶的按鍵操作，并根據(jù)用戶窗口的標(biāo)題來確定是否為感興趣的信息。如果為感興趣的信息，木馬可以將信息發(fā)送到指定的郵箱。

3 電子郵件安全登錄模型的重構(gòu)

3.1 客戶端設(shè)計

為了防止客戶端木馬，可以采用ActiveX安全輸入控件，控件采用虛擬鍵盤等手段，來保護(hù)輸入不被鍵盤記錄和偽造的系統(tǒng)消息獲取。目前，大型的電子商務(wù)網(wǎng)站，如工商銀行，淘寶等，都采用了安全控件來防止客戶端木馬[3]。

3.2 傳輸過程的安全技術(shù)

SSL是一種成熟、可靠的郵箱安全技術(shù)，它已被廣泛地用于Web瀏覽器與服務(wù)器之間的身份認(rèn)證和加密數(shù)據(jù)傳輸[4]。SSL協(xié)議位于TCP/IP協(xié)議與應(yīng)用層協(xié)議之間，可以為應(yīng)用層傳輸提供透明支持。SSL協(xié)議成本低，安全性好，因此，這種協(xié)議應(yīng)該作為郵箱首選安全技術(shù)。

3.3 重放攻擊的防范

為應(yīng)付重放攻擊，應(yīng)該在電子郵件協(xié)商的時候加入時間戳或者特殊的隨機(jī)數(shù)。T.Burrows等人于1989年提出一種基于單鑰體制的協(xié)議Yahalom協(xié)議[5]。在可信賴第三方的參與下，它實現(xiàn)兩個主體，之間建立會話密鑰的任務(wù)，而且不使用時間戳。當(dāng)整個過程無可信賴的第三方參與時，可以使用時間戳。

系統(tǒng)可以采用有仲裁的雙向數(shù)字簽名系統(tǒng)。假定客戶端為X，網(wǎng)站為Y，MX為電子郵件賬戶信息，EKUx為X的公開密鑰，EKRx為X的私鑰，EKUy為Y的公開密鑰，EKRy為Y的私鑰，，T為時間戳。具體過程如下：

X->Y |EKRx[EKUy（EKRx[MX]） T]

當(dāng)發(fā)送電子郵件賬戶信息MX的時候，第一步是用Y的公鑰對MX進(jìn)行加密，Y的公鑰可以從網(wǎng)站上直接取得；第二步在生產(chǎn)的消息上添加時間戳；第三步使用X的私鑰EKRx對消息進(jìn)行加密，形成一個經(jīng)過簽名且保密的消息。這個信息捕獲之后，如果沒有Y的公鑰，將無法解讀。

網(wǎng)站Y在收到賬戶信息以后，先用KUx解密，得到X的信息和時間戳，此時，如果連續(xù)收到相同的時間戳，則認(rèn)為發(fā)生了重放攻擊，系統(tǒng)將拒絕本次登錄；如果正常，則使用私鑰EKRy解密后登錄系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

本文所述電子郵件安全登錄模型，從客戶端、傳輸過程、身份認(rèn)證過程、防止重放攻擊等方面，作了有效的防范，能夠有效抵抗已知的攻擊。

如果主流電子郵件系統(tǒng)采用該登錄模型的身份認(rèn)證系統(tǒng)，結(jié)合使用客戶端安全控件進(jìn)行防范，其安全水平將大大提高。同時也期待相關(guān)部門對電子郵件系統(tǒng)的安全性作一個總體的評估，盡快將其升級為安全的電子郵件系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

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[3] KeithJ.Albert. Field-Deployable Sniffer for 2，4-Dinitrotoluene Detection[D]. Environ. Sci. Technol，2001.35（15）：3193-3200

[4] 卿斯?jié)h.安全協(xié)議20年研究進(jìn)展[J].軟件學(xué)報，2003.14（10）：1740-1749

[5] 王正才.抗重放攻擊認(rèn)證協(xié)議的設(shè)計原則和方法研究[J].計算機(jī)工程與設(shè)計，2008.20（29）：5163-5165