摘 要：基于公鑰體系結(jié)構(gòu)（PKI）原理，設(shè)計(jì)了結(jié)合CA安全證書的Web Mail安全系統(tǒng)，并將PKI技術(shù)融入到系統(tǒng)各組成部分。一方面，利用智能卡安全身份認(rèn)證技術(shù)，提供了一種安全便捷的身份認(rèn)證模式；另一方面，應(yīng)用了動(dòng)態(tài)頁面關(guān)鍵信息提取技術(shù)，使得用戶數(shù)據(jù)在客戶端完成加解密操作，解決了公務(wù)郵件傳輸中的安全性和完整性問題。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)環(huán)境的原型驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
　　關(guān)鍵詞：電子郵件；PKI；安全身份認(rèn)證；關(guān)鍵信息加密

 　　電子郵件作為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最廣泛的信息交流工具，已深入普及到人們的日常生活和工作當(dāng)中。于是電子郵件的安全性日益成為互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)和整個(gè)社會(huì)關(guān)注的問題，如何實(shí)現(xiàn)安全且易用的電子郵件系統(tǒng)，成為安全電子郵件應(yīng)用的明確需求。
　　傳統(tǒng)電子郵件技術(shù)是一種安全性較差的信息傳輸技術(shù)。目前，因特網(wǎng)用戶所使用的絕大多數(shù)電子郵件系統(tǒng)中，基本沒有采取任何措施來保證電子郵件在網(wǎng)絡(luò)中安全傳送。電子郵件的內(nèi)容以明文的形式在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，使其面臨著被截獲、篡改、破壞的危險(xiǎn)。
　　我國安全電子郵件應(yīng)用的自主研究也在迅猛發(fā)展。服務(wù)提供商、產(chǎn)品廠商通過自己的努力，對(duì)安全電子郵件系統(tǒng)做出探索性的研制和推廣，并配合相關(guān)法規(guī)和制度不斷反饋和修訂，但都尚未形成公開的或權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)。為了解決應(yīng)用層郵件的安全問題，需要設(shè)計(jì)易用的企業(yè)級(jí)安全郵件系統(tǒng)，具有集中管理用戶證書并進(jìn)行后臺(tái)自動(dòng)數(shù)據(jù)安全處理的機(jī)制，同時(shí)做到靈活和易集成。
　　經(jīng)過廣泛的市場(chǎng)調(diào)研，基于非對(duì)稱密鑰加密理論，在傳統(tǒng)電子郵件系統(tǒng)中引入公共密鑰體系（PKI），通過CA安全認(rèn)證、數(shù)字簽名和信息加密技術(shù)（對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密）可以為電子郵件用戶提供以下安全服務(wù)：郵件發(fā)送方身份認(rèn)證、郵件內(nèi)容保密、郵件內(nèi)容完整、郵件內(nèi)容不可否認(rèn)，從而實(shí)現(xiàn)安全易用的電子郵件系統(tǒng)[1]。
1 安全Web Mail系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
　　安全Web Mail系統(tǒng)總體分為4層，由基礎(chǔ)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層和客戶層組成，提供統(tǒng)一的整體服務(wù)，如圖1所示。底層是基礎(chǔ)層，提供整體系統(tǒng)的后臺(tái)基礎(chǔ)服務(wù)，包括標(biāo)準(zhǔn)電子郵件服務(wù)系統(tǒng)及其管理用戶信息的附屬目錄服務(wù)系統(tǒng)、CA證書服務(wù)系統(tǒng)。平臺(tái)層位于基礎(chǔ)層之上，包括Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，符合Internet3層應(yīng)用部署架構(gòu)，為上層應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，為客戶端提供訪問接入響應(yīng)。應(yīng)用層位于平臺(tái)層之上，包含安全身份認(rèn)證系統(tǒng)、網(wǎng)上證書受理系統(tǒng)、Web Mail系統(tǒng)以及企業(yè)用戶地址樹、系統(tǒng)后臺(tái)管理、單點(diǎn)登錄接口等應(yīng)用服務(wù)，實(shí)現(xiàn)證書受理、身份認(rèn)證、信息加解密、用戶管理和系統(tǒng)接口等各項(xiàng)安全Web Mail郵件功能。最上層是客戶層，包括客戶端瀏覽器及插件、用于安全認(rèn)證的USB接口智能密鑰棒。

2 安全身份認(rèn)證技術(shù)
2.1  身份認(rèn)證安全設(shè)計(jì)
　　安全Web Mail郵件系統(tǒng)認(rèn)證包括4個(gè)部分，即私鑰簽名、證書驗(yàn)證、證書檢測(cè)、身份確認(rèn)，主要完成對(duì)擁有證書的用戶進(jìn)行身份認(rèn)證的功能。
　　每個(gè)用戶擁有唯一一個(gè)密鑰棒，其中存儲(chǔ)代表用戶身份的數(shù)字證書和私鑰，用戶登錄系統(tǒng)時(shí)，在客戶端USB口插入智能密鑰棒，與遠(yuǎn)程身份認(rèn)證服務(wù)器通訊，由認(rèn)證服務(wù)器驗(yàn)證用戶的數(shù)字簽名完成對(duì)用戶身份的認(rèn)證，并得到用戶的身份以及系統(tǒng)的授權(quán)信息[2-3]。采用智能密鑰棒進(jìn)行身份認(rèn)證，很好地結(jié)合了PKI體系和智能卡設(shè)備，使PKI體系具有了“移動(dòng)”特征[4]。
　　設(shè)計(jì)中采用RSA＋SHA1作為安全Web Mail系統(tǒng)中身份認(rèn)證的簽名算法，采用RSA作為數(shù)字信封的非對(duì)稱加密算法，采用國密標(biāo)準(zhǔn)的SDBI作為HASH算法[5]。
2.2  智能卡協(xié)調(diào)管理器
　　智能卡作為數(shù)字證書存儲(chǔ)介質(zhì)，遵循國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(PKCS11)。為了屏蔽各類智能卡的差異，簡化應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)并增強(qiáng)系統(tǒng)的通用性，在原有各類智能卡接口函數(shù)的基礎(chǔ)上，推出CA系統(tǒng)智能卡協(xié)調(diào)管理器，統(tǒng)一了各個(gè)類型智能卡的接口。
　　智能卡協(xié)調(diào)管理器主要分為3部分：上層應(yīng)用調(diào)用的組件、Windows智能卡資源管理接口和智能卡驅(qū)動(dòng)程序。智能卡協(xié)調(diào)管理器就是中間調(diào)節(jié)作用的抽象層。智能卡協(xié)調(diào)管理器模型將智能卡廠商提供的應(yīng)用接口與智能卡應(yīng)用程序使用的接口隔離開。智能卡廠商提供的驅(qū)動(dòng)程序發(fā)生變化或更新，對(duì)上層的智能卡應(yīng)用程序沒有影響。
3  動(dòng)態(tài)頁面關(guān)鍵信息提取技術(shù)
3.1  HTTP數(shù)據(jù)的獲取技術(shù)
　　IE就是一個(gè)包含許多其他COM組件的較大COM組件，可以訪問已經(jīng)運(yùn)行的IE實(shí)例，并從應(yīng)用程序中獲得對(duì)IE的控制。
　　對(duì)一個(gè)與其客戶通信的COM對(duì)象來說，該對(duì)象必須支持一個(gè)或多個(gè)發(fā)出接口，支持發(fā)出接口的COM對(duì)象稱作可連接對(duì)象。要想有資格成為可連接對(duì)象，就必須實(shí)現(xiàn)Iconnection Point Container接口。發(fā)出接口實(shí)際上由客戶端來執(zhí)行，并通過連接點(diǎn)插入COM對(duì)象。每次啟動(dòng)新實(shí)例時(shí)，IE都會(huì)加載瀏覽器幫助者對(duì)象（BHO）所指定的一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL），而此DLL能有效地與IE進(jìn)行連接，獲知IE正在激發(fā)的事件。對(duì)于BHO下的每個(gè)CLSID，IE在與瀏覽器相同的進(jìn)程空間調(diào)用CoCreateInstance，啟動(dòng)BHO實(shí)例。如果BHO注冊(cè)了它的CLSID并執(zhí)行了IobjectWithSit接口，那么IE就啟動(dòng)BHO并傳遞指向IE的IwebBrowser接口指針，通過該接口指針，就能控制和接收來自IE的事件。
3.2  Web頁面關(guān)鍵信息提取技術(shù)
　　關(guān)鍵信息標(biāo)記語言是對(duì)HTML的擴(kuò)充。HTML腳本語言可以分為表現(xiàn)式語言和內(nèi)容式語言。表現(xiàn)式語言主要完成顯示功能，如表格的標(biāo)記