資訊與網路安全技術：第三章 現代公開鑰匙系統  上一頁    

 

3-7 公鑰系統之應用

早期 Diffie-Hellman 提出公開鑰匙系統的概念時，所考慮的是如何解決網路文件認證的問題，就是所謂的『數位簽章』。公鑰密碼學經過幾年的發展之後，慢慢建立了公信力，其安全性已漸漸受到大眾的信賴。

使用公開鑰匙系統有兩件重要的現象必須特別注意：(1) 加密與解密的運算量非常龐大；(2) 公開鑰匙必須長時間的暴露。其中最重要的是第二個現象，攻擊者可嘗試利用公開鑰匙加密後的密文，來尋找出私有鑰匙；或者直接由私有鑰匙所加密的密文，找出私有鑰匙（採用選擇明文）；最基本的方法即是利用暴力攻擊法。因此，勢必增加鑰匙長度才能延長暴力攻擊的破解時間，另一方面，也可以增加演算法複雜度來增加破解計算的時間。一般情況為了增加公開鑰匙的安全性，則利用私有鑰匙加密的訊息越短越安全；另一方面，雖然利用公開鑰匙加密的密文較不會有安全性的問題，但因運算量較大，並不利於大量資料的處理。由此可見，利用公開鑰匙系統也會有某些侷限的範圍，我們將它的主要功能歸類如下：

    •  加密 / 解密：傳送者利用接收者的公開鑰匙加密；接收者再利用自己的私有鑰匙解密。以密碼學的觀點來講，此為提供傳輸資料的『隱密性』或『安全性』功能。但其計算量較大，對於大量資料加密或解密需要較長的編碼時間，因此較不適合於運用於隱密性傳輸，一般較常使用於『會議鑰匙』或『秘密鑰匙』等較短資料傳輸上。

    •  數位簽章：傳送者利用自己的私有鑰匙加密，接收者再利用傳送者的公開鑰匙來解密，以密碼學的觀點來講，是提供傳輸資料的『確認性』。至於如何產生數位簽章的訊息，我們在第七章有更詳細的介紹。

    •  鑰匙交換：通訊雙方利用公鑰密碼演算法，可共同製造一把秘密分享的『會議鑰匙』。

圖 3-7(a) 主要說明上述前面兩項的功能。假設發送端（A）與接收端（B）分別擁有一對鑰匙 {KUa, KRa} 與 {KUb, KRb}，並且雙方彼此知道對方的公開鑰匙（KUa與 KUb）。隱密性傳輸功能如圖 4-2 (a) 所示，發送端用接收端的公開鑰匙（KUb）向資料加密，接收端再用自己的私有鑰匙（KRb）解密，盜取者因沒有接收端的私有鑰匙，所以無法觀察出資料的內容。

圖 3-7 公開鑰匙系統的功能

圖 3-7 (b) 為數位簽章功能。發送者將訊息經過雜湊函數（第五章介紹）計算後，得到一個雜湊碼，再利用自己的私有鑰匙（KRa）加密，同時將加密後的簽章碼附加於訊息後面一起傳送給接收端，接收端收到訊息後，利用同樣的雜湊函數計算出另一個雜湊碼，同時也利用對方的公開鑰匙（KUa）向所收到的簽章碼解密，便可得到對方所送的雜湊碼。如果兩者相同的話，表示訊息的確是由發送端所傳送，且未遭受竄改，如此便是確認性功能。圖 3-7 (c) 為數位簽章附加隱密性功能，表示訊息傳輸之前先利用接收端的公開鑰匙（KUb）加密，所以唯有接收端的私有鑰匙（KRb）才可以解密，如此便可以增加隱密性的功能。當然還有許多運作方式，本書將會陸續介紹到。

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