CN100558034C - 一种基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法 - Google Patents

Abstract

一种基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法，包括：用户向密码中心以代表自己身份的、合法、有效标识申请注册，用户用私钥和客户软件对邮件签名、发送邮件，用户收到邮件后，判断是否是带签名的邮件，如果验证签名成功，该邮件将作为有效邮件处理而不进行邮件过滤。由于使用了基于标识的密码技术，免去了签名、验签的证书验证过程，从而能够支持海量用户，具有方法简单、易于实施、工作准确、可靠、效率高、便于大面积推广等优点。

Description

一种基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法

技术领域

本发明属于网络技术领域，具体地说是一种基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法。

背景技术

随着互联网的发展，电子邮件系统已经成为人们重要的通信工具。由此也产生了许多的问题，其中一个严重的问题是垃圾邮件的泛滥。由于互联网中广泛使用的邮件传输协议在设计上有先天的不足，对发件人无强的身份认证，使得垃圾邮件发送人可以较容易地冒充他人邮件地址发送大量的邮件，而同时逃避责任。为了解决垃圾邮件的问题，现有多种技术中，使用比较广泛的有：

1.过滤器：通过缺省规则，用户设置过滤规则，从用户行为学习规则等方式，建立过滤规则库，从而对收到邮件按照规则进行分类为垃圾邮件和非垃圾邮件。

2.IP黑名单：不接受来自黑名单上的IP地址发送的邮件。

3.IP白名单：只接受来自白名单上的IP地址发送的邮件。

由于电子邮件内容、形式的多样性和每日不断出现的新的网站和服务商，采用以上技术的垃圾邮件过滤技术都不可能实现完全正确的邮件分类。从而使得一些有用的电子邮件被作为垃圾邮件过滤掉了。

由于电子邮件的可靠送达对许多公司的业务至关重要，现有了一种新的解决方案：在通过某种形式的用户认证后，被认证的邮件将保证不会被作为垃圾邮件处理，而是确保发送到指定接收用户邮箱。最可靠的用户认证方式是基于密码签名的方法。发送用户对邮件进行签名，当系统验证合法用户的有效签名后，邮件将作为正常邮件处理而不进行邮件过滤。现有的这类系统都采用传统的基于PKI的密码签名方案，如YAHOO和AOL使用的GOODMAIL系统。

采用传统的基于PKI的密码系统有以下缺点：

各个用户需要申请证书。传统的基于PKI的密码体系需要拥有公私钥对的用户向证书中心申请一个证书。他人要验证某个用户的签名时需要先验证该用户的证书的合法性，从而保证用户和公私钥对之间关系的真实性。当用户量巨大时，这将是繁重而费时的操作。

由于采用证书的方式，使得收件人自己验证签名邮件的合法性(涉及步骤包括获取发件人的证书，验证证书的合法性以及验证签名)有困难，而要依赖邮件服务提供方帮助其验证收到邮件的合法性。

为了解决传统的基于PKI的密码系统的缺点，在1984年以色列科学家Shamir提出了基于标识的密码系统的概念(IBC)。在基于标识的密码系统中，每个实体具有一个标识。该标识可以是任何有意义的字符串。但和传统的基于PKI的密码系统最大的不同是，在基于标识的密码系统中，实体的标识本身就是实体的公开密钥。由于标识本身就是实体的公钥，这类系统就不再依赖证书和证书管理系统如PKI，从而极大地简化了管理密码系统的复杂性。基于标识的数字签名与验证过程如下：

·密码中心生成系统参数(包括公开的系统参数和主密钥)。

·用户申请密码服务。用户向密码中心认证自己后，密码中心用公开的系统参数，主密钥和用户标识计算并分发对应于用户标识的签名私钥。

·发送方用(从密码中心获取的)签名私钥与系统参数对需要签名的消息进行签名运算取得数字签名。发送方将被签名消息与数字签名一起发送给接收方；

·接收方验证签名。即用发送方的标识，系统参数和声明的被签名消息验证发送方的签名。

当密码中心是诚实时，如果接收方对发方数字签名验证成功，就可以说明以下实质性的问题：

(1)该电子文件确实是由签名者的发方所发出的，电子文件来源于该发送者。

(2)接收方收到的电子文件在传输中没有被篡改，保持了数据的完整性，因为，签署后对电子签名的任何改动都能够被发现。

以上均可参见现有技术1 ISO.Information technology-Security techniques-Digital signatures with appendix-Part3：Discrete logarithm based mechanisms.IS0-14888-3.

发明内容

本发明的目的在于针对邮件发送方提供一种高效的用户身份认证方法，进而实现邮件可靠分类传达，该方法能简单高效并可靠地解决邮件发送方的身份认证问题。进而解决一类邮件的准确分类传递问题。

本发明的目的是通过采用基于标识的密码技术实现的，其核心思想是将基于标识的密码技术应用于电子邮件分类领域。包括以下组成部分：第一用户申请服务过程；第二签名发送邮件过程；第三签名验证/邮件分类过程；还可以包括，第四标识黑名单的更新过程。系统有三个基本组成部分：密码中心，客户端签名扩展，邮件服务器验证签名扩展。密码中心根据选择的标识签名算法生成系统参数，包括主密钥。该过程与具体选择的标识签名算法有关(示例见具体实施部分)。客户(包括两类客户：个人用户和用户代理)向密码中心进行身份认证。该过程(1)明确用户使用的基本标识；(2)验证用户确实拥有该标识；(3)生成对应用户标识的私钥；(4)用户安装私钥和客户端签名扩展软件。具体过程见下面的用户申请服务过程。客户申请服务成功后，即可用获得的私钥和签名软件发送签名的邮件(具体过程见下面的签名发送邮件过程)。邮件服务器在接收用户的邮件时，如果邮件有签名则使用服务器验证签名扩展软件(该软件可从密码中心网站公开下载)验证签名。如果签名有效，则认为该邮件不是普通邮件，因而将该邮件直接放置到用户的收件箱。如果邮件签名无效或无签名，则邮件将进入邮件过滤程序进行过滤，其分类结果取决于过滤规则，具有不确定性(可被分类为正常邮件，也可能被判定为垃圾邮件)。通过该发明的实施，用户使用申请的服务发送的邮件将被准确地分类为有效邮件，将被确保放置到接收用户的收件箱中，而不会被作为垃圾邮件处理。

本发明的技术方案具体包括：用户申请服务过程；签名发送邮件过程；签名验证/邮件分类过程；其特征在于：

1)用户申请服务过程

①用户向密码中心以代表自己身份的、合法、有效标识申请注册，所说的密码中心为基于标识技术的密码中心，

②密码中心对用户的申请进行认证，确定其提供的标识合法、有效后，将该标识作为该用户的基本标识，

③用户认证通过后，密码中心确定该用户完整的用户标识，包括至少三个部分：密码中心系统标识、认证时使用的基本标识和服务有效期限，

④密码中心根据选择的标识签名算法和系统参数生成对应用户完整标识的私钥并向用户提供客户软件，

⑤用户将密码中心提供的私钥和客户软件安装到计算机上，

2)签名发送邮件过程

①确定要签名的内容信息，

②通过密码中心提供的用户私钥和客户软件中设定的签名算法，对要签名的信息生成签名，

③组装带签名的邮件，在邮件中至少要添加签名用户的完整标识和包括被签名内容确定方法，签名算法和签名结果在内的签名信息，然后发送邮件，

3)签名验证/邮件分类过程

用户收到邮件后，判断是否是带签名的邮件，对有签名的邮件进行如下处理：

①获取签名用户的完整标识和签名信息，

②验证服务有效期限，如果服务有效期到期，则不验证签名，而以未签名邮件方式对待该邮件，

③确定被签名内容，并采用基于标识的密码技术验证签名，

④如果验证签名成功，该邮件将作为有效邮件处理而不进行邮件过滤。

本发明的用户，包括个人用户和邮件服务提供商，收到邮件后，个人用户的客户软件或邮件服务器的服务扩展软件，均可以判断是否是带签名的邮件；邮件服务商并不一定要申请私钥才能使用这个服务的部分功能，邮件服务商只需要下载安装邮件服务器验证签名扩展软件(这是公开可下载的)后，就可以验证邮件的基于标识的签名。

本发明的进一步特征在于对有签名的邮件进行处理时，验证该签名用户标识是否在标识黑名单中，如在黑名单中，则作为垃圾邮件处理。

本发明进一步特征还在于对不带签名的邮件、超过服务有效期的邮件、签名有效性未通过验证的邮件，按照普通邮件进行邮件过滤处理。

本发明还可以包括标识黑名单的更新过程：

1)用户认为某封通过签名认证的邮件为垃圾邮件，将整封邮件发送到密码中心，举报该邮件，

2)密码中心验证被举报邮件的签名的真实性后，并按照规则决定是否将签名用户标识列入黑名单。

概括地说，本发明是通过采用标识密码技术实现大用户量的邮件发送方认证，从而实现一类邮件的准确分类，近而实现对该类邮件的可靠传递。由于使用了基于标识的密码技术，免去了签名、验签的证书验证过程，免去了传统PKI技术所需要的巨大花费和复杂管理，从而能够支持海量用户，具有方法简单、易于实施、工作准确、可靠、效率高、便于大面积推广等优点。

附图说明

本发明有如下附图

图1系统结构示意图

图2签名发送邮件过程示意图

图3签名验证/邮件分类过程示意图

图4用户软件程序示意图

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的核心是使用基于标识的密码技术，对信息发送、信息代理、信息接受实现基于一定规则的签名和验签，从而能够对信息实现明确有效的分类确认。由于使用了基于标识的密码技术，免去了验签的证书验证过程，免去了传统PKI技术所需要的巨大花费和复杂管理，从而能够支持海量用户，而且简单、易用、准确、高效，便于大面积推广。

本发明的系统构成参见图1。

本发明所说的用户，既可以是发件人，也可以是收件人，还可以是代理方，包括个人、公司、团体、ISP等，同时用户包括防病毒软件供应商(比如瑞星、诺盾等)。

本发明的方法包括：

1)用户申请服务过程

A.用户认证。系统支持两类用户，即有两种不同的认证方式：

●个人用户：个人将签名从自己拥有的邮箱地址发送的邮件。该类用户使用邮箱地址作为基本部分标识。该类用户的申请先要进行用户的认证，以确定其对声明邮箱的拥有权，可以是任何认证方法，只要能确认该用户拥有该邮箱地址(比如，可以采用“一种基于标识的密码技术的公共网络安全通信服务用户身份的认证方法”(专利号200510077335.4)进行认证)。

●签名代理用户：该类用户可签名其他委托人发送的邮件。该类用户可以使用约定的字符串如公司名，服务器名，IP地址等作为基本标识(不局限于某个邮箱地址)。该类用户可以使用更强的认证方式：如书面合同，电子合同等。

B.当用户通过用户认证后，确定完整的用户标识。完整的用户标识包括至少三个部分：系统标识(该标识可以唯一确定密码中心的系统参数)，在认证步骤A中使用的基本标识和服务有效期限。服务有效期至少包括服务的到期时间，一般还包括开始时间。完整用户标识还可包括其他信息，如国家名，城市名，公司名，部门名，姓名，身份证号码等信息。

C.生成对应用户完整标识的私钥。生成私钥方法决定于具体的标识签名算法，如可用现有技术1所述的算法及方法。

D.用户获取并安装私钥。私钥的获取和认证的方法有关。如果采用“一种基于标识的密码技术的公共网络安全通信服务用户身份的认证方法”中的认证方法，则私钥由用户在认证时设置的保护口令加密后，用户从密码中心的网站上下载并安装。如果采用人工验证，则私钥可以使用USB钥匙等物理介质人工安全传递。

E.用户获取并安装客户软件。客户软件可以从密码中心的网站公开下载。客户软件至少包括邮件签名功能，参见图4。

2)签名发送邮件过程，参见图2

A.确定签名内容。用户可以签名整封邮件，也可以签名邮件的某些部分：如基本信头加信体的前512字节。

B.使用安装的私钥和客户软件中的签名算法生成签名。系统不局限于某种标识签名算法，如可用现有技术1所述的算法及方法。

C.组装带签名的邮件。邮件中至少需要添加两条信息：1)用户的完整标识(至少三个部分：系统标识，在认证步骤使用的标识和服务有效期限)；2)签名信息(包括被签名内容确定方法，签名算法和签名结果)。将这些信息和邮件原文一起组装发送，可以有多种组装方式，比如以扩展的邮件头域方式组装发送。

3)签名验证/邮件分类过程，参见图3

A.对无签名的邮件，以正常过滤方式分类处理。对有签名邮件：

B.获取签名用户的完整标识和签名信息。

C.验证标识是否在标识黑名单中。该黑名单主要是用于防止某些申请服务通过认证的用户，以带认证的方式发送垃圾邮件给其他用户。该黑名单的维护见操作：标识黑名单更新过程。

D.验证服务有效期限，如果服务有效期到期，则不验证签名，而以未签名邮件方式对待该邮件，进入正常过滤方式分类处理。

E.确定签名内容。

F.验证签名。由于采用基于标识的密码技术，无证书验证过程，从而加快签名验证过程，进而支持海量用户。

G.如果验证签名成功，则以有效邮件对待，不进入过滤程序。如果签名验证失败，则记录日志。

4)标识黑名单的更新过程。维护标识黑名单主要是为了防止个别用户通过申请邮件认证及可靠分类传递服务来发送垃圾邮件

A.如果用户认为某封通过签名认证的邮件为垃圾邮件，则将举报该邮件(发送整封邮件到提供服务的密码中心指定位置来举报发件人)。

B.密码中心验证被举报邮件的签名的真实性后，并按照规则决定是否将签名用户标识列入黑名单。

以下是本发明的一个具体实施例：

本发明的密码中心是采用基于标识的密码技术建立的，(1)要确定使用标识签名算法，如现有技术1中的IBS-2算法；(2)生成系统参数(包括主密钥)。示例见技术1中附录。

用户申请服务过程。首先，用户要向密码中心申请注册，个人用户一般以自己的邮件地址作为标识，其他用户可以以自己拥有的合法标识作为注册标识，比如IP地址、域名等，也可是邮件地址，密码中心可以采用任何注册认证方法，例如CN1697379公开的“一种基于标识的密码技术的公共网络安全通信服务用户身份的认证方法”，进行注册认证，只要能有效证明该标识为该用户所拥有即可。例如，个人用户李三以自己的邮件地址lisan001@soohu.com作为标识，到基于标识技术的密码中心去申请注册，该密码中心确认该邮件地址为用户李三所拥有，该密码中心根据李三的标识生成李三的私钥，并将相关的软件下发给李三，李三安装相关的软件和私钥。同样的过程，ISP用户network.com就以自己的域名www.network.com作为标识到密码中心申请得到自己的私钥及相关软件，并完成软件及私钥的安装。

签名邮件的发送过程。用户李三以自己的邮件地址lisan001@soohu.com给ISP用户network.com发一封信，为了让network.com能确认这封信的确是合法用户李三发出的，李三对信进行数字签名。假定事先约定的签名内容是基本信头及信体内容的前512字节，李三通过从密码中心得到安装的软件，先提取所要发送邮件的基本信头及信体内容的前512字节作为要签名的内容，然后用自己的私钥对要签名内容进行签名，将数字签名和李三的标识(电子邮件地址)以及其他可能需要的信息(如服务有效期)以某种方式组合(比如以扩展邮件头域的方式)，再和电子邮件正文一起发送给network.com。

邮件验签/分类过程。network邮件服务器收到李三的签名邮件后，首先提取组合在邮件里的标识和签名，根据该标识和系统公钥参数验证签名，如果验证成功则证明该邮件是李三发送的；如果不成功，说明不是李三发送的。如果被签名内容为整个邮件，则有效的签名保证了电子邮件原文内容是完整的，没有被篡改。由于采用基于标识的密码系统，任意两个注册用户之间可以迅速进行认证，不需要像传统PKI密码体系一样事先要交换证书，不需要维护庞大的证书管理系统。因为这一显著的特点，使得基于标识的邮件认证技术可以支持海量用户，而且在管理和运营流程上更方便，让所有想用的用户都能使用，就像在传统邮局贴邮票和发挂号信一样。

由于该方法有效的解决了大用户量的邮件认证难题，再结合一定的规则，就可以有效的实现邮件的分类及分类传递，比如我们事先约定使用标识密码技术签名的用户，发送的邮件是有效邮件(除非是在黑名单上)，因为数字签名技术能解决身份认证问题，再结合黑名单原则，就可以高效的区分非垃圾邮件，从而实现邮件的分类传递，解决防垃圾邮件软件的一类邮件的识别问题。

在以上所述的基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法的基础上，本发明给出了以下进一步的实施方案：

对有签名的邮件进行处理时，验证该用户的标识是否在标识黑名单中，如在黑名单中，则作为垃圾邮件处理；

对不带签名的邮件、超过服务有效期的邮件、签名有效性未通过验证的邮件，按照普通邮件进行邮件过滤处理；

本发明还可以包括标识黑名单的更新过程：用户认为某封通过签名认证的邮件为垃圾邮件，可将整封邮件发送到密码中心，举报该邮件；密码中心验证被举报邮件的签名的真实性后，按照公知的规则确定被举报邮件是否为垃圾邮件，并确定是否将其签名用户标识列入黑名单。

本发明所说的基于标识的密码技术及生成公钥、私钥的方法、算法等均可参见现有技术1：ISO.Information technology-Securitytechniques-Digital signatures with appendix-Part 3：Discretelogarithm based mechanisms.ISO-14888-3，2006

Claims (5)

1.一种基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法，包括用户申请服务过程；签名发送邮件过程；签名验证/邮件分类过程；其特征在于：

1)用户申请服务过程

①用户向密码中心以代表自己身份的、合法、有效标识申请注册，所说的密码中心为基于标识技术的密码中心，

②密码中心对用户的申请进行认证，确定其提供的标识合法、有效后，将该标识作为该用户的基本标识，

③用户认证通过后，密码中心确定该用户完整的用户标识，包括至少三个部分：密码中心系统标识、认证时使用的基本标识和服务有效期限，

④密码中心根据选择的标识签名算法和系统参数生成对应用户完整标识的私钥并向用户提供客户软件，

⑤用户将密码中心提供的私钥和客户软件安装到计算机上，

2)签名发送邮件过程

①确定要签名的内容信息，

②通过密码中心提供的用户私钥和客户软件中设定的签名算法，对要签名的信息生成签名，

③组装带签名的邮件，在邮件中至少要添加用户的完整标识和包括被签名内容确定方法，签名算法和签名结果在内的签名信息，然后发送邮件，

3)签名验证/邮件分类过程

用户收到邮件后，判断是否是带签名的邮件，对有签名的邮件进行如下处理：

①获取签名用户的完整标识和签名信息，

②验证服务有效期限，如果服务有效期到期，则不验证签名，而以未签名邮件方式对待该邮件，

③确定被签名内容，并采用基于标识的密码技术验证签名，

④如果验证签名成功，该邮件将作为有效邮件处理而不进行邮件过滤。

2.如权利要求1所述的基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法，其特征在于对有签名的邮件进行处理时，验证该签名用户标识是否在标识黑名单中，如在黑名单中，则作为垃圾邮件处理。

3.如权利要求1或2所述的基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法，其特征在于对不带签名的邮件、超过服务有效期的邮件、签名有效性未通过验证的邮件，按照普通邮件进行邮件过滤处理。

4.如权利要求1或2所述的基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法，其特征在于还包括有标识黑名单的更新过程：

1)用户认为某封通过签名认证的邮件为垃圾邮件，将整封邮件发送到密码中心，举报该邮件，

2)密码中心验证被举报邮件的签名的真实性后，并按照规则决定是否将签名用户标识列入黑名单。

5.如权利要求3所述的基于标识的密码技术的邮件认证及可靠分类传递方法，其特征在于还包括有标识黑名单的更新过程：

1)用户认为某封通过签名认证的邮件为垃圾邮件，将整封邮件发送到密码中心，举报该邮件，

2)密码中心验证被举报邮件的签名的真实性后，并按照规则决定是否将签名用户标识列入黑名单。

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