Fast Access with Certificate Revocation List in PKI ... - 國立臺灣大學

國 立 臺 灣 大 學 「 台 大 工 程 」 學 刊 第 八 十 八 期 民 國 九 十 二 年 六 月 第 97–107 頁Bulletin of the College of Engineering,N.T.U.,No. 88,June 2003,pp. 97–10797PKI 機 制 之 憑 證 註 銷 清 單 資 料 之 加 速 存 取 研 究FAST ACCESS WITH CERTIFICATEREVOCATION LIST IN PKI MECHANISM*王 旭 正Shiuh-Jeng Wang鄢 志 豪†Chih-Hou Yan*†助 理 教 授 ?????中 央 警 察 大 學 資 訊 管 理 學 系* † Assistant Professor ?????Department of Information Management, Central Police University, Chung-li, Taiwan 33304, R.O.C.AbstractThe deficiencies incurred in the implement of thecurrent certificate authority system include the undefineddata structure with the data storage in the specification ofX.509, the huge amount of certificate key numbers and theoversize of certificate revocation list. The factors,however, will degrade the performance of CA operations inPKI mechanism. Further, they are also going to yield therisk status if the frequency to look up the certificationrevocation list is low in users’ requests. In this paper, wefix these problems using the characteristics of data formatsdefined in the X.509 V3 together with the users attributeswith validity period field and variant-bit coding. In such away, the length of certificate revocation list will beshortened efficiently. As observing the experiments, wedefinitely gain a better performance with the fixed-lengthdata access in CA database.Keywords: certificate authority, certificate revocation list,X.509, coding. 目 前 認 證 中 心 在 實 作 及 運 用 上 所 衍 生 出 的 問 題 , 如X.509 未 定 義 憑 證 資 料 儲 存 結 構 、 金 鑰 憑 證 數 量 易 於 過 度 激增 及 憑 證 註 銷 清 單 (Certificate Revocation List) 過 大 等 問題 , 這 些 問 題 不 僅 降 低 CA 運 作 的 效 率 , 也 減 低 使 用 者 更 新的 意 願 , 間 接 造 成 安 全 問 題 。 本 研 究 即 針 對 X.509 V3 所 定義 的 金 鑰 憑 證 格 式 之 特 點 及 資 料 的 特 性 , 利 用 使 用 者 屬 性有 效 期 限 欄 位 及 變 動 位 元 組 編 W 碼 法 兩 種 方 法 , 應 用 在 金鑰 憑 證 數 量 及 憑 證 註 銷 清 單 的 縮 減 上 。 經 研 究 評 估 , 我 們所 提 出 的 策 略 在 模 式 與 範 例 分 析 上 有 達 到 預 期 的 效 果 。 另外 依 本 策 略 所 應 用 的 編 碼 技 術 亦 可 在 CA 資 料 庫 之 定 長 整數 資 料 存 取 上 獲 得 較 佳 的 效 率 。 認 證 中 心 、 憑 證 註 銷 清 單 、X.509、 編 碼 法 。1. 就 電 子 商 務 市 場 之 發 展 , 美 國 地 區 在 公 元 2000年 B-C 電 子 商 務 市 場 規 模 較 1997 年 擴 大 兩 倍 , 營 業額 達 815 億 美 元 , 預 估 在 2005 年 可 達 5,150 億 美 元[1], 而 國 內 資 策 會 進 行 的 「 我 國 網 際 網 路 用 戶 數 調 查統 計 」, 截 至 2000 年 9 月 底 為 止 , 我 國 網 際 網 路 用戶 數 已 達 到 594 萬 [2], 以 目 前 Internet 使 用 人 數 每 月成 長 超 過 5% 及 網 路 購 物 次 數 每 年 成 長 1.2 倍 的 速 度估 算 , 至 2001 年 時 , 我 國 的 網 路 消 費 金 額 預 估 將 超過 百 億 元 。由 此 可 知 , 國 內 、 國 外 電 子 商 務 的 成 長 都 十 分 的快 速 , 大 量 的 電 子 資 金 要 在 網 路 上 流 通 , 其 交 易 過 程就 必 須 要 有 一 個 安 全 的 交 易 環 境 。 當 然 要 建 構 一 個 安全 的 交 易 環 境 並 非 容 易 。 就 如 同 兩 個 未 曾 謀 面 的 人 或公 司 要 進 行 商 業 交 易 , 勢 必 要 有 一 個 強 而 有 力 的 辨 識機 制 或 組 織 來 確 認 交 易 雙 方 的 身 份 , 否 則 交 易 雙 方 將可 以 任 意 反 悔 、 非 法 者 可 以 偽 造 重 要 文 件 、 甚 至 機 密資 料 可 以 被 竊 讀 , 這 些 破 壞 行 為 將 造 成 個 人 或 企 業 莫大 的 損 失 。 這 些 藉 著 科 技 而 來 的 新 交 易 行 為 使 得 驗 證中 心 (Certificate Authority, 以 下 簡 稱 CA) 的 機 制 在開 放 的 網 路 環 境 中 進 行 安 全 交 易 更 為 重 要 , 並 扮 演 重要 角 色 。 所 謂 的 認 證 機 制 就 是 運 用 非 對 稱 式 密 碼 系統 , 如 RSA [3] 等 技 術 , 使 得 網 路 上 的 兩 端 或 使 用者 , 能 辨 認 彼 此 的 身 分 , 達 到 安 全 存 取 、 交 易 的 目 的 。目 前 國 內 、 外 藉 由 CA 的 協 助 達 到 安 全 交 易 的 應 用 相當 普 及 , 但 在 實 際 運 作 上 有 下 列 問 題 : 例 如 金 鑰 憑 證(Public Key Certificate, 以 下 簡 稱 PKC) 的 發 行 量 過

98 國 立 臺 灣 大 學 「 台 大 工 程 」 學 刊 第 八 十 八 期 民 國 九 十 二 年 六 月大 , 佔 用 過 多 的 儲 存 空 間 , 亦 影 響 系 統 的 效 能 ; 而 憑證 註 銷 清 單 (Certification Revocation List, 以 下 簡 稱CRL) 的 資 料 量 過 大 的 問 題 , 使 用 者 在 下 載 時 會 佔 用其 較 大 的 頻 寬 , 嚴 重 耗 時 , 間 接 影 響 使 用 者 更 新 意願 。 基 於 上 述 觀 察 , 在 本 論 文 的 研 究 模 式 中 , 我 們 嘗試 以 欄 位 之 屬 性 重 定 位 與 編 碼 應 用 等 技 術 來 提 升 CA的 實 際 資 料 存 取 的 速 度 。本 論 文 的 基 本 結 構 編 排 如 下 : 第 二 節 探 討 現 行CA 機 制 的 運 作 架 構 及 衍 生 問 題 ; 第 三 節 就 憑 證 中 心資 料 快 速 存 取 進 行 研 究 ; 第 四 節 進 行 實 作 測 試 ; 第五 節 為 本 論 文 之 結 論 。2. CA 2.1 CA 公 開 金 鑰 基 礎 建 設 (Public Key Infrastructure,以 下 簡 稱 PKI) 是 由 管 理 電 子 憑 證 的 許 多 機 構 所 組成 , 其 中 最 重 要 的 組 成 元 素 即 為 CA,CA 的 主 要 及重 要 工 作 就 是 簽 發 憑 證 , 提 供 交 易 端 能 取 得 所 需 他人 的 正 確 認 證 資 料 。 此 外 它 還 必 須 維 護 憑 證 資 料 庫及 發 佈 CRL, 另 在 CA 設 計 機 制 上 必 須 要 能 保 留 每一 份 用 其 金 鑰 簽 署 過 的 憑 證 , 以 防 止 交 易 硬 體 之 故障 而 造 成 資 料 的 毀 損 , 並 安 全 維 護 CA 自 己 的 資 料庫 , 讓 使 用 者 的 相 關 資 訊 與 金 鑰 憑 證 能 安 全 的 儲 存在 其 上 , 更 重 要 的 是 要 提 升 CA 上 資 料 存 取 的 效 率 及正 確 性 , 使 前 來 取 用 憑 證 的 交 易 端 能 得 到 即 時 無 誤的 憑 證 資 訊 。由 於 認 證 機 制 的 組 成 是 由 穩 定 的 公 開 金 鑰 密 碼系 統 (Public Key Cryptosystem)、 赫 序 函 數 (HashFuntion) 及 相 關 的 認 證 標 準 ( 如 PAA、X.509、DAP、RA 及 DA 等 ) 所 構 成 的 。 其 目 的 就 是 要 讓 在 開 放 的網 路 上 所 傳 遞 的 資 料 能 達 到 機 密 性 (Confidentiality)、驗 證 性 (Authentication)、 完 整 性 (Integrity)及 不 可 否 認 性 (Non-repudiation) 等 交 易 安 全 上 最 基本 的 需 求 [4]。當 然 在 認 證 機 制 中 , 即 是 以 CA 的 設 立 來 達 到PKI 所 訂 定 的 各 種 標 準 簽 章 演 算 法 , 產 生 並 驗 證 PKI所 簽 發 的 憑 證 資 料 , 進 而 將 認 證 資 訊 存 於 目 錄 伺 服器 供 爾 後 交 易 需 求 所 使 用 。 為 能 更 清 楚 CA 在 PKI下 的 流 程 運 作 , 我 們 以 圖 1 加 以 描 述 其 運 作 方 式 。在 圖 1 中 , 其 流 程 可 概 述 如 下 :1. 憑 證 申 請 或 註 銷 : 交 易 端 向 憑 證 註 冊 中 心 或 直 接向 憑 證 管 理 中 心 申 請 憑 證 , 並 等 待 回 應 , 若 交 易端 因 故 要 註 銷 憑 證 , 也 可 透 過 此 管 道 進 行 。2. 憑 證 審 核 及 回 應 : 憑 證 註 冊 中 心 受 理 交 易 端 所 提出 的 憑 證 申 請 後 , 將 相 關 資 料 送 至 憑 證 管 理 中 心進 行 審 核 , 憑 證 管 理 中 心 審 核 會 將 結 果 回 應 憑 證註 冊 中 心 。3. 憑 證 發 佈 : 交 易 端 申 請 憑 證 獲 核 准 後 , 憑 證 註 冊中 心 或 憑 證 管 理 中 心 會 將 憑 證 放 置 目 錄 伺 服 器上 。4. 註 銷 憑 證 發 佈 : 憑 證 管 理 中 心 定 期 向 目 錄 伺 服 器發 最 新 的 CRL。5. 下 載 憑 證 或 CRL: 交 易 端 因 交 易 需 求 等 因 素 , 可到 目 錄 伺 服 器 下 載 交 易 對 象 憑 證 或 CA 定 期 發 佈最 新 的 CRL。6. 交 互 認 證 : 其 他 憑 證 管 理 中 心 可 向 本 憑 證 管 理 中心 進 行 相 互 認 證 。目錄伺服器PKCCRL5下 載 憑 證 或 CRL交 易 端申請、1 註銷憑證發 佈 憑 證及憑 證 註 冊 中 心 回應32憑 證 申 請 需 求 / 回 應4發 佈 憑 證 及 註 銷 憑 證 清 單憑 證 管 理 中 心6交 互 認 證其 他 憑 證管 理 中 心 1 CA

王 旭 正 . 鄢 志 豪 :PKI 機 制 之 憑 證 註 銷 清 單 資 料 之 加 速 存 取 研 究 992.2 2.2.1 CA 憑 證 資 料 增 加 快 速每 個 人 因 生 活 、 工 作 之 需 求 不 同 , 在 實 際 的 應 用需 求 中 , 而 有 「 一 人 多 證 」 之 情 形 , 且 以 日 本 通 產 省與 管 理 顧 問 公 司 BOOZ•ALLEN & HAMILTON 就 電子 認 證 相 關 市 場 所 做 的 調 查 為 例 , 預 估 至 2006 年 日本 發 行 的 電 子 證 明 文 件 約 9,600 萬 份 , 電 子 認 證 市 場規 模 將 達 500 億 日 元 [5]。 可 見 未 來 電 子 憑 證 的 需 求量 是 十 分 地 驚 人 , 大 量 的 電 子 憑 證 除 增 加 交 易 端 的 負擔 外 , 也 在 CA 的 控 管 上 形 成 龐 大 的 維 護 成 本 。關 於 這 樣 的 「 一 人 多 證 」 的 狀 況 , 最 明 顯 的 負 擔常 發 生 於 因 工 作 用 途 需 求 而 頻 繁 更 新 資 料 的 企 業 用戶 。 以 一 個 憑 證 的 申 請 用 者 U 為 例 來 說 明 , 若 U 因使 用 目 的 不 同 而 於 一 個 時 間 點 向 企 業 CA 申 請 3 份 憑證 , 在 企 業 CA 上 ,U 即 擁 有 3 份 金 鑰 配 對 。 而 CA在 簽 發 期 限 若 給 定 2 年 為 一 個 使 用 期 限 。 倘 使 U 在 工作 過 程 中 因 部 門 調 整 需 要 , 每 半 年 即 需 做 異 動 一 次 ,在 這 種 狀 況 下 ,U 原 申 請 之 憑 證 會 失 效 , 並 另 行 核 發新 證 , 以 因 應 新 工 作 的 使 用 需 求 , 由 此 推 論 , 一 年 半後 該 用 戶 U 將 擁 有 3 + 3 × 3 = 12 個 新 舊 憑 證 , 其 中的 舊 憑 證 在 兩 年 後 仍 需 放 在 CA 中 , 才 可 因 應 交 易 後的 正 確 身 份 查 核 程 序 。 根 據 前 述 的 高 可 能 性 案 由 , 即可 明 顯 地 得 知 憑 證 資 料 增 加 快 速 原 因 , 也 可 以 得 知CA 得 在 維 護 上 必 須 承 受 大 量 的 憑 證 資 料 負 擔 。2.2.2 CRL 的 安 全 性 缺 陷CRL 即 為 憑 證 註 銷 清 單 (Certificate RevocationList), 其 設 計 的 目 的 在 於 CA 上 憑 證 的 擁 有 者 因 故 ,諸 如 金 鑰 遺 失 、 洩 漏 或 遭 破 解 等 因 素 向 CA 要 求 將 仍在 有 效 期 限 的 憑 證 註 銷 , 或 因 憑 證 過 了 有 效 期 限 ,CA必 須 將 這 憑 證 的 相 關 資 料 定 期 向 目 錄 伺 服 器 發 佈 , 供交 易 端 驗 證 憑 證 有 效 性 之 用 。大 量 憑 證 使 用 者 經 常 在 CA 上 更 新 資 料 或 註 銷 憑證 , 由 於 CA 是 定 時 發 佈 CRL 的 , 有 的 是 一 年 一 次 或半 年 一 次 , 有 的 甚 至 更 久 , 但 都 不 是 即 時 更 新 , 所 以登 錄 的 更 動 資 料 將 無 法 立 即 吻 合 經 常 性 的 憑 證 異動 , 註 銷 的 憑 證 也 無 法 立 即 告 知 憑 證 的 使 用 者 , 這 就造 成 了 安 全 認 證 的 空 窗 期 [2], 也 就 是 說 當 使 用 者 因金 鑰 遺 失 等 原 因 註 銷 憑 證 後 , 雖 說 以 舊 CRL 而 言 ,他 的 憑 證 在 下 次 CRL 發 佈 前 都 是 有 效 的 , 但 事 實 上從 註 銷 憑 證 後 ,CA 並 不 再 保 證 認 證 的 正 確 性 與 有 效性 。 這 就 是 不 安 全 期 , 其 意 義 如 圖 2 所 示 。以 圖 2 為 例 , 在 舊 的 CRL 發 佈 後 , 新 的 CRL 尚未 發 佈 前 , 存 在 一 個 憑 證 驗 證 的 不 安 全 期 , 也 就 是使 用 者 U 的 憑 證 在 舊 CRL 發 佈 後 、 新 CRL 發 佈 前的 這 段 時 間 註 銷 他 的 憑 證 , 但 任 何 人 只 要 在 不 安 全期 中 接 到 U 所 簽 章 的 文 件 , 再 經 CA 做 驗 證 工 作 ,這 些 動 作 都 將 會 造 成 爭 議 。 若 在 電 子 商 務 的 應 用 或公 務 使 用 上 則 會 衍 生 出 許 多 法 律 問 題 。 而 CRL 這 樣的 機 制 是 必 須 存 在 的 , 因 為 CA 必 須 保 留 已 經 註 銷 的憑 證 , 供 使 用 者 查 詢 使 用 , 而 不 能 將 註 銷 憑 證 或 其註 刪 者 的 資 訊 刪 除 , 因 為 當 使 用 者 U 的 憑 證 失 效時 , 在 其 憑 證 有 效 期 限 內 所 簽 章 的 文 件 , 仍 然 有 效 ,若 刪 除 , 會 造 成 使 用 者 在 CA 上 查 無 相 關 憑 證 , 因 而造 成 無 法 執 行 認 證 。 當 然 我 們 可 以 藉 由 縮 短 CRL 的發 佈 時 間 , 來 減 少 上 述 這 種 不 安 全 的 情 形 , 然 而 這些 處 理 還 需 使 用 者 的 高 度 配 合 才 能 完 成 。目 前 CRL 傳 輸 資 料 量 過 大 , 網 路 頻 寬 過 窄 , 若CRL 更 新 頻 率 過 高 , 使 用 者 在 每 次 使 用 CA 時 , 都必 須 下 載 最 新 的 CRL。 很 明 顯 地 , 對 大 多 數 使 用 者而 言 , 是 較 不 便 利 的 。 對 於 需 長 期 並 大 量 使 用 憑 證資 料 驗 證 的 使 用 者 而 言 , 即 可 能 為 了 方 便 而 冒 險 使用 舊 的 CRL, 然 如 此 方 式 難 保 能 每 次 皆 順 利 查 驗 出正 確 的 身 份 。目 前 關 於 CRL 的 處 理 方 式 有 線 上 憑 證 狀 態 協 定(Online Certificate Status Protocol, 以 下 簡 稱 OCSP)[6], 它 能 直 接 線 上 提 供 憑 證 狀 態 的 查 詢 , 使 用 者 可 立即 知 道 憑 證 是 否 有 效 , 雖 然 它 沒 有 CRL 機 制 所 造 成的 安 全 問 題 , 但 由 於 線 上 查 詢 之 資 料 量 過 大 , 對 於 查詢 的 效 能 而 言 , 影 響 很 大 , 另 使 用 者 在 使 用 OCSP 時 ,不 希 望 在 每 一 次 的 檢 查 時 ,OCSP 利 用 網 路 進 行 大 量卻 低 價 值 的 資 料 傳 輸 , 而 且 由 於 所 有 的 憑 證 及 資 料 均集 中 在 OCSP Server 上 的 , 不 僅 維 護 工 作 變 得 複 雜 ,對 於 系 統 的 運 作 效 能 而 言 , 更 是 雪 上 加 霜 [7]。使 用 者因 故 註 銷 憑 證發 佈 新 的CRL舊 的 CRL新 的 CRL安 全不 安 全 期安 全時 間 軸(Time) 2 CRL

100 國 立 臺 灣 大 學 「 台 大 工 程 」 學 刊 第 八 十 八 期 民 國 九 十 二 年 六 月3. 3.1 PKC 由 於 上 網 人 數 的 急 劇 增 加 , 電 子 商 務 也 蓬 勃 發展 , 在 網 路 進 行 安 全 交 易 的 交 易 端 也 隨 之 增 多 , 一 個交 易 端 因 需 求 不 同 會 向 不 同 的 CA 申 請 憑 證 , 而 且 只要 當 使 用 者 金 鑰 遺 失 或 憑 證 內 的 欄 位 資 料 變 動 時 、 就必 須 重 新 申 請 新 的 憑 證 , 舊 的 憑 證 亦 必 須 同 時 放 在CRL 中 一 段 時 間 , 供 他 人 查 閱 使 用 。 這 種 方 式 會 使 得CA server 上 的 資 料 量 暴 增 , 大 量 的 資 料 會 降 低 系 統 運作 的 效 率 , 也 會 佔 用 儲 存 空 間 。 也 就 是 說 , 經 常 性 的金 鑰 異 動 將 使 得 PKC 數 量 的 激 增 。使 用 者 有 效 期 限 欄 位 屬 性 (Users Attributes withValidity Period Field, 簡 稱 UAV) [8] 的 提 出 , 原 是 為了 解 決 企 業 經 營 交 易 行 為 中 CA 之 CRL 過 大 的 問 題 ,它 的 欄 位 定 義 了 使 用 者 的 分 公 司 、 部 門 、 職 稱 等 商 業往 來 的 重 要 交 易 訊 息 , 較 一 般 未 含 此 欄 位 的 CA 運 作 ,更 能 提 供 精 確 、 有 效 的 商 業 交 易 , 例 如 有 一 大 型 公 司 A有 許 多 分 公 司 , 當 另 一 公 司 B 要 與 A 公 司 之 地 區 性 分公 司 的 銷 售 部 做 生 意 , 若 是 憑 證 中 沒 有 使 用 者 分 公 司的 資 訊 , 對 於 嚴 謹 的 商 業 交 易 會 有 權 責 不 清 的 情 形 發生 。 依 此 情 形 UAV 的 提 出 即 可 適 度 解 決 這 種 問 題 。 以下 根 據 ASN1 (Abstract Syntax Notation One) [9] 的 形式 將 UAV 的 欄 位 內 容 定 義 如 下 :UserAttributeWithValidityPeriod:: = SEQUENCE {notBefore UTCTime,notAfter UTCTime,userAttributes SEQUENCE OF SEQUENCE {type OBJECT IDENTIFIER,value ANY defined by type}}其 中 userAttributes 可 自 由 定 義 所 需 的 屬 性 。 這 裏我 們 以 一 個 企 業 CA 憑 證 申 請 、 使 用 與 可 能 變 動 為例 , 使 用 者 需 要 使 用 的 分 公 司 、 部 門 單 位 等 資 訊 皆 會在 此 屬 性 中 定 義 , 其 中 notBefore 和 notAfter 所 定 義的 時 間 則 為 UAV 的 起 訖 時 間 , 也 就 是 說 UAV 只 有 在這 段 時 間 內 有 效 。 基 本 UAV 使 用 方 式 是 和 CA 中 的憑 證 資 訊 一 起 發 佈 的 ( 即 UAV 併 在 CA 定 義 下 之 擴充 欄 位 內 )。 由 於 UAV 的 有 效 期 限 較 PKC 短 , 這 可使 得 經 常 在 短 時 間 內 變 動 屬 性 ( 工 作 單 位 , 分 公 司 及職 位 ) 的 企 業 用 戶 而 言 , 它 是 可 以 有 效 減 少 CRL 的 數量 , 我 們 以 圖 3 的 四 種 個 案 (A)、(B)、(C)、(D) 為例 說 明 如 下 :(A) 憑 證 申 請 後 , 短 期 內 需 求 性 皆 無 異 動 : 當 使 用 者取 得 2001 年 2 月 至 2003 年 2 月 為 期 兩 年 的 有 效憑 證 , 其 UAV 也 同 時 生 效 。 假 定 我 們 給 定 此 PKC的 UAV 為 半 年 則 其 notBefore 紀 錄 2001 年 2 月 , 3 UAV 而 notAfter 為 2001 年 8 月 。 半 年 後 對 於 憑 證 金 鑰之 更 新 與 否 , 將 為 下 列 之 (B)、(C) 討 論 ; 若 半年 內 欲 更 新 憑 證 , 則 如 (D) 所 示 與 說 明 。(B) UAV 到 期 , 舊 金 鑰 不 保 留 : 使 用 者 半 年 後 即 2001年 8 月 升 遷 或 調 職 , 他 想 要 換 新 的 金 鑰 對 , 那 麼舊 的 金 鑰 憑 證 就 會 被 註 銷 , 放 至 CRL 中 , 另 外 發給 他 新 的 金 鑰 憑 證 , 憑 證 的 有 效 限 由 2001 年 8月 至 2003 年 8 月 共 計 兩 年 。(C) UAV 到 期 , 舊 金 鑰 欲 保 留 : 上 述 使 用 者 仍 希 望 延用 舊 的 金 鑰 對 , 為 了 使 用 延 續 性 與 方 便 性 考 量 ,此 時 舊 的 金 鑰 憑 證 仍 然 有 效 , 但 有 效 期 限 變 為2001 年 8 月 至 2003 年 2 月 為 期 一 年 半 , 舊 的 UAV失 效 , 改 為 新 的 UAV, 此 方 式 將 明 顯 地 不 需 增 加CRL, 而 憑 證 資 料 因 與 UAV 結 合 , 所 以 UAV 更新 下 , 憑 證 資 料 亦 跟 著 得 更 新 。(D) UAV 未 到 期 , 因 需 求 得 改 變 憑 證 : 需 發 行 新 的 憑證 , 新 憑 證 的 效 期 仍 為 兩 年 , 此 時 舊 憑 證 得 至CRL。由 上 的 討 論 中 , 基 本 UAV 的 設 計 給 使 用 者 有 保留 金 鑰 的 選 擇 , 其 中 (C) 項 處 理 是 UAV 的 最 重 要 精神 , 也 能 有 效 地 降 低 CRL 的 數 量 , 但 因 UAV 的 有 效期 限 過 短 , 無 形 中 仍 會 增 加 憑 證 發 行 的 數 量 。本 研 究 針 對 UAV 的 缺 點 進 行 改 良 , 將 原 有 UAV加 上 憑 證 的 序 號 , 用 CA 的 密 鑰 簽 章 , 另 行 存 放 , 由於 沒 有 和 憑 證 內 容 及 金 鑰 一 起 存 放 , 所 以 在 當 使 用 者的 屬 性 改 變 時 , 只 要 重 新 發 行 新 的 UAV, 舊 的 直 接刪 除 即 可 , 而 不 會 動 到 原 有 的 憑 證 內 容 , 如 此 就 不 會增 加 PKC 發 行 的 量 , 也 可 以 享 有 原 UAV 的 優 點 , 就是 減 少 CRL 的 數 量 。 如 此 使 用 者 的 公 鑰 憑 證 不 會 因使 用 者 的 分 公 司 、 部 門 或 職 稱 改 變 , 而 必 須 將 原 有 的憑 證 註 銷 , 這 對 人 員 經 常 調 整 或 改 變 的 公 司 或 機 關 而言 , 是 很 有 幫 助 的 。我 們 以 表 1 來 比 較 說 明 現 行 CA 的 方 式 、UAV 及改 良 UAV 等 三 種 方 法 , 其 PKC 變 化 情 形 。 我 們 以 一個 企 業 中 的 使 用 者 A 為 例 , 假 設 他 於 2000 年 2 月 向憑 證 中 心 申 請 三 份 憑 證 , 也 就 是 說 他 擁 有 三 份 金 鑰 對

王 旭 正 . 鄢 志 豪 :PKI 機 制 之 憑 證 註 銷 清 單 資 料 之 加 速 存 取 研 究 101(Key Pair), 每 份 憑 證 的 有 效 期 限 為 兩 年 , 由 於 公 司 每半 年 會 做 部 門 的 調 整 , 這 兩 年 內 他 的 PKC 及 CA 中 的CRL 數 量 變 化 , 如 表 1 所 示 : 1 UAV PKC CRL 日 期2001/2 2001/8 2002/2 2002/8方 式 項 目改 良 式 UAVPKC 數 量 3 3 3 3CRL 數 量 0 0 0 0基 本 UAV PKC 數 量 3 6 9 12( (C) 之 個 案 ) CRL 數 量 0 0 0 0原 有 CA 的 機 制PKC 數 量 3 6 9 12CRL 數 量 0 3 6 9由 上 可 見 , 雖 然 改 良 式 的 UAV 需 增 加 部 分 儲 存空 間 儲 存 UAV 的 資 料 欄 位 及 憑 證 序 號 , 但 它 在 異 動頻 繁 的 CA 上 能 有 效 地 減 少 PKC 的 發 佈 數 量 。 評 估 改良 式 UAV 的 增 加 空 間 與 PKC 的 遽 增 資 料 , 由 於 新 、舊 UAV 是 經 常 的 置 換 , 而 PKC 乃 屬 長 期 增 加 方 式 ,所 以 在 空 間 額 外 佔 用 上 , 比 起 PKC 的 原 始 方 式 , 仍明 顯 看 出 改 良 式 UAV 的 優 勢 。3.2 X.509 X.509 是 ITU-T 所 提 出 的 一 個 CA 架 構 的 標 準 ,根 據 定 義 描 述 , 在 認 證 部 分 可 分 為 兩 種 方 式 , 一 種 為簡 單 認 證 (simple certificate), 即 ID-password 的 方式 , 另 一 種 為 強 認 證 (strong certificate), 即 採 用 公 開金 鑰 密 碼 系 統 的 方 式 [10], 數 位 憑 證 使 得 網 際 網 路 上的 企 業 、 組 織 、 個 人 、 伺 服 器 等 可 以 互 相 驗 證 彼 此 的身 份 , 就 企 業 而 言 及 對 網 際 網 路 的 使 用 者 而 言 , 數 位憑 證 要 比 「 帳 號 / 密 碼 」(account/password) 的 方 式 ,更 能 安 全 有 效 的 確 認 對 方 的 身 份 , 因 為 它 除 了 不 必 自行 記 憶 外 , 還 可 消 除 多 人 共 用 帳 號 密 碼 的 問 題 [11]。ITU-T 所 定 義 的 X.509 中 詳 列 CA 架 構 、 金 鑰 產 生 方式 、 簽 發 憑 證 、 驗 證 路 徑 、 註 銷 憑 證 說 明 , 另 針 對 憑證 格 式 及 CRL 的 內 容 均 有 詳 細 的 定 義 , 以 下 就 本 研究 所 需 之 CRL 格 式 [12] 簡 述 如 下 :1. Version ( 版 本 ): 製 作 憑 證 時 所 依 據 的 X.509 之 版本 (v3), 目 前 為 第 三 版 。2. Serial Number ( 序 號 ):CA 所 簽 發 的 唯 一 憑 證 序 號 。3. Signature ( 簽 章 演 算 法 ): 公 開 金 鑰 所 能 使 用 的 金 鑰演 算 法 。4. Issuer ( 發 行 者 ): 簽 署 此 憑 證 的 CA 名 稱 。5. Validity ( 有 效 日 期 ): 憑 證 的 生 效 及 截 止 日 期 。6. Subject ( 主 旨 ): 說 明 本 金 鑰 持 有 人 的 相 關 資 訊 。7. Subject Public Key Info ( 公 開 金 鑰 資 訊 ): 公 開 金 鑰的 值 及 金 鑰 使 用 的 演 算 法 。8. Issuer Unique ID ( 發 行 者 唯 一 識 別 碼 ): 簽 發 之 CA本 身 獨 有 的 識 別 碼 。9. Subject Unique ID ( 金 鑰 持 有 人 唯 一 識 別 碼 ): 持 有者 的 唯 一 識 別 碼 。10. Extension ( 自 行 擴 充 欄 位 ): 說 明 CA 憑 證 政 策 及限 制 等 , 亦 可 自 行 擴 充 欄 位 。11. SignatureAlgorithm ( 憑 證 簽 章 演 算 法 ): 數 位 簽 章演 算 法 , 如 MD5、SHA。12. SignatureValue ( 簽 章 值 ): 經 簽 章 演 算 法 所 算 出 的值 。在 CA 實 務 的 運 作 上 , 交 易 端 在 查 詢 驗 證 他 人 的憑 證 時 , 只 想 知 道 這 個 人 的 憑 證 所 載 的 金 鑰 是 否 正確 , 這 張 憑 證 是 否 仍 然 有 效 , 除 非 有 特 殊 需 求 , 才 會想 知 道 他 人 被 註 銷 憑 證 的 原 因 , 所 以 我 們 提 出 一 個 策略 就 是 將 CRL 在 製 作 時 先 用 變 動 位 元 編 碼 法 [13] 將CRL 裏 所 註 銷 憑 證 (Revoked Certification) 的 序 號 進行 編 碼 , 編 碼 後 的 資 料 再 與 識 別 名 稱 (Issuer) 資 料 送至 目 錄 伺 服 器 , 不 另 傳 送 CRL 內 所 有 的 資 料 , 當 交易 端 至 目 錄 伺 服 器 下 載 CRL, 驗 證 後 發 現 他 人 的 憑 證被 註 銷 時 , 他 若 想 知 道 註 銷 原 因 , 則 再 到 目 錄 伺 服 器去 查 證 , 其 運 作 流 程 如 圖 4。3.3 CRL 經 由 上 述 的 分 析 ,CRL 只 儲 存 序 號 及 發 證 者 即 可表 示 唯 一 的 使 用 者 身 分 。 有 關 序 號 的 格 式 , 由 於 X.509在 定 義 上 並 未 明 確 說 明 在 實 作 上 各 項 的 資 料 格 式 為何 , 只 說 明 了 它 必 須 包 含 什 麼 樣 的 資 訊 , 所 以 在 兩 個實 作 的 CA 上 其 憑 證 的 項 目 格 式 大 多 相 同 ( 例 如 定 義的 版 本 、 金 鑰 演 算 法 、 發 行 者 等 ), 但 實 際 表 示 的 資 料格 式 卻 有 部 分 不 相 同 , 我 們 以 Deutshe Telekom RootCA2 及 GTE Cyber Trust Global Root 所 發 的 憑 證 為例 , 可 以 看 出 序 號 具 有 簡 化 而 顯 現 長 短 不 一 之 唯 一 特色 : 如 圖 5(a) 與 圖 5(b)。下 載 憑 證 或 編 碼 的 CRL目交 易 端錄伺 查 詢 註 銷 者 註 銷 原 因服器PKC發 佈 憑 證 及 編 碼 後 的 CRL 憑 證 管 理CRL中 心 4 CRL

102 國 立 臺 灣 大 學 「 台 大 工 程 」 學 刊 第 八 十 八 期 民 國 九 十 二 年 六 月由 於 序 號 具 有 遞 增 及 唯 一 的 特 性 , 序 號 加 上 發 證者 即 為 唯 一 的 值 。 在 複 雜 多 元 的 CA 世 界 裏 , 用 此 唯一 值 就 可 以 進 行 各 項 資 料 存 取 的 功 用 與 用 途 。 另 外 亦由 於 唯 一 值 , 若 以 一 個 定 長 數 字 來 加 以 登 錄 、 儲 存 既有 資 料 , 雖 說 在 資 料 處 理 上 具 有 一 致 性 , 但 在 實 際 運作 上 , 將 得 配 合 最 大 整 數 之 空 間 需 求 , 因 而 會 大 量 浪費 較 小 位 數 的 整 數 空 間 。 因 此 在 本 研 究 中 , 我 們 即 應用 一 種 變 動 編 碼 法 至 CA 中 的 整 數 資 料 存 取 , 來 更 有效 加 速 資 料 存 取 的 訴 求 , 而 對 於 我 們 欲 採 取 之 變 動 位元 組 編 碼 法 是 一 種 增 快 檔 案 存 取 的 整 數 編 碼 法 , 它 主要 針 對 連 續 的 整 數 字 串 進 行 編 碼 , 它 對 不 同 長 度 的 整數 , 可 動 態 用 不 同 長 度 的 位 元 組 (Byte) 將 整 數 編碼 , 其 中 每 一 位 元 組 的 LSB (Last Significant Bit) 只是 用 來 表 示 編 碼 狀 態 , 並 不 是 整 數 有 效 位 元 , 藉 此 可決 定 編 碼 是 否 完 成 。 例 如 LSB 為 0, 即 表 示 此 位 元 組結 束 ; 若 為 1, 則 後 面 還 有 位 元 組 來 表 示 整 數 。 再 以整 數 9 編 碼 為 例 , 其 二 進 制 表 示 為 (00001001) 2 , 編碼 後 為 00010010 ; 解 碼 時 由 於 LSB 不 代 表 有 效 位元 , 且 值 為 0 , 就 直 接 右 旋 刪 除 0 , 則 可 解 回00001001 ; 另 以 整 數 258 為 例 , 二 進 制 表 示 為(0000000100000010) 2 , 編 碼 後 為 0000010100000100; 解 碼 時 第 一 個 位 元 組 00000101 的 LSB 為1, 代 表 後 面 還 有 資 料 , 右 旋 後 暫 存 , 並 續 讀 下 一 位元 組 00000100, 因 它 的 LSB 為 0, 所 以 直 接 右 旋 後 與暫 存 區 的 位 元 組 合 併 , 即 完 成 編 碼 得 原 值(0000000100000010) 2 = 128。 由 於 在 編 碼 中 得 先 量 測該 整 數 的 位 元 組 大 小 , 若 在 最 大 整 數 為 4 位 元 組 , 且要 求 每 個 整 數 皆 得 為 固 定 長 度 的 環 境 下 , 這 種 方 法 在不 確 定 整 數 長 短 的 整 數 陣 列 中 特 別 適 合 。 我 們 以 編 碼率 做 說 明 , 我 們 假 定 序 號 整 數 由 許 多 的 長 短 不 定 的 數字 所 組 成 , 若 以 長 整 數 的 方 式 4 個 位 元 組 為 單 位 來 定義 這 個 整 數 陣 列 , 則 每 個 整 數 不 論 長 短 均 須 用 4 個 位元 組 來 表 示 , 即 需 佔 32bits 儲 存 空 間 , 若 應 用 本 方 法編 碼 , 則 只 要 8bits 至 32bits 的 變 動 方 式 就 能 表 示 相關 整 數 , 則 它 的 編 碼 率 即 可 被 有 效 的 提 高 , 也 就 是 說一 個 整 數 陣 列 裏 短 整 數 越 多 , 則 它 的 編 碼 率 將 越 好 。變 動 位 元 組 編 碼 法 其 編 碼 時 因 整 數 大 小 的 不同 , 而 需 要 不 同 大 小 的 位 元 組 數 來 表 示 , 我 們 以 表 2來 說 明 : 2整 數 範 圍整 數 數 字需 求 數 量( 位 元 組 )2 0 ~ 2 7 1 ~ 127 12 7 + 1 ~ 2 14 128 ~ 16384 22 14 + 1 ~ 2 21 16385 ~ 2097152 3 5(a) 5(b)Deutshe Telekom Root CA2GTE Cyber Trust Global Root由 上 表 我 們 可 以 得 知 , 整 數 1 至 127, 我 們 需 要一 個 位 元 組 來 表 示 , 而 整 數 16385 至 2097152 僅 需 用三 個 位 元 組 即 可 表 示 , 以 此 類 推 , 本 方 法 所 能 表 示 的整 數 資 料 範 圍 相 當 地 廣 。我 們 經 由 以 下 我 們 舉 一 實 際 例 子 說 明 , 在 實 際 運作 的 CA 上 , 有 十 個 憑 證 因 故 遭 註 銷 其 序 號 經 排 序 如下 :7, 23, 56, 102, 110, 495, 700, 1068, 19609, 78303以 未 處 理 前 長 整 數 方 式 (32 bits) 表 示 , 每 個 整 數 需四 個 位 元 組 , 以 整 數 7 為 例 , 它 表 示 為 0000000000000000 00000000 00000111, 而 最 後 一 個 整 數 78303則 表 示 為 00000000 00000001 00110001 11011111。 這兩 個 整 數 大 小 不 同 , 但 都 需 用 4 個 位 元 組 , 即 32bits來 表 示 , 那 麼 這 十 個 整 數 就 需 佔 用 32 × 10 = 320 bits的 儲 存 空 間 。 若 以 變 動 位 元 編 碼 法 處 理 ,7, 23, 56, 102,110 由 表 2 得 知 , 這 五 個 整 數 落 在 2 0 ~ 2 7 , 所 以 每 個整 數 僅 需 一 個 位 元 組 ( 即 8bits) 來 表 示 ; 而 495, 700,1068 等 三 個 整 數 介 於 2 7 ~ 2 14 , 所 以 這 兩 個 整 數 各 需

王 旭 正 . 鄢 志 豪 :PKI 機 制 之 憑 證 註 銷 清 單 資 料 之 加 速 存 取 研 究 103 3註 銷 憑 證 序 號 編 碼 格 式 位 元 數 bits7 00001110 823 00101110 856 01110000 8102 11001100 8110 11011100 8495 0000011111011110 16700 0000101101111000 161068 0001000101011000 1619609 000000110011001100110010 2478303 000010011100011110111110 24總 計 136兩 個 位 元 組 來 表 示 , 而 最 後 二 個 整 數 19609,78303,各 需 要 三 個 位 元 組 來 表 示 , 其 編 碼 格 式 及 所 需 位 元 數如 表 3。由 上 述 比 較 分 析 , 上 述 註 銷 憑 證 字 串 部 分 , 在 編碼 前 需 320bits 來 表 示 , 經 變 動 位 元 組 編 碼 後 僅 需 136個 bits, 其 編 碼 率 達 (320-136) / 320 = 57.5%, 節 省 將近 一 半 的 儲 存 空 間 。3.4 CRL 經 過 上 述 變 動 位 元 組 編 碼 法 的 討 論 , 我 們 知 道CRL 內 的 憑 證 序 號 , 具 有 長 短 不 一 的 特 性 , 有 的 整數 很 大 , 也 有 的 整 數 很 小 , 這 樣 的 特 性 , 若 使 用 變動 位 元 組 編 碼 法 對 憑 證 序 號 進 行 編 碼 , 將 可 獲 得 較佳 的 編 碼 率 。 在 前 述 註 銷 憑 證 格 式 的 分 析 , 我 們 得知 使 用 者 下 載 CRL 的 目 的 , 主 要 在 於 驗 證 交 易 端 的憑 證 是 否 有 效 , 至 於 憑 證 因 何 種 原 因 被 註 銷 , 大 部分 的 使 用 者 並 沒 有 太 大 的 興 趣 , 而 且 對 於 一 般 使 用上 也 沒 有 多 大 的 用 處 。 如 果 CRL 的 檔 案 量 非 常 小 ,而 且 更 新 快 速 , 並 在 產 生 時 加 入 CA 的 時 戳 , 那 麼 憑證 註 銷 的 日 期 , 也 可 省 略 不 必 下 載 。 基 於 上 述 的 理由 , 我 們 嘗 試 對 現 行 的 CRL 進 行 改 良 , 提 出 改 良 式CRL 編 碼 方 式 。改 良 式 CRL 表 示 如 下 :(Issuer + Revoked Serial Numbers+ Latest Time) +Digital Signature。Issuer: 憑 證 簽 發 者 的 名 稱 。Revoked Serial Numbers: 註 銷 憑 證 序 號 字 串 。Latest Time: 憑 證 伺 服 器 產 生 CRL 的 系 統 時 間 。Digital Signature: 用 CA 的 密 鑰 對 內 容 進 行 簽 章 。我 們 將 CRL 部 分 內 容 依 使 用 者 的 使 用 習 慣 , 將不 常 使 用 到 的 欄 位 資 訊 放 入 目 錄 伺 服 器 或 CA 伺 服器 上 , 使 得 CRL 僅 提 供 發 證 者 名 稱 及 序 號 即 可 滿 足大 多 數 使 用 者 的 需 求 , 這 樣 的 組 合 也 具 唯 一 性 , 不會 與 其 他 CA 所 發 行 的 CRL 搞 混 。 整 個 改 良 式 的 CRL中 佔 最 大 部 分 的 憑 證 序 號 , 我 們 又 以 變 動 位 元 組 編碼 法 大 量 減 少 它 的 資 料 量 。 其 次 我 們 加 入 CRL 產 生時 的 系 統 時 間 , 可 取 代 版 本 資 訊 , 使 用 者 可 得 CRL產 生 時 間 , 也 能 分 辨 CRL 是 否 為 最 新 。 另 加 入 數 位簽 章 , 可 以 使 發 行 的 CRL 達 到 完 整 性 (Integrity) 和不 可 否 認 性 (Non-repudiation)。這 種 作 法 我 們 規 納 出 下 列 四 個 優 點 :1. 減 少 CRL 的 資 料 量 , 當 然 隨 即 增 加 了 目 錄 伺 服 器的 可 用 儲 存 空 間 , 可 容 納 較 多 資 料 量 。2. 加 快 CRL 的 下 載 速 度 , 間 接 誘 導 使 用 者 較 有 意 願經 常 下 載 更 新 , 使 用 者 在 驗 證 憑 證 時 , 使 用 的 是 較新 版 本 的 CRL, 故 在 憑 證 的 使 用 上 增 加 了 安 全 度 。3. 階 段 式 驗 證 , 使 得 交 易 端 能 依 需 求 進 行 CRL 的 查證 工 作 , 適 度 減 輕 目 錄 伺 服 器 的 負 擔 , 使 得 伺 服 器能 提 供 更 有 效 率 的 服 務 。4. 系 統 編 碼 後 雖 仍 需 耗 時 解 碼 , 但 在 本 應 用 機 制 中 ,由 於 資 料 長 度 大 幅 度 縮 減 , 系 統 讀 入 的 編 碼 資 料 ,將 遠 短 於 原 來 未 編 碼 資 料 , 使 得 系 統 I/O 次 數 將 遠少 於 原 有 的 機 制 , 由 於 系 統 硬 體 的 I/O 就 系 統 整 體的 運 作 而 言 是 相 當 耗 時 的 , 所 以 利 用 這 樣 編 碼 的 方式 , 使 得 I/O 次 數 大 幅 減 少 , 因 而 加 快 了 本 機 制 資料 的 存 取 。3.5 經 由 上 述 的 研 究 , 我 們 提 出 一 個 新 的 憑 證 運 作 的模 式 , 如 圖 6。變 動 位 元 組 編 碼 CRL4Sub orother CA編 碼 後 之 CRL發 佈 CRL 6CA7目 錄 伺 服 器查下 載 PKC 及 CRL 下詢註載銷 5原6 因3CRL使 用 者UAV 處 理PKC with改 良 式 UAV發 佈 PKC CA 資 料 傳 遞 及 回 應2註 冊 中 心回應申請申請、註 1銷憑證交 易 者 U

104 國 立 臺 灣 大 學 「 台 大 工 程 」 學 刊 第 八 十 八 期 民 國 九 十 二 年 六 月新 模 式 的 流 程 說 明 如 下 :1. 憑 證 申 請 或 註 銷 : 交 易 者 U 向 憑 證 註 冊 中 心 申 請憑 證 或 註 銷 憑 證 , 並 等 待 回 應 。2. 憑 證 審 核 及 回 應 : 憑 證 註 冊 中 心 受 理 交 易 端 所 提出 的 憑 證 申 請 後 , 將 資 料 送 相 關 資 料 送 至 憑 證 管理 中 心 進 行 審 核 , 憑 證 管 理 中 心 審 核 會 將 結 果 回應 憑 證 註 冊 中 心 。3. 憑 證 發 佈 : 交 易 者 U 申 請 憑 證 獲 核 准 後 , 憑 證 註冊 中 心 或 憑 證 管 理 中 心 會 將 憑 證 放 置 目 錄 伺 服 器上 。4. 註 銷 憑 證 發 佈 : 憑 證 管 理 中 心 定 期 向 目 錄 伺 服 器發 佈 最 新 的 CRL。5. 下 載 CRL: 使 用 者 因 交 易 需 求 等 因 素 , 可 到 目 錄伺 服 器 下 載 交 易 對 象 憑 證 或 CA 定 期 發 佈 最 新 經編 碼 處 理 後 的 CRL。6. 註 銷 原 因 查 詢 : 使 用 者 發 覺 交 易 者 U 的 憑 證 被 註銷 , 若 想 進 一 步 了 解 註 銷 原 因 可 以 至 目 錄 伺 服 器查 詢 。7. 交 互 認 證 : 其 他 憑 證 管 理 中 心 可 向 本 憑 證 管 理 中心 進 行 相 互 認 證 。本 論 文 研 究 中 所 提 出 新 的 運 作 模 式 與 現 行 CA 運作 模 式 最 不 同 點 在 於 :1. 由 憑 證 註 冊 中 心 負 責 受 理 憑 證 申 請 及 註 銷 : 由 於CA 不 必 直 接 受 理 使 用 者 申 請 , 使 得 CA 伺 服 器 可以 單 純 做 憑 證 簽 發 等 處 理 , 因 而 減 少 CA 伺 服 器的 負 擔 。2. 以 UAV 方 式 來 處 理 PKC: 此 法 可 以 減 少 PKC 發放 的 數 量 , 進 而 減 少 CRL 的 檔 案 量 。3. CRL 編 碼 處 理 :CA 在 產 生 CRL 資 料 時 , 先 將 註銷 或 過 期 的 憑 證 序 號 找 出 後 , 以 變 動 位 元 組 編 碼法 將 序 號 進 行 編 碼 後 , 製 作 CRL, 由 於 變 動 位 元組 編 碼 法 對 於 整 數 編 碼 有 極 佳 的 編 碼 率 , 所 以CRL 的 檔 案 量 很 小 , 可 以 迅 速 更 新 發 佈 。4. 下 載 CRL 的 速 度 較 快 : 經 處 理 後 的 CRL 檔 案 量較 小 , 使 用 者 或 子 CA 或 其 他 需 交 互 認 證 的 CA就 可 以 快 速 的 下 載 , 達 到 憑 證 安 全 的 目 的 。4. 在 上 一 節 對 註 銷 的 憑 證 序 號 進 行 變 動 位 元 組 編碼 法 實 作 完 成 後 , 我 們 將 在 本 節 對 於 實 作 部 分 進 行 測試 比 較 , 以 證 明 本 研 究 所 提 之 編 碼 方 法 確 實 適 合 對 憑證 序 號 進 行 編 碼 , 且 效 果 顯 著 。本 研 究 的 測 試 平 台 為 IBM 相 容 個 人 電 腦 乙 台 , 其規 格 如 下 :• CPU:AMD k7 600 MHz• OS:Windows 2000 Server• DRAM:128MB以 下 就 測 試 項 目 及 結 果 進 行 說 明 。4.1 為 測 試 編 碼 程 式 編 碼 效 能 , 本 研 究 由 1 至 30000的 整 數 中 , 隨 機 抽 樣 1,000、3,000、10,000、30,000筆 序 號 , 做 為 測 試 比 較 的 樣 本 。 另 在 比 較 項 目 部 分 ,是 以 目 前 使 用 者 最 為 普 及 的 壓 縮 軟 體 Winzip 7.0 程 式做 比 較 , 由 於 該 程 式 在 資 料 壓 縮 時 有 五 種 選 項 , 即Maximum (Slowest)、Normal、Fast、Super Fast 及None, 除 了 None 選 項 表 示 未 壓 縮 , 故 未 列 入 外 , 為求 嚴 謹 , 我 們 將 其 他 四 種 選 項 併 入 辦 理 , 測 試 結 果 如表 4。項目Winzip 7.0 4序 號 數 量檔 案 量 (KB)1000 3000 10000 30000樣 本 檔 案 5.72 17.1 57 171Maximum(Slowest)2.55 7.06 23.5 68.5Normal 2.55 7.06 23.5 68.5Fast 2.64 7.49 24.2 68.0Super Fast 2.69 7.39 22.5 56.3平 均 2.61 7.25 23.43 65.33變 動 位 元 組 編 碼 法 1.01 3.09 10.4 29.2由 上 表 , 我 們 可 以 得 知 變 動 位 元 組 編 碼 法 在 序 號檔 案 數 量 的 縮 減 上 均 能 有 效 地 減 少 , 序 號 數 量 越多 , 資 料 縮 減 的 數 量 也 越 大 ;Winzip7.0 壓 縮 程 式 ,無 論 是 Maximum (Slowest)、Normal、Fast、Super Fast等 功 能 選 擇 或 是 平 均 數 量 來 看 , 雖 然 也 可 以 減 少 資料 量 , 但 我 們 的 方 法 更 能 有 效 地 降 低 資 料 量 。就 編 碼 比 率 的 穩 定 性 來 說 , 資 料 量 無 論 是1,000、3,000、10,000 還 是 30,000, 變 動 位 元 組 編 碼法 的 編 碼 比 率 一 直 維 持 在 20% 以 下 , 這 些 實 際 數據 , 皆 整 理 於 表 5。 根 據 表 5 的 分 析 可 得 知 在 我 們 的改 良 方 法 中 , 對 於 資 料 量 的 多 寡 , 並 不 會 影 響 所 呈現 編 碼 效 率 的 穩 定 性 , 我 們 進 一 步 以 圖 7 來 比 較 我們 的 實 際 效 果 。 另 比 較 於 市 面 上 成 熟 的 產 品 Winzip7.0, 根 據 圖 7 我 們 亦 可 觀 察 出 Winzip 7.0 的 編 碼 比率 均 高 出 本 論 文 所 應 用 之 變 動 位 元 組 編 碼 法 。

王 旭 正 . 鄢 志 豪 :PKI 機 制 之 憑 證 註 銷 清 單 資 料 之 加 速 存 取 研 究 105 54.3 項目1000 3000 10000 30000Winzip7.0 平 均 壓 縮 率 45.63% 42.40% 41.11% 38.20%編 碼 比 率 (%)變 動 位 元 組 編 碼 率 17.66% 18.07% 18.25% 17.08%50%40%30%20%10%序 號 數 量編 碼 比 率Winzip7.0變 動 位 元組 編 碼 法在 離 線 憑 證 註 銷 的 驗 證 上 , 下 載 憑 證 註 銷 清 單 的速 度 , 會 影 響 使 用 者 下 載 新 版 本 註 銷 清 單 的 意 願 , 若是 使 用 者 沿 用 舊 版 本 的 憑 證 註 銷 清 單 進 行 憑 證 有 效性 驗 證 , 勢 必 會 發 生 認 證 安 全 空 窗 期 的 問 題 , 所 以 我們 在 這 一 節 裏 , 選 擇 以 33.6K、56K 數 據 機 撥 接 方 式及 ADSL 512K/64K ( 下 載 速 度 為 512K, 上 傳 為 64K),這 些 大 部 分 使 用 者 常 用 的 上 網 方 式 做 測 試 。 由 於 連 線速 度 受 到 網 路 流 量 、 通 訊 線 路 品 質 、 硬 體 限 制 或 是 資料 檢 核 等 因 素 影 響 , 而 有 不 同 的 表 現 , 這 樣 的 觀 察 值並 不 客 觀 , 我 們 僅 以 理 論 值 進 行 下 載 速 度 的 計 算 , 其結 果 如 表 7 所 列 。 7 0%1000 3000 10000 30000序 號 筆 數 7 比較項目序 號 數 量測 試 項 目下 載 時 間 ( 秒 )33.6Kmodem56Kmodem512K/64KADSL1000 10.4 6.2 0.74.2 我 們 用 IE5.0 重 複 對 Windows 2000 的 憑 證 伺 服 器提 出 憑 證 申 請 的 需 求 , 以 進 行 憑 證 註 銷 清 單 的 檔 案 量進 行 觀 察 , 經 我 們 觀 察 發 現 , 憑 證 註 銷 清 單 的 基 本 資料 佔 528bytes, 每 增 加 一 筆 註 銷 序 號 , 檔 案 就 增 加43bytes。 在 實 際 測 試 裡 ,1,000、3,000 及 10,000 筆 資料 , 我 們 為 實 際 測 試 , 至 於 30,000 資 料 我 們 則 用 推 估的 方 式 處 理 , 因 為 在 憑 證 註 銷 清 單 的 憑 證 序 號 是 以 固定 長 度 做 儲 存 。項目 6序 號 數 量檔 案 量 (KB)1000 3000 10000 30000Windows 2000憑 證 註 銷 清 單變 動 位 元 組 法編 碼 後 之 檔 案3000 30.8 18.5 2.010000 102.5 61.5 6.730000 307.3 184.4 20.21000 0.2 0.1 0.03000 0.7 0.4 0.010000 2.4 1.4 0.230000 7.1 4.3 0.5因 為 上 表 所 用 的 測 試 項 目 值 是 理 論 值 , 所 以 在 使用 者 在 實 際 下 載 的 過 程 中 , 花 費 的 時 間 將 比 表 7 所 列的 時 間 還 長 些 。 在 表 7 中 我 們 可 以 很 明 顯 地 看 出 , 註銷 憑 證 數 量 越 大 , 它 的 憑 證 註 銷 清 單 也 越 大 , 當 一 個憑 證 伺 服 器 有 30,000 筆 註 銷 序 號 時 , 一 個 使 用 56K數 據 機 上 網 的 使 用 者 , 為 了 要 驗 證 一 份 憑 證 是 否 被 註銷 , 至 少 必 須 耗 時 三 分 鐘 以 上 的 時 間 才 能 下 載 完 憑 證註 銷 清 單 , 這 對 使 用 者 而 言 是 非 常 不 便 的 , 也 會 影 響使 用 者 更 新 憑 證 註 銷 清 單 的 意 願 。Windows 2000 憑 證註 銷 清 單 檔 案 量變 動 位 元 組 編 碼 法編 碼 檔 案 量42.5 126.49 420.44 1260.281.01 3.09 10.4 29.2由 上 表 可 知 憑 證 註 銷 清 單 在 註 銷 憑 證 數 量 增 多 時 , 資料 量 會 變 得 非 常 龐 大 , 然 在 本 研 究 所 提 方 法 的 資 料 處理 相 較 之 下 資 料 量 就 明 顯 縮 減 許 多 。5. 目 前 探 討 CA 安 全 性 的 文 章 很 多 , 然 而 針 對 CA憑 證 資 料 量 及 CRL 減 少 的 研 究 , 相 形 之 下 就 少 了 很多 , 若 能 將 編 碼 方 法 用 在 CA 上 , 加 快 交 易 端 存 取 憑證 資 料 , 並 減 少 儲 存 空 間 , 降 低 維 護 的 複 雜 度 , 則 在未 來 電 子 商 務 大 量 交 易 的 認 證 , 將 產 生 莫 大 的 助 益 。

106 國 立 臺 灣 大 學 「 台 大 工 程 」 學 刊 第 八 十 八 期 民 國 九 十 二 年 六 月本 論 文 針 對 憑 證 資 料 運 作 模 式 及 CRL 的 格 式 中資 料 的 特 性 , 使 用 變 動 位 元 編 碼 法 並 加 入 改 良 的 使 用者 有 效 期 限 欄 位 屬 性 的 方 法 , 來 提 升 存 取 效 率 , 其 中改 良 式 的 UAV 在 異 動 頻 繁 的 CA 上 能 有 效 的 減 少PKC 的 發 行 量 , 減 少 金 鑰 的 產 生 , 讓 系 統 在 存 取 、 查詢 時 能 有 更 好 的 效 率 , 也 減 少 資 料 儲 存 空 間 。 而 變 動位 元 編 碼 法 對 憑 證 註 銷 清 單 (CRL) 中 的 序 號 做 編碼 , 效 果 十 分 顯 著 。 而 為 了 節 省 CRL 在 發 佈 上 , 傳送 許 多 額 外 、 較 不 需 要 的 其 他 輔 助 資 料 , 以 致 佔 用 寶貴 的 頻 寬 資 源 , 因 而 浪 費 時 間 。 故 在 我 們 的 討 論 中 ,我 們 亦 建 議 在 CRL 的 發 佈 上 , 僅 發 佈 序 號 及 發 行 單位 , 並 再 適 當 編 碼 程 序 處 理 。 如 此 而 來 , 會 使 得 放 在目 錄 伺 服 器 上 的 CRL 的 資 料 量 較 原 有 方 式 減 少 許多 , 讓 使 用 者 能 在 有 限 的 頻 寬 及 少 量 的 時 間 來 下 載CRL。 藉 此 方 式 可 增 加 使 用 者 更 新 CRL 的 意 願 , 也提 升 憑 證 中 心 於 認 證 過 程 的 嚴 謹 性 與 安 全 度 。[1] 資 策 會 網 際 網 路 情 報 中 心 ,, 民 國 八 十 九 年 十 二 月 。[2] 洪 仲 璽 , 安 全 認 證 環 境 之 設 計 與 實 作 , 國 立 成 功大 學 資 訊 工 程 學 系 碩 士 論 文 , 民 國 八 十 八 年 七月 。[3] R. Rivest, A. Shamir and L. Adleman, “A methodfor obtaining digital signatures and public-keycryptosystems,” Communications of the ACM, Vol.121, No. 2, Feb. 1978, pp. 120–126.[4] S. Garfinkel and G. Spafford, Web Security &Commerce, 1999.[5] D. Cherrill and A. Brocklehurst, “Smartcardcertification,” Information Security TechnicalReport, Vol. 4, No. 2, 1999, pp. 42–50.[6] M. Myers, R. Ankney, A. Malpani, S. Galperin,and C. Adams, “X.509 internet public keyinfrastructure onlinecertificate status protocol-OCSP,” RFC 2560, June 1999.[7] ,Nov. 2000.[8] Y. Sameshima and T. Tsutsumi, “Reducingcertificate revocation and non-repudiation servicein public key infrastructure,” IEICE Trans.Fundamentals, Vol. E83-A, No. 7, July 2000, pp.1441–1442.[9] ITUT-T, Recommendation X.208, Special ofAbstract Syntax Notation One, 1988.[10] ITUT-T, Recommendation X.509, “The directoryauthenticationframework,” InternationalTelecommunication Union, 1997.[11] W. Diffie and M. E. Hellman, “New directions incryptography,” IEEE Transactions on InformationTheory, Vol. IT-22, No. 6, Nov. 1976, pp.644–654.[12] C. Adams and S. Farrell, “Internet X.509 publickey infrastructure certificate managementprotocols,” RFC 2510, Mar. 1999.[13] E. Williams and J. Zobel, “Compressing integersfor fast file access,” The Computer Journal, Vol.42, No. 3, 1999.[14] ,Nov. 2000.王 旭 正 (Shiuh-Jeng Wang) 民 國 85 年 取 得 國 立 台 灣 大 學 電 機 工 程 研 究 所 博 士 學位 , 並 於 民 國 87 年 6 月 任 教 於 中 央 警 察 大 學 資 訊 管 理 系 暨 研 究 所 。 其 研 究 興 趣 為 資 訊 安全 與 管 理 、 密 碼 學 、 資 料 建 構 工 程 、 模 糊 性 資 料 分 析 。 他 於 民 國 80 年 與 85 年 分 別 獲 得宏 碁 集 團 舉 辦 龍 騰 論 文 獎 、 資 訊 科 技 類 碩 、 博 士 論 文 佳 作 獎 。 並 為 IEEE、ACM、IEICE與 IACR 等 國 際 學 術 研 究 學 會 會 員 。 並 於 民 國 91 年 赴 美 國 於 Florida State University,Computer Science Dept. 進 行 學 術 訪 問 與 研 究 6 個 月 。 目 前 亦 兼 任 中 華 民 國 資 訊 安 全 學 會理 事 職 務 , 為 資 訊 安 全 通 訊 期 刊 的 主 任 編 輯 。

王 旭 正 . 鄢 志 豪 :PKI 機 制 之 憑 證 註 銷 清 單 資 料 之 加 速 存 取 研 究 107鄢 志 豪 (Chih-Hou Yan) 曾 任 職 於 彰 化 縣 警 察 局 彰 化 分 局 巡 官 、 借 調 該 局 資 訊室 、 彰 化 縣 警 察 局 、 並 於 民 國 84 年 借 調 警 政 廳 勤 務 指 揮 中 心 至 民 國 88 年 。 民 國 90 年畢 業 於 國 立 中 央 警 察 大 學 資 訊 管 理 研 究 所 碩 士 班 , 研 究 興 趣 為 資 訊 安 全 與 管 理 、 資 料 壓縮 及 資 料 工 程 。 目 前 任 職 於 中 華 民 國 刑 事 警 察 局 偵 九 隊 。接 受 日 期 91 年 2 月 27 日Manuscript accepted February 27, 2002