最終更新日： 2003年 1月10日
S/MIME (Secure/MIME) は、証明書を利用して電子メールに暗号化とデジタル署名のセキュリティを提供します。S/MIME は、既存の技術である MIME を利用しているため、既存のメールサーバ ー(MTA) で動作します。S/MIME は、電子メールに限らず、MIME を扱える他のプロトコル(HTTP など)でも利用することができます。
S/MIME の初期版である S/MIME v2 は、米国の RSA Security 社によって提唱され、RFC2311, RFC2312 として公表されました。S/MIME v2 は使用できるアルゴリズムが限られていたため、IETF によってより汎用性を持たせた S/MIME v3 が策定され、RFC2632(English), RFC2633(English) として公表されました。
S/MIME を利用すると、メールの暗号化（暗号メール）とデジタル署名の付与（署名メール）が実現できます。また、証明書の送付にも利用できます。
以下に、S/MIME を利用した暗号メールと署名メールの利用イメージを以下に示します（図 7-6）。
図 7-6 S/MIME の利用イメージ
暗号メールにおいては、送信者は受信者の証明書を使ってメールを暗号化し、受信者は自分の秘密鍵でメールを復号します。署名メールでは、送信者は自分の秘密鍵でメールに署名をつけ、受信者は送信者の証明書で署名の検証を行います。署名メールは、通常では送信者はメールに自分の証明書を付与する形で送信します。
また、RFC2634 では、拡張 S/MIME として、様々な利用方法が定められています。
S/MIME は、以下のセキュリティ機能を提供します。
(1) 認証 (Authentication)
X.509証明書とデジタル署名を利用し、メールの送信者とメッセージの認証を行います。
(2) 守秘性 (Confidentiality)
メールを暗号化して送信することで、第三者への情報の漏洩を防ぎます。暗号化には送信者が生成した共通鍵が使用されます。
(3) 否認防止 (Non Repudiation)
X.509 証明書を用いたデジタル署名により、送信者がメールを送信した事実を否認することを防止します。
(4) 完全性（Integrity）
X.509 証明書を用いたデジタル署名により、添付ファイルを含むメール本文の内容が、送信時と相違ないことが確認できます。
S/MIME は、暗号化や署名に CMS (Cryptographic Message Syntax) とよばれるフォーマットを利用します。CMS は暗号と署名を扱うデータフォーマットであり、PKCS #7 を拡張したものです。
S/MIME においては CMS を用いてメール本文の暗号化や署名を行い、MIME 形式で添付ファイルとして送信します（図 7-7）。
図 7-7 S/MIME の構造
CMS は PKCS#7 を拡張して作られた暗号と署名を扱うデータフォーマットであり、S/MIME 以外にも様々な PKI アプリケーションに実装されています。CMS は、データ型 (ContentType) とデータ (Content) の組み合わせ (ContentInfo) から構成されます（表 7-4）。content（データ）には他の ContentInfo（データ情報）を入れ子にすることができます。CMS の仕様は、RFC2630 で定義されています。
表 7-4 CMS のフォーマット
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領域名 |
説明 |
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ContentInfo データ情報 |
CMS のデータ全体を表します。 |
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contentType データ型 |
content（データ）の型です。OID で指定します。 |
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content データ |
データ型で定義したデータです。 |
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content（データ）のフォーマットは、contentType（データ型）によって異なります。S/MIME において使用されるデータ型を以下に示します（表 7-5）。
表 7-5 CMS のデータ型
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種別 |
説明 |
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Data |
アスキー文字列などの基本的なデータ型を表します。 |
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Signed-data |
署名つきのデータを表します。 |
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Enveloped-data |
暗号化されたデータを格納するデジタル封筒を表します。 |
以下に、Signed-data 型と Enveloped-data 型のフォーマットの概要を示します（表 7-6、表 7-7）。
表 7-6 Signed-data 型のフォーマット
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領域名 |
説明 |
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version バージョン |
CMS のバージョンです。 |
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digestAlgorithm ダイジェストアルゴリズム |
ダイジェストアルゴリズムの識別子です。OID で指定します。 |
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encapContentInfo 対象データ |
署名の対象となるデータです。 |
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eContentType データ型 |
署名の対象となるデータの型を表します。 |
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eContent データ |
署名の対象となるデータそのものを表します。 |
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certificates 証明書のリスト |
署名の検証に必要な証明書のリストです。 |
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crls CRL のリスト |
証明書の有効性の確認に必要な CRL のリストです。 |
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signerInfos 署名者情報 |
署名者に関する情報です。複数指定可能です。 |
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version バージョン |
CMS のバージョンです。 |
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sid 署名者識別子 |
署名者を識別するための情報です。 issureAndSerialNumber か subjectKeyIdentifier のどちらかを使用します。 |
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digestAlgorithm ダイジェストアルゴリズム |
署名に使用するダイジェストアルゴリズムの識別子です。OIDで指定します。 |
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signedAttrs 署名アトリビュート |
署名されたアトリビュートの集合です。省略可能です。 |
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signatureAlgorithm 署名アルゴリズム |
署名に使用するアルゴリズムです。OID で指定します。 |
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signature 署名 |
署名者によって生成された署名です。 |
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unsignedAttrs 非署名アトリビュート |
署名されていないアトリビュートの集合です。省略可能です。 |
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表 7-7 Enveloped-data 型のフォーマット
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領域名 |
説明 |
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version バージョン |
CMS のバージョンです。 |
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originatorInfo 発信者情報 |
メッセージの発信者に関する情報です。 省略可能です。 |
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certs 証明書のリスト |
証明書のリストが含まれます。 |
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crls CRLのリスト |
CRL のリストが含まれます。 |
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recipientInfos 受信者情報 |
暗号文の復号に必要な情報（暗号化された共通鍵）が含まれます。複数指定可能です。 |
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encryptedContentInfo 暗号文情報 |
暗号化されたデータの情報です。 |
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contentType データ型 |
暗号化されたデータの型です。 |
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contentEncryptionAlgorithm 暗号化アルゴリズム |
暗号化に使用されたアルゴリズムです。OID で指定します。 |
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encryptedContent 暗号文 |
暗号化されたデータです。 |
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unprotectedAttrs 非保護アトリビュート |
暗号化されていないアトリビュートの集合です。 省略可能です。 |
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S/MIME は、構造別に以下の種類に分類できます（表 7-8）。
表 7-8 S/MIME の種別
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目的 |
CMSのデータ型 |
MIMEタイプ |
拡張子 |
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署名 |
Signed-data |
application/pkcs7-mime |
.p7m |
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multipart/signed application/pkcs7-signature |
.p7s |
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暗号化 |
Enveloped-data |
application/pkcs7-mime |
.p7m |
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証明書の送付 |
Signed-data |
application/pkcs7-mime |
.p7c |
署名をつけたメールを暗号化する場合は、署名を付与したデータをさらに暗号化するか、暗号化したデータに対して署名を付与します。
S/MIME メールの生成手順は、以下の通りとなります。
(1) 対象データを正規化します。
(2) 署名もしくは暗号化を行い、CMS フォーマットに格納します。
(3) CMS を Base64 でエンコードし、MIME メッセージを生成します。
使用するコンピュータによって、テキストデータの表現方式は異なります。例えば、Windows と UNIX では改行コードの扱いが違います。テキストデータにそのまま署名を施すと、文書が改ざんされていなくとも、このような違いが原因で署名の検証が失敗することがあります。そこで S/MIME では、署名や暗号化を行う前に、データの表現方法を統一させる必要があります。これを正規化といいます。
以下に、デジタル署名付きのメール（署名メール）の生成手順を示します（図 7-8）。
図 7-8 署名メールの生成
(1) メール本文に対して正規化を行います。
(2) 送信者の秘密鍵を使い、デジタル署名を生成します。
(3) メール本文とデジタル署名を CMS の Signed-data 型でエンコードします。署名検証のために証明書を付与することもできます。
(4) CMS 署名メッセージを MIME エンコードします。
以下に署名メールの例を示します（表 7-9）。メールヘッダは省略しています。
表 7-9 署名メールの例
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メール |
説明 |
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MIME-Version: 1.0 Content-Transfer-Encoding: base64 Content-Disposition: attachment; filename="smime.p7m" Content-Type: application/pkcs7-mime; smime-type=signed-data; name="smime.p7m"
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MIME ヘッダを表します。 |
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MIAGCSqGSIb3DQEHAqCAMIACzAJBg UrDgMCGgUAMIAGCSqGSIb3DQEHAa ... fblfMtMnpM8AAAAAAAA= |
メール本文とデジタル署名が、CMSフォーマットで含まれます。 |
署名メールの本文は、署名と一緒に CMS でエンコードされています。そのため、S/MIME に対応していないメーラ（MUA）では、署名の検証だけでなくメール本文を読むことすらできません。代わりにクリアテキスト署名を用いることにより、S/MIME に対応していないメーラ （MUA）であっても、メール本文は読むことができます（図 7-9）。
図 7-9 署名メールの生成（クリアテキスト署名）
(1) メール本文に対して正規化を行います。
(2) 送信者の秘密鍵を使い、デジタル署名を生成します。
(3) デジタル署名を CMS の Signed-data 型でエンコードします。署名検証のために証明書を付与することもできます。
(4) CMS 署名メッセージとメール本文をマルチパート形式で MIME エンコードします。
以下にクリアテキスト署名の例を示します（表 7-10）。メールヘッダは省略しています。
表 7-10 署名メールの例（クリアテキスト署名）
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メール |
説明 |
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Content-Type: multipart/signed; protocol="application/x-pkcs7-signature"; micalg=SHA1; boundary="----=_NextPart "
This is a multi-part message in MIME format.
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MIME ヘッダを表します。 |
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------=_NextPart Content-Type: text/plain; charset="iso-2022-jp" Content-Transfer-Encoding: 7bit
これはクリアテキスト署名のテストです。
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メール本文が Plain Text で記述されます。 |
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------=_NextPart Content-Type: application/pkcs7-signature; name="smime.p7s" Content-Transfer-Encoding: base64 Content-Disposition: attachment; filename="smime.p7s"
MIAGCSqGSIb3DQEHAqCAM・・・ 9+Jws4zQlmq/iZSueSfAAAAAAAAA==
------=_NextPart |
メール本文に対するデジタル署名が、CMS フォーマットで含まれます。 |
メール本文は text/plain 形式となるため、S/MIME に対応していないメーラでもメール本文を読むことができます。
以下に暗号メールの生成手順を示します（図 7-10）。
図 7-10 暗号メールの生成
(1) メール本文に対して正規化を行います。
(2) メール本文を暗号化するための共通鍵を生成します。
(3) 生成した共通鍵を使い、メール本文を暗号化します。
(4) 受信者と送信者の証明書（公開鍵）を使い、生成した共通鍵をそれぞれ暗号化します。
(5) メール本文とそれぞれの公開鍵で暗号化した共通鍵を、CMS の Enveloped-data 形式でエンコードします。
(6) CMS 封筒メッセージをMIMEエンコードします。
送信するメッセージが、受信者だけでなく送信者も復号できるように、共通鍵は送信者と受信者のそれぞれの証明書で暗号化されます。
以下に暗号メールの例を示します（表 7-11）。メールヘッダは省略しています。
表 7-11 暗号メールの例
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メール |
説明 |
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MIME-Version: 1.0 Content-Transfer-Encoding: base64 Content-Disposition: attachment; filename="smime.p7m" Content-Type: application/pkcs7-mime; smime-type=enveloped-data; name="smime.p7m"
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MIMEヘッダを表します。 |
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MIIEDwYJKoZIhvcNAQcDoIIEADCCA /wCAQAxggGGMIHAAgEAMGowYjEL ... 8dJ5FG4b13w= |
メール本文が暗号化され、CMS フォーマットで含まれています。 |
S/MIME において利用されるアルゴリズムを次に示します（表 7-12）。
表 7-12 S/MIME において利用されるアルゴリズム
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種別 |
S/MIMEバージョン2 |
S/MIMEバージョン3 |
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規定RFC |
RFC2311 (Informational) |
RFC2633 (Standards Track) |
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メッセージ暗号化 （共通鍵暗号） |
RC2/40 (MUST)（受信者のみ） RC2/40 (SHOULD)（送信者のみ） Triple DES (SHOULD) |
Triple DES (MUST) RC2/40 (SHOULD)（受信者のみ） |
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鍵の暗号化 （公開鍵暗号） |
RSA (MUST) |
DH (MUST) RSA (SHOULD) |
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デジタル署名 （公開鍵暗号） |
RSA (MUST) |
DSS (MUST) RSA (SHOULD) |
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ダイジェスト （ハッシュ関数） |
SHA-1 (MUST) MD5 (MUST) ※SHA-1 の使用を推奨 |
SHA-1 (MUST) MD5 (SHOULD)（受信者のみ） |
Outlook Express, Netscape, WinBiff 等のメールクライアント（MUA）が S/MIME に対応しています。現在ではまだ、S/MIMEv3 に対応した製品は少なく、S/MIME v2 が主流となっています。以下に、Outlook Express での S/MIME メールの利用例を示します（図 7-11、図 7-12）。
図 7-11 S/MIME メールの送信例
メールクライアントに証明書をインポートしていれば、メール作成時に「署名」や「暗号化」のアイコンをクリックするだけで、S/MIME メールが送信できます。
図 7-12 S/MIME メールの受信例
S/MIME メールを受信すると、メールが安全であることを示すメッセージが表示されます。
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