基于身份的邮件加密系统

发布时间：2020-01-22 04:52

【摘要】：由于电子邮件方便、快捷的特点,使得其在因特网上被广泛使用,成为用户之间传递信息的主要工具之一。但是在公开网络上传递信息是不安全的。目前,被广泛使用的很多电子邮件系统没有提供对邮件内容的隐私保护,在传递过程中邮件内容很容易被窃取。如何保证电子邮件的安全,成为广受关注的重要信息安全问题。本论文主要研究电子邮件加密系统的设计与实现。首先,对基于PKI技术的加密系统与基于身份的加密系统进行了分析和比较,指出基于身份的密码体制非常适合用于电子邮件系统中,为邮件内容的机密性提供安全保障。在上述分析的基础上,以基于身份的密码系统为核心设计了一个电子邮件加密系统。在本系统中,邮件地址作为可惟一识别用户的身份信息就是用户的公钥。系统中用户的私钥由一个可信的密钥生成中心根据用户的邮件地址来产生,并秘密传递给用户。在对邮件内容的加密中,把基于身份的Boneh-Franklin加密方案和我国的商用对称加密标准SM4加密算法相结合,实现了混合加密。在系统开发方面,本文利用Stanford大学的开放源代码的IBE程序库,在Windows操作系统下,将公钥密码系统和对称加密系统结合在一起实现了混合加密。在其中,用公钥(用户的邮件地址)加密对称密钥,对称密钥通过对称算法来加密邮件内容。其中的对称加密算法在实现时采用了 SM4算法的ECB工作模式。公钥加密采用的是基于身份的Boneh-Franklin加密方案,并使用JPBC库实现了包括私钥提取算法、加密算法、解密算法,形成相应的算法库,并以此为基础开发了可信的密钥生成中心和基于身份的邮件加密系统。邮件用户安装此软件,并注册为系统用户后,即可获得以其邮件地址为公钥的用户私钥。之后两个注册用户就可方便地进行邮件的保密通信。传递机密内容时,发送方用接收方的公钥加密随机选取的会话密钥K,产生密文第一部分,然后以用SM4加密算法对撰写的邮件内容进行加密,产生密文第二部分,把两部分密文一起发送给接收方。接收方收到密文后,用自己的私钥对第一部分密文进行解密获得会话密钥K,然后用SM4解密算法以K为密钥解密第二部分密文以获取邮件的明文内容。在Windows操作系统下使用多个邮件用户进行了大量实验。实验结果表明系统的各功能模块都能够很好的运行且性能稳定,说明本文设计的基于身份的邮件加密系统能很好地实现对邮件内容的隐私保护。
【图文】：

示意图,对称密码体制,保密通信,邮件

第１章绪论如果接收方要查看邮件，就要使用和收件人一样的密钥尺来解密邮件密文。使用逡逑解密算法以密钥尺为输入对密文进行解密，最终得到原始邮件。在使用对称算法逡逑的邮件加密系统中，收件人和发件人都使用相同的密钥对邮件内容进行加密和解逡逑密，这就要求解密方事先必须知道加密密钥。所以说，在发送邮件之前，收件人逡逑和发件人需要协商密钥。在这样的系统中，需要解决密钥的传递、保存、交换。逡逑这种方式的邮件加密系统目前很少使用。逡逑基于对称密码体制的双方保密通信过程如下所示。逡逑发送方逦接收方逡逑

公钥加密,消息空间

ＲＳＡ［２６，，２７］（Ｒｉｖｅｓｔ－Ｓｈａｒｍｉｒ－Ａｄｌｅｍａｎ）是用的最多的公钥密码算法，其特网的不安全通道上发送安全敏感的数据。知道公钥计算私钥在计的。一般公钥密码体制运行速度比较慢。逡逑公钥加密（Ｐｕｂｌｉｃ邋Ｋｅｙ邋Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ）方案简称ＰＫＥ方案。一般它是由的，表示为Ｄｅｃ）：逡逑（１）密钥生成算法尺Ｇ（７＾）。Ｍ表示消息空间，表示一对钥生成算法的输出是（／Ｖ．，逦均。逡逑⑵及ｋ是加密算法。对在消息空间中Ｖｗ￡Ｍ，其中ｗ是明文，文进行加密，输出的是密文ｃ。表达为其中五逡逑也记逡逑（３）解密算法邋Ｄｅｃ。Ｚ）ｅｃ（ｃ；，邋＊Ｓｆｃｙ）输出邋ｗ邋ｅ邋｛／ｍ，｝邋ＵＭ／ｔ，其间｛／”ｖ｝邋Ｕ空间，一般将？0％（＜：，５＾，）记做？ＤｅＣｉ／ｃｅＸｃ）。逡逑这些算法要满足正确性要求，是私钥，对在消息空间中ＶｍＥ当且仅当逦Ｐｔｅｙ）。逡逑设用户Ｂ的公私钥对为（户＾，用户Ａ向用户Ｂ发送消息的公下图所示。逡逑
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP393.098

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