基于AES算法的安全电子邮件系统研究与实现

摘要

电子邮件在Internet上因其方便和快捷性得到广泛应用，在日常生活中也成为人们交流和沟通的主要工具之一。然而互联网的开放性降低了e-mail在Internet上传输的安全性，邮件容易受到第三方的攻击。e-mail在传输过程中使用的是SMTP协议，由于邮件传输协议不存在加密服务，所以攻击者能在邮件传输过程中获取邮件内容。因为保证传输网络的安全性是很困难的，所以为了确保电子邮件内容的机密性，防止信息泄露，必须为电子邮件提供加密服务。
　　本文设计了一款在windows系统上运行可以在开放的无线网络环境中使用的安全电子邮件软件，该软件能够有效地对邮件进行加密传输，实现了邮件加解密与邮件发送接收的一体化，在送达邮件的同时确保了邮件内容的安全性。本文将密码学技术应用到电子邮件系统当中，采用更高效的AES算法对邮件内容进行加密，针对列混合变换和逆列混合变换进行了优化，使用矩阵代替原算法的列字节混合和逆列字节混合矩阵，使得加密运算和解密运算消耗相等的运算资源，减少解密过程的延时，解决了解密运算比加密运算时间长的问题，具有安全系数高、加解密迅速等优点。对于分组密码算法进行迭代时选用CBC加密模式，将明文分组与前一个密文分组进行XOR运算，然后再进行加密，这样避免了相同的密文被破译，极大地提升了电子邮件在网络中传输的安全性。
　　本文采用Visual Studio.NET的集成开发环境，C＃编程语言，设计了一款在PC机上运行的应用程序，分析了电子邮件传输原理与相关协议，通过对安全电子邮件发送和接收模块、加密和解密模块的系统架构，给出各个模块的设计流程和实现过程，最后进行详细的系统功能性测试。

目录

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 邮件安全问题的国内外研究现状

1．2．1 安全邮件技术现状

1．2．2 安全电子邮件产品

1．3 本课题研究的目的和意义

1．4 论文研究的主要内容和结构安排

第2章 电子邮件传输原理与相关协议

2．1 电子邮件的工作原理

2．2 电子邮件的通信协议

2．2．1 简单邮件传送协议SMTP

2．2．2 邮件读取协议POP3

2．2．3 通用因特网邮件扩充MIME

2．3 安全电子邮件协议

2．3．1 PGP安全电子邮件协议

2．3．2 S／MIME安全电子邮件协议

2．4 本章小结

第3章 邮件系统加密方案分析与研究

3．1 加密算法描述

3．1．1 加密算法的选择

3．1．2 AES的优势和限制

3．2 加密算法描述

3．2．1 字节置换变换

3．2．2 行字节移位变换

3．2．3 列字节混合变换

3．2．4 循环密钥添加变换

3．3 密钥扩充

3．4 加解密过程与优化

3．4．1 加解密过程

3．4．2 列混合与逆列混合变换的优化

3．5 本章小结

第4章 安全电子邮件系统的设计与实现

4．1 系统开发环境

4．1．2 Visual Studio．NET简介

4．2 登录模块的实现

4．2．1 登录模块业务逻辑的实现

4．2．2 登录模块的实现效果

4．3 收发邮件模块的实现

4．3．1 发送模块业务逻辑的实现

4．3．2 收发模块的实现效果

4．4 加解密模块的实现

4．4．1 加解密模块业务逻辑的实现

4．4．2 加解密的实现效果

4．5 关键问题的分析与解决方案

4．5．1 加密模式的选择

4．5．2 附件发送的实现

4．6 本章小结

第5章 安全电子邮件系统测试

5．1 系统测试概述

5．2 系统测试策略

5．2．1 测试用例

5．2．2 测试结果

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

攻读硕士学位期间的科研成果

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