基于ECC组合公钥体制安全邮件系统的设计与实现

基于ECC组合公钥体制安全邮件系统的设计与实现

论文摘要

安全电子邮件通过引入密码技术实现邮件的加密和数字签名功能,保障邮件信息的认证性、机密性、完整性和不可否认性。然而传统安全电子邮件,如:S/MIME和PGP等,依赖在线CA机构验证用户公钥,存在公钥验证实现复杂、系统建设与维护成本高和用户使用不简便等可用性问题;基于IBE的安全电子邮件虽然一定程度上改善了上述可用性问题,但IBE算法自身的缺陷严重影响了它的应用与推广。论文首先分析当前安全邮件应用中存在的可用性问题,介绍安全电子邮件原理和密码技术,研究椭圆曲线算法理论基础、加密方法以及组合公钥体制理论,在此基础上提出基于ECC组合公钥体制的安全邮件解决方案。方案通过采用组合公钥体制的离线认证方法,解决安全邮件系统应用中存在的公钥认证实现难,依赖在线认证机构,以及用户使用不便等问题。论文给出总体方案设计、详细方案设计以及软件实现过程,一方面,论文设计并实现组合公钥体制各个组成模块,构造CPK证书,实现基于标识的密钥生成方法;另一方面,论文设计并实现安全电子邮件的各个功能,如:邮件收发、ECDSA签名和数字信封加密等。最后论文对系统进行测试实验,并从可用性和安全性两个方面进行分析。分析表明,系统对目前安全电子邮件应用中存在的问题进行了改进,公钥认证实现不再需要设立在线认证机构,降低了系统的建设与维护成本,简化了用户操作。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景和意义
  • 1.2 研究现状
  • 1.3 论文研究内容与贡献
  • 1.4 论文结构
  • 第二章 基础理论研究
  • 2.1 电子邮件原理和协议
  • 2.1.1 电子邮件基本原理
  • 2.1.2 安全电子邮件协议 S/MIME
  • 2.2 密码技术
  • 2.2.1 密码体制
  • 2.2.2 散列算法
  • 2.2.3 数字签名
  • 2.3 椭圆曲线算法研究
  • 2.3.1 椭圆曲线算法基础
  • 2.3.2 椭圆曲线加密原理与方法
  • 2.4 组合公钥体制理论研究
  • 2.4.1 组合公钥算法原理
  • 2.4.2 组合公钥的安全性
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 安全邮件系统设计
  • 3.1 系统目标
  • 3.2 系统总体设计
  • 3.2.1 功能设计
  • 3.2.2 系统结构
  • 3.3 CPK 证书管理软件设计
  • 3.4 安全邮件客户端软件设计
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 安全邮件系统的实现
  • 4.1 开发环境及开发包介绍
  • 4.2 CPK 证书管理软件实现
  • 4.2.1 CPK 初始化模块实现
  • 4.2.2 密钥生成模块的实现
  • 4.2.3 构造 CPK 证书的实现
  • 4.2.4 证书的安全存储实现
  • 4.3 安全邮件客户端的实现
  • 4.3.1 基本邮件功能实现
  • 4.3.2 签名邮件的实现
  • 4.3.3 加密邮件的实现
  • 4.3.4 加密并签名邮件的实现
  • 4.3.5 CPK 证书模块
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 安全邮件系统实验与测试分析
  • 5.1 安全邮件实验
  • 5.2 与S/MIME 协议的比较和分析
  • 5.3 安全性分析
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 论文总结
  • 6.2 未来的工作
  • 攻读硕士学位期间从事的科研工作及发表的论文
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 A
  • 附录 B
  • 相关论文文献

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