1.2 需要解決的與電子郵件相關的安全問題
（１）竊聽： 因為電子郵件需要在網(wǎng)絡上傳播，所以很容易成為竊聽的目標。根據(jù)電子郵件的傳輸機制，進行竊聽是很容易的，竊聽不僅可以出現(xiàn)在局域網(wǎng)，在客戶機和服務器之間的所有點上都有可能存在。郵件的內(nèi)容和信封的內(nèi)容都可以被竊聽。
（２）假冒：簡單郵件傳輸協(xié)議(SMTP)不提供任何驗證機制，所以偽造和篡改電子郵件是很容易的。偽造者只要給SMTP服務器提供合適的信封信息(如發(fā)送方或接收方電子郵件地址)，并使用想要的數(shù)據(jù)產(chǎn)生有關的信件即可。與假冒相關的另一個安全問題是否認性問題，因為信件可以偽造，發(fā)送方可以否認他曾經(jīng)發(fā)送過某個信件。
（３）拒絕服務攻擊：這種攻擊通過破壞機器之間的網(wǎng)絡通信，或者是通過耗用機器上的資源，如磁盤空伺、內(nèi)存等來實現(xiàn).
（４）惡意郵件:例如郵件附件中附帶有病毒程序，接收方運行后給接收方計算機系統(tǒng)帶來嚴重破壞。
２、安全電子郵件安全性問題的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
由于電子郵件的發(fā)送經(jīng)常要通過不同的路由器進行轉發(fā)，直到到達電子郵件最終接收主機，攻擊者可以在電子郵件數(shù)據(jù)包經(jīng)過這些路由器的時候把它們截取下來，這些都是我們所不能發(fā)現(xiàn)的。發(fā)送完電子郵件后，我們就不知道它會通過那些路由器最終到達主機，也無法確定在經(jīng)過這些路由器的時候，是否有人把它截獲下來，就像去郵局寄信，人們從無知道寄出去的信會經(jīng)過那些郵局轉發(fā)，那些人會接觸到這封信。使用電子郵件就像在郵局發(fā)送一封沒有粘封的信一樣不安全。
從技術上看，沒有任何方法能夠阻止攻擊者截取電子郵件數(shù)據(jù)包，你不可能確定你的郵件將會經(jīng)過哪些路由器，也不能確定經(jīng)過這些路由器會發(fā)生什么，也無從知道電子郵件發(fā)送出去后在傳輸過程中會發(fā)生什么。也就是說，沒有任何辦法可以阻止攻擊者截獲需要在網(wǎng)絡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。所以電子郵件雖然是一個很方便的信息交換工具，但易受攻擊、無法鑒別身份、無法辨別信息的真?zhèn)蔚劝踩匀秉c阻礙了電子郵件在電子政務和電子商務等領域中的應用。
目前全國各地政府正在大力發(fā)展電子政務，開展政府上網(wǎng)工程。網(wǎng)上政府同樣體現(xiàn)出權威性，網(wǎng)上政令的發(fā)布、公文的流轉都需要高安全的電子郵件系統(tǒng)來保證。此外正在開展的如火如茶的電子商務活動，同樣需要高安全的電子郵件系統(tǒng)來保證商業(yè)機密和雙方的信任關系。因此迫切需要安全的電子郵件系統(tǒng)來保證政府、軍隊和企業(yè)等部門重要敏感信息傳輸?shù)母甙踩?、高可靠性?/p>
那么，唯一一種辦法是讓攻擊者截獲了數(shù)據(jù)包但無法閱讀它，這就像以前的軍事無線電報一樣，在發(fā)送無線電波傳輸電報時，人們不知道它們是否會被敵方截獲，于是人們對電報的內(nèi)容先進行加密處理，這樣即使敵方截取到了電報，得到的也只是一大串毫無意義無序排列的字符，而只有正確密碼對發(fā)送電報內(nèi)容進行解密處理，才能閱讀到原本的內(nèi)容。和發(fā)送電報一樣，在發(fā)送電子郵件前對其進行數(shù)字加密處理，在接收方接到電子郵件后對其進行解密處理，這樣，即使攻擊者截獲了電子郵件，在沒有正確密碼解密的情況下，截獲的信息只是一堆沒有任何意義的亂碼數(shù)據(jù)。
因此，對在公共網(wǎng)絡上傳輸?shù)碾娮余]件進行相應的安全處理，在保持工nternet電子郵件服務的便利性、經(jīng)濟性、時效性和通用性的同時，有效解決使用電子郵件傳輸時所遇到的安全性問題具有重要的意義，在電子政務、電子商務等信息網(wǎng)絡中有著廣闊的應用前景，將產(chǎn)生良好的社會和經(jīng)濟效益。
隨著電子郵件用戶及電子郵件使用的范圍的迅速膨脹，電子郵件的安全性問題越來越成為使用者和開發(fā)者關心的問題，并且也成為Internet標準委員會的重點問題之一，出現(xiàn)了許多針對其協(xié)議和解決方案，包含服務器和客戶端的解決方案。例如可以在服務器端的提供驗證和過濾機制、郵件病毒掃描等功能。也可以在服務器端提供加密的功能以保證進行郵件傳遞的數(shù)據(jù)鏈路的安全。在服務器端提供加密雖然能提供一定的安全性能，但是郵件的內(nèi)容仍然要以明文的形式存放在傳輸鏈路中間的服務器中，還是不能防止所有人(如網(wǎng)絡管理員)的非法訪問，因此對于郵件的保密性而言，端到端的加密要比加密鏈路更有效.所以當前應用最廣泛的還是在客戶端提供郵件的安全性，其中最重要的有PGP協(xié)議和S/MIME協(xié)議。
PGP和S/MIME兩個協(xié)議都采用了現(xiàn)代密碼學技術，并且在不用改變現(xiàn)有的電子郵件協(xié)議的條件下為用戶提供安全電子郵件服務。
PGP和S/MIME兩個協(xié)議的最大的不同在于證書的管理和信任建立的模型。PGP協(xié)議使用的是分布式的密鑰證書管理，網(wǎng)狀信任模型，而S/MIME協(xié)議則使用的是集中的證書管理，和嚴格的層次信任模型.在S/MIME協(xié)議的使用中，需要一個稱為以(認證中心)的機構負責證書的簽發(fā)、吊銷、證書有效性的驗證等事務，它被所有使用它的用戶所信任，而在PGP中每個用戶都可以被看成是一個"CA"，每個PGP協(xié)議的使用者對這個"CA"信任與否由用戶決定。
目前，S/MIME被微軟等一些大公司所承認，并基于它開發(fā)了相應的應用程序，但附加在其上的限制很多。一方面由于受出口的限制，在我國只能使用40位以下的加密強度:另一方面，其源程序是不公開的，不能得到更多的安全性驗證。
PGP由于其分散管理的特性，使用戶在使用它是需要具有一定的相關知識，這在一定程度上限制了它的使用范圍，但是目前PGP還是具有很多的使用者。另外，PGP的源程序是公開的且開發(fā)上不受出口限制。此外，用戶也可以在集中密鑰證書管理的體制下工作。
目前在我國，也出現(xiàn)了一些專門針對電子郵件安全性的解決方案。但是由于起步較晚，應用范圍非常有限，影響也較小，這與我國電子郵件的使用范圍極其廣泛的現(xiàn)實及不相稱。因此，研究開發(fā)安全電子郵件的解決方案是非常有意義的。
3．安全電子郵件系統(tǒng)結構與組成
目前，互聯(lián)網(wǎng)上所提供的電子郵件服務的拓撲結構如下圖所示:
設用戶M通過ISP的郵件服務器A向用戶N發(fā)送E-mail，郵件服務器A將M的郵件通過公網(wǎng)轉發(fā)給另一ISP的郵件服務器B， B在收到所傳來的E-mail后，按照郵件處理的有關協(xié)議及對用戶所提供的服務來處理此郵件。N在登錄郵件服務器B后，就可以接收到用戶郵箱中的電子郵件了。但郵件服務器A和B都不是安全郵件服務器，而是公網(wǎng)的一部分或臨時租用的，并且郵件是以明文的形式存放在用戶郵箱中的，用戶M、N對郵件服務器的信任也只局限于其可用性，也就是說，ISP的郵件服務器并不為用戶提供安全電子郵件所必需具備的機密性、完整性、驗證、簽名、防抵賴等服務，只起到簡單的郵件處理和轉發(fā)功能，在這種情況下，攻擊者終端就可以通過網(wǎng)絡攻擊和竊聽等手段破壞和獲得合法用戶終端的數(shù)據(jù)。為此，從實際應用和經(jīng)濟性角度考慮，將郵件安全性的防線建立在用戶終端，由用戶終端負責其自身郵件的安全性。
基于以上的需求分析，對于電子郵件客戶端的選擇，我準備采用Outlook Express。雖然Outlook Express己經(jīng)提供了郵件加密、解密、簽名、驗證的功能，但是由于出口的限制，它只支持40位的低強度的加密算法，不能滿足系統(tǒng)的需要，所以要使用上面PGP提供的安全服務來替換它。
安全郵件客戶端應包括以下幾個主要模塊：對Outlook Express訪問控制模塊，用戶操作接口模塊，加密、解密、簽名和驗證等安全服務實現(xiàn)模塊，安全服務嵌入模塊，密鑰和信任管理模塊、以及系統(tǒng)配置模塊。其主要實現(xiàn)功能如下:
（１）訪問控制模塊，完成對Outlook Express的訪問控制.
（２）用戶接口模塊用戶提供各種操作接口。
（３）服務嵌入模塊用于將實現(xiàn)的PGP安全服務嵌入Outlook Express中。
（４）安全服務提供各種安全服務.
（５）密鑰和信任管理模塊完成密鑰證書的管理和信任設定。
（６）系統(tǒng)配置模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)的功能進行配置。
4、主要特點
（１）對電子郵件的正文及附件提供PGP的加密、解密、簽名、驗證功能以及壓縮的功能;
（２）開放性，支持其它基于PGP協(xié)議的電子郵件產(chǎn)品加密的郵件解密、和驗證功能;
（３）可擴展性，系統(tǒng)可以方便的添加新的密碼學算法
5、需求條件及支持平臺
根據(jù)前面系統(tǒng)方案的選擇及系統(tǒng)設計，系統(tǒng)實現(xiàn)的平臺為Windows操作系統(tǒng)，客戶端繼續(xù)使用Outlook Express，為此程序實現(xiàn)需要使用到多方面的Windows系統(tǒng)編程技術，而對于Windows程序設計而言，徽軟提供的Visual C++無疑是最佳的開發(fā)工具。同時，PGP SDK的函數(shù)庫也采用了C語言來實現(xiàn)，所以使用Visual C++對PGP SDK函數(shù)庫的調(diào)用也最為方便。因此開發(fā)平臺采用了Visual C++。
