[20]。MIME標準在RFC2045、RFC2046、RFC2047、RFC2048以及RFC2049等許多RFC中都有應(yīng)用，MIME標準的主要作用是豐富了郵件的內(nèi)容，使得電子郵件能夠包含并發(fā)送圖片、音頻、視頻等非文本數(shù)據(jù)。multipart/alternative：可選擇類型，這個類型的設(shè)計初衷是為了應(yīng)對不同的客戶端解析問題，如果郵件中帶有超文本內(nèi)容的話，那么發(fā)送方就會同時發(fā)送一個純文本的副本，在接收方的郵件客戶端不支持超文本渲染的情況下，就可以通過純文本的副本獲取完整的郵件內(nèi)容，避免出現(xiàn)內(nèi)容無法正常顯示的情況。multipart/related：關(guān)聯(lián)類型，主要針對存在資源依賴關(guān)系的郵件內(nèi)容，在含有超文本的郵件場景中，如果郵件正文部分涉及到圖像，樣式表之類的外部資源引用，則會采用此類型封裝，借此創(chuàng)建起資源間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而保證郵件在解析過程中，所有相關(guān)聯(lián)的元素可以協(xié)同呈現(xiàn)，達到完整的效果。multipart/mixed：復(fù)合類型，用于發(fā)送多種內(nèi)容的郵件。當郵件中帶有附件（文檔、壓縮包等）時，或者郵件中既有文本又有圖像還有附件等多種不同類型的郵件數(shù)據(jù)時，必須使用此類型進行封裝。計算機網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計初衷是實現(xiàn)資源共享、信息交流，但早期網(wǎng)絡(luò)只能傳輸ASCII碼字符，這就使SMTP協(xié)議從設(shè)計之初就存在先天不足。在傳輸非ASCII字符時，收件端很容易出現(xiàn)亂碼的現(xiàn)象，這就使得早期的電子郵件只能局限于ASCII文本格式。隨著電子郵件應(yīng)用范圍不斷擴大，多語言文本的支持需求越來越強烈，為了應(yīng)對這一情況，電子郵件編碼機制便出現(xiàn)了，其利用郵件頭部Content-Transfer-Encoding字段指定編碼規(guī)則，把原始郵件內(nèi)容轉(zhuǎn)變成ASCII碼格式來傳輸，接收方憑借這個字段信息對收到的數(shù)據(jù)開展解碼操作，進而達成郵件信息的正確顯示。現(xiàn)在電子郵件編碼有7bit、8bit、Binary、Base64和Quoted-Printable這五種，Base64和Quoted-Printable這兩種編碼方式因為有著不錯的兼容性而且實用，所以在實際應(yīng)用當中最普遍，Base64編碼會把任何二進制數(shù)據(jù)變成ASCII字符來表示，這樣就能用它來傳各種文件附件，Quoted-Printable編碼主要針對文本內(nèi)容，它一邊保證可讀性，一邊高效處理非ASCII字符，從而讓郵件內(nèi)容的兼容性和傳輸效率都得到提升。本章小結(jié)本章簡要的介紹了基于國密算法的安全電子郵件系統(tǒng)中運用到的相關(guān)技術(shù)背景知識。首先介紹了對稱加密算法SM4、密碼雜湊算法SM3和基于標識的密碼算法SM9和BF-IBE體制。接下來對電子郵件體系進行了簡要的介紹，包括電子郵件系統(tǒng)架構(gòu)，郵件協(xié)議及編碼格式。為后續(xù)內(nèi)容奠定了基礎(chǔ)?；趪芩惴ǖ陌踩娮余]件系統(tǒng)需求分析本章將對基于國密算法的安全電子郵件系統(tǒng)進行需求分析，包括系統(tǒng)整體需求、系統(tǒng)功能需求、系統(tǒng)安全需求、系統(tǒng)非功能性需求等，通過分析目前電子郵件安全問題和用戶需求，為系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。系統(tǒng)整體需求分析系統(tǒng)背景與設(shè)計目標隨著信息化建設(shè)的不斷深入，電子郵件系統(tǒng)已經(jīng)成為政務(wù)、商業(yè)等各領(lǐng)域不可或缺的通信工具。但是傳統(tǒng)的電子郵件系統(tǒng)存在著安全上的缺陷，郵件內(nèi)容在服務(wù)器上大多以明文形式保存，郵件在傳輸過程中也只是通過SSL/TLS通道加密，一旦服務(wù)器遭受攻擊或者通道被劫持，就會導(dǎo)致敏感信息泄露。近年來頻繁發(fā)生的郵件泄密事件就暴露出這一問題。本系統(tǒng)旨在構(gòu)建全流程采用國密算法的安全電子郵件系統(tǒng)，實現(xiàn)以下目標：以用戶的郵箱地址作為身份標識，簡化密鑰管理流程。實現(xiàn)郵件內(nèi)容的全程加密保護以確保機密性。提供數(shù)字簽名功能來保障郵件完整性和不可否認性。支持與現(xiàn)有郵件系統(tǒng)的兼容集成，保持良好用戶體驗。系統(tǒng)架構(gòu)需求為滿足上述需求，系統(tǒng)需采用客戶端-服務(wù)器架構(gòu)，具體包含：客戶端應(yīng)用：提供圖形化界面，實現(xiàn)郵件編輯、加密解密及簽名驗簽等本地功能。本地郵件服務(wù)器：處理郵件的接收、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)功能。外部郵件集成：支持與主流郵件服務(wù)（如163郵箱）的互聯(lián)互通。密鑰管理中心：負責(zé)SM9密鑰的生成和安全下發(fā)。功能需求分析用戶管理需求該部分會被劃分為三部分，分別為用戶注冊功能、用戶登錄功能、用戶管理功能，并實現(xiàn)以下目標：用戶注冊功能：需要提供用戶注冊界面以收集用戶的郵箱地址和登錄口令，對于用戶的登錄口令需要進行強度驗證，提高安全性。用戶的口令需要經(jīng)過SM3哈希后存儲，防止明文存儲風(fēng)險。用戶注冊時應(yīng)實現(xiàn)SM9密鑰的安全下發(fā)。用戶登錄功能：提供標準登錄界面，支持用戶名和密碼認證。特殊管理員登錄通道，支持系統(tǒng)維護和用戶管理。密碼驗證采用SM3哈希比對，保護用戶密碼安全。用戶管理功能：通過管理員控制臺展示所有注冊用戶及其基本信息。支持刪除用戶賬號并清理相關(guān)密鑰和郵件數(shù)據(jù)。郵箱基礎(chǔ)功能需求該部分需要能實現(xiàn)郵件的基礎(chǔ)功能如郵件的撰寫、收發(fā)、查看功能。具體包含：郵件撰寫：需要實現(xiàn)完整的郵件編輯頁面并支持輸入一個或多個收件方，此外還需要允許用戶添加任意數(shù)量附件。郵件收發(fā)：該部分需要構(gòu)建合規(guī)范的郵件格式并通過服務(wù)器發(fā)送，對于加密郵件，接收時需要實現(xiàn)自動解密。郵件查看與管理：該部分需要通過收件箱與發(fā)件箱實現(xiàn)郵件的查看，此外需要添加郵件列表的更新功能。郵件加密功能需求為了保證郵件在傳輸過程中的安全性、完整性和不可否認性，該部分需要實現(xiàn)如下功能：郵件內(nèi)容加密：郵件的內(nèi)容必須經(jīng)過國密算法進行加密，防止郵件泄露以及未授權(quán)訪問，即使郵件被截獲，對方也無法獲取郵件內(nèi)容。密鑰保護：SM9密鑰需要安全生成與下發(fā)，收發(fā)郵件使用的SM4密鑰必須每次隨機生成，實現(xiàn)一次一密。數(shù)字簽名與驗簽：通過SM9簽名來確保郵件在傳輸過程中沒有被篡改且郵件是完整的，確保發(fā)送方無法對郵件內(nèi)容進行否認。本章小結(jié)本章著重對基于國密算法的安全電子郵件系統(tǒng)進行需求分析，明確其功能目標，并圍繞核心任務(wù)實施模塊化劃分，具體包括用戶管理、郵箱基礎(chǔ)功能以及郵件加密三大模塊。這些研究成果為后續(xù)章節(jié)的系統(tǒng)設(shè)計奠定了理論與實踐基礎(chǔ)。基于國密算法的安全電子郵件系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)功能分析本系統(tǒng)屬于基于國密算法的安全電子郵件系統(tǒng)，被劃分成三大模塊，分別是用戶管理模塊，郵箱基礎(chǔ)功能模塊以及郵件加密模塊，各個模塊互相配合，從而完成郵件系統(tǒng)的安全通信任務(wù)，用戶管理模塊承擔(dān)用戶身份認證和管理的任務(wù)，郵箱基礎(chǔ)功能模塊給予郵件收發(fā)等基本功能，郵件加密模塊利用國密算法保證郵件在傳送和保存過程中的安全。用戶管理模塊設(shè)計用戶注冊用戶注冊流程包含身份驗證與密鑰生成兩個核心環(huán)節(jié)。系統(tǒng)要求用戶輸入符合強度標準的登錄口令，通過SM3哈希算法處理后存儲，確保口令安全性。同時，系統(tǒng)為用戶生成SM9密鑰對，通過SM4算法實現(xiàn)用戶密鑰的安全下發(fā)：用戶在本地隨機生成SM4密鑰并根據(jù)自己的郵箱賬號生成SM9公鑰，之后使用SM9公鑰加密SM４密鑰并發(fā)送給KGC。SM9基于標識加密算法中有“身份標識即是公鑰”和“SM9KGC（密鑰生成中心）能計算出所有標識私鑰”這兩大特性，基于此，KGC可以在收到信息后計算出該用戶的私鑰，并使用該用戶的私鑰解密信息得到SM4密鑰。之后KGC通過SM4密鑰加密該用戶的私鑰并發(fā)送給用戶，實現(xiàn)了SM9密鑰的安全下發(fā)。整個過程遵循KGC（密鑰生成中心）標準流程，確保密鑰生成的規(guī)范性與安全性。密鑰下發(fā)的流程如圖4.1所示。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC1密鑰下發(fā)流程用戶登錄登錄過程需要對密碼進行驗證：系統(tǒng)首先驗證郵箱地址有效性，再通過SM3算法對輸入口令進行哈希比對：對輸入的密碼使用SM3算法進行摘要，得到的哈希值與存儲的哈希結(jié)果對比，判斷是否匹配。針對管理員賬戶設(shè)置獨立驗證路徑，通過讀取特定目錄下的加密憑證進行身份確認。系統(tǒng)設(shè)置登錄失敗閾值與賬戶鎖定機制，有效抵御暴力破解攻擊。用戶信息管理管理員通過控制臺來達成對用戶的全生命周期管理，系統(tǒng)提供可視化的用戶列表，顯示郵箱地址，注冊時間等關(guān)鍵信息，執(zhí)行刪除用戶的操作時，會觸發(fā)級聯(lián)清理機制，把用戶的密鑰文件以及關(guān)聯(lián)的郵件數(shù)據(jù)一同清除掉，從而保證數(shù)據(jù)得到徹底銷毀。郵箱基礎(chǔ)功能模塊設(shè)計郵件撰寫郵件撰寫界面支持多收件人、主題編輯及附件添加功能。系統(tǒng)將用戶輸入內(nèi)容封裝為標準郵件格式，采用分層設(shè)計思想，分離內(nèi)容編輯與安全處理邏輯，為后續(xù)加密操作提供標準化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。郵件發(fā)送發(fā)送流程包含內(nèi)容封裝、簽名生成與加密處理三個階段。系統(tǒng)首先生成完整郵件原始字節(jié)，通過SM3計算哈希值，再使用SM9簽名私鑰生成數(shù)字簽名。并采用混合加密策略對郵件內(nèi)容進行加密：通過隨機生成的SM4密鑰對郵件正文執(zhí)行加密，此過程SM4采用CBC模式；使用收件方的SM9公鑰對該隨機生成的SM4密鑰進行加密。最終，將加密后的正文與密鑰整合為完整的郵件數(shù)據(jù)包。其流程如圖4.2所示：圖4.SEQ圖4.\*ARABIC2郵件發(fā)送流程郵件接收接收模塊實現(xiàn)解密與簽名驗證功能。系統(tǒng)首先使用收件人SM9私鑰解密SM4密鑰，再通過該SM4密鑰解密郵件內(nèi)容。接下來通過發(fā)送方公鑰對簽名進行操作得到文件內(nèi)容的SM3哈希值。接收方根據(jù)郵件內(nèi)容使用SM3算法進行摘要，通過比對兩個SM3哈希值，驗證郵件完整性與發(fā)送者身份并確保郵件未被篡改。郵件的接收流程如圖4.3所示。圖4.SEQ圖4.\*ARABIC3郵件的接收流程郵件查看與下載郵件查看功能用于展示用戶郵箱內(nèi)容，列表項顯示發(fā)件人/收件人、主題、接收時間等關(guān)鍵信息，可通過雙擊操作直接打開原始郵件文件，查看完整內(nèi)容。該模塊添加了自動刷新機制，定期檢測郵箱變化并更新顯示，保證信息時效性。郵件加密模塊郵件加密模塊構(gòu)成系統(tǒng)安全核心，負責(zé)確保郵件內(nèi)容在傳輸與存儲過程中的機密性、完整性與不可否認性，主要包括內(nèi)容加密、數(shù)字簽名與密文傳輸三個功能單元?；赟M4-CBC的郵件內(nèi)容加密系統(tǒng)運用SM4分組密碼算法加密郵件內(nèi)容，采用CBC模式提升安全性。加密流程涵蓋：產(chǎn)生隨機的初始向量(IV)，保證加密的安全和唯一性。將明文數(shù)據(jù)進行分組填充，使得每個分組大小為16個字節(jié)。將各個明文塊和前一個密文塊進行異或。將異或結(jié)果用SM4算法進行加密得到密文塊。將IV和所有的密文塊進行連接，形成最后的加密數(shù)據(jù)[14]。解密過程是對應(yīng)的逆操作，使被授權(quán)的接收者能夠正確的還原郵件內(nèi)容。這種加密方式對抗了密碼分析攻擊，保證了郵件內(nèi)容的機密性?；赟M9的密鑰保護在密鑰分發(fā)過程中，使用SM9公鑰對用戶本地隨機生成的SM4密鑰進行加密；在郵件發(fā)送過程中，使用接收方的SM9公鑰加密SM4公鑰，這種非對稱加密和對稱加密結(jié)合的混合加密算法結(jié)合了對稱加密與非對稱加密的優(yōu)勢，既保證了加密的強度，又兼顧了加密的效率。數(shù)字簽名與驗簽為實現(xiàn)郵件發(fā)送方身份認證與內(nèi)容完整性保護，系統(tǒng)應(yīng)用SM9數(shù)字簽名技術(shù)。簽名過程包括：計算原始郵件內(nèi)容SM3哈希值。利用發(fā)送方SM9簽名私鑰對哈希值簽名。將簽名信息附加于郵件內(nèi)容之后。驗證過程中，接收方首先解密郵件內(nèi)容，然后使用發(fā)送方標識信息驗證簽名有效性，確保郵件內(nèi)容未被篡改且來源可靠。安全傳輸機制系統(tǒng)設(shè)計了專用加密郵件傳輸格式，包含三個主要部分：密鑰長度標識、SM9加密的會話密鑰、SM4加密的郵件內(nèi)容。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計便于接收方正確解析密文數(shù)據(jù)。同時，系統(tǒng)支持通過外部郵件服務(wù)器（如163郵箱服務(wù)器）傳輸加密郵件，實現(xiàn)了通過公共郵件系統(tǒng)傳輸加密郵件。郵箱服務(wù)器基于SMTP、POP、IMAP協(xié)議的端口號是依照其標準固定的，如表4.1。表4.SEQ表4.\*ARABIC1郵件協(xié)議與傳輸端口對照表加密方式不加密SSL/TLSSTARTTLSSMTP25465587POP3110995無IMAP143993無本章小結(jié)本章詳細闡述了基于國密算法的安全電子郵件系統(tǒng)設(shè)計思路與實現(xiàn)方案。采用模塊化架構(gòu)，劃分為用戶管理、郵箱基礎(chǔ)功能與郵件加密三大核心模塊，并對三大功能模塊以圖文形式進行了設(shè)計介紹，通過協(xié)同工作構(gòu)建完整電子郵件安全框架，為后續(xù)第五章系統(tǒng)實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)?；趪芩惴ǖ陌踩娮余]件系統(tǒng)實現(xiàn)本章將先闡述整個系統(tǒng)的部署方式，然后分別詳細描述各功能模塊的具體實現(xiàn)過程。系統(tǒng)部署本系統(tǒng)采用Python語言開發(fā)，基于Tkinter庫構(gòu)建圖形用戶界面，通過gmalg密碼學(xué)庫實現(xiàn)國密算法，本系統(tǒng)采用客戶端-服務(wù)器架構(gòu)，客戶端運行于用戶本地環(huán)境，提供完整的用戶界面和功能操作，SMTP服務(wù)器由aiosmtpd庫實現(xiàn)，通過Controller類啟動SMTP服務(wù)器，此外，通過smtplib與poplib庫實現(xiàn)與外部163郵箱服務(wù)器鏈接。用戶管理模塊實現(xiàn)用戶注冊用戶注冊功能由RegisterWindow類來實現(xiàn)，這個類提供了一個圖形化的注冊界面，幫助用戶設(shè)置自己的郵箱地址以及登錄口令，注冊過程會用到國密SM3算法來保障口令的安全性，主要的方法do_register包含了全部的注冊流程，涉及密碼強度的檢驗，用戶目錄的創(chuàng)建以及SM3哈希存儲等。注冊過程中最重要的一個環(huán)節(jié)就是SM9密鑰的生成，系統(tǒng)通過generate_sm9_keys方法來完成安全的密鑰生成與下發(fā)，這樣就保證了密鑰的安全性，即使系統(tǒng)管理員也無法得到用戶的實際私鑰。注冊界面系統(tǒng)運行界面如圖5.1所示。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC1注冊界面運行截圖用戶登錄用戶登錄功能由LoginWindow類完成，它給予簡潔的登錄界面并包含認證邏輯，login方法負責(zé)全部認證流程，包含特殊管理員身份辨別，一般用戶認證以及登錄成功后的界面跳轉(zhuǎn)。登錄時用SM3哈希算法驗證用戶身份，系統(tǒng)不存儲明文口令，只比對哈希值，保證口令安全，系統(tǒng)還設(shè)置了管理員登錄通道，把普通用戶和管理員賬戶分開，提升系統(tǒng)安全性。用戶登錄界面如圖5.2所示。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC2用戶登錄界面管理員控制臺系統(tǒng)管理功能由AdminPanel類完成，包含用戶賬戶管理，密鑰監(jiān)控等高級功能，此類達成樹形表格用戶列表，顯示全部注冊用戶及其注冊時間，可選擇性刪除用戶，load_users方法執(zhí)行用戶列表加載，delete_user方法執(zhí)行用戶級聯(lián)刪除。用戶刪除操作采用級聯(lián)清理機制，用戶密鑰目錄和郵件存儲也一同被清空，這樣就能保證數(shù)據(jù)得到徹底銷毀，這給系統(tǒng)增添了一份完整的用戶全生命周期管理能力。如圖5.3為管理員控制臺界面。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC3管理員控制臺郵箱基礎(chǔ)功能模塊實現(xiàn)郵件客戶端核心界面由EmailClientGUI類實現(xiàn)，此類包含了全部的郵件編輯與管理功能，界面創(chuàng)建通過create_widgets方法達成，其中包含發(fā)件人、收件人、主題、正文編輯區(qū)、附件管理以及功能按鈕區(qū)的布局和初始化。界面設(shè)計采用了網(wǎng)格布局，清晰劃分各個功能區(qū)域，系統(tǒng)支持多種附件格式，并且設(shè)置了可以與外部郵箱進行交互的按鈕，這個界面給用戶供應(yīng)了一個集成化的郵件操作環(huán)境，簡化了復(fù)雜的加密郵件處理過程。郵件發(fā)送功能實現(xiàn)郵件發(fā)送屬于系統(tǒng)核心功能，通過send_email方法達成，此方法完成了完整的郵件簽名與加密流程，包含郵件對象的創(chuàng)建，附件的處理，數(shù)字簽名的生成，混合加密以及最后的發(fā)送等環(huán)節(jié)。發(fā)送過程采用混合加密方式，先調(diào)用get_user_signer獲取SM9簽名實例，對郵件內(nèi)容執(zhí)行SM9數(shù)字簽名，保證發(fā)件人身份真實，再生成隨機SM4密鑰，調(diào)用encrypt_blocks函數(shù)對郵件內(nèi)容實施加密，最后調(diào)用get_receiver_encryptor獲取SM9加密實例，對SM4密鑰加以加密，此種混合加密手段既保障安全又改良處理速度。通過163郵箱發(fā)送的時候，系統(tǒng)就會調(diào)用send_via_163方法，把加密的數(shù)據(jù)經(jīng)過Base64編碼之后，再加上特殊的郵件頭標明加密的狀態(tài)。郵箱編輯界面如圖5.4所示。郵件經(jīng)過163郵箱SMTP服務(wù)器進行發(fā)送，在服務(wù)器上以密文形式存儲，如圖5.5所示。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC4郵件發(fā)送界面圖5.SEQ圖5.\*ARABIC5163網(wǎng)頁版查看郵件郵件查看管理功能實現(xiàn)系統(tǒng)利用MailboxWindow類開展郵件收發(fā)箱管理，給予郵件列表顯示及查看功能，MailboxWindow類的構(gòu)造方法會初始化用戶郵箱視圖，而且創(chuàng)建起樹形控件來表現(xiàn)郵件列表，load_emails方法承擔(dān)郵件列表加載任務(wù)，系統(tǒng)會分析本地儲存的.eml文件，提取關(guān)鍵郵件元數(shù)據(jù)。系統(tǒng)支持雙擊打開郵件查看詳情，使用open_email方法來實現(xiàn)，系統(tǒng)還具有自動刷新的功能，auto_refresh方法會定時更新郵件列表，這樣就可以保證信息的實時性，這些功能一起形成了一個完整的郵件環(huán)境，方便用戶處理日常郵件。圖5.6與圖5.7分別為發(fā)件箱郵件速覽與郵件解密后的內(nèi)容。圖5.SEQ圖5.\*ARABIC6發(fā)件箱圖5.SEQ圖5.\*ARABIC7郵件內(nèi)容郵件加密模塊實現(xiàn)SM4加密實現(xiàn)系統(tǒng)郵件內(nèi)容加密使用SM4-CBC模式，使用encrypt_blocks函數(shù)，生成16字節(jié)隨機的IV，調(diào)用pad函數(shù)對輸入的數(shù)據(jù)進行PKCS#7兼容格式填充，然后按照CBC模式進行塊加密，每個明文塊先與前一個密文塊（首塊與IV）異或，再經(jīng)過SM4算法加密。輸出格式是IV+密文，便于接收方解密。與之相對應(yīng)的解密函數(shù)decrypt_blocks實現(xiàn)了解密過程，即提取IV，分塊解密密文，將每個解密塊與前一個密文塊異或得到明文，最后使用unpad函數(shù)去除填充。這樣就能保證數(shù)據(jù)安全的傳輸和恢復(fù)。SM9標識密碼實現(xiàn)系統(tǒng)利用SM9標識密碼算法來保護密鑰和執(zhí)行身份認證，重要組成部分有密鑰生成中心（KGC）和用戶密鑰，系統(tǒng)開始的時候，用generate_sm9_keys_main函數(shù)創(chuàng)建主密鑰環(huán)境，產(chǎn)生并儲存SM9簽名和加密主密鑰。系統(tǒng)利用get_user_signer以及get_receiver_encryptor方法得到SM9簽名和加密實例，分別用來做郵件簽名以及密鑰保護，SM9的優(yōu)點就是用戶之間不需要提前交換公鑰，只要有郵箱地址這樣的身份標識就可以進行加解密和簽名操作，極大地簡化了密鑰管理過程，減少了對于PKI（公鑰基礎(chǔ)設(shè)施）的依賴。本章小結(jié)本章詳細闡述了基于國密算法的安全電子郵件系統(tǒng)的實現(xiàn)過程，系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計，把系統(tǒng)功能劃分為用戶管理、郵箱基礎(chǔ)功能、郵件加密三大塊，各個模塊之間有著明確的接口，組成了一個完整的安全郵件系統(tǒng)框架。結(jié)論本文設(shè)計并實現(xiàn)了一套基于國密算法的電子郵件安全系統(tǒng)，探討了其安全性問題。主要完成了以下工作：對當下主流的電子郵件安全方案進行了對比分析，找出了傳統(tǒng)郵件系統(tǒng)在安全存儲方面存在的不足之處，確定了以國密算法作為技術(shù)路線。模塊化的設(shè)計思路，把系統(tǒng)劃分成用戶管理、郵箱基礎(chǔ)功能、郵件加密這三大部分，各個模塊各自獨立又相互協(xié)作，來達成基本的功能要求。實現(xiàn)了基于SM9標識密碼的密鑰分發(fā)機制，解決了傳統(tǒng)電子郵件中密鑰管理復(fù)雜的難題，只需要知道對方的郵箱地址就可以發(fā)送加密郵件。設(shè)計了混合加密方案，采用SM4算法加密郵件內(nèi)容，采用SM9算法加密SM4密鑰，既保證了系統(tǒng)的安全，又保證了系統(tǒng)的處理效率。實現(xiàn)基于SM3、SM9的數(shù)字簽名功能，驗證郵件的完整性和發(fā)送者的身份，防止郵件在傳輸過程中被篡改。實現(xiàn)加密郵件經(jīng)普通郵箱服務(wù)器傳輸，提升系統(tǒng)實用性與對接便捷性。本系統(tǒng)在功能實現(xiàn)上仍存在一些局限性：用戶界面設(shè)計比較簡單，缺乏美觀與人性化交互，對用戶不友好。系統(tǒng)性能測試不足，大附件處理效率較低，加密解密耗時較長?，F(xiàn)有郵件系統(tǒng)僅具備基本功能，缺乏分類與垃圾過濾等輔助特性，實用性需提高。針對上述不足，未來可從以下方面改進完善：優(yōu)化界面設(shè)計，強化視覺效果，簡化操作流程，降低使用門檻。優(yōu)化加密算法實現(xiàn)以提升大文件處理效率并降低加解密時延。增加郵件過濾、自動分類等功能提升系統(tǒng)使用價值。參考文獻焦迪.關(guān)于安全電子郵箱的標識密碼技術(shù)研究與應(yīng)用[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2019,(02):19-21.國家密碼管理局.SM2橢圓曲線公鑰密碼算法第1部分:總則:GM/T0003.1-2012[S].中國標準出版社,2012.國家密碼管理局.SM3密碼雜湊算法:GM/T0004-2012[S].中國標準出版社,2012.國家密碼管理局.SM4分組密碼算法:GM/T0002-2012[S].中國標準出版社,2012.密碼行業(yè)標準化技術(shù)委員會.SM9標識密碼算法第1部分:總則:GM/T0044.1-2016[S].中國標準出版社,2016.袁峰,程朝輝.SM9標識密碼算法綜述[J].信息安全研究,2016,2(11):1008-1027.陳建奇,張玉清,李學(xué)農(nóng),等.安全電子郵件的研究與實現(xiàn)[J].計算機工程,2002,(06):121-122+134.陳良臣,廖碧成,林碧英,等.基于OpenPGP的安全郵件系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].計算機應(yīng)用研究,2007,(03):157-159+168.寧向延,張順頤.網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2012,32(05):49-58.曹珍富,薛慶水.密碼學(xué)的發(fā)展方向與最新進展[J].計算機教育,2005,(01):19-21.周權(quán).基于國密算法的安全電子郵件系統(tǒng)[D].西安:西安電子科技大學(xué),2021.張曉豐,樊啟華,程紅斌.密碼算法研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展,2006,(02):179-180+184.高家奇,李斌勇,廖懷凱,等.高級加密AES算法研究及性能分析[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2019,(10):28-30.呂述望,蘇波展,王鵬,等.SM4分組密碼算法綜述[J].信息安全研究,2016,2(11):995-1007.張振民,鄭秀林,史瑞,等.SMS4的積分區(qū)分器的研究[J].北京電子科技學(xué)院學(xué)報,2013,21(04):40-45.郭運雨,向澤軍,林達,等.SM4算法基于不同邏輯門集的量子優(yōu)化實現(xiàn)[J].密碼學(xué)報(中英文),2025,12(01):163-179.許盛偉,鄧燁,劉昌赫,等.一種基于國密算法的音視頻選擇性加密方案[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全,2023,23(11):48-57.李書勇,林靖杰.一種SSD主控芯片數(shù)據(jù)加解密模塊的設(shè)計與驗證[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2024,50(04):33-37.王小云,于紅波.SM3密碼雜湊算法[J].信息安全研究,2016,2(11):983-994.黎水林,陳廣勇,柳盈,等.商用密碼在政府網(wǎng)站中的應(yīng)用研究[C]//公安部第三研究所,江蘇省公安廳,無錫市公安局.2019中國網(wǎng)絡(luò)安全等級保護和關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施保護大會論文集.公安部第三研究所;北京市公安局網(wǎng)安總隊;32180部隊;,2019:48-51.ShamirA.Identi