IDEA加密算法在电子邮件加密中的应用

电子邮件在网络上以“存储转发”方式传播，一封电子邮件在传送过程中可能要经过若干个中间主机的转发，途中所留下的拷贝，能被非法用户阅读、截获或者篡改。所以提高邮件系统安全性的主要措施之一是对电子邮件加密，这样邮件即使被他人截收，显示的也是一些杂乱的不能读懂的乱码。下面我们就来看看IDEA加密算法是如何给电子邮件加密的。

一、IDEA加密算法简介

IDEA加密算法是对称密码体制中的一种基于数据块的分组加密算法，整个算法包含子密钥产生、文件加密过程、文件解密过程三部分。IDEA加密算法规定明文与密文块均为64b，密钥长度为128b，加密与解密相同，只是密钥各异，其基本工作原理如图所示：

1、_IDEA加密算法文件加密过程

将明文中每64b文件块分成X1，X2，X3和X4四个子块，每一子块16b，令这4个子块作为第一轮迭代的输入，全部共8轮迭代。每轮迭代都是4个子块彼此间及16b的子密钥间进行异或运算、mod 216加法运算、mod(216+1)乘法运算，任何一轮迭代第3和第4个子块互换。最后与4个16b的子密钥进行输出变换，输出Y1~ Y4四个16b密文文件。

2、IDEA加密算法子密钥产生

IDEA加密算法经过8轮迭代，每轮需要6个子密钥，最后一轮还需4个子密钥，因此共需52个16b子密钥块。输入128b密钥k=k1k2…k128，将其分成8个子密钥，每个子密钥16b，依次为：Z1(1)=k1k2…k16、Z2(1)=k17k18…k32、…、Z6(1)=k81k82…k96、Z1(2)=k97k98…k112、Z2(2)=k113k114…k128； Zi(n)表示第n轮迭代中的第i个子密钥。Z1(1) ～Z6(1)作为第一轮的6个子密钥，剩下的Z1(2) 、Z2(2) 作为第二轮的子密钥。再将k向左旋转移位25b得k′=k26k27…k128k1k2…k25，同样将其分成8个子密钥，前4个Z3(2)、Z4(2)、Z5(2)、Z6(2)正好是第二轮的子密钥，后4个作为第三轮的子密钥。继续向左旋转移位25b，直到52个子密钥生成完毕。

3、IDEA加密算法的文件解密过程

IDEA加密算法解密过程与加密过程完全一样，只是解密子密钥是由加密子密钥加法逆或乘法逆构成的，且两者一一对应。如解密运算的第一轮用到的6个子密钥依次是：(Z1(9))-1、-Z2(9)、-Z3(9)、(Z4(9))-1、Z5(8)、Z6(8) 。其中-Zi表示Zi mod 216的加法逆元，即-Zi+Zi≡0 mod 216；Zi-1表示Zi mod (216+1)的乘法逆元，即ZiZi-1≡1 mod (216+1)，其它依此类推。

二、IDEA加密算法在电子邮件加密中的应用

1、电子邮件加密的实现

电子邮件正文加密，首先定义CIdea类对象，调用SetKey()函数提供对称密钥，然后EnString()调用IDEA算法实现邮件加密。该函数首先根据加密密钥UserKey调用en_key_idea()生成加密子密钥块，然后打开邮件正文，获得邮件正文的长度，并用空字符将其补成8倍数的长度，然后将其按每64b依次分块读出并调用cipher_idea()函数加密每个64b组，并将加密后的字符串存储，直到邮件正文字符串全部加密完毕，跳出循环。

在电子邮件负责传输的类SMTP中加密响应函数的部分关键代码如下：

_void OnCheckEncrypt()

_{ CIdea idea； CString temp；

int len=m_strBody.GetLength()；//获得邮件正文长度

if(m_btnEncrypt.GetCheck())

{ char*pszKey=m_strKey.GetBuffer(MAX_MAIL_LENGTH)；

char*pszBody=m_strBody.GetBuffer(MAX_MAIL_LENGTH)；

char*pszTemp=temp.GetBuffer(MAX_MAIL_LENGTH)；

pszTemp[len+1]='\0'； idea.SetKey((unsigned char*) pszKey)；//提供对称密钥

idea.EnString((unsigned char*) pszBody，(unsigned char*) pszTemp)；

m_strAfterEncrypt=temp+"\0"；//保存加密后字符串

MessageBox("邮件已被成功加密！")；

GetDlgItem(IDC_EDIT_KEY) ->EnableWindow (FALSE)；

}

else {GetDlgItem(IDC_EDIT_KEY) ->EnableWindow (TRUE)；}

}

2、电子邮件解密实现过程

电子邮件解密过程与加密过程基本类似，其具体实现是：先定义CIdea类对象，调用SetKey()设置对称解密密钥，然后DeString()调用IDEA加密算法进行邮件解密。该函数首先根据解密密钥并调用函数de_key_idea()生成解密子密钥组。双击已接收的对应邮件主题，打开要解密的邮件密文，接着进入一个循环过程：读取要解密的字符串，用空字符将密文补成8倍数的长度，然后将其按每64b分组，并调用cipher_idea()函数解密每个64b分组，并将解密后的字符串存储。直到全部分组解密完毕，跳出循环。

在电子邮件负责接收的类POP3中解密响应函数的部分代码如下：

void OnButtonDecrypt()

{CIdea idea；CString m_strBody，temp； //获取密钥和邮件正文，定义并初始化指向密钥、邮件正文和存放密文空间的指针

idea.SetKey((unsigned char *)pszKey)；

idea.DeString((unsigned char *)pszBody，(unsigned char *)pszTemp)；

temp.ReleaseBuffer()；

m_strKey.ReleaseBuffer()；

m_strBody.ReleaseBuffer()；

m_strBody=temp+"\0"；

MessageBox("信件已被成功解密！")；

m_editBody.Clear()；

m_editBody.SetWindowText(m_strBody)；}

本系统除了基于IDEA加密算法的邮件加密、解密模块外，还集成了邮件发送模块和邮件接收模块，分别通过为smtp协议提供支持的CSMTP类，为pop3协议提供支持的CPOP类，格式化邮件头和邮件体的CMailMessage类来实现。

通过以上步骤，我们可以发现，IDEA加密算法应用于电子邮件系统中是非常有效的。

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