電子郵件方便、快捷、成本低，不僅可以傳遞文本信息，還可以附加圖像、聲音等功能，這使得電子郵件越來越普及。
1郵件傳輸流程
電子郵件通過SMTP和POP協議發送和接收。但是，由於互聯網的開放性，電子郵件的內容在互聯網上是以明文形式傳遞的。這使得人們在使用電子郵件時不得不考慮安全因素，因此如何保證電子郵件的機密性、完整性、真實性和不可否認性就顯得尤為重要。
2 PGP簡介
為了使電子郵件在互聯網上安全運行，壹些安全的電子郵件標準被開發出來:PGP和S/MIME。其中PGP應用廣泛。
PGP(相當好的隱私)是由美國人Phil Zimmermann開發的。它由多種加密算法(IDEA、RSA、MD5、隨機數生成算法)組成，不僅可以實現郵件的保密功能，還可以對郵件進行數字簽名，使收件人能夠準確判斷郵件在傳輸過程中是否被非法篡改。
3 PGP的工作原理
3.1 IDEA算法
IDEA屬於對稱加密算法，即加密密鑰和解密密鑰相同。具體的算法規則是，每64塊輸入數據分成4組，每組16比特，作為第壹輪的輸入。經過乘、加、異或等運算後，形成四個子組，中間兩塊交換作為下壹輪的輸入。經過八輪操作後，
3.2 RSA算法
RSA屬於非對稱加密算法，也稱公鑰算法，即加密密鑰不同於解密密鑰，加密密鑰可以完全公開。但由於沒有解密密鑰，即使非法者竊取了密文和發送方的加密密鑰，也無法查看內容，解決了對稱加密中的密鑰管理問題。RSA的安全性依賴於大數的因式分解，這是壹個數學難題。
RSA算法描述:
1)任意選擇兩個大素數P和Q，P不等於Q，Q和P保密；
2)計算n = pq
3)歐拉函數，φ(n) = (p-1)(q-1)，其中n為公開，φ(n)為保密；
4)選擇小於φ(n)的正整數E，滿足gcd(e，φ(n))=1，E為公開加密密鑰；
5)計算d，滿足de≡1(modφ(n))，d為秘密解密密鑰；
6)加密變換:對於明文m∈Zn，密文為c = me mod n；
7)解密變換:密文C∈Zn，明文M = CD mod n；
由於RSA涉及的運算非常復雜，運算速度非常慢，所以RSA算法只適用於加密少量的數據，比如數字簽名。壹般來說，如果要加密大量的信息，還是要用對稱加密算法，因為對稱加密速度比公鑰加密速度快很多。
3.3 MD5算法
MD5是壹種哈希函數，可以將任意長度的輸入壓縮成固定長度的輸出，具有多對壹的單向特性。它可用於數字簽名、完整性檢測等。
4 PGP提供的服務
PGP提供的服務包括認證、加密、壓縮、電子郵件兼容性和radix -64轉換。
4.1認證
認證步驟為:①發送方創建信息m；②發送方使用MD5算法生成128位的消息摘要H；(3)發送方用自己的私鑰通過RSA算法加密H，M‖ER連接壓縮得到Z；④通過互聯網發送Z；⑤接收方收到消息後，先解壓縮Z-1，用發送方的公鑰通過RSA算法解密得到H，用收到的M計算消息摘要H，比較兩個H，如果相同，則接收，否則表示被篡改拒絕。
4.2加密
加密步驟:發送方壓縮消息M，用IDEA算法加密，用接收方的公鑰加密密鑰，與M連接後發送，接收方用RSA算法解密得到會話密鑰，根據IDEA算法解密，解壓縮，到達原文。
在加密過程中，由於信息的相對內容較多，采用對稱加密算法思想對信息進行加密，使用安全強度高的非對稱加密算法RSA對密鑰進行加密。將IDEA和RSA相結合，不僅提高了郵件傳輸的安全性，而且縮短了加解密時間。
4.3壓縮
PGP使用ZIP算法壓縮信息，不僅節省了存儲空間，還節省了傳輸過程中的時間。此外，在加密之前壓縮信息相當於壹種變換，增強了其安全性。
4.4與電子郵件的兼容性
因為電子郵件只允許ASC字符串，而PGP的輸出是8位字符串，為了兼容電子郵件，PGP使用radix -64變換將輸出的8位字符串轉換成可打印的ASCII字符串。
4.5 PGP消息分段和重組
電子郵件中消息內容的長度是有限制的。當長於限定長度時，要分段，分段會在所有處理完畢後進行，所以會話密鑰和簽名出現在第壹段的開頭。在接收端，PGP將被重組為原始信息。
5 PGP安全性分析
由於PGP是混合密碼體制，其安全性在於IDEA、RSA、MD5算法的安全性分析。
5.1理念的安全性
PGP采用IDEA的64位CFB模式。許多研究人員分析了IDEA的弱點，但他們沒有找到破譯它的方法。由此可見，IDEA算法是相對安全的，其攻擊方式只有“直接攻擊”或“密鑰耗盡”攻擊。(作者:鐘澤秀)5.2 RSA安全
RSA算法是壹種非對稱密碼體制，其安全性基於大整數的素數分解困難性。經過長期的研究，還沒有找到有效的解決方法，這是壹個數學問題。所以RSA公鑰密碼體制是基於大數因式分解的數學問題。
假設密碼分析者可以通過n的因式分解得到P和Q，他就可以很容易地得到歐拉函數φ(n)和解密密鑰D，從而解密RSA。所以破譯RSA比因式分解n更難。
假設密碼分析者可以在不分解N的情況下找到歐拉函數φ(n)，他就可以根據de≡1(modφ(n))得到解密密鑰D，從而解密RSA，因為p+q=n-φ(n)+1，p-q = sqr (p+)。
如果密碼分析者不需要對N進行因式分解，也不需要求φ(n)就可以直接得到解密密鑰D，那麽他就可以計算出ed-1，其中ed-1是歐拉函數φ(n)的倍數，因為利用φ(n)的倍數可以很容易地分解出N的因子。因此，直接計算解密密鑰d比因式分解n更困難
雖然N越大，其安全性越高，但由於涉及到復雜的數學運算，會影響運行速度，所以在我們的實際應用中，如果我們決定N的大小，使其既安全又不至於太慢，那麽目前N的長度為1024位到2048位。
研究人員建議，在使用RSA算法時，除了指定n的長度外，P和Q也要受到限制:①p和Q的大小要相近；②P-1和q-1都應該包含大素數因子；③gcd(p-1，q-1)應該很小。
5.3 MD5安全性
MD5是在MD4的基礎上發展起來的，在PGP中用於用戶密碼的單向轉換和信息簽名的單向哈希算法。其安全性在於可以將任意輸入長度的消息轉換成定長輸出。目前對單向hash的直接攻擊包括普通直接攻擊和“生日攻擊”。
在密碼學中，有壹句話:永遠不要低估壹個密碼分析師的能力。這也將是密碼設計者和密碼分析師之間的較量。事實上，絕對無法破解的密碼系統理論上是不存在的。所以在實際應用中，壹個密碼系統使用壹段時間後，會改變壹些新的參數，或者更換新的密碼系統。當然，密鑰會經常更改。由此可見，PGP軟件雖然給我們的電子郵件帶來了安全，但它並不是永恒的，在不久的將來可能會因為其弱點而被新的安全電子郵件產品所取代。