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Design and evaluation of a new authentication mechanism for validating the sender of an email

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Material Information

Title:
Design and evaluation of a new authentication mechanism for validating the sender of an email
Physical Description:
Book
Language:
English
Creator:
Sakamuri, Sai
Publisher:
University of South Florida
Place of Publication:
Tampa, Fla.
Publication Date:

Subjects

Subjects / Keywords:
Spam
Smtp
Sender payment
Networks
Spoofing
Dissertations, Academic -- Computer Science and Engineering -- Doctoral -- USF   ( lcsh )
Genre:
government publication (state, provincial, terriorial, dependent)   ( marcgt )
bibliography   ( marcgt )
theses   ( marcgt )
non-fiction   ( marcgt )

Notes

Summary:
ABSTRACT: A new authentication mechanism for validating the source of messages over the Internet is designed and evaluated. This mechanism is applied to email and is called Email++. Email++ prevents identity forging (spoofing) and tampering of email contents. By preventing identity forging, Email++ can reduce the amount of spam received and limit the spread of viruses like Melissa, Love Bug, Bagle Worm, and Killer Resume. Email++ validates both the sender and the receiver of an email by confirming the senders identity with the domain mail server that delivered the email for the sender, and authenticates the receiver with hash value comparisons. Email++ enables payment mechanisms, including micro-cash, and challenge response schemes that use puzzle solving. MD5 hash signatures generated both at the sender and the receiver locations are used for validating the senders identity and for making email tamper resistant in the network.An out-of-band TCP connection established between the sender and the receiver is used as a communication channel for validating the sender as well as the senders email server. The information needed for establishing an out-of-band TCP connection is obtained by querying the DNS (Domain Naming System), instead of using email headers from the received mail, which are susceptible to spoofing. The Email++ technique is compared with existing anti spam and anti-spoof techniques like SPF, Yahoo Domain Keys, Microsoft Sender ID, TEOS and PGP. The Email++ specification is evaluated by developing both Email++ client and Email++ server programs in C language and using Sendmail 8.12 as the mail server. The performance of Email++ is compared with standard SMTP protocol implementation of Sendmail 8.12. Several factors are considered in evaluating the performance.
Thesis:
Thesis (M.S.C.S.)--University of South Florida, 2005.
Bibliography:
Includes bibliographical references.
System Details:
System requirements: World Wide Web browser and PDF reader.
System Details:
Mode of access: World Wide Web.
Statement of Responsibility:
by Sai Sakamuri.
General Note:
Title from PDF of title page.
General Note:
Document formatted into pages; contains 89 pages.

Record Information

Source Institution:
University of South Florida Library
Holding Location:
University of South Florida
Rights Management:
All applicable rights reserved by the source institution and holding location.
Resource Identifier:
aleph - 001681167
usfldc doi - E14-SFE0001122
usfldc handle - e14.1122
System ID:
SFS0025443:00001


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2005
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Sakamuri, Sai.
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Design and evaluation of a new authentication mechanism for validating the sender of an email
h [electronic resource] /
by Sai Sakamuri.
260
[Tampa, Fla.] :
b University of South Florida,
2005.
502
Thesis (M.S.C.S.)--University of South Florida, 2005.
504
Includes bibliographical references.
516
Text (Electronic thesis) in PDF format.
538
System requirements: World Wide Web browser and PDF reader.
Mode of access: World Wide Web.
500
Title from PDF of title page.
Document formatted into pages; contains 89 pages.
520
ABSTRACT: A new authentication mechanism for validating the source of messages over the Internet is designed and evaluated. This mechanism is applied to email and is called Email++. Email++ prevents identity forging (spoofing) and tampering of email contents. By preventing identity forging, Email++ can reduce the amount of spam received and limit the spread of viruses like Melissa, Love Bug, Bagle Worm, and Killer Resume. Email++ validates both the sender and the receiver of an email by confirming the senders identity with the domain mail server that delivered the email for the sender, and authenticates the receiver with hash value comparisons. Email++ enables payment mechanisms, including micro-cash, and challenge response schemes that use puzzle solving. MD5 hash signatures generated both at the sender and the receiver locations are used for validating the senders identity and for making email tamper resistant in the network.An out-of-band TCP connection established between the sender and the receiver is used as a communication channel for validating the sender as well as the senders email server. The information needed for establishing an out-of-band TCP connection is obtained by querying the DNS (Domain Naming System), instead of using email headers from the received mail, which are susceptible to spoofing. The Email++ technique is compared with existing anti spam and anti-spoof techniques like SPF, Yahoo Domain Keys, Microsoft Sender ID, TEOS and PGP. The Email++ specification is evaluated by developing both Email++ client and Email++ server programs in C language and using Sendmail 8.12 as the mail server. The performance of Email++ is compared with standard SMTP protocol implementation of Sendmail 8.12. Several factors are considered in evaluating the performance.
590
Adviser: Dr Kenneth J Christensen.
Co-adviser:
653
Spam.
Smtp.
Sender payment.
Networks.
Spoofing.
690
Dissertations, Academic
z USF
x Computer Science and Engineering
Doctoral.
773
t USF Electronic Theses and Dissertations.
4 856
u http://digital.lib.usf.edu/?e14.1122



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D e s i g n a n d E v a l u a t i o n o f a N e w A u t h e n t i c a t i o n M e c h a n i s m f o r V a l i d a t i n g t h e S e n d e r o f a n E m a i l b y S a i B S a k a m u r i A t h e s i s s u b m i t t e d i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f M a s t e r o f S c i e n c e i n C o m p u t e r S c i e n c e D e p a r t m e n t o f C o m p u t e r S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g C o l l e g e o f E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y o f S o u t h F l o r i d a M a j o r P r o f e s s o r : K e n n e t h J C h r i s t e n s e n P h D M i g u e l L a b r a d o r P h D N a g a r a j a n R a n g a n a t h a n P h D D a t e o f A p p r o v a l : M a r c h 1 2 0 0 5 K e y w o r d s : s p a m S M T P s e n d e r p a y m e n t n e t w o r k s s p o o f i n g C o p y r i g h t 2 0 0 5 S a i B S a k a m u r i

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D E D I C A T I O N T h i s t h e s i s i s d e d i c a t e d t o m y p a r e n t s a n d m y l o v i n g h u s b a n d

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A C K N O W L E D G M E N T S I w o u l d l i k e t o t a k e t h i s o p p o r t u n i t y t o t h a n k e v e r y o n e w h o e n a b l e d m y r e s e a r c h I w o u l d l i k e t o e x p r e s s m y s i n c e r e g r a t i t u d e a n d a p p r e c i a t i o n t o m y a d v i s o r P r o f e s s o r K e n n e t h J C h r i s t e n s e n f o r p r o v i d i n g m e w i t h t h e o p p o r t u n i t y t o w o r k i n t h e r e s e a r c h a r e a o f c o n t r o l l i n g s p a m f o r h i s e x p e r t g u i d a n c e a n d m e n t o r s h i p a n d f o r h i s e n c o u r a g e m e n t a n d s u p p o r t a t a l l l e v e l s I w o u l d a l s o l i k e t o t h a n k P r o f e s s o r s M i g u e l L a b r a d o r a n d N a g a r a j a n R a n g a n a t h a n f o r s e r v i n g o n m y c o m m i t t e e a n d f o r o f f e r i n g c o n s t r u c t i v e c o m m e n t s . I w o u l d l i k e t o t h a n k D r D a v i d R a b s o n D e p a r t m e n t o f P h y s i c s f o r o f f e r i n g h i s c o m m e n t s a n d s u p p o r t I w o u l d l i k e t o t h a n k a l l s t a f f m e m b e r s o f U S F T e c h S u p p o r t f o r t h e i r t i m e l y h e l p i n s u p p o r t i n g m y t e s t e n v i r o n m e n t I w o u l d l i k e t o t h a n k m y f a m i l y a n d f r i e n d s f o r t h e i r l i f e l o n g l o v e a n d s u p p o r t F i n a l l y s p e c i a l t h a n k s g o t o m y h u s b a n d K a m a l f o r h i s s u p p o r t e n c o u r a g e m e n t a n d p a t i e n c e

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i T A B L E O F C O N T E N T S L I S T O F T A B L E S i v L I S T O F F I G U R E S v A B S T R A C T v i i C H A P T E R 1 I N T R O D U C T I O N 1 1 1 B a c k g r o u n d 1 1 2 M o t i v a t i o n 1 1 3 C o n t r i b u t i o n o f t h i s T h e s i s 2 1 4 O r g a n i z a t i o n o f t h i s T h e s i s 2 C H A P T E R 2 B A C K G R O U N D O N E M A I L A N D S P A M 4 2 1 O v e r v i e w o f t h e S i m p l e M a i l T r a n s f e r P r o t o c o l ( S M T P ) 4 2 1 1 H i s t o r y o f E m a i l a n d O r i g i n o f S M T P 4 2 1 2 O v e r v i e w o f S M T P 5 2 1 3 S t e p s I n v o l v e d i n S e n d i n g a n d R e c e i v i n g a n E m a i l 7 2 2 S p o o f i n g o f S M T P H e a d e r s 9 2 3 T h e P r o b l e m o f S p a m 1 1 2 3 1 T e c h n i q u e s U s e d f o r S p a m m i n g E m a i l s 1 1 2 4 E x i s t i n g M e t h o d s t o C o n t r o l S p a m 1 2 2 4 1 F i l t e r i n g 1 3 2 4 1 1 F i l t e r i n g a t t h e R e c e i v e r 1 3 2 4 1 2 F i l t e r i n g i n t h e I n t e r n e t 1 3 2 4 2 S e n d e r A u t h e n t i c a t i o n T e c h n i q u e s 1 4 2 4 2 1 A n t i s p o o f T e c h n i q u e s 1 4 2 4 2 2 T r u s t e d T h i r d P a r t y ( T T P ) C e r t i f y i n g A u t h o r i t y 1 8 2 4 3 P a y m e n t b a s e d M e t h o d s 1 9 2 4 3 1 M o n e t a r y P a y m e n t S c h e m e s 1 9 2 4 3 2 C P U C y c l e P a y m e n t S c h e m e s 2 0 2 4 3 3 M e m o r y P a y m e n t S c h e m e s 2 1 2 5 S u m m a r y o f E x i s t i n g M e t h o d s o f C o n t r o l l i n g S p a m 2 2

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i i C H A P T E R 3 E M A I L + + : N E W M E T H O D T O A U T H E N T I C A T E E M A I L S E N D E R 2 3 3 1 O b j e c t i v e 2 3 3 2 R e q u i r e m e n t s o f S e n d e r A u t h e n t i c a t i o n S y s t e m 2 3 3 3 O v e r v i e w o f E m a i l + + 2 4 3 4 D e s i g n o f E m a i l + + 2 5 3 4 1 D e s i g n o f E m a i l + + S e r v e r 2 7 3 4 1 1 G e n e r a t i n g M D 5 H a s h e s f o r A u t h e n t i c a t e d U s e r s 2 8 3 4 1 2 R u n n i n g t h e S e n d e r V a l i d a t i o n S e r v i c e 3 1 3 4 2 D e s i g n o f E m a i l + + C l i e n t 3 2 3 4 2 1 O b t a i n i n g t h e S e n d e r M a i l S e r v e r ’ s I P A d d r e s s 3 3 3 4 2 2 A u t h e n t i c a t i n g t h e S e n d e r 3 3 3 5 I m p l e m e n t a t i o n o f E m a i l + + 3 5 3 6 O p e r a t i o n o f E m a i l + + 3 9 3 7 V a l i d a t i o n o f E m a i l + + 4 0 3 7 1 P r e v e n t i o n o f S p o o f i n g 4 3 3 7 2 P r e v e n t i o n o f T a m p e r i n g 4 6 C H A P T E R 4 C O M P A R I S O N O F E M A I L + + T O E X I S T I N G M E T H O D S 5 0 4 1 C l a s s i f i c a t i o n o f S e n d e r A u t h e n t i c a t i o n S c h e m e s 5 0 4 1 1 C l a s s i f i c a t i o n B a s e d o n A u t h e n t i c a t i o n S t r a t e g y 5 1 4 1 1 1 D N S b a s e d A u t h e n t i c a t i o n 5 1 4 1 1 2 C e n t r a l A u t h o r i t y b a s e d A u t h e n t i c a t i o n 5 1 4 1 2 C l a s s i f i c a t i o n B a s e d o n G r a n u l a r i t y o f A u t h e n t i c a t i o n 5 2 4 1 2 1 D o m a i n L e v e l A u t h e n t i c a t i o n 5 2 4 1 2 2 U s e r L e v e l A u t h e n t i c a t i o n 5 2 4 1 2 3 T e m p o r a r y S M T P S e r v e r s 5 3 4 1 3 C l a s s i f i c a t i o n B a s e d o n S e c u r i t y V u l n e r a b i l i t y 5 4 4 1 3 1 S u s c e p t i b l e t o D N S F a i l u r e s 5 4 4 1 3 2 A d d s E x t r a D N S L o a d 5 4 4 1 3 3 A d d s E x t r a N e t w o r k T r a f f i c 5 4 4 1 4 C l a s s i f i c a t i o n B a s e d o n C o m p l e x i t y o f I m p l e m e n t a t i o n 5 5 4 1 4 1 N e e d a F l a g D a y 5 5 4 1 4 2 M o d i f i c a t i o n s t o S M T P P r o t o c o l 5 5 4 1 4 3 D N S M o d i f i c a t i o n s 5 5 4 1 5 M i s c e l l a n e o u s F e a t u r e s 5 6 4 1 5 1 V a l i d a t e s M e s s a g e C o n t e n t 5 6 4 1 5 2 A l l o w s R e l a y i n g 5 7 4 2 C o m p a r i s o n t o E x i s t i n g S e n d e r A u t h e n t i c a t i o n T e c h n i q u e s 5 7 4 3 S u m m a r y o f C o m p a r i s o n 6 0 C H A P T E R 5 P E R F O R M A N C E E V A L U A T I O N O F E M A I L + + 6 1 5 1 O b j e c t i v e s 6 1 5 2 P e r f o r m a n c e M e a s u r e s o f I n t e r e s t 6 1 5 2 1 C P U D e m a n d 6 1

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i i i 5 2 2 M e m o r y D e m a n d 6 1 5 2 3 B a n d w i d t h D e m a n d 6 2 5 2 4 I n c r e a s e d E m a i l L a t e n c y 6 2 5 2 5 D N S L o a d 6 2 5 3 E x p e r i m e n t a l S e t u p 6 2 5 4 D e s i g n o f E x p e r i m e n t s 6 3 5 5 E x p e r i m e n t a l R e s u l t s 6 4 5 6 D i s c u s s i o n o f R e s u l t s 6 7 5 7 S u m m a r y o f P e r f o r m a n c e E v a l u a t i o n 7 2 C H A P T E R 6 S U M M A R Y A N D F U T U R E W O R K 7 3 6 1 S u m m a r y 7 3 6 2 E n h a n c i n g E m a i l + + 7 4 6 3 A d a p t a t i o n o f E m a i l + + t o O t h e r S y s t e m s 7 4 R E F E R E N C E S 7 6

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i v L I S T O F T A B L E S T a b l e 4 1 S u m m a r y o f E x i s t i n g A n t i s p o o f T e c h n i q u e s 5 8 T a b l e 4 2 S u m m a r y o f E x i s t i n g A n t i S p a m T e c h n i q u e s 5 9

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v L I S T O F F I G U R E S F i g u r e 2 1 F l o w o f E m a i l U s i n g S M T P 6 F i g u r e 2 2 S t e p s I n v o l v e d i n S M T P H a n d s h a k e 9 F i g u r e 2 3 O v e r v i e w o f S P F 1 5 F i g u r e 2 4 O v e r v i e w o f Y a h o o D o m a i n K e y s 1 7 F i g u r e 2 5 C l a s s i f i c a t i o n o f E x i s t i n g T e c h n i q u e s t o C o n t r o l S p a m 2 2 F i g u r e 3 1 E m a i l F l o w A l o n g w i t h E m a i l + + A u t h e n t i c a t i o n C a p a b i l i t y 2 6 F i g u r e 3 2 T o p l e v e l D e s i g n o f E m a i l + + 2 6 F i g u r e 3 3 T h e F u n c t i o n a l i t y o f E m a i l + + S e r v e r 2 7 F i g u r e 3 4 C o n t e n t s U s e d f o r G e n e r a t i n g t h e M D 5 H a s h 2 8 F i g u r e 3 5 H a s h G e n e r a t i o n P r o c e s s 2 9 F i g u r e 3 6 S t o r e d M D 5 M e s s a g e F o r m a t 2 9 F i g u r e 3 7 M D 5 H a s h i n g a n d S t o r i n g P r o c e s s 3 0 F i g u r e 3 8 O u t o f B a n d T C P C o n n e c t i o n 3 1 F i g u r e 3 9 F u n c t i o n a l i t y o f E m a i l + + C l i e n t 3 2 F i g u r e 3 1 0 M e s s a g e F o r m a t s f o r O u t o f B a n d C o m m u n i c a t i o n s 3 5 F i g u r e 3 1 1 T h e V a l i d a t e s e n d e r P r o c e d u r e 3 6 F i g u r e 3 1 2 R e c o r d i n f o r m a t i o n P r o c e d u r e 3 7 F i g u r e 3 1 3 I m p l e m e n t a t i o n o f C o m m u n i c a t i o n B e t w e e n S e n d e r ’ s S M T P S e r v e r a n d t h e R e c e i v e r 3 8

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v i F i g u r e 3 1 4 S t e p s I n v o l v e d i n S e n d i n g E m a i l i n E m a i l + + 4 0 F i g u r e 3 1 5 T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y R o o t f o r S e n d i n g E m a i l 4 1 F i g u r e 3 1 6 T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ u s e r ” f o r C h e c k i n g E m a i l 4 2 F i g u r e 3 1 7 O u t p u t f r o m E m a i l + + S e n d e r o f R o o t ’ s M a i l s e r v e r 4 3 F i g u r e 3 1 8 T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ s p o o f e r ” f o r S e n d i n g E m a i l a s “ r o o t ” 4 4 F i g u r e 3 1 9 T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ u s e r ” f o r C h e c k i n g E m a i l 4 5 F i g u r e 3 2 0 O u t p u t f r o m t h e E m a i l + + S e r v e r 4 6 F i g u r e 3 2 1 T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ r o o t ” f o r S e n d i n g E m a i l 4 7 F i g u r e 3 2 2 T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ u s e r ” f o r C h e c k i n g E m a i l 4 8 F i g u r e 3 2 3 T h e O u t p u t f r o m E m a i l + + S e r v e r 4 9 F i g u r e 5 1 E x p e r i m e n t a l S e t u p 6 3 F i g u r e 5 2 C o m p a r i s o n o f C P U U t i l i z a t i o n o f R e g u l a r S M T P a n d E m a i l + + 6 5 F i g u r e 5 3 C o m p a r i s o n o f M e m o r y U t i l i z a t i o n o f R e g u l a r S M T P a n d E m a i l + + 6 6 F i g u r e 5 4 P e r c e n t a g e o f E x t r a T r a f f i c a s M a i l S i z e I n c r e a s e s 6 7 F i g u r e 5 5 P e r c e n t a g e o f C P U U t i l i z a t i o n f o r M D 5 C a l c u l a t i o n s A l o n e 6 8 F i g u r e 5 6 P e r c e n t a g e o f C P U U t i l i z a t i o n f o r O u t o f b a n d C o n n e c t i o n s A l o n e 6 9 F i g u r e 5 7 T i m e T a k e n f o r M D 5 C a l c u l a t i o n s a s M e s s a g e S i z e I n c r e a s e s 7 0 F i g u r e 5 8 C o m p a r i s o n o f T h r o u g h p u t o f R e g u l a r S M T P a n d E m a i l + + 7 1

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v i i D E S I G N A N D E V A L U A T I O N O F A N E W A U T H E N T I C A T I O N M E C H A N I S M F O R V A L I D A T I N G T H E S E N D E R O F A N E M A I L S a i B S a k a m u r i A B S T R A C T A n e w a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m f o r v a l i d a t i n g t h e s o u r c e o f m e s s a g e s o v e r t h e I n t e r n e t i s d e s i g n e d a n d e v a l u a t e d T h i s m e c h a n i s m i s a p p l i e d t o e m a i l a n d i s c a l l e d E m a i l + + E m a i l + + p r e v e n t s i d e n t i t y f o r g i n g ( s p o o f i n g ) a n d t a m p e r i n g o f e m a i l c o n t e n t s B y p r e v e n t i n g i d e n t i t y f o r g i n g E m a i l + + c a n r e d u c e t h e a m o u n t o f s p a m r e c e i v e d a n d l i m i t t h e s p r e a d o f v i r u s e s l i k e M e l i s s a L o v e B u g B a g l e W o r m a n d K i l l e r R e s u m e E m a i l + + v a l i d a t e s b o t h t h e s e n d e r a n d t h e r e c e i v e r o f a n e m a i l b y c o n f i r m i n g t h e s e n d e r ’ s i d e n t i t y w i t h t h e d o m a i n m a i l s e r v e r t h a t d e l i v e r e d t h e e m a i l f o r t h e s e n d e r a n d a u t h e n t i c a t e s t h e r e c e i v e r w i t h h a s h v a l u e c o m p a r i s o n s E m a i l + + e n a b l e s p a y m e n t m e c h a n i s m s i n c l u d i n g m i c r o c a s h a n d c h a l l e n g e r e s p o n s e s c h e m e s t h a t u s e p u z z l e s o l v i n g M D 5 h a s h s i g n a t u r e s g e n e r a t e d b o t h a t t h e s e n d e r a n d t h e r e c e i v e r l o c a t i o n s a r e u s e d f o r v a l i d a t i n g t h e s e n d e r ’ s i d e n t i t y a n d f o r m a k i n g e m a i l t a m p e r r e s i s t a n t i n t h e n e t w o r k A n o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n e s t a b l i s h e d b e t w e e n t h e s e n d e r a n d t h e r e c e i v e r i s u s e d a s a c o m m u n i c a t i o n c h a n n e l f o r v a l i d a t i n g t h e s e n d e r a s w e l l a s t h e s e n d e r ’ s e m a i l s e r v e r T h e i n f o r m a t i o n n e e d e d f o r e s t a b l i s h i n g a n o u t o f b a n d T C P

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v i i i c o n n e c t i o n i s o b t a i n e d b y q u e r y i n g t h e D N S ( D o m a i n N a m i n g S y s t e m ) i n s t e a d o f u s i n g e m a i l h e a d e r s f r o m t h e r e c e i v e d m a i l w h i c h a r e s u s c e p t i b l e t o s p o o f i n g T h e E m a i l + + t e c h n i q u e i s c o m p a r e d w i t h e x i s t i n g a n t i s p a m a n d a n t i s p o o f t e c h n i q u e s l i k e S P F Y a h o o D o m a i n K e y s M i c r o s o f t S e n d e r I D T E O S a n d P G P T h e E m a i l + + s p e c i f i c a t i o n i s e v a l u a t e d b y d e v e l o p i n g b o t h E m a i l + + c l i e n t a n d E m a i l + + s e r v e r p r o g r a m s i n C l a n g u a g e a n d u s i n g S e n d m a i l 8 1 2 a s t h e m a i l s e r v e r T h e p e r f o r m a n c e o f E m a i l + + i s c o m p a r e d w i t h s t a n d a r d S M T P p r o t o c o l i m p l e m e n t a t i o n o f S e n d m a i l 8 1 2 S e v e r a l f a c t o r s a r e c o n s i d e r e d i n e v a l u a t i n g t h e p e r f o r m a n c e C P U d e m a n d m e m o r y d e m a n d b a n d w i d t h d e m a n d e m a i l l a t e n c y a n d e x t r a D N S l o a d a r e m e a s u r e d f o r b o t h e m a i l s e n d e r a n d t h e r e c e i v e r T h e p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t E m a i l + + a d d s a n e x t r a C P U d e m a n d o f a b o u t 1 1 % T h e e x t r a m e m o r y r e q u i r e d b y E m a i l + + i s n e a r l y 3 % T h e b a n d w i d t h d e m a n d o f E m a i l + + i s a r o u n d 1 5 % g r e a t e r t h a n t h e s t a n d a r d S M T P f o r s e n d i n g 5 0 0 e m a i l s o f 3 5 K B e a c h E x t r a l o a d o n D N S i n c r e a s e s b y o n e c o n n e c t i o n f o r e v e r y i n c o m i n g m a i l a t t h e r e c e i v e r

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1 C H A P T E R 1 I N T R O D U C T I O N 1 1 B a c k g r o u n d S p a m i s b e c o m i n g a m a j o r s e c u r i t y t h r e a t t o e m a i l s y s t e m s A c c o r d i n g t o V e r i s i g n I n c 8 0 % o f m e s s a g e s h a n d l e d b y i t s c l i e n t s a r e c l a s s i f i e d a s s p a m [ 3 4 ] T o d a t e t h e r e i s n o p e r f e c t s o l u t i o n t o s t o p s p a m c o m p l e t e l y b u t g r o u p s o f t e c h n i q u e s c a n r e d u c e t h e a m o u n t o f s p a m T h i s t h e s i s i n v e s t i g a t e s a n e w m e t h o d t o r e d u c e s p a m b y p r e v e n t i n g s p o o f i n g o f e m a i l a d d r e s s e s 1 2 M o t i v a t i o n N e t w o r k p r o t o c o l s a n d a p p l i c a t i o n s a r e d e s i g n e d b a s e d o n t h e c o n c e p t o f t r u s t i n g t h e n e t w o r k a n d i t s u s e r s S e c u r i t y w a s n o t a v i t a l c o n c e r n w h e n t h e o r i g i n a l I n t e r n e t p r o t o c o l s w e r e b e i n g d e s i g n e d H e n c e p r o t o c o l s s u c h a s S i m p l e M a i l T r a n s f e r P r o t o c o l ( S M T P ) T r a n s m i s s i o n C o n t r o l P r o t o c o l ( T C P ) U s e r D a t a g r a m P r o t o c o l ( U D P ) a n d S i m p l e N e t w o r k M a n a g e m e n t P r o t o c o l ( S N M P ) a r e a l l s u s c e p t i b l e t o s p o o f i n g V u l n e r a b i l i t i e s p r e s e n t i n S M T P h a v e m a d e p o s s i b l e p r o b l e m s l i k e s p a m m i n g p h i s h i n g e m a i l g e n e r a t e d v i r u s e s a n d z o m b i e S M T P s e r v e r s A l l t h e a b o v e t e c h n i q u e s u s e e m a i l a d d r e s s s p o o f i n g ; A c c o r d i n g t o F e d e r a l T r a d e C o m m i s s i o n ’ s r e p o r t [ 1 5 ] 3 3 % o f t h e s p a m m e d e m a i l s a r e s p o o f e d ; R e f e r e n c e [ 2 3 ] s h o w s 5 0 % o f e m a i l i s s p o o f e d A s t u d y b y V e r i s i g n I n c s h o w s t h a t 9 3 % o f t h e p h i s h e d e m a i l s a r e s p o o f e d [ 3 6 ] ; 1 0 0 % o f e m a i l

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2 g e n e r a t e d v i r u s e s a r e s p o o f e d T h e u n d e r l y i n g s e c u r i t y h a z a r d o f t h e s e s e c u r i t y t h r e a t s i s s p o o f i n g C o n s e q u e n t l y t h e r e i s a n e e d t o i n c o r p o r a t e s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n i n S M T P w h i c h i s t h e m a i n c o n t r i b u t i o n o f t h i s t h e s i s 1 3 C o n t r i b u t i o n o f t h i s T h e s i s T h i s t h e s i s i n v e s t i g a t e s t h e p r o b l e m o f s p o o f i n g i n p a r t i c u l a r i n e m a i l s y s t e m s a n d p r o p o s e s a n e w a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m f o r a v o i d i n g e m a i l f o r g e r y C o n t r i b u t i o n s i n c l u d e : R e v i e w o f e x i s t i n g p r o p o s a l s t o c o n t r o l s p a m a n d e m a i l s p o o f i n g D e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f E m a i l + + a n e w s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m t h a t w i l l p r e v e n t s p o o f i n g a n d i n t u r n h e l p r e d u c e s p a m C o m p a r i s o n o f E m a i l + + t o e x i s t i n g a n t i s p o o f a n d a n t i s p a m t e c h n i q u e s P e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f E m a i l + + a n d d e s c r i p t i o n o f t h e a d a p t a t i o n o f t h i s a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m t o o t h e r s y s t e m s 1 4 O r g a n i z a t i o n o f t h i s T h e s i s T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e o r g a n i z a t i o n o f t h e r e m a i n d e r o f t h i s t h e s i s C h a p t e r 2 d e s c r i b e s t h e b a c k g r o u n d o f S M T P a n d s p a m a n d r e v i e w s e x i s t i n g m e t h o d s u s e d t o c o n t r o l s p a m C h a p t e r 3 d e s c r i b e s t h e n e w e m a i l s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m c a l l e d E m a i l + + a n d d e s c r i b e s t h e d e s i g n i m p l e m e n t a t i o n o p e r a t i o n a n d v a l i d a t i o n o f E m a i l + +

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3 C h a p t e r 4 c o m p a r e s E m a i l + + w i t h o t h e r p o p u l a r e x i s t i n g s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m s l i k e S P F Y a h o o D o m a i n K e y s s e n d e r I D M i c r o s o f t t i c k e t s e r v e r P G P a n d T E O S C h a p t e r 5 e v a l u a t e s t h e p e r f o r m a n c e o f E m a i l + + w i t h r e s p e c t t o C P U u t i l i z a t i o n m e m o r y d e m a n d b a n d w i d t h d e m a n d e m a i l l a t e n c y a n d D N S l o a d C h a p t e r 6 p r e s e n t s c o n c l u s i o n s a n d d i s c u s s e s f u t u r e r e s e a r c h d i r e c t i o n s

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4 C H A P T E R 2 B A C K G R O U N D O N E M A I L A N D S P A M 2 1 O v e r v i e w o f t h e S i m p l e M a i l T r a n s f e r P r o t o c o l ( S M T P ) T h i s c h a p t e r d e s c r i b e s S M T P S M T P f o r g i n g t h e p r o b l e m o f s p a m a n d t h e e x i s t i n g t e c h n i q u e s u s e d t o c o n t r o l s p a m 2 1 1 H i s t o r y o f E m a i l a n d O r i g i n o f S M T P O r i g i n a l l y e m a i l w a s d e s i g n e d f o r t h e c o m m u n i c a t i o n o f i n f o r m a t i o n b e t w e e n g r o u p s o f r e s e a r c h e s i n t h e A R P A N E T n e t w o r k [ 4 ] E v e n t h o u g h t h e o p e r a t i o n o f e m a i l m a y a p p e a r s i m p l e t h e r e a r e m a n y c o n v e n t i o n s s t a n d a r d s a n d p r o t o c o l s b e h i n d i t s o p e r a t i o n A R P A N E T t h e r e s e a r c h p r o j e c t o f D A R P A ( D e f e n s e A d v a n c e d R e s e a r c h P r o j e c t s A g e n c y ) w a s t h e p r e d e c e s s o r o f t h e I n t e r n e t I n o r d e r f o r t h e s m a l l c i r c l e o f A R P A N E T u s e r s t o b e a b l e t o c o m m u n i c a t e S N D M S G [ 1 9 ] t h e f i r s t e m a i l p r o g r a m w a s d e v e l o p e d a n d d e p l o y e d T h e e a r l i e s t p r o t o c o l u s e d f o r d e l i v e r i n g t h e m a i l w a s F T P S o m e a d d i t i o n a l f u n c t i o n a l i t y w a s a d d e d t o F T P t o m a k e i t e f f i c i e n t f o r d e l i v e r i n g m a i l A s e p a r a t e p r o t o c o l f o r e m a i l d e l i v e r y w a s p r o p o s e d a n d s u b m i t t e d t o t h e I E T F a s R F C 8 2 1 [ 2 7 ] i n 1 9 8 2 T h i s R F C d e s c r i b e d S i m p l e M a i l T r a n s f e r P r o t o c o l ( S M T P ) f o r h a n d l i n g m a i l L a t e r i n 1 9 8 9 R F C 1 1 2 3 [ 8 ] w a s d e v e l o p e d t o c l a r i f y a n d i m p r o v e s o m e o f t h e s p e c i f i c a t i o n s o f R F C 8 2 1 R F C 1 4 2 5 [ 2 0 ] d e s c r i b e s a f r a m e w o r k o v e r w h i c h a l l t h e

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5 f u t u r e e x t e n s i o n s o f S M T P c a n b e b u i l t i n a c o n s i s t e n t w a y R F C 8 2 1 R F C 1 1 2 3 a n d R F C 1 4 2 5 c o l l e c t i v e l y h a v e b e e n t h e c o r e s p e c i f i c a t i o n o f S M T P f o r y e a r s 2 1 2 O v e r v i e w o f S M T P I n t e r n e t e m a i l s y s t e m s a r e c l i e n t / s e r v e r s t o r e a n d f o r w a r d s y s t e m s t h a t p r i m a r i l y u s e s S M T P a n d P O P 3 o r I M A P f o r c o m m u n i c a t i o n T h e m a i n c o m p o n e n t s i n v o l v e d i n t h e s y s t e m a r e t h e s e n d e r U s e r A g e n t ( U A ) s e n d e r M e s s a g e T r a n s f e r A g e n t ( M T A ) r e c e i v e r U A r e c e i v e r M T A a n d c o m m u n i c a t i o n p r o t o c o l T h e U A p r o v i d e s t h e i n t e r f a c e b e t w e e n t h e u s e r a n d h i s / h e r e m a i l s e r v e r T h e U A c a n b e d e s c r i b e d a s a p r o g r a m t h e e m a i l u s e r u s e s t o c o m p o s e o r r e a d m e s s a g e s S e n d e r U A i n t e r a c t s w i t h t h e s e n d e r a c c e p t s t h e m e s s a g e f r o m t h e s e n d e r a n d t r a n s f e r s t h e m a i l t o t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r b y e s t a b l i s h i n g a n e t w o r k c o n n e c t i o n t o t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r R e c e i v e r U A h e l p s t h e r e c e i v e r i n r e t r i e v i n g t h e m e s s a g e s f r o m h i s / h e r m a i l s e r v e r b y e s t a b l i s h i n g a n e t w o r k c o n n e c t i o n t o t h e i r m a i l s e r v e r T h e M T A s a l s o r e f e r r e d t o a s e m a i l s e r v e r s a r e r e s p o n s i b l e f o r c o l l e c t i n g e m a i l s f r o m t h e s e n d e r s a n d d e l i v e r i n g t h e m t o t h e r e c e i v e r ’ s M T A T h e m e s s a g e c a n b e d e l i v e r e d d i r e c t l y t o t h e r e c e i v e r M T A o r m a y p a s s t h r o u g h s e v e r a l i n t e r m e d i a t e M T A s b e f o r e r e a c h i n g t h e d e s t i n a t i o n T o e n s u r e r e l i a b i l i t y a n d a s s u r e d e l i v e r y o f e m a i l s T C P / I P i s u s e d a s t h e t r a n s p o r t p r o t o c o l T h e c o m m u n i c a t i o n p r o t o c o l s u s e d a r e S M T P a n d I M A P o r P O P 3 S M T P i s t h e p r o t o c o l u s e d t o e x c h a n g e m e s s a g e s b e t w e e n M T A s a n d a l s o b y a U A t o s e n d m e s s a g e s t o i t s M T A P O P 3 o r I M A P a r e u s e d b y r e c e i v e r s t o r e t r i e v e m e s s a g e s f r o m t h e i r M T A T h e s e n d e r U A i n i t i a t e s t h e c o m m u n i c a t i o n w i t h t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r w h e n a r e q u e s t t o s e n d m a i l i s r e c e i v e d f r o m t h e s e n d e r I t e s t a b l i s h e s a t w o w a y T C P

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6 c o m m u n i c a t i o n c h a n n e l t o t h e s e n d e r ’ s M T A o n p o r t 2 5 a n d t h e m a i l i s d e l i v e r e d t o t h e s e n d e r M T A t h r o u g h t h e e s t a b l i s h e d c h a n n e l T h e S M T P p r o t o c o l i s u s e d f o r t h e c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n U A a n d t h e M T A T h e S M T P p r o t o c o l d e f i n e s a s e t o f c o m m a n d s w h i c h i n c l u d e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e s e n d e r r e c e i v e r a n d c o n t e n t s o f t h e m a i l T h e s e n d e r M T A a c c o r d i n g l y r e c e i v e s t h e c o m m a n d s p r o c e s s e s t h e m a n d r e p l i e s w i t h s u c c e s s o r f a i l u r e s t a t u s c o d e s F i g u r e 2 1 s h o w s t h e f l o w o f e m a i l u s i n g S M T P F i g u r e 2 1 : F l o w o f E m a i l U s i n g S M T P T h e M T A p r o c e s s e s t h e m a i l a n d p l a c e s i t i n a n o u t b o u n d q u e u e f o r d e l i v e r y T h e q u e u e i n t h e M T A i s p r o c e s s e d b a s e d o n F i r s t C o m e F i r s t S e r v e ( F C F S ) o r s o m e o t h e r p r i o r i t y b a s i s d e p e n d i n g o n t h e M T A c o n f i g u r a t i o n O n c e t h e m e s s a g e i s r e a d y t o b e d e l i v e r e d t h e r e a r e s e v e r a l t h i n g s a s e n d e r M T A s h o u l d d o t o t r a n s f e r t h e m a i l :

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7 D e t e r m i n e t h e d e s t i n a t i o n o f t h e m a i l E s t a b l i s h a T C P c o n n e c t i o n w i t h t h e n e x t M T A T r a n s f e r t h e c o n t e n t s o f t h e m a i l u s i n g S M T P a s c o m m u n i c a t i o n p r o t o c o l S h u t d o w n t h e c o n n e c t i o n T o d e t e r m i n e t h e d e s t i n a t i o n o f t h e m a i l M T A u s e s t h e r e c e i v e r ’ s e m a i l a d d r e s s w h i c h c o n t a i n s t h e F Q D N ( F u l l y Q u a l i f i e d D o m a i n N a m e ) M T A u s e s t h e D o m a i n N a m e S y s t e m ( D N S ) t o o b t a i n t h e I P a d d r e s s o f t h e r e c e i v e r ’ s M T A T o d o t h i s t h e M T A p e r f o r m s a D N S q u e r y r e q u e s t i n g t h e r e c e i v e r ’ s M T A I P a d d r e s s T h e M T A i n f o r m a t i o n i s s t o r e d i n m a i l e x c h a n g e r e c o r d ( M X r e c o r d ) o f t h e D N S e n t r y f o r t h e d o m a i n T h e M X r e c o r d o f t h e d o m a i n c o n t a i n s t h e h o s t n a m e o f t h e m a i l e x c h a n g e r o f t h e r e c e i v e r d o m a i n a n d t h e p r e f e r e n c e n u m b e r o f t h a t e x c h a n g e r T h e M T A p i c k s o n e o f t h e h o s t s a n d d e l i v e r s t h e m a i l u s i n g S M T P T h e n e x t s t e p i n v o l v e d i n s e n d i n g a m a i l i s e s t a b l i s h i n g a n S M T P c o n n e c t i o n T h i s i n v o l v e s m a k i n g a T C P c o n n e c t i o n t o p o r t 2 5 o f t h e M T A o r m a i l s e r v e r S e n d i n g t h e c o n t e n t s o f t h e m a i l i n c l u d e s S M T P c o m m a n d s / r e p l i e s b e t w e e n a c l i e n t a n d s e r v e r T h e r e a r e s e v e r a l s t a n d a r d S M T P c o m m a n d s M o s t p r o m i n e n t a m o n g t h e m a r e H E L O M A I L F R O M R C P T T O D A T A a n d Q U I T S e c t i o n 2 1 3 d e s c r i b e s t h e s e c o m m a n d s i n d e t a i l O n c e t h e m a i l i s d e l i v e r e d t h e s e s s i o n i s d i s c o n n e c t e d v i a t h e Q U I T c o m m a n d 2 1 3 S t e p s I n v o l v e d i n S e n d i n g a n d R e c e i v i n g a n E m a i l T h e F i g u r e 2 2 s h o w s t h e s i m p l e c o m m a n d s a n d r e p l i e s i n v o l v e d i n s e n d i n g a m a i l T h e n u m b e r s i n f r o n t o f t h e r e p l i e s s e n t f r o m S M T P s e r v e r t o S M T P c l i e n t r e p r e s e n t t h e r e p l y c o d e s T h e c l i e n t u s e s H E L O c o m m a n d t o i n t r o d u c e i t s e l f t o t h e

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8 S M T P s e r v e r T h e d o m a i n a r g u m e n t t h a t i s p r o v i d e d w i t h H E L O i s u s e d t o p o p u l a t e t h e “ r e c e i v e d : “ h e a d e r a n d “ f r o m : ” h e a d e r i n t h e e m a i l h e a d e r s O n c e t h e H E L O c o m m a n d i s r e c e i v e d t h e s e r v e r r e s p o n d s w i t h a 2 5 0 r e p l y c o d e c o n t a i n i n g i t s d o m a i n n a m e A f t e r t h i s c o m m a n d i s s u c c e s s f u l b o t h c l i e n t a n d s e r v e r a r e r e a d y f o r f u r t h e r S M T P c o m m a n d s T h e M A I L F R O M c o m m a n d i s t h e f i r s t c o m m a n d i n t h e m a i l t r a n s a c t i o n T h e a d d r e s s t h a t i s p r o v i d e d w i t h t h i s c o m m a n d i s u s e d t o p o p u l a t e t h e “ r e v e r s e p a t h : ” h e a d e r i n t h e e m a i l h e a d e r s T h e s e r v e r v a l i d a t e s t h e d o m a i n n a m e o f t h e s e n d e r b y c h e c k i n g w h e t h e r t h e d o m a i n e x i s t s T o i s s u e a R C P T T O c o m m a n d t h e M A I L F R O M c o m m a n d m u s t b e s u c c e s s f u l T h e a r g u m e n t w i t h t h i s c o m m a n d p r o v i d e s t h e r e c i p i e n t ’ s e m a i l a d d r e s s T h e a d d r e s s t h a t i s p r o v i d e d w i t h t h i s c o m m a n d i s u s e d t o p o p u l a t e t h e “ f o r w a r d p a t h : ” h e a d e r T h e r e c a n b e s e v e r a l R C P T T O c o m m a n d s f o r o n e m a i l t r a n s a c t i o n T h e c l i e n t u s e s a D A T A c o m m a n d t o s e n d t h e a c t u a l m a i l c o n t e n t T h e m e s s a g e p r o v i d e d w i t h t h i s d a t a i s u s e d b y t h e M T A t o p o p u l a t e t h e m a i l d a t a b u f f e r B e f o r e u s i n g t h e D A T A c o m m a n d t h e M A I L F R O M a n d R C P T T O c o m m a n d s s h o u l d b e i s s u e d T h e e n d o f t h e m e s s a g e i s i n d i c a t e d v i a a s i n g l e d o t o n a l i n e b y i t s e l f T h u s c a r e s h o u l d b e t a k e n t o a v o i d a s i n g l e d o t o n a l i n e b y i t s e l f i n t h e a c t u a l c o n t e n t I f a s i n g l e d o t o n a l i n e i s r e q u i r e d i n t h e d a t a d o t s t u f f i n g i s d o n e b y t h e s e r v e r w h i c h a d d s a n e x t r a d o t b e s i d e t h e s i n g l e d o t T h e Q U I T c o m m a n d i s i s s u e d b y t h e s e n d e r a f t e r d e l i v e r i n g t h e d a t a T h i s c o m m a n d t e r m i n a t e s t h e e s t a b l i s h e d c o n n e c t i o n

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9 F i g u r e 2 2 : S t e p s I n v o l v e d i n S M T P H a n d s h a k e 2 2 S p o o f i n g o f S M T P H e a d e r s E m a i l s p o o f i n g m e a n s f o r g i n g o f S M T P h e a d e r i n f o r m a t i o n i n o r d e r t o h i d e t h e a c t u a l o r i g i n o f e m a i l T h e s p o o f e d e m a i l l o o k s l i k e i t o r i g i n a t e d f r o m s o m e w h e r e e l s e o t h e r t h a n t h e a c t u a l s o u r c e T o s e n d s p o o f e d e m a i l a s e n d e r t y p i c a l l y f o r g e s s o m e o n e ’ s e m a i l a d d r e s s t o s e n d t h e e m a i l S p o o f i n g i s p o s s i b l e b e c a u s e o f v u l n e r a b i l i t y i n S M T P p r o t o c o l w h i c h d o e s n ’ t v a l i d a t e t h e s e n d e r o f t h e e m a i l T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e S M T P h e a d e r s t h a t a r e s u s c e p t i b l e t o s p o o f i n g T h e “ f r o m ” o r “ R e p l y t o ” h e a d e r i s e a s i l y s u s c e p t i b l e t o s p o o f i n g W h i l e d o i n g a n S M T P h a n d s h a k e t h e M A I L F R O M c o m m a n d c a n t a k e a n y

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1 0 m a i l a d d r e s s ; n o w h e r e i n t h e c o m p l e t e t r a n s a c t i o n i s t h i s a d d r e s s c h e c k e d T h e s e n d e r m a y p r o v i d e a n y e x i s t i n g d o m a i n n a m e a n d a n e x i s t e n t o r n o n e x i s t e n t u s e r i n t h e d o m a i n T h e m a i l i s a c c e p t e d a n d d e l i v e r e d t o t h e d e s t i n a t i o n A n o t h e r h e a d e r t h a t r e v e a l s t h e i n f o r m a t i o n i s t h e “ R e c e i v e d : ” h e a d e r T h i s h e a d e r c o n s i s t s o f t h e p a t h t h e m a i l t r a v e l e d b e f o r e r e a c h i n g t h e d e s t i n a t i o n T h e s o u r c e d o m a i n a n d a l l t h e i n t e r m e d i a t e d o m a i n s a d d a n e w “ R e c e i v e d : ” h e a d e r t o t h e e m a i l E v e n t h i s h e a d e r i s s p o o f a b l e h o w e v e r t h r o u g h t h e i n t r o d u c t i o n o f d u m m y m a i l s e r v e r s p r i o r t o t h e a c t u a l r e l a y i n g o f t h e m a i l t h r o u g h t h e n e t w o r k S p o o f i n g i s p o s s i b l e a t t w o l e v e l s t h e d o m a i n a n d t h e u s e r l e v e l s D o m a i n l e v e l s p o o f i n g m e a n s f o r g i n g a v a l i d d o m a i n n a m e i n t h e S M T P h e a d e r w h i l e s e n d i n g t h e m a i l T h i s t e c h n i q u e i s u s e d b y t h e s p a m m e r s t o h i d e t h e i r o r i g i n a l d o m a i n n a m e a n d p r e v e n t t h e i r d o m a i n f r o m b e i n g b l a c k l i s t e d B l a c k l i s t i n g i s a t e c h n i q u e i n w h i c h a d o m a i n t h a t s e n d s s p a m i s a d d e d t o t h e l i s t o f b l o c k e d d o m a i n d a t a b a s e s I n d o m a i n l e v e l s p o o f i n g a v a l i d d o m a i n n a m e a n d n o n e x i s t e n t u s e r n a m e i s p r o v i d e d i n t h e f o r g e d a d d r e s s I n u s e r l e v e l s p o o f i n g a v a l i d d o m a i n n a m e a n d u s e r o f t h a t d o m a i n i s f o r g e d U s e r l e v e l a u t h e n t i c a t i o n h e l p s i n p r e v e n t i n g u s e r s f r o m s p o o f i n g o t h e r u s e r s w i t h i n t h e d o m a i n T h i s S M T P v u l n e r a b i l i t y h a s r e s u l t e d i n o t h e r p r o b l e m s l i k e s p a m m i n g p h i s h i n g a n d e m a i l g e n e r a t e d v i r u s e s S p a m m e r s a n d v i r u s g e n e r a t o r s c a n s e n d e m a i l t o a n y o n e e a s i l y b y s p o o f i n g e m a i l h e a d e r s t o h i d e t h e i r i d e n t i t y R e c e n t s t a t i s t i c s o n s p a m b y V e r i s i g n I n c s h o w t h a t o v e r 8 0 % o f t h e e m a i l t r a f f i c w a s r e c o g n i z e d a s i l l e g i t i m a t e s p a m T h e s a m e s t a t i s t i c s a l s o s h o w a n i n c r e a s e i n e m a i l g e n e r a t e d v i r u s e s a n d w o r m s s u c h a s M e l i s s a L o v e B u g B a g l e W o r m a n d K i l l e r R e s u m e

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1 1 2 3 T h e P r o b l e m o f S p a m S p a m h a s b e c o m e a m a j o r s e c u r i t y i s s u e i n t h e e m a i l i n f r a s t r u c t u r e I t s s e v e r a l d i s a d v a n t a g e s i n c l u d e t h e w a s t e o f r e s o u r c e s l i k e n e t w o r k b a n d w i d t h a n d i t a d d s e x t r a t r a f f i c i n t h e n e t w o r k w h i c h r e s u l t s i n a d d i t i o n a l d e l a y i n t h e n e t w o r k T h i s a f f e c t s o t h e r a p p l i c a t i o n i n t h e n e t w o r k S p a m w a s t e s t i m e f o r w o r k e r s i n t h e o r g a n i z a t i o n i n t h e f o r m o f c a t e g o r i z i n g a n d r e m o v i n g e m a i l s I t a d d s e x t r a l o a d o n s y s t e m a d m i n i s t r a t o r s a n d m a i l s e r v e r s w h o h a v e t o h a n d l e m o r e t r a f f i c A l s o c h i l d r e n r e c e i v i n g s p a m a r e e x p o s e d t o a d u l t c o n t e n t r e c e i v e d t h r o u g h e m a i l s 2 3 1 T e c h n i q u e s U s e d f o r S p a m m i n g E m a i l s T h i s s e c t i o n d i s c u s s e s t h e t e c h n i q u e s s p a m m e r s u s e T h e s e t e c h n i q u e s i n c l u d e e m a i l h a r v e s t i n g b l a s t i n g t h r o u g h o p e n r e l a y s a n d u s i n g z o m b i e s e r v e r s a n d t e m p o r a r y s e r v e r s E m a i l h a r v e s t i n g i s a t e c h n i q u e s p a m m e r s u s e t o a c q u i r e e m a i l a d d r e s s e s H a r v e s t i n g i s d o n e b y p r o g r a m s t h a t l o o k f o r e m a i l a d d r e s s e s f r o m w e b s i t e s c h a t r o o m s n e w s g r o u p s a n d o n l i n e d i r e c t o r i e s f o r w e b p a g e s a n d d o m a i n s R e f e r e n c e [ 1 4 ] d e s c r i b e s t h e t e c h n i q u e s s p a m r e c e i v e r s c a n f o l l o w t o c i r c u m v e n t t h e h a r v e s t i n g s o f t w a r e E m a i l m a s k i n g i s u s e d t o a l t e r p u b l i s h e d e m a i l a d d r e s s e s s o t h a t h a r v e s t e r s d o n o t r e c o g n i z e t h e m a s v a l i d e m a i l a d d r e s s e s I n e m a i l m a s k i n g t h e a d d r e s s i s m a s k e d b y a d d i n g s o m e l o g i c a l t e x t t h a t h u m a n b e i n g s c a n i n t e r p r e t t o e x t r a c t t h e p r o p e r e m a i l a d d r e s s a n d t r i c k t h e h a r v e s t i n g p r o g r a m s O p e n r e l a y s a r e u s e d b y s p a m m e r s f o r s e n d i n g m i l l i o n s o f e m a i l s O p e n r e l a y s r e f e r t o a m a i l s e r v e r t h a t a l l o w s a n y o n e t o c o n n e c t t o i t a n d t h u s s e n d e m a i l a n y w h e r e

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1 2 T h i s r e l a y i n g h a s i t s o w n a d v a n t a g e s l i k e s u p p o r t f o r m a i l f o r w a r d i n g a n d t h e f a c t t h a t u s e r s o f t h a t d o m a i n c a n s e n d f r o m a n y w h e r e o n t h e I n t e r n e t [ 1 8 ] B u t t h i s f e a t u r e i s a b u s e d b y t h e s p a m m e r s t o s e n d i l l e g i t i m a t e e m a i l s R F C 2 5 0 5 [ 2 2 ] p r o v i d e s s e v e r a l r e c o m m e n d a t i o n s f o r S M T P M T A s t o r e d u c e s p a m I t d e s c r i b e s t h a t c l o s i n g o f o p e n r e l a y i s o n e o f t h e p r a c t i c e s t h a t h e l p s i n r e d u c i n g s p a m N o w a d a y s a n o p e n r e l a y i s b l a c k l i s t e d R e f e r e n c e [ 2 6 ] s h o w s a s a m p l e b l a c k l i s t e d d a t a b a s e A z o m b i e s e r v e r r e f e r s t o a c o m p u t e r t h a t i s i n f e c t e d b y a T r o j a n h o r s e v i r u s t h a t c h a n g e s t h e s e t t i n g s o f t h e i n f e c t e d c o m p u t e r s a n d m a k e s t h e m w o r k l i k e a n o p e n r e l a y f o r s e n d i n g e m a i l s A c c o r d i n g t o S a n d v i n e [ 3 2 ] a n e t w o r k m a n a g e m e n t f i r m 8 0 % o f s p a m w a s g e n e r a t e d b y z o m b i e s e r v e r s S p a m m e r s h o s t t e m p o r a r y m a i l s e r v e r s t o b l a s t o u t m a i l a n d s h u t d o w n a s e r v e r t o d i v e r t t h e i n b o u n d S M T P t r a f f i c c o m i n g f r o m u n d e l i v e r e d m a i l 2 4 E x i s t i n g M e t h o d s t o C o n t r o l S p a m S e v e r a l m e t h o d s h a v e b e e n p r o p o s e d a n d i m p l e m e n t e d t o r e d u c e t h e a m o u n t o f s p a m T h e p r o p o s e d t e c h n i q u e s v a r y w i d e l y d e p e n d i n g o n t h e v u l n e r a b i l i t y t h e y a d d r e s s t h e t e c h n i q u e t h e y u s e a n d t h e l o c a t i o n w h e r e t h e y a r e i m p l e m e n t e d T h e e x i s t i n g m e t h o d s c a n b e b r o a d l y c l a s s i f i e d a s f i l t e r i n g s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m s a n d p a y m e n t b a s e d m e t h o d s 2 4 1 F i l t e r i n g F i l t e r i n g i s a t e c h n i q u e t h r o u g h w h i c h i n c o m i n g m a i l i s v e r i f i e d s u s p i c i o u s m a i l i s c l a s s i f i e d a s s p a m a n d o n l y m a i l t h a t p a s s e s v e r i f i c a t i o n i s d e l i v e r e d t o t h e r e c e i v e r T h i s f i l t e r i n g i s u s u a l l y d o n e b y t h e f i l t e r s o f t w a r e t h a t e x e c u t e s e i t h e r a t t h e r e c e i v e r

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1 3 b e f o r e d e l i v e r i n g t h e m a i l o r i n t h e m a i l s e r v e r t h a t r e c e i v e s m a i l f o r t h a t d o m a i n F i l t e r i n g i s e a s y t o i m p l e m e n t o v e r e x i s t i n g e m a i l s y s t e m s 2 4 1 1 F i l t e r i n g a t t h e R e c e i v e r F i l t e r i n g o f e m a i l a t t h e r e c e i v e r o r a t t h e r e c e i v e r ’ s S M T P s e r v e r h a s b e c o m e c o m m o n p l a c e P r o m i n e n t f i l t e r i n g m e t h o d s i n c l u d e k e y w o r d f i l t e r s s c o r i n g f i l t e r s a n d B a y e s i a n f i l t e r s I n k e y w o r d f i l t e r i n g t h e c o n t e n t s o f t h e e m a i l a r e s e a r c h e d f o r k e y w o r d s t h a t a r e m o s t l i k e l y t o a p p e a r i n s p a m A d a t a b a s e f o r t h e s e k e y w o r d s i s m a i n t a i n e d a n d c o n s t a n t l y u p d a t e d B y p a s s i n g t h e s e f i l t e r s i s a v e r y t r i v i a l t a s k f o r s p a m m e r s S c o r i n g f i l t e r s a r e m o r e e f f i c i e n t t h a n k e y w o r d f i l t e r s ; t h e s e f i l t e r s e s t a b l i s h s o m e r u l e s a n d b a s e d o n t h e m a s s i g n a s c o r e t o t h e k e y w o r d s T h e h i g h e r t h e s c o r e t h e g r e a t e r p o s s i b i l i t y o f s p a m b e i n g p r e s e n t T h e r u l e s n e e d t o b e c o n s t a n t l y u p d a t e d t o m a i n t a i n t h e e f f i c i e n c y o f t h e f i l t e r B a y e s i a n f i l t e r i n g i s t h e m o s t a c c u r a t e w a y t o c o n t r o l s p a m [ 1 7 ] T h i s m e t h o d u s e s t h e m a i l p r e v i o u s l y r e c e i v e d b y t h e u s e r t o f o r m r u l e s a n d a k e y w o r d d a t a b a s e t h a t d y n a m i c a l l y a d a p t s i t s e l f T h e s o l u t i o n o f f e r e d b y t h e f i l t e r i n g t e c h n i q u e s i s t e m p o r a r y h o w e v e r T h e y n e e d c o n s t a n t u p d a t i n g a n d s o m e t i m e s a r e e r r o r p r o n e d u e t o f a l s e p o s i t i v e s ( S o m e l e g i t i m a t e m a i l s a r e c l a s s i f i e d a s s p a m ) F a l s e p o s i t i v e s r e s u l t i n g f r o m f i l t e r i n g m a y b e a m o r e s e r i o u s t h r e a t t o u s e r s t h a n s p a m [ 3 5 ] 2 4 1 2 F i l t e r i n g i n t h e I n t e r n e t T h e m a i l s e r v e r t h a t r e c e i v e s m a i l f o r t h e d o m a i n c a n a l s o e m p l o y f i l t e r i n g t e c h n i q u e s s u c h a s b l a c k l i s t i n g a n d w h i t e l i s t i n g B l a c k l i s t i n g i s a t e c h n i q u e b y w h i c h t h e k n o w n d o m a i n s t h a t r e l a y s p a m a r e l i s t e d i n t h e d a t a b a s e T h e r e c e i v e r ’ s m a i l s e r v e r

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1 4 c h e c k s t h e s o u r c e o f t h e m a i l i t r e c e i v e s I f t h e d o m a i n i s l i s t e d i n t h e b l a c k l i s t d a t a b a s e t h e m a i l i s c l a s s i f i e d a s s p a m W h i t e l i s t i n g i s a t e c h n i q u e b y w h i c h t h e m a i l r e c e i v e d f r o m a d d r e s s e s t h a t a r e p r e s e n t i n t h e a d d r e s s b o o k o f t h e r e c e i v e r i s a s s u m e d t o b e l e g i t i m a t e a n d i s d e l i v e r e d t o t h e r e c e i v e r w i t h o u t a n y f u r t h e r f i l t e r i n g D i s t r i b u t e d C h e c k s u m C l e a r i n g h o u s e ( D C C ) [ 1 2 ] a n d V i p u l ’ s R a z o r [ 3 7 ] a r e t h e t w o f i l t e r i n g t e c h n i q u e s t h a t r e l y o n t h e f a c t t h a t e x a c t l y t h e s a m e s p a m m a i l i s s e n t t o s e v e r a l r e c i p i e n t s w i t h i n t h e d o m a i n I n t h i s t e c h n i q u e w h e n a u s e r r e c e i v e s s p a m t h e m e s s a g e i s h a s h e d a n d t h e c h e c k s u m v a l u e i s p l a c e d i n t h e V i p u l ’ s s e r v e r o r D C C s e r v e r T h e r e c i p i e n t a f t e r r e c e i v i n g a n e m a i l c a n h a s h a n d c h e c k i f t h e h a s h i s l i s t e d i n t h e V i p u l ’ s o r D C C s e r v e r I f i t i s l i s t e d t h e e m a i l i s a s s u m e d t o b e s p a m a n d c a n b e d i s c a r d e d 2 4 2 S e n d e r A u t h e n t i c a t i o n T e c h n i q u e s T h e s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n t e c h n i q u e s d o n o t r e l y o n t h e c o n t e n t s o f e m a i l t o d e c i d e w h e t h e r t h e m a i l i s g e n u i n e ; i n s t e a d t h e y t r y t o c h e c k t h e s o u r c e o f t h e m a i l a u t h e n t i c a t i n g t h e s e n d e r o f t h e m a i l a n d a c c e p t i n g a n y m a i l f r o m a v a l i d s e n d e r T h e m o t i v a t i o n b e h i n d s u c h t e c h n i q u e s i s t h e f a c t t h a t m o s t s p a m m e r s f o r g e t h e i r i d e n t i t y a n d u s e u n r e l i a b l e s o u r c e s f o r s p a m m i n g T h e s e t e c h n i q u e s c a n b e c l a s s i f i e d a s a n t i s p o o f t e c h n i q u e s a n d c e n t r a l c e r t i f y i n g a u t h o r i t y t e c h n i q u e s 2 4 2 1 A n t i s p o o f T e c h n i q u e s T h e s e t e c h n i q u e s a v o i d s p o o f i n g o f e m a i l a d d r e s s e s a n d f o r c e s p a m m e r s t o s e n d m a i l f r o m t h e i r o w n d o m a i n I n t h e s e t e c h n i q u e s t h e v a l i d a t i o n o f t h e s o u r c e o f t h e m a i l

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1 5 i s d o n e a t t h e r e c e i v e r s i d e T h e t e c h n i q u e s d i s c u s s e d h e r e a r e S P F [ 2 1 ] Y a h o o d o m a i n k e y s [ 1 0 ] s e n d e r I D [ 2 4 ] a n d T E O S [ 3 3 ] S P F s t a n d s f o r S e n d e r P o l i c y F r a m e w o r k F i g u r e 2 3 s h o w s t h e o p e r a t i o n o f S P F I n g e n e r a l e v e r y d o m a i n h a s i t s o w n d e s i g n a t e d m a i l s e r v e r s t h a t s e n d t h e S M T P t r a f f i c f r o m t h a t d o m a i n a n d a c t a s m a i l e x c h a n g e r s I n S P F e v e r y d o m a i n s h o u l d p u b l i s h t h e S P F r e c o r d s f o r e a c h m a i l s e r v e r o f t h e d o m a i n T h e f o r m a t o f S P F r e c o r d s i s d e s c r i b e d i n t h e I n t e r n e t d r a f t : e a c h r e c o r d s h o u l d c o n s i s t o f t h e I P a d d r e s s o f t h e m a i l s e r v e r t h a t d e l i v e r s t h e m a i l T h e S P F r e c o r d s a r e p u b l i s h e d i n t h e D N S T h e e x i s t i n g D N S r e c o r d s r e q u i r e m o d i f i c a t i o n s t o i n c l u d e t h e S P F r e c o r d s T h i s m a k e s t h e s e n d i n g d o m a i n S P F c o m p l i a n t F i g u r e 2 3 : O v e r v i e w o f S P F

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1 6 A n S P F c l i e n t s h o u l d b e i n s t a l l e d o n t h e r e c e i v e r ’ s s i d e e i t h e r o n t h e r e c e i v e r ’ s u s e r a g e n t o r m a i l s e r v e r A n S P F c l i e n t i s c a p a b l e o f i n t e r p r e t i n g t h e S P F d e c l a r a t i o n s f o r a d o m a i n A f t e r r e c e i v i n g t h e m a i l a n S P F c l i e n t e x t r a c t s t h e s e n d e r ’ s I P a d d r e s s f r o m t h e “ R e c e i v e d : ” h e a d e r a n d t h e d o m a i n n a m e f r o m t h e “ F r o m : ” h e a d e r o f t h e e m a i l a n d p e r f o r m s t h e D N S l o o k u p f o r t h e S P F r e c o r d f o r t h a t d o m a i n D e p e n d i n g o n t h e r e s p o n s e f r o m t h e D N S i t v a l i d a t e s t h e s e n d e r H o w e v e r S P F c a n d e t e c t o n l y d o m a i n l e v e l s p o o f i n g T h e u s e r w i t h i n t h e d o m a i n c a n f o r g e o t h e r u s e r s i n t h e s a m e d o m a i n S e n d e r I D [ 2 4 ] i s a n e w p r o p o s a l b y M i c r o s o f t t h a t r e l i e s o n S P F I t a d d r e s s e s s o m e o f t h e i s s u e s t h a t a r e n o t d e a l t w i t h i n S P F S e n d e r I D e n h a n c e s S P F b y a l l o w i n g m a i l f o r w a r d i n g e n h a n c i n g t h e m e c h a n i s m f o r m a i l i n g l i s t s a n d m o b i l e u s e r s I n S e n d e r I D t h e S P F r e c o r d s a r e p u b l i s h e d u s i n g X M L f o r m a t u n l i k e i n S P F w h e r e r e c o r d s a r e p u b l i s h e d i n p l a i n t e x t S e n d e r I D d o e s n ’ t p r o v i d e m o r e p r o t e c t i o n t h a n S P F Y a h o o I n c p r o p o s e d a n o t h e r s o l u t i o n c a l l e d Y a h o o D o m a i n K e y s [ 1 0 ] T h i s t e c h n i q u e u s e s P K I ( P u b l i c K e y I n f r a s t r u c t u r e ) f o r s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n I n t h i s t e c h n i q u e e v e r y d o m a i n s h o u l d g e n e r a t e a p u b l i c / p r i v a t e k e y T h e p u b l i c k e y s h o u l d b e p u b l i s h e d i n t h e D N S T h e m a i l s e n t f r o m t h e d o m a i n i s d i g i t a l l y s i g n e d w i t h t h e p r i v a t e k e y o f t h e d o m a i n a n d t h e s i g n a t u r e i s s e n t a l o n g w i t h t h e m a i l F i g u r e 2 4 s h o w s t h e o p e r a t i o n o f Y a h o o D o m a i n K e y s O n t h e r e c e i v e r s i d e t h e r e c e i v e r e x t r a c t s t h e d o m a i n n a m e f r o m t h e m a i l a n d o b t a i n s t h e p u b l i c k e y c o r r e s p o n d i n g t o t h a t d o m a i n U s i n g t h e o b t a i n e d p u b l i c k e y t h e r e c e i v e r s i g n s t h e r e c e i v e d m a i l a n d c o m p a r e s t h e s i g n a t u r e w i t h t h e o n e o b t a i n e d i n t h e m a i l I f b o t h s i g n a t u r e s m a t c h t h e m a i l i s n o t s p o o f e d E v e n

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1 7 Y a h o o d o m a i n k e y s l i k e S P F a n d S e n d e r I D d e t e c t s o n l y d o m a i n l e v e l s p o o f i n g N o n e o f t h e s e t e c h n i q u e s c a n d e t e c t s p o o f i n g w i t h i n t h e d o m a i n F i g u r e 2 4 : O v e r v i e w o f Y a h o o D o m a i n K e y s T E O S [ 3 3 ] s t a n d s f o r T r u s t e d E m a i l O p e n S t a n d a r d T h i s s t a n d a r d d e s c r i b e s a n e w s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n p o l i c y a n d m e s s a g e a s s e r t i o n s y s t e m f o r g e t t i n g a c c u r a t e i n f o r m a t i o n a b o u t t h e s e n d e r a n d t h e m e s s a g e I t d e s c r i b e s t h r e e l e v e l s o f s e c u r i t y : f o r n o r m a l s e n d e r s b u l k s e n d e r s a n d c o m m e r c i a l s e n d e r s I n t h e f i r s t l e v e l o f s e c u r i t y t h e s e n d e r S M T P s e r v e r s h o u l d r u n T r u s t e d E m a i l S e n d E n g i n e ( T E S E ) a n d t h e r e c e i v e r s h o u l d r u n T r u s t e d E m a i l R e c e i v e E n g i n e ( T E R E ) T h e T E S E g e n e r a t e s a s e c u r e l y v e r i f i a b l e s t a t e m e n t o f s e n d e r d o m a i n i d e n t i t y b e f o r e s e n d i n g t h e m a i l T h e s t a t e m e n t i s v e r i f i e d b y t h e T E R E I f t h e i d e n t i t y f a i l s t h e s e n d e r d o m a i n i s r e v o k e d T h e s t a t e m e n t i s

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1 8 s e n t a s a n S M T P h e a d e r T h i s p r o c e s s a v o i d s d o m a i n l e v e l I n t h e s e c o n d l e v e l s e c u r i t y a l o n g w i t h f i r s t l e v e l a T r u s t e d T h i r d P a r t y ( T T P ) c e r t i f i c a t e s a r e u s e d t o a v o i d b o t h d o m a i n a n d u s e r l e v e l s p o o f i n g T h e t h i r d s e c u r i t y l e v e l a d d s m o r e a c c o u n t a b i l i t y o f t h e s e n d e r b y u s i n g f u l l y v e r i f i e d d i g i t a l c e r t i f i c a t e s f o r e a c h e m a i l g e n e r a t e d T h e r e c e i v e r s h o u l d v a l i d a t e t h e c e r t i f i c a t e a n d i f t h e v a l i d a t i o n f a i l s t h e m a i l i s d i s c a r d e d 2 4 2 2 T r u s t e d T h i r d P a r t y ( T T P ) C e r t i f y i n g A u t h o r i t y I n t r u s t e d t h i r d p a r t y t e c h n i q u e s b o t h t h e s e n d e r a n d r e c e i v e r o f t h e m a i l t r u s t a c e n t r a l a u t h o r i t y w h i c h v a l i d a t e s b o t h t h e s e n d e r a n d t h e r e c e i v e r T h e c e n t r a l a u t h o r i t y c a n p r e s i g n t h e m a i l o r c h e c k t h e v a l i d i t y o f t h e s e n d e r a t t h e r e c e i v e r ’ s r e q u e s t o n c e t h e m a i l h a s b e e n r e c e i v e d M i c r o s o f t h a s p r o p o s e d a t e c h n i q u e c a l l e d T i c k e t s e r v e r [ 1 ] w h i c h a c t s a s a c e n t r a l a u t h o r i t y I n t h i s t e c h n i q u e e v e r y s e n d e r m u s t h a v e a t i c k e t i n o r d e r t o s e n d m a i l L a t e r t h e r e c e i v e r c a n c e l s t h e t i c k e t a n d r e f u n d s t h e s e n d e r i f t h e m a i l i s f r o m a t r u s t e d s o u r c e T h i s t e c h n i q u e u s e s a P K C T h e s e n d e r r e c e i v e r t i c k e t a n d t i c k e t s e r v e r h a v e a u n i q u e k e y f o r i d e n t i f i c a t i o n T h e t i c k e t s e r v e r i s s u e s a c h a l l e n g e t o t h e s e n d e r A f t e r g e t t i n g t h e a p p r o p r i a t e r e s p o n s e a t i c k e t i s i s s u e d t o t h e r e c e i v e r T h e s e n d e r e n c r y p t s t h e m e s s a g e w i t h t h e o b t a i n e d t i c k e t a n d t r a n s m i t s t h e e n c r y p t e d m a i l A f t e r r e c e i v i n g t h e m a i l t h e r e c e i v e r a u t h e n t i c a t e s i t w i t h t h e t i c k e t s e r v e r u s i n g a n i d e n t i f i c a t i o n k e y a n d o b t a i n s t h e k e y o f t h e s e n d e r L a t e r t h e r e c e i v e r e n c r y p t s t h e m e s s a g e w i t h t h e s e n d e r ’ s k e y t o o b t a i n t h e a c t u a l m e s s a g e O p t i o n a l l y t h e r e c e i v e r c a n r e f u n d t h e k e y t o t h e s e n d e r

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1 9 P r e t t y G o o d P r i v a c y ( P G P ) [ 5 ] i s a n o t h e r t e c h n i q u e w h i c h u s e s a P K C f o r a u t h o r i z i n g t h e s e n d e r a n d t h e c o n t e n t s o f t h e m a i l I n t h i s t e c h n i q u e e a c h s e n d e r s h o u l d h a v e a u n i q u e p u b l i c p r i v a t e k e y p a i r ; b e f o r e t h e m a i l i s s e n t o u t t h e m e s s a g e i s s i g n e d w i t h t h e s e n d e r ’ s p r i v a t e k e y T h e p u b l i c k e y i s p u b l i s h e d i n t h e P G P k e y s e r v e r o r o n t h e s e n d e r ’ s w e b s i t e A f t e r r e c e i v i n g t h e m a i l t h e r e c e i v e r d e c r y p t s t h e m a i l w i t h t h e p u b l i c k e y T h i s t e c h n i q u e a v o i d s s p o o f i n g a t t h e u s e r l e v e l 2 4 3 P a y m e n t b a s e d M e t h o d s P a y m e n t b a s e d m e t h o d s m a k e s p a m e x p e n s i v e t o s e n d T h e m o t i v a t i o n b e h i n d s u c h m e t h o d s i s t h a t s p a m i s u s e d a s a s o u r c e o f a d v e r t i s i n g a n d m a r k e t i n g b e c a u s e i t i s t h e m o s t e c o n o m i c w a y t o r e a c h p e o p l e a r o u n d t h e w o r l d P a y m e n t b a s e d m e t h o d s c a n b e c l a s s i f i e d a s m o n e t a r y p a y m e n t s c h e m e s C P U c y c l e p a y m e n t s c h e m e s a n d m e m o r y p a y m e n t s c h e m e s 2 4 3 1 M o n e t a r y P a y m e n t S c h e m e s I n m o n e t a r y p a y m e n t s c h e m e s t o m a k e s p a m e x p e n s i v e t o s e n d r e a l c u r r e n c y m e c h a n i s m s w e r e p r o p o s e d B a s i c a l l y t h e s e n d e r s h o u l d s p e n d m o n e y t o s e n d m a i l R e f e r e n c e [ 2 9 ] d e s c r i b e s P a y w o r d a n d M i c r o m i n t t w o m i c r o p a y m e n t p r o t o c o l s R e f e r e n c e [ 3 8 ] d e s c r i b e s a n e n h a n c e d m i c r o p a y m e n t s c h e m e T h e p r a c t i c a l i m p l e m e n t a t i o n o f s u c h s c h e m e s f o r e m a i l s y s t e m s d i d n o t s e e m f e a s i b l e s i n c e t h e m a i l h a d n o c u r r e n c y a n d c o u n t r y l i m i t s C a s h r a m s p a m [ 9 ] w a s t h e f i r s t m o n e t a r y p a y m e n t s c h e m e t o b e s u c c e s s f u l l y i m p l e m e n t e d a n d i t w a s d o n e s o i n A u s t r a l i a I n t h i s s y s t e m u s e r s c r e a t e a c c o u n t s w i t h C a s h r a m s p a m a n d m a i n t a i n a b a l a n c e u s i n g c r e d i t c a r d s T h o u g h t h i s m a y r e d u c e s p a m i t i s b y n a t u r e s u s c e p t i b l e t o s e v e r a l f o r m s o f i d e n t i t y

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2 0 t h e f t a s t h e c r e d i t c a r d a n d o t h e r p e r s o n a l i n f o r m a t i o n n e e d t o b e p r o v i d e d f o r t r a n s a c t i o n s w i t h C a s h r a m s p a m 2 4 3 2 C P U C y c l e P a y m e n t S c h e m e s I n C P U p a y m e n t s c h e m e s t h e s e n d e r o f a n e m a i l p a y s i n t e r m s o f C P U c y c l e s I n t h e s e t e c h n i q u e s a s e n d e r i s i s s u e d p u z z l e s t h a t a r e C P U i n t e n s i v e T h e r e s u l t t h e s e n d e r s e n d s t o t h e r e c e i v e r a c t s a s a p r o o f o f w o r k I f t h e r e s u l t i s a c c e p t a b l e t h e m a i l i s v i e w e d b y t h e r e c e i v e r W i t h C P U p a y m e n t s c h e m e s s o m e o f t h e r e s o u r c e s o n t h e s e n d e r s i d e w i l l b e u t i l i z e d f o r s o l v i n g t h e p u z z l e s w h i c h m a y r e s u l t i n r e d u c i n g t h e r a t e o f s p a m m i n g T h e s e l e c t i o n o f t h e p u z z l e s s h o u l d b e s u c h t h a t a n o r m a l u s e r d o e s n o t i n c u r m u c h l o a d w h i l e s e n d i n g m a i l w h e r e a s f o r s p a m m e r w h o i s s e n d i n g m i l l i o n s o f e m a i l s p e r h o u r t h e p u z z l e s s h o u l d c a u s e a n o v e r l o a d I n a d d i t i o n t h e p u z z l e s s h o u l d b e e a s y t o g e n e r a t e e a s y t o v e r i f y f o r t h e r e c e i v e r b u t t i m e c o n s u m i n g t o s o l v e f o r t h e s e n d e r R e f e r e n c e [ 3 ] d e s c r i b e s t h e h a s h c a s h s c h e m e w h i c h p r o p o s e s t h e h a s h c a s h c o s t f u n c t i o n t h a t c a n b e u s e d a s a p r o o f o f w o r k d o n e b y t h e s e n d e r o f a n e m a i l C a m r a m [ 8 ] i s a n o t h e r p a y m e n t s c h e m e w h i c h i m p l e m e n t s t h e c o n c e p t o f p o s t a g e f o r e l e c t r o n i c m a i l O n e i m p o r t a n t f e a t u r e t h e p u z z l e i s s u e d t o t h e s e n d e r s h o u l d e x h i b i t i s a p r e d i c t a b l e s o l v i n g t i m e R e f e r e n c e [ 3 0 ] p r o p o s e s T i m e L o c k p u z z l e s w h o s e s o l v i n g t i m e i s p r e d i c t a b l e a n d a r e t h u s w e l l s u i t e d f o r e m a i l s y s t e m s T h e a m o u n t o f t i m e r e q u i r e d t o s o l v e t h e p u z z l e s i s d e t e r m i n i s t i c T h e s e p u z z l e s a r e e a s y t o c r e a t e a n d v e r i f y a n d t h e y c a n n o t b e p a r a l l e l i z e d

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2 1 2 4 3 3 M e m o r y P a y m e n t S c h e m e s M e m o r y p a y m e n t s c h e m e s a r e s i m i l a r t o C P U c y c l e p a y m e n t s c h e m e s b u t t h e p u z z l e s t h a t a r e i s s u e d t o t h e s e n d e r a r e m e m o r y a c c e s s i n t e n s i v e r a t h e r t h a n C P U c y c l e i n t e n s i v e T h e b a s i c m o t i v a t i o n f o r s u c h s c h e m e s i s t h a t t h e t i m e t a k e n f o r s o l v i n g t h e C P U i n t e n s i v e p u z z l e s d e p e n d s o n t h e s p e e d o f t h e p r o c e s s o r F o r f a s t e r p r o c e s s o r s t i m e t a k e n i s l e s s w h e n c o m p a r e d t o s l o w e r p r o c e s s o r s R e f e r e n c e [ 2 ] p r o p o s e s t h a t t h e m e m o r y a c c e s s s p e e d s v a r y a c r o s s m a c h i n e s m u c h l e s s t h a n d o C P U s p e e d s ; i t a l s o p r o p o s e s t h a t m e m o r y b o u n d f u n c t i o n s m a y b e h a v e m o r e s i m i l a r l y t h a n C P U b o u n d f u n c t i o n s R e f e r e n c e [ 1 3 ] d e s c r i b e s a f e w m e m o r y i n t e n s i v e p u z z l e s a n d p r o v e s b y e x p e r i m e n t a l r e s u l t s t h a t m e m o r y b o u n d f u n c t i o n s s h o w m o r e s i m i l a r l y t h a n C P U b o u n d f u n c t i o n s w i t h s l o w a n d f a s t p r o c e s s o r s I M 2 0 0 0 [ 7 ] i s a n e w p r o t o c o l p r o p o s e d b y D J B e r n s t e i n T h e g i s t o f t h e p r o t o c o l i s t h a t a f t e r t h e s e n d e r s e n d s e m a i l i t i s n o t d e l i v e r e d t o t h e r e c e i v e r I n s t e a d i t i s s t o r e d u n d e r t h e s e n d e r ’ s d i s k q u o t a i n t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r a n d a b r i e f n o t i f i c a t i o n i s s e n t t o t h e r e c e i v e r t h a t a n e m a i l i s w a i t i n g f r o m t h e s e n d e r T h e r e c e i v e r c a n d o w n l o a d t h e m a i l d i r e c t l y f r o m t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r i f h e o r s h e t r u s t s t h e s e n d e r T h i s p r o t o c o l f o r c e s t h e s e n d e r t o s t o r e a l l h i s s e n t m a i l T h i s m a k e s i t i m p o s s i b l e t o s e n d m i l l i o n s o f e m a i l s d u e t o p h y s i c a l s p a c e c o n s t r a i n t s i n a n y r e a l i s t i c s e n d e r T h e r e c e i v e r d o w n l o a d s t h e m a i l f r o m s e n d e r ’ s s e r v e r d i r e c t l y S o a l l t h e s p a m m a i l s w o u l d n o t b e s t o r e d u p b y r e c e i v e r s

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2 2 2 5 S u m m a r y o f E x i s t i n g M e t h o d s o f C o n t r o l l i n g S p a m T h i s c h a p t e r c l a s s i f i e d t h e e x i s t i n g s o l u t i o n s t o t h r e e c a t e g o r i e s : f i l t e r i n g t e c h n i q u e s s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n t e c h n i q u e s a n d s e n d e r p a y m e n t t e c h n i q u e s T h e f i g u r e 2 5 b e l o w s h o w s t h e d e t a i l e d c l a s s i f i c a t i o n o f e x i s t i n g s o l u t i o n s t o c o n t r o l s p a m F i g u r e 2 5 : C l a s s i f i c a t i o n o f E x i s t i n g T e c h n i q u e s t o C o n t r o l S p a m T h e c o n c l u s i o n t h a t c a n b e m a d e a f t e r a n a l y z i n g a l l t h e t e c h n i q u e s i s t h a t n o s i n g l e s o l u t i o n c a n c o m p l e t e l y p r e v e n t o r b l o c k s p a m T h e f i l t e r i n g t e c h n i q u e s e i t h e r a t t h e r e c e i v e r o r i n t h e I n t e r n e t n e e d s c o n s t a n t m a i n t e n a n c e w i t h u p d a t i n g o f f i l t e r i n g r u l e s ; S e n d e r a u t h e n t i c a t i o n t e c h n i q u e s c a n s o l v e t h e p r o b l e m o f s p o o f i n g w h i c h h e l p s i n m i t i g a t i n g t h e p r o b l e m o f s p a m b u t d o e s n ’ t s o l v e t h e s p a m p r o b l e m T h e t r u s t e d t h i r d p a r t y s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n t e c h n i q u e s a r e h e l p f u l i f d e p l o y e d w i d e l y b y a l l t h e e x i s t i n g s e r v e r s T h e s e n d e r p a y m e n t s c h e m e s m a k e s p a m e x p e n s i v e t o s e n d b u t a r e d i f f i c u l t t o i m p l e m e n t

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2 3 C H A P T E R 3 E M A I L + + : N E W M E T H O D T O A U T H E N T I C A T E E M A I L S E N D E R T h i s c h a p t e r d e s c r i b e s t h e d e s i g n i m p l e m e n t a t i o n o p e r a t i o n a n d v a l i d a t i o n o f a n e w e m a i l s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m c a l l e d E m a i l + + 3 1 O b j e c t i v e T h e o b j e c t i v e i s t o d e s i g n a n e w m e c h a n i s m f o r a u t h e n t i c a t i n g t h e s e n d e r o f a n e m a i l T h i s m e c h a n i s m c a n d e t e c t s p o o f i n g o f e m a i l a d d r e s s e s a n d t h u s p r e v e n t a n e m a i l r e c e i v i n g u s e r a g e n t f r o m a c t u a l l y r e c e i v i n g a s p o o f e d e m a i l T h i s m a k e s S M T P a m o r e s e c u r e c o m m u n i c a t i o n f o r m a t f o r e m a i l T h e m e c h a n i s m s h o u l d c o n f o r m t o t h e r e q u i r e m e n t s s p e c i f i e d b e l o w 3 2 R e q u i r e m e n t s o f S e n d e r A u t h e n t i c a t i o n S y s t e m T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e r e q u i r e m e n t s o f t h e n e w a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m C o m p a t i b l e t o t h e e x i s t i n g e m a i l s y s t e m w i t h m i n i m a l c h a n g e s t o t h e e x i s t i n g S M T P C a p a b l e o f d e t e c t i n g b o t h d o m a i n l e v e l a n d u s e r l e v e l s p o o f i n g S h o u l d n o t d e g r a d e t h e t h r o u g h p u t o r i n c r e a s e r e s o u r c e u t i l i z a t i o n a n d l a t e n c y o f t h e m a i l s e r v e r o r t h e m a i l c l i e n t S h o u l d n o t i n t r o d u c e a n y e x t r a s e c u r i t y t h r e a t s t h a t a r e n o t t h e r e i n t h e e x i s t i n g e m a i l s y s t e m

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2 4 S h o u l d b e e a s i l y i m p l e m e n t a b l e o v e r t h e e x i s t i n g s y s t e m w i t h o u t i n v o l v i n g c o m p l e x c h a n g e s t o t h e d e s i g n o f e x i s t i n g s y s t e m 3 3 O v e r v i e w o f E m a i l + + T h i s s e c t i o n p r e s e n t s a n o v e r v i e w o f E m a i l + + F o r e a c h e m a i l s e n t o u t f r o m a n a u t h e n t i c u s e r o f t h e d o m a i n t h e s e n d e r s S M T P s e r v e r c a l c u l a t e s t h e M D 5 h a s h [ 2 8 ] o f t h e e m a i l a n d s t o r e s i t i n t h e u s e r ’ s a c c o u n t T h e r e c e i v e r a f t e r r e c e i v i n g t h e e m a i l c a l c u l a t e s t h e M D 5 v a l u e a n d s e n d s i t b a c k t o t h e s e n d e r s S M T P s e r v e r T h i s c o m m u n i c a t i o n i s a c h i e v e d v i a a n o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n m a d e o n s o m e p r e d e t e r m i n e d p o r t n u m b e r T h e r e c e i v e r s t o r e s t h e m a i l i n a t e m p o r a r y f o l d e r b e f o r e d e l i v e r i n g i t t o t h e i n b o x I f t h e m a i l i s l e g i t i m a t e t h e n t h e M D 5 v a l u e o f t h e s e n d e r a n d t h e r e c e i v e r s h o u l d m a t c h I f t h i s i s t h e c a s e t h e s e n d e r s S M T P s e r v e r s e n d s E M A I L O K t o t h e r e c e i v e r a n d t h e m a i l i s m o v e d f r o m t h e t e m p o r a r y f o l d e r t o t h e r e c e i v e r s i n b o x I n t h e c a s e o f s p o o f e d e m a i l t h e M D 5 h a s h v a l u e o f t h e r e c e i v e r c a n n o t b e f o u n d a t t h e s e n d e r a n d t h e m a i l i s d e l e t e d f r o m t h e t e m p o r a r y f o l d e r w i t h o u t b e i n g s e n t t o t h e r e c e i v e r s i n b o x U s i n g a n o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n f o r s e n d e r v a l i d a t i o n i s t h e k e y c o n c e p t i n E m a i l + + T o a c c o m p l i s h t h i s t h e s e n d e r s S M T P s e r v e r r u n s a s e r v i c e f o r v a l i d a t i n g u s e r s o f i t s d o m a i n T h e r e c e i v e r t a k e s t h e d o m a i n i n f o r m a t i o n o f t h e s e n d e r f r o m t h e S M T P h e a d e r s o f t h e r e c e i v e d m a i l a n d u s e s t h i s d o m a i n i n f o r m a t i o n t o q u e r y t h e D N S s e r v e r s f o r t h e v a l i d I P a d d r e s s o f t h e s e n d e r ’ s S M T P s e r v e r T h e r e c e i v e r c o n n e c t s t o t h e s e n d e r ’ s S M T P s e r v e r o n a p r e d e t e r m i n e d p o r t n u m b e r

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2 5 O n e m o r e a d v a n t a g e t o u s i n g t h i s o u t o f b a n d c o n n e c t i o n i s t h a t t h e s e n d e r ’ s S M T P s e r v e r w i l l b e o v e r l o a d e d w i t h a h u g e a m o u n t o f q u e r i e s f r o m a l l o f t h e u s e r s w h o r e c e i v e d t h e e m a i l I f a s p a m m e r b u r s t s o u t m i l l i o n s o f e m a i l s t h e n h i s o r h e r S M T P s e r v e r s w i l l h a v e t o a n s w e r m i l l i o n s o f q u e r i e s w h i c h m a y r e s u l t i n D e n i a l o f S e r v i c e ( D o S ) [ 1 6 ] T h i s f o r c e s t h e S M T P s e r v e r s t o v a l i d a t e t h e i r u s e r s b e f o r e a c c e p t i n g a n e m a i l o r p l a c e a l i m i t o n t h e a m o u n t o f m a i l t h a t a u s e r c a n s e n d 3 4 D e s i g n o f E m a i l + + T h e e x i s t i n g S M T P p r o t o c o l d o e s n o t v a l i d a t e t h e s e n d e r ’ s i d e n t i t y b e f o r e a c c e p t i n g e m a i l f o r f o r w a r d i n g T h i s m a k e s i t e a s y f o r t h e s e n d e r t o f o r g e a n y d o m a i n o r u s e r i d e n t i t y w i t h i n t h e d o m a i n T h i s v u l n e r a b i l i t y m a d e s p o o f i n g a n d i n t u r n s p a m m i n g e a s y E m a i l + + a d d r e s s e s t h i s i s s u e b y a d d i n g s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n c a p a b i l i t i e s t o S M T P m a k i n g i t m o r e s e c u r e T h i s a u t h e n t i c a t i o n i s i n c o r p o r a t e d b y m a k i n g t h e r e c e i v e r q u e r y t h e s e n d e r S M T P s e r v e r t o m a k e s u r e t h e m a i l w a s i n f a c t s e n t f r o m t h e v a l i d u s e r o f t h e d o m a i n T h e f i g u r e b e l o w s h o w s t h e n o r m a l e m a i l f l o w s h o w n i n C h a p t e r 2 a l o n g w i t h t h e i n c o r p o r a t e d n e w E m a i l + + a u t h e n t i c a t i o n c a p a b i l i t y F r o m t h e F i g u r e 3 1 w e c a n s e e t h a t t h e s e n d e r S M T P s e r v e r a n d r e c e i v e r h o s t a r e i n v o l v e d i n t h e a u t h e n t i c a t i o n p r o c e s s B o t h S M T P s e r v e r a n d r e c e i v e r h o s t n e e d m o d i f i c a t i o n s i n o r d e r t o i n c o r p o r a t e t h e n e w a u t h e n t i c a t i o n c a p a b i l i t y T h i s i s a c h i e v e d b y a d d i n g t h e s e r v e r m o d i f i c a t i o n s t o t h e s e n d e r S M T P s e r v e r t h r o u g h a n E m a i l + + s e r v e r a n d t h e c l i e n t m o d i f i c a t i o n s a t t h e r e c e i v e r t h r o u g h a n E m a i l + + c l i e n t T h e E m a i l + + s e r v e r i s r e s p o n s i b l e f o r r u n n i n g t h e a u t h e n t i c a t i o n s e r v i c e T h e E m a i l + + c l i e n t

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2 6 i s r e s p o n s i b l e f o r a u t h e n t i c a t i n g t h e s e n d e r o f a n e m a i l T h e F i g u r e 3 2 s h o w s t h e n e w a d d e d c o m p o n e n t s F i g u r e 3 1 : E m a i l F l o w A l o n g w i t h E m a i l + + A u t h e n t i c a t i o n C a p a b i l i t y T h e d o t t e d l i n e s i n F i g u r e 3 2 i n d i c a t e t h e n e w c o m p o n e n t s a d d e d i n E m a i l + + t h a t d o e s n o t e x i s t i n t h e n o r m a l S M T P T h e d e s i g n o f a n e w a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m i s d i s c u s s e d s e p a r a t e l y f o r E m a i l + + c l i e n t a n d E m a i l + + s e r v e r F i g u r e 3 2 : T o p l e v e l D e s i g n o f E m a i l + +

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2 7 3 4 1 D e s i g n o f E m a i l + + S e r v e r T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e d e s i g n o f E m a i l + + s e r v e r T h e E m a i l + + e n a b l e d S M T P s e r v e r m u s t a u t h e n t i c a t e t h e s e n d e r b e f o r e a c c e p t i n g t h e m a i l I f t h e a u t h e n t i c a t i o n i s s u c c e s s f u l t h e n t h e e m a i l i n f o r m a t i o n i s s t o r e d i n t h e u s e r ’ s a c c o u n t T h e E m a i l + + e n a b l e d S M T P s e r v e r s h o u l d a l s o h o s t a v a l i d a t i o n s e r v i c e t h a t a c c e p t s a r e q u e s t f r o m t h e r e c e i v e r a n d s e n d s a r e s p o n s e b a c k T h e r e s p o n s e s h o u l d i n d i c a t e w h e t h e r t h e m a i l w a s r e a l l y s e n t f r o m t h e v a l i d u s e r o f t h a t d o m a i n F i g u r e 3 3 s h o w s t h e f u n c t i o n a l i t y o f t h e E m a i l + + s e r v e r F i g u r e 3 3 : T h e F u n c t i o n a l i t y o f E m a i l + + S e r v e r I n o r d e r t o i d e n t i f y t h e v a l i d s e n d e r s o f t h e d o m a i n t h e S M T P s e r v e r i s s u e s s o m e c h a l l e n g e s T h i s c h a l l e n g e r e s p o n s e c a n b e a s i m p l e u s e r n a m e a n d a p a s s w o r d A l l

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2 8 u s e r s s h o u l d b e a u t h e n t i c a t e d b e f o r e t h e y a r e a l l o w e d t o u s e a n y s e r v i c e s f r o m t h e S M T P s e r v e r 3 4 1 1 G e n e r a t i n g M D 5 H a s h e s f o r A u t h e n t i c a t e d U s e r s O n c e t h e u s e r i s a u t h e n t i c a t e d s u c c e s s f u l l y t h e E m a i l + + s e r v e r m o d u l e e x t r a c t s t h e r e q u i r e d d a t a f r o m t h e S M T P h e a d e r s f o r g e n e r a t i n g t h e M D 5 h a s h e s a n d s a v e s t h e h a s h i n f o r m a t i o n i n t h e u s e r a c c o u n t s T h i s f u n c t i o n a l i t y i s s h o w n a s 1 i n F i g u r e 3 3 O n l y t h e e m a i l m e s s a g e a n d t h e r e c e i v e r ’ s e m a i l a d d r e s s a r e u s e d i n g e n e r a t i n g t h e h a s h e s b e c a u s e t h e s e c o n t e n t s a r e n o t m o d i f i e d i n t h e e m a i l t r a n s i t O n e a d v a n t a g e o f u s i n g t h e r e c e i v e r ’ s e m a i l a d d r e s s f o r g e n e r a t i n g t h e M D 5 h a s h i s t h a t a s e n d e r w h o i s s e n d i n g t o m u l t i p l e r e c i p i e n t s n e e d s t o g e n e r a t e m u l t i p l e h a s h e s I f t h e s e n d e r i s a s p a m m e r r e l a y i n g m i l l i o n s o f e m a i l s M D 5 h a s h g e n e r a t i o n m a y c a u s e a n e x t r a o v e r h e a d F i g u r e 3 4 b e l o w s h o w s a s a m p l e S M T P s e s s i o n T h e u n d e r l i n e d c o n t e n t s a r e u s e d f o r g e n e r a t i n g t h e M D 5 h a s h v a l u e

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2 9 F i g u r e 3 4 : C o n t e n t s U s e d f o r G e n e r a t i n g t h e M D 5 H a s h T h e R C P T T O : v a l u e a n d t h e D A T A v a l u e a r e s e n t a s i n p u t t o t h e M D 5 h a s h g e n e r a t i n g a l g o r i t h m w h i c h g e n e r a t e s t h e 1 2 8 b i t h a s h v a l u e F i g u r e 3 5 s h o w s t h e s a m p l e h a s h g e n e r a t i o n f o r t h e a b o v e m a i l F i g u r e 3 5 : H a s h G e n e r a t i o n P r o c e s s 2 2 0 l o c a l h o s t l o c a l d o m a i n E S M T P S e n d m a i l 8 1 2 5 / 8 1 2 5 ; 1 4 : 3 6 : 1 8 0 4 0 0 H E L O M I C K E Y 2 5 0 l o c a l h o s t l o c a l d o m a i n H e l l o g i g a 4 c s e e u s f e d u [ 1 3 1 2 4 7 2 1 7 ] p l e a s e d t o m e e t M A I L F R O M : s e n d e r @ m y d o m a i n c o m 2 5 0 2 1 0 s s a k a m u r @ m i c k e y c s e e u s f e d u . S e n d e r o k R C P T T O : r e c e i v e r @ s o m e d o m a i n c o m 2 5 0 2 1 5 s s a k a m u r @ m i c k e y c s e e u s f e d u . R e c i p i e n t o k F i g u r e 3 3 T h e f u n c t i o n a l i t y o f E m a i l + + s e r v e r D A T A 3 5 4 E n t e r m a i l e n d w i t h " o n a l i n e b y i t s e l f T h i s i s t h e b o d y o f t h e m e s s a g e 2 5 0 2 0 0 i 9 4 I a I W I 0 0 4 7 5 9 M e s s a g e a c c e p t e d f o r d e l i v e r y

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3 0 T h e h a s h v a l u e t h a t i s g e n e r a t e d i s a c o n s t a n t 1 2 8 b i t v a l u e f o r a n y s i z e o f m e s s a g e T h i s h a s h v a l u e a n d t h e t i m e s t a m p s h o w i n g w h e n t h e m a i l w a s a c c e p t e d f o r d e l i v e r y a r e s t o r e d i n a s e p a r a t e l o g i n e a c h u s e r a c c o u n t T h e E m a i l + + s e r v e r a c c e s s e s t h e a c c o u n t o f t h e s e n d e r a n d s a v e s t h e i n f o r m a t i o n f o r e a c h e m a i l s e n t o u t b y t h e s e n d e r T h e s t o r e d i n f o r m a t i o n i s o f t h e f o r m a t s h o w n i n F i g u r e 3 6 F i g u r e 3 6 : S t o r e d M D 5 M e s s a g e F o r m a t T h e t i m e s t a m p v a l u e i s a d d e d t o t h e c o n t e n t s o f t h e m a i l a n d s e n t t o t h e r e c e i v e r T h e o v e r a l l f u n c t i o n a l i t y o f h a s h g e n e r a t i o n a n d s t o r i n g o f i n f o r m a t i o n i s s h o w n i n f i g u r e 3 7 F i g u r e 3 7 : M D 5 H a s h i n g a n d S t o r i n g P r o c e s s A l l m a i l t h a t r e a c h e s t h e S M T P s e r v e r i s f o r w a r d e d i n t h e n e t w o r k T h e m a i l r e c e i v e d f r o m a u t h e n t i c a t e d u s e r s ( i e t h o s e u s e r s w h o a u t h e n t i c a t e d s u c c e s s f u l l y w i t h u s e r n a m e a n d p a s s w o r d ) i s h a s h e d a n d t h e i n f o r m a t i o n i s s t o r e d i n t h e r e s p e c t i v e u s e r

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3 1 a c c o u n t s a n d f o r w a r d e d i n t h e n e t w o r k E v e n t h e m a i l r e c e i v e d f r o m u s e r s w h o d i d n o t a u t h e n t i c a t e s u c c e s s f u l l y i s f o r w a r d e d i n t h e n e t w o r k a s s u m i n g t h e s e u s e r s a r e u s i n g t h i s d o m a i n m a i l s e r v e r a s a n i n t e r m e d i a t e M T A T h u s E m a i l + + a l l o w s o p e n r e l a y i n g a n d a t t h e s a m e t i m e d i s t i n g u i s h e s t h e v a l i d u s e r s o f t h e d o m a i n 3 4 1 2 R u n n i n g t h e S e n d e r V a l i d a t i o n S e r v i c e T h e s e n d e r S M T P s e r v e r s h o u l d h o s t a v a l i d a t i o n s e r v i c e o n s o m e p r e d e t e r m i n e d p o r t n u m b e r f o r v a l i d a t i n g i t s d o m a i n u s e r s T h i s s e r v i c e i s s h o w n a s 2 i n F i g u r e 3 3 T h e s e r v i c e s h o u l d a c c e p t t h e o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n s f r o m t h e r e c e i v e r s a n d o b t a i n t h e a c c o u n t i n f o r m a t i o n a n d M D 5 h a s h o f t h e r e c e i v e d m a i l T h i s i n f o r m a t i o n i s c o m p a r e d a g a i n s t t h e i n f o r m a t i o n i n t h e c o r r e s p o n d i n g u s e r ’ s a c c o u n t I f a m a t c h i s f o u n d a n “ E M A I L O K ” m e s s a g e i s s e n t b a c k t o t h e r e c e i v e r I f n o t t h e m e s s a g e “ E M A I L F A I L ” i s r e t u r n e d t o t h e r e c e i v e r “ E M A I L O K ” i m p l i e s t h a t t h e m a i l o r i g i n a t e d f r o m t h a t s p e c i f i c d o m a i n a n d t h a t t h e u s e r w a s a u t h e n t i c a t e d w i t h t h e m a i l s e r v e r b e f o r e s e n d i n g t h e m a i l “ E M A I L F A I L ” i m p l i e s t h a t t h e m a i l a p p a r e n t l y o r i g i n a t e d i n t h a t s p e c i f i c d o m a i n b u t t h a t t h e u s e r w a s n o t a u t h e n t i c a t e d w i t h t h e m a i l s e r v e r w h i c h m e a n s t h a t t h e m a i l m a y b e s p o o f e d F i g u r e 3 8 b e l o w s h o w s t h e c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n t h e r e c e i v e r a n d t h e s e n d e r S M T P s e r v e r

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3 2 F i g u r e 3 8 : O u t o f B a n d T C P C o n n e c t i o n 3 4 2 D e s i g n o f E m a i l + + C l i e n t O n t h e r e c e i v e r s i d e t h e E m a i l + + c l i e n t r e c e i v e s t h e m a i l f r o m t h e r e c e i v e r ’ s m a i l s e r v e r b e f o r e i t i s d e l i v e r e d t o t h e r e c e i v e r ’ s i n b o x T h e E m a i l + + c l i e n t i m p l e m e n t s a t e m p o r a r y m a i l b o x w h i c h s t o r e s a l l t h e n e w m a i l t h a t i s t o b e v a l i d a t e d O n l y t h e v a l i d a t e d m a i l i s p l a c e d i n t h e r e c e i v e r ’ s m a i l b o x T h e p r o c e s s o f s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n i n v o l v e s ( 1 ) o b t a i n i n g t h e s e n d e r S M T P s e r v e r ’ s I P a d d r e s s t o e s t a b l i s h a n o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n ; a n d ( 2 ) u s i n g t h e e s t a b l i s h e d o u t o f b a n d c o n n e c t i o n t o i n q u i r e t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r w h e t h e r t h e s e n d e r i s a v a l i d u s e r o f t h e d o m a i n a n d w h e t h e r t h e r e c e i v e d m a i l w a s d e l i v e r e d f r o m t h a t d o m a i n F i g u r e 3 9 s h o w s t h e f u n c t i o n a l i t y o f t h e E m a i l + + c l i e n t

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3 3 F i g u r e 3 9 : F u n c t i o n a l i t y o f E m a i l + + C l i e n t 3 4 2 1 O b t a i n i n g t h e S e n d e r M a i l S e r v e r ’ s I P A d d r e s s T h e m o s t i m p o r t a n t i s s u e f o r t h e r e c e i v e r i s g e t t i n g t h e I P a d d r e s s o f t h e s e n d e r ’ s S M T P s e r v e r T h i s f u n c t i o n i s l a b e l e d a s 1 i n F i g u r e 3 9 T h e I P a d d r e s s c a n b e o b t a i n e d f r o m t h e S M T P h e a d e r s i n t h e m a i l b u t t h e h e a d e r s a r e n o t r e l i a b l e a s t h e y a r e s u s c e p t i b l e t o s p o o f i n g I n E m a i l + + t h e r e c e i v e r g e t s t h e I P a d d r e s s o f t h e m a i l s e r v e r b y c o n t a c t i n g t h e D N S [ 2 5 ] T h e r e c e i v e r e x t r a c t s t h e d o m a i n n a m e o f t h e s e n d e r f r o m t h e “ A p p a r e n t l y F r o m ” S M T P h e a d e r a n d u s e s t h a t d o m a i n n a m e a n d q u e r i e s t h e D N S s e r v e r f o r t h e m a i l s e r v e r ’ s I P a d d r e s s I n t h e D N S r e c o r d s t h e M X r e c o r d c o n s i s t s o f t h e I P a d d r e s s o f t h e m a i l s e r v e r f o r a g i v e n d o m a i n 3 4 2 2 A u t h e n t i c a t i n g t h e S e n d e r T h e r e c e i v e r u s e s t h e I P a d d r e s s o b t a i n e d b y q u e r y i n g t h e D N S s e r v e r t o m a k e a n o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n t o t h e s e r v e r o n s o m e p r e d e t e r m i n e d p o r t n u m b e r T h i s

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3 4 p o r t n u m b e r s h o u l d b e t h e s a m e a s t h e p o r t n u m b e r t h a t t h e E m a i l + + s e r v e r r u n s t h e v a l i d a t i o n s e r v i c e T h e r e c e i v e r a l s o e x t r a c t s t h e m a i l c o n t e n t s a n d t h e t i m e s t a m p f r o m t h e e m a i l I t a p p e n d s t h e r e c i p i e n t m a i l a d d r e s s t o t h e m a i l c o n t e n t s a n d g e n e r a t e s t h e M D 5 h a s h v a l u e T h e M D 5 h a s h t h e t i m e s t a m p a n d t h e u s e r n a m e o f t h e s e n d e r a r e s e n t t o t h e s e n d e r ’ s e m a i l s e r v e r o n t h e e s t a b l i s h e d T C P c o n n e c t i o n T h i s i s d o n e b y t h e v a l i d a t i o n s e r v i c e i n f i g u r e 3 9 T h e s e n d e r ’ s e m a i l s e r v e r e x t r a c t s t h e h a s h v a l u e a n d s e a r c h e s f o r t h e m a t c h i n g M D 5 v a l u e i n t h e u s e r ’ s a c c o u n t I f a m a t c h i s f o u n d t h e s e n d e r i s c o n s i d e r e d a u t h e n t i c a t e d a n d t h e m a i l i s n o t s p o o f e d I f t h e m a i l i s s p o o f e d t h e s e n d e r ’ s a d d r e s s w i l l b e c o n t a c t e d b u t n o M D 5 m a t c h w i l l b e f o u n d i n t h e s e n d e r ’ s a c c o u n t a s t h e s e n d e r d i d n o t s e n d t h e m a i l a n d a n “ E M A I L F A I L “ w i l l b e s e n t b a c k t o t h e r e c e i v e r T h i s m e c h a n i s m e f f e c t i v e l y d e t e c t s s p o o f i n g b o t h a t t h e d o m a i n a n d u s e r l e v e l T h e m e s s a g e f o r m a t s u s e d f o r t h e c o m m u n i c a t i o n a r e s h o w n b e l o w T h e t i m e s t a m p i s e x t r a c t e d f r o m t h e m a i l c o n t e n t s a n d t h e s e n d e r n a m e i s t a k e n f r o m t h e “ A p p a r e n t l y F r o m : ” h e a d e r w h i c h c o n t a i n s t h e s e n d e r ’ s e m a i l a d d r e s s I f t h e r e s p o n s e f r o m t h e s e n d e r ’ s s e r v e r t o r e c e i v e r i s “ E M A I L O K ” t h e m a i l i s r e m o v e d f r o m t e m p o r a r y m a i l b o x a n d p l a c e d i n t h e u s e r ’ s m a i l b o x I f t h e r e p l y i s E M A I L F A I L t h e E m a i l + + c l i e n t d e l e t e s t h e m a i l b e f o r e i t i s s e n t t o t h e r e c e i v e r ’ s i n b o x T h e m e s s a g e f o r m a t s u s e d f o r c o m m u n i c a t i o n a r e s h o w n i n F i g u r e 3 1 0

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3 5 F i g u r e 3 1 0 : M e s s a g e F o r m a t s f o r O u t o f B a n d C o m m u n i c a t i o n s 3 5 I m p l e m e n t a t i o n o f E m a i l + + T h e E m a i l + + m e c h a n i s m c a n b e i n c o r p o r a t e d i n t o t h e e x i s t i n g S M T P f r a m e w o r k b y a d d i n g t h e s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n f u n c t i o n a l i t y a n d M D 5 h a s h m a n a g e m e n t f u n c t i o n a l i t y t o t h e S M T P s e r v e r T h e v a l i d a t i o n s e r v i c e c a n b e i m p l e m e n t e d a s a s e p a r a t e s e r v e r b u t s h o u l d b e r u n n i n g i n t h e s a m e h o s t a s t h e S M T P s e r v e r T h e s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n i s d o n e u s i n g t h e V a l i d a t e S e n d e r ( ) p r o c e d u r e T h e p r o c e d u r e i s s h o w n i n F i g u r e 3 1 1

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3 6 F i g u r e 3 1 1 : T h e V a l i d a t e s e n d e r P r o c e d u r e T h e R e c o r d I n f o r m a t i o n ( ) p r o c e d u r e t a k e s t h e c o n t e n t s o f t h e m a i l ( M A I L M E S S A G E ) a n d t h e r e c i p i e n t e m a i l a d d r e s s ( R C P T A D D R E S S ) e x t r a c t e d f r o m D A T A a n d R C P T T O : S M T P c o m m a n d s F i g u r e 3 1 2 s h o w s t h e f l o w c h a r t f o r t h e R e c o r d I n f o r m a t i o n ( ) p r o c e d u r e T h e G e n e r a t e M D 5 H a s h ( ) s h o w n i n f i g u r e 3 1 2 c a n b e a n y M D 5 i m p l e m e n t a t i o n t h a t i s i n c o n f o r m a n c e w i t h t h e R F C 1 3 2 1

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3 7 F i g u r e 3 1 2 : R e c o r d i n f o r m a t i o n P r o c e d u r e T h e E m a i l + + c l i e n t p a r t c a n b e a d d e d t o t h e r e c e i v e r ’ s U A T h e c l i e n t p a r t s h o u l d e s t a b l i s h a n o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n t o t h e s e n d e r ’ s S M T P s e r v e r a n d a u t h e n t i c a t e t h e s e n d e r I t s h o u l d m a i n t a i n a t e m p o r a r y m a i l b o x f o r s t o r i n g t h e m a i l i n i t i a l l y T h e r e c e i v e r s h o u l d q u e r y t h e D N S t o g e t t h e I P a d d r e s s o f t h e s e n d e r T h e q u e r y / r e s p o n s e c a n b e a s t a n d a r d D N S q u e r y f o r M X r e c o r d F i g u r e 3 1 3 s h o w s t h e i m p l e m e n t a t i o n o f f l o w o f c o m m u n i c a t i o n b e t w e e n t h e s e n d e r ’ s S M T P s e r v e r a n d t h e r e c e i v e r

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3 8 F i g u r e 3 1 3 : I m p l e m e n t a t i o n o f C o m m u n i c a t i o n B e t w e e n S e n d e r ’ s S M T P S e r v e r a n d t h e R e c e i v e r I f a s e n d e r p a y m e n t s c h e m e i s t o b e i m p l e m e n t e d o v e r t h e E m a i l + + a r c h i t e c t u r e C P U i n t e n s i v e p u z z l e s l i k e T i m e L o c k P u z z l e s c o u l d b e u s e d R e f e r e n c e [ 1 3 ] d e s c r i b e s t h e a p p l i c a t i o n o f T i m e L o c k p u z z l e s T h e e s t a b l i s h e d o u t o f b a n d c o n n e c t i o n c a n b e u s e d b y t h e r e c e i v e r t o i s s u e t h e p u z z l e T h e s e n d e r c a n s e n d b a c k t h e r e s u l t o n t h e s a m e T C P c o n n e c t i o n

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3 9 3 6 O p e r a t i o n o f E m a i l + + T h i s s e c t i o n s u m m a r i z e s t h e o p e r a t i o n o f E m a i l + + b y s h o w i n g t h e s e q u e n c e o f s t e p s i n v o l v e d i n s e n d i n g a n e m a i l T h e s e n d e r M T A v a l i d a t e s t h e s e n d e r b y u s e r n a m e / p a s s w o r d a n d a c c e p t s t h e m a i l f o r d e l i v e r y T h e v a l i d a t e d s e n d e r i n f o r m a t i o n i s s t o r e d i n t h e M D 5 l o g f o r e a c h u s e r T h e M D 5 h a s h o f t h e m e s s a g e a n d t h e t i m e s t a m p s h o w i n g w h e n t h e m e s s a g e w a s a c c e p t e d f o r d e l i v e r y a r e s t o r e d A l l t h e m a i l r e c e i v e d a t t h e S M T P s e r v e r i s r e l a y e d i n t h e n e t w o r k S e v e r a l i n t e r m e d i a t e M T A ’ s m a y b e i n v o l v e d i n r o u t i n g t h e m a i l t o i t s f i n a l d e s t i n a t i o n W h e n t h e r e c e i v e r c h e c k s t h e m a i l a l l t h e n e w e m a i l s a r e i n i t i a l l y d i r e c t e d t o t h e E m a i l + + c l i e n t w h i c h s t a y s i n b e t w e e n t h e r e c e i v e r ’ s S M T P s e r v e r a n d t h e r e c e i v e r T h e E m a i l + + c l i e n t c a l c u l a t e s t h e M D 5 h a s h a n d e x t r a c t s t h e t i m e s t a m p E m a i l + + c l i e n t e x t r a c t s t h e d o m a i n n a m e f r o m t h e M A I L F R O M : S M T P h e a d e r a n d q u e r i e s t h e D N S f o r t h e I P a d d r e s s T h e I P a d d r e s s o b t a i n e d i n S t e p 6 i s u s e d f o r e s t a b l i s h i n g a n o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n T h e E m a i l + + c l i e n t s e n d s t h e M D 5 h a s h t i m e s t a m p a n d u s e r n a m e t o t h e s e n d e r S M T P s e r v e r T h e M V S s y s t e m c h e c k s f o r t h e m a t c h i n g M D 5 i n t h e u s e r s a c c o u n t I f t h e r e i s a m a t c h i t s e n d s “ E M A I L O K ” I f t h e r e i s n o t a m a t c h i t s e n d s “ E M A I L F A I L ”

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4 0 D e p e n d i n g o n t h e r e s p o n s e t h e m a i l i s d e l i v e r e d t o t h e r e c e i v e r ’ s i n b o x I n c a s e o f E M A I L F A I L t h e l o c a l p o l i c y ( e g T o d i s c a r d t h e e m a i l ) w i l l b e a p p l i e d t o t h e m a i l F i g u r e 3 1 4 : S t e p s I n v o l v e d i n S e n d i n g E m a i l i n E m a i l + + 3 7 V a l i d a t i o n o f E m a i l + + T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e v a l i d a t i o n o f E m a i l + + T h e E m a i l + + d e s i g n i s v a l i d a t e d b y i m p l e m e n t i n g b o t h E m a i l + + c l i e n t a n d s e r v e r p r o g r a m s i n C l a n g u a g e T h e E m a i l + + s e r v e r i s t a r g e t e d t o t h e L i n u x o p e r a t i n g s y s t e m A s e p a r a t e m a i l s e r v e r f o r t h e c s e e u s f e d u d o m a i n i s h o s t e d a n d r u n s S e n d m a i l s o f t w a r e T h e c l i e n t p r o g r a m i s d e v e l o p e d i n C l a n g u a g e a n d i s t a r g e t e d t o W i n d o w s

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4 1 o p e r a t i n g s y s t e m s T h e f i g u r e s 3 1 5 3 1 6 a n d 3 1 7 s h o w s t h e s e q u e n c e o f e x e c u t i o n s t e p s f o r n o n f o r g e d e m a i l T h e “ r o o t ” i s s e n d i n g e m a i l t o “ u s e r ” T h e u s e r n a m e a n d p a s s w o r d a r e “ s a i ” F i g u r e 3 1 5 s h o w s t h e c l i e n t i n t e r f a c e f o r s e n d i n g t h e e m a i l T h e c l i e n t i s i n v o k e d b y “ r o o t ” t o s e n d m a i l t o t h e “ u s e r ” F i g u r e 3 1 5 : T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ r o o t ” f o r S e n d i n g E m a i l T h e m a i l s e r v e r v a l i d a t e s t h e “ r o o t ” a n d a c c e p t s t h e m a i l f o r d e l i v e r y t o t h e “ u s e r ” T h e r e c e i v e r o f t h e m a i l i n v o k e s t h e E m a i l + + c l i e n t f o r c h e c k i n g t h e e m a i l T h e E m a i l + + c l i e n t g e t s t h e m a i l f r o m t h e r e c e i v e r ’ s m a i l s e r v e r a n d p e r f o r m s t h e o u t o f b a n d v a l i d a t i o n b e f o r e p l a c i n g t h e m a i l i n u s e r ’ s i n b o x F i g u r e 3 1 6 s h o w s t h e o u t p u t f r o m t h e

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4 2 E m a i l + + c l i e n t A f t e r r e c e i v i n g t h e E M A I L O K c o m m a n d f r o m t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r t h e m a i l i s m o v e d t o t h e r e c e i v e r ’ s i n b o x a n d i s m a i l i s v i s i b l e t o t h e r e c e i v e r F i g u r e 3 1 6 : T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d B y “ u s e r ” f o r C h e c k i n g E m a i l F i g u r e 3 1 7 s h o w s t h e s e q u e n c e o f e v e n t s t h a t o c c u r s i n E m a i l + + s e r v e r w h i c h a c c e p t s t h e T C P c o n n e c t i o n a n d r e c e i v e s t h e M D 5 h a s h t i m e s t a m p a n d u s e r n a m e a n d c o m p a r e s t h e h a s h v a l u e a n d t h e t i m e s t a m p a g a i n s t t h e a l r e a d y s t o r e d v a l u e s i n t h e u s e r ’ s a c c o u n t I n t h i s c a s e a s t h e e m a i l i s n o t s p o o f e d a n e x a c t m a t c h f o r t i m e s t a m p a n d M D 5 h a s h w e r e f o u n d i n t h e r o o t ’ s a c c o u n t I f t h e m a t c h i s f o u n d “ E M A I L O K ” c o m m a n d i s s e n t t o t h e r e c i v e r

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4 3 F i g u r e 3 1 7 : O u t p u t f r o m E m a i l + + S e n d e r o f R o o t ’ s M a i l s e r v e r 3 7 1 P r e v e n t i o n o f S p o o f i n g C o n s i d e r t h e s c e n a r i o w h e r e “ r o o t ” i s t h e v a l i d s e n d e r o f t h e d o m a i n m i c k e y c s e e u s f e d u ; “ s p o o f e r ” f r o m a d i f f e r e n t d o m a i n t r i e s t o s p o o f a s “ r o o t ” I n t h e c l i e n t p r o g r a m w h i c h a c c e p t s t h e m a i l f o r d e l i v e r y t h e s e n d e r n a m e i s g i v e n a s r o o t @ m i c k e y c s e e u s f e d u B u t i n s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n a v a l i d u s e r n a m e i s g i v e n a n d a n i n v a l i d p a s s w o r d i s g i v e n ( a s “ s p o o f e r ” d o e s n o t k n o w t h e p a s s w o r d o f “ r o o t ” ) F i g u r e 3 1 8 s h o w s t h e c l i e n t i n t e r f a c e u s e d b y “ s p o o f e r ” f o r s e n d i n g e m a i l a s “ r o o t ”

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4 4 F i g u r e 3 1 8 : T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ s p o o f e r ” f o r S e n d i n g E m a i l a s “ r o o t ” F i g u r e 3 1 9 s h o w s t h e s c r e e n s h o t o f t h e i n t e r f a c e u s e d b y “ u s e r ” f o r c h e c k i n g e m a i l I n t h i s c a s e t h e f i n a l s t a t u s r e c e i v e d i s “ E M A I L F A I L ” w h i c h i s t h e e x p e c t e d r e s u l t f o r s p o o f e d e m a i l

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4 5 F i g u r e 3 1 9 : T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ u s e r ” f o r C h e c k i n g E m a i l F i g u r e 3 2 0 s h o w s o u t p u t f r o m t h e E m a i l + + s e r v e r W h e n t h e w r o n g p a s s w o r d i s e n t e r e d t h e s e n d e r ’ s i n f o r m a t i o n i s n o t s t o r e d i n t h e e m a i l s e r v e r s i n c e i t i s a s s u m e d t h a t h e o r s h e i s n o t t h e v a l i d u s e r o f t h e d o m a i n H e n c e w h e n t h e a u t h e n t i c a t i o n i s d o n e E M A I L F A I L i s r e c e i v e d f r o m t h e s e n d e r F i g u r e 3 2 0 s h o w s t h e o u t p u t f r o m t h e m a i l s e r v e r

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4 6 F i g u r e 3 2 0 : O u t p u t f r o m t h e E m a i l + + S e r v e r I t i s o b s e r v e d t h a t t h e s p o o f e r ’ s m a i l M D 5 a n d t i m e s t a m p a r e n o t s t o r e d i n t h e r o o t ’ s a c c o u n t T h e E m a i l + + s e r v e r r e t u r n s E M A I L F A I L t o t h e r e c e i v e r 3 7 2 P r e v e n t i o n o f T a m p e r i n g C o n s i d e r t h e s c e n a r i o w h e r e “ r o o t ” i s t h e v a l i d s e n d e r o f t h e d o m a i n m i c k e y c s e e u s f e d u T h e c o n t e n t s o f t h e m a i l s e n t b y “ r o o t ” a r e m o d i f i e d i n t r a n s i t a n d t e s t e d t o s e e i f t h e E m a i l + + s e r v e r i d e n t i f i e s i t A f t e r t h e m a i l i s r e c e i v e d t h e c o n t e n t s o f t h e m a i l a r e m o d i f i e d p r i o r t o t h e g e n e r a t i o n o f t h e h a s h v a l u e i n t h e E m a i l + + c l i e n t p r o g r a m ; T h i s e m u l a t e s t h e c o n t e n t s b e i n g m o d i f i e d i n t r a n s m i s s i o n T h e M D 5 h a s h o f t h e m o d i f i e d c o n t e n t s i s s e n t i n t h e q u e r y t o t h e s e n d e r ’ s E m a i l + + s e r v e r F i g u r e 3 2 1 s h o w s t h e c l i e n t i n t e r f a c e f o r s e n d i n g m a i l F i g u r e 3 2 2 s h o w s t h e o u t p u t f r o m E m a i l + + c l i e n t

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4 7 F i g u r e 3 2 1 : T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ r o o t ” f o r S e n d i n g E m a i l

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4 8 F i g u r e 3 2 2 : T h e C l i e n t I n t e r f a c e U s e d b y “ u s e r ” f o r C h e c k i n g E m a i l T h e M D 5 v a l u e o f t h e T a m p e r e d M e s s a g e u s e r @ m i c k e y u s f e d u s h o u l d b e g e n e r a t e d i n s t e a d e x t r a c h a r a c t e r s “ a b ” a r e a p p e n d e d a t t h e e n d a n d t h e M D 5 h a s h i s g e n e r a t e d T h i s e m u l a t e s a m e s s a g e b e i n g t a m p e r e d w i t h i n t r a n s i t F i g u r e 3 2 3 s h o w s t h e o u t p u t f r o m t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r

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4 9 F i g u r e 3 2 3 : T h e O u t p u t f r o m E m a i l + + S e r v e r I t i s o b s e r v e d t h a t t h e h a s h v a l u e o b t a i n e d d o e s n ’ t m a t c h w i t h t h e h a s h v a l u e t h a t i s s t o r e d e v e n t h o u g h t h e t i m e s t a m p m a t c h e s T h e E m a i l + + s e r v e r r e t u r n s E M A I L F A I L t o t h e r e c e i v e r H e n c e t h e E m a i l + + m e c h a n i s m e f f e c t i v e l y i d e n t i f i e s t h e t a m p e r e d m a i l

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5 0 C H A P T E R 4 C O M P A R I S O N O F E M A I L + + T O E X I S T I N G M E T H O D S C h a p t e r 3 d e s c r i b e d t h e n e w a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m f o r e m a i l c a l l e d E m a i l + + I t d e s c r i b e d t h e d e s i g n o p e r a t i o n i m p l e m e n t a t i o n a n d v a l i d a t i o n o f E m a i l + + T h i s c h a p t e r c o m p a r e s E m a i l + + w i t h e x i s t i n g s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n t e c h n i q u e s E m a i l + + i s c o m p a r e d w i t h S P F ( S e n d e r P o l i c y F r a m e w o r k ) [ 2 1 ] M i c r o s o f t ’ s S e n d e r I D [ 2 4 ] Y a h o o D o m a i n K e y s [ 1 0 ] M i c r o s o f t ’ s t i c k e t s e r v e r [ 2 4 ] e P r i v a c y ’ s T r u s t e d E m a i l O p e n S t a n d a r d ( T E O S ) [ 3 3 ] C a s h r a m s p a m [ 9 ] a n d P G P ( P r e t t y G o o d p r i v a c y ) [ 2 5 ] 4 1 C l a s s i f i c a t i o n o f S e n d e r A u t h e n t i c a t i o n S c h e m e s S e n d e r a u t h e n t i c a t i o n p r o t o c o l s c o n s i d e r e d i n t h i s c h a p t e r c a n b e p r i m a r i l y c a t e g o r i z e d ( 1 ) b a s e d o n w h e t h e r t h e y u s e D N S o r c e n t r a l a u t h o r i t y f o r a u t h e n t i c a t i n g t h e s e n d e r a n d ( 2 ) b a s e d o n t h e l e v e l o f t h e a u t h e n t i c a t i o n s u c h a s d o m a i n l e v e l o r u s e r l e v e l T h e d e t a i l e d c l a s s i f i c a t i o n i s s h o w n b e l o w A u t h e n t i c a t i o n s t r a t e g y D N S b a s e d a u t h e n t i c a t i o n C e n t r a l a u t h o r i t y b a s e d a u t h e n t i c a t i o n G r a n u l a r i t y o f a u t h e n t i c a t i o n D o m a i n l e v e l a u t h e n t i c a t i o n U s e r l e v e l a u t h e n t i c a t i o n H a n d l i n g t e m p o r a r y S M T P s e r v e r s

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5 1 S e c u r i t y v u l n e r a b i l i t i e s S u s c e p t i b l e t o D N S a t t a c k s E x t r a D N S l o a d E x t r a t r a f f i c l o a d i n t o n e t w o r k C o m p l e x i t y o f i m p l e m e n t a t i o n N e e d s a f l a g d a y N e e d s m o d i f i c a t i o n s t o S M T P p r o t o c o l N e e d s m o d i f i c a t i o n s t o D N S M i s c e l l a n e o u s f e a t u r e s V a l i d a t e s m e s s a g e c o n t e n t A l l o w s f o r w a r d i n g a n d r e l a y i n g o f m a i l 4 1 1 C l a s s i f i c a t i o n B a s e d o n A u t h e n t i c a t i o n S t r a t e g y A u t h e n t i c a t i o n s t r a t e g y r e f e r s t o t h e s t r a t e g y f o l l o w e d b y t h e a u t h e n t i c a t i o n s c h e m e t o c h e c k t h e v a l i d i t y o f t h e s e n d e r i n f o r m a t i o n T h e p r o t o c o l s d i s c u s s e d h e r e d e p e n d w i d e l y o n e i t h e r D N S o r a c e n t r a l a u t h o r i t y s y s t e m f o r c h e c k i n g t h e c o r r e c t n e s s o f t h e s e n d e r ’ s i n f o r m a t i o n 4 1 1 1 D N S b a s e d A u t h e n t i c a t i o n I n D N S b a s e d a u t h e n t i c a t i o n s c h e m e s t h e c o r r e c t n e s s o f t h e i n f o r m a t i o n i n t h e S M T P h e a d e r s i s c r o s s c h e c k e d w i t h t h e i n f o r m a t i o n i n t h e D N S w h i c h i s m o r e r e l i a b l e t h a n t h e S M T P h e a d e r s S P F S e n d e r I D Y a h o o d o m a i n k e y s E m a i l + + a n d T E O S u s e s D N S b a s e d a u t h e n t i c a t i o n a n d n e e d m o d i f i c a t i o n s t o D N S w h e r e a s E m a i l + + u s e s t h e e x i s t i n g D N S s y s t e m

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5 2 4 1 1 2 C e n t r a l A u t h o r i t y b a s e d A u t h e n t i c a t i o n S o m e o f t h e p r o p o s a l s f o r s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n s u c h a s M i c r o s o f t T i c k e t s e r v e r C a s h r a m s p a m a n d P G P u s e a c e n t r a l c e r t i f y i n g a u t h o r i t y f o r v a l i d a t i n g t h e s e n d e r T h e c e n t r a l a u t h o r i t y e i t h e r p r e a u t h o r i z e s t h e m a i l b y d i g i t a l l y s i g n i n g t h e e m a i l o r a u t h o r i z e s t h e s e n d e r b a s e d o n t h e r e c e i v e r ’ s r e q u e s t I n M i c r o s o f t ’ s t i c k e t s e r v e r t h e s e n d e r i s a u t h o r i z e d b a s e d o n t h e u s e r ’ s r e q u e s t I n C a s h r a m s p a m e a c h e m a i l i s a u t h o r i z e d b e f o r e i t i s a c t u a l l y d e l i v e r e d I n P G P t h e c e n t r a l i z e d k e y s e r v e r i s u s e d f o r p u b l i s h i n g t h e p u b l i c k e y o f t h e s e n d e r B o t h o f t h e s t r a t e g i e s d e s c r i b e d a b o v e h a v e p r o s a n d c o n s D N S b a s e d s y s t e m s a r e a d v a n t a g e o u s b e c a u s e t h e y u s e t h e e x i s t i n g s y s t e m b u t t h e y a r e v u l n e r a b l e t o D N S a t t a c k s C e n t r a l i z e d s y s t e m s a r e a d v a n t a g e o u s b e c a u s e t h e y a r e m o r e s e c u r e b u t t h e y a r e h a r d e r t o i m p l e m e n t t h a n t h e D N S b a s e d s y s t e m s 4 1 2 C l a s s i f i c a t i o n B a s e d o n G r a n u l a r i t y o f A u t h e n t i c a t i o n T h e s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n s c h e m e s c a n a l s o b e c l a s s i f i e d b a s e d o n t h e g r a n u l a r i t y o f a u t h e n t i c a t i o n t h a t i s t o w h a t e x t e n t t h e a u t h e n t i c a t i o n i s d o n e a n d t h e l e v e l s o f f o r g e r y t h e s c h e m e c a n d e t e c t 4 1 2 1 D o m a i n L e v e l A u t h e n t i c a t i o n D o m a i n L e v e l A u t h e n t i c a t i o n i s t h e v e r i f i c a t i o n o f t h e v a l i d i t y o f t h e d o m a i n n a m e o f t h e s e n d e r T h i s h e l p s t o i d e n t i f y d o m a i n l e v e l s p o o f i n g a n d t h i s i s a s i g n i f i c a n t f a c t o r t o c o n s i d e r a s i t h e l p s d o m a i n s t o s a f e g u a r d t h e i r i d e n t i t y f r o m s p a m m e r s a n d h a c k e r s T h i s a u t h e n t i c a t i o n a l s o i n h i b i t s b o u n c e d S M T P t r a f f i c f r o m c o n g e s t i n g t h e d o m a i n T h e r e a r e c e r t a i n t r a d e o f f s i n v o l v e d i n a c h i e v i n g t h i s a u t h e n t i c a t i o n T h e p r o c e s s

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5 3 m a y a d d l a t e n c y i n e m a i l d e l i v e r y ; s o m e e x i s t i n g p r o p o s a l s r e q u i r e m o d i f i c a t i o n s t o D N S s t a n d a r d s a n d t h e p r o c e s s o f a u t h e n t i c a t i o n f o r e a c h e m a i l c o n s u m e s e x t r a r e s o u r c e s i n c l u d i n g C P U m e m o r y a n d n e t w o r k b a n d w i d t h S P F Y a h o o D o m a i n k e y s a n d S e n d e r I D u s e d o m a i n l e v e l a u t h e n t i c a t i o n 4 1 2 2 U s e r L e v e l A u t h e n t i c a t i o n I n u s e r l e v e l a u t h e n t i c a t i o n a l o n g w i t h t h e d o m a i n n a m e t h e a c t u a l s e n d e r i s a l s o v a l i d a t e d I n a d d i t i o n t o a v o i d i n g d o m a i n l e v e l f o r g i n g t h e u s e r w i t h i n t h e d o m a i n i s a l s o v a l i d a t e d b e f o r e a c c e p t i n g a n e m a i l I n a d d i t i o n t o t h e t r a d e o f f s a s s o c i a t e d w i t h d o m a i n l e v e l a u t h e n t i c a t i o n t h i s m e c h a n i s m c a n i m p o s e m a n d a t o r y u s e r v a l i d a t i o n f e a t u r e s l i k e u s e r n a m e a n d p a s s w o r d a u t h e n t i c a t i o n b e f o r e t h e m a i l i s a c c e p t e d f o r d e l i v e r y T h i s i s o p t i o n a l i n c u r r e n t s y s t e m s E m a i l + + C a s h r a m s p a m P G P a n d T i c k e t s e r v e r a l l u s e u s e r l e v e l a u t h e n t i c a t i o n Y a h o o d o m a i n k e y s c a n b e m a d e m o r e g r a n u l a r b u t t h e c u r r e n t p r o p o s a l s u p p o r t s u p t o d o m a i n l e v e l o n l y 4 1 2 3 T e m p o r a r y S M T P S e r v e r s T e m p o r a r y S M T P s e r v e r s a r e t h e m a i l s e r v e r s t h a t a r e n o t a l w a y s a v a i l a b l e O n e o f t h e t e c h n i q u e s u s e d b y s p a m m e r s t o a v o i d b o u n c e d S M T P t r a f f i c i s t o b l a s t o u t m i l l i o n s o f e m a i l s a n d c l o g S M T P s e r v e r s I f t h e s e n d e r ’ s s e r v e r i s t e m p o r a r y a n d n o t a v a i l a b l e t h e p r o b a b i l i t y o f t h e s e n t m a i l b e i n g a s p a m i s h i g h S o t h e p r o p o s e d m e c h a n i s m s h o u l d e n s u r e t h a t t h e s e n d e r s e r v e r i s a v a i l a b l e b e f o r e d e l i v e r i n g t h e m a i l t o t h e r e c e i v e r ’ s m a i l b o x T h i s a u t h e n t i c a t i o n p r o c e s s m a y a d d l a t e n c y t o t h e d e l i v e r y o f m a i l T h e p r o c e s s o f a u t h e n t i c a t i o n f o r e a c h e m a i l a d d s s o m e e x t r a l o a d t o t h e r e c e i v e r O n l y E m a i l + + h a n d l e s t e m p o r a r y S M T P s e r v e r s

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5 4 T h e s c h e m e s t h a t a r e m o r e g r a n u l a r a r e b e t t e r E m a i l + + i s b e t t e r t h a n t h e o t h e r p r o p o s e d t e c h n i q u e s a s i t s g r a n u l a r i t y i s u p t o u s e r l e v e l I n a d d i t i o n i t h a n d l e s t e m p o r a r y S M T P s e r v e r s 4 1 3 C l a s s i f i c a t i o n B a s e d o n S e c u r i t y V u l n e r a b i l i t y A n o t h e r w a y t o c l a s s i f y t h e t e c h n i q u e s i s b a s e d o n t h e i r s e c u r i t y v u l n e r a b i l i t i e s 4 1 3 1 S u s c e p t i b l e t o D N S F a i l u r e s M a n y a n t i s p o o f i n g p r o p o s a l s l i k e S P F s e n d e r I D Y a h o o D o m a i n K e y s a n d E m a i l + + c o m p l e t e l y r e l y o n D N S f o r s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n D N S i t s e l f i s s u s c e p t i b l e t o h a c k i n g r e s u l t i n g i n M a n I n T h e M i d d l e a t t a c k s D N S s p o o f i n g a n d D N S H i j a c k i n g [ 6 ] T h e e f f e c t o f a l l t h e s e D N S v u l n e r a b i l i t i e s o n t h e p r o p o s e d s y s t e m s h o u l d b e c a r e f u l l y e x p l o r e d 4 1 3 2 A d d s E x t r a D N S L o a d D N S l o a d i s a n i m p o r t a n t c o n s t r a i n t t o b e c o n s i d e r e d T h e e x t r a l o a d t h a t t h e s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n t e c h n i q u e s a d d o n t h e D N S s e r v e r s h o u l d b e p r e d i c t a b l e T h e n e w s y s t e m s h o u l d n o t a d d a l o t o f D N S l o a d I f t h e l o a d a d d e d i s t o o h e a v y f o r t h e D N S s e r v e r t o h a n d l e t h e s y s t e m m a y c r a s h a n d a f f e c t t h e o t h e r s y s t e m s t h a t u s e D N S f o r t h e i r p r o p e r f u n c t i o n i n g S P F S e n d e r I D Y a h o o D o m a i n K e y s E m a i l + + a n d T E O S a l l a d d e x t r a l o a d o n D N S 4 1 3 3 A d d s E x t r a N e t w o r k T r a f f i c S c h e m e s l i k e T i c k e t S e r v e r P G P E m a i l + + a n d Y a h o o D o m a i n K e y s a d d s e x t r a t r a f f i c t o t h e n e t w o r k T h e e x t r a t r a f f i c s h o u l d b e p r e d i c t a b l e c o m p a r a t i v e l y l o w a n d i t s h o u l d n o t d e g r a d e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e e x i s t i n g s y s t e m b y i n t r o d u c i n g d e l a y s i n

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5 5 t r a n s m i s s i o n E m a i l + + a d d s m o r e t r a f f i c i n t o t h e n e t w o r k b e c a u s e o f t h e o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n s f r o m r e c e i v e r s t o s e n d e r s 4 1 4 C l a s s i f i c a t i o n B a s e d o n C o m p l e x i t y o f I m p l e m e n t a t i o n O n e o f t h e i m p o r t a n t r e q u i r e m e n t s f o r t h e s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n s c h e m e i s i t s c o m p l e x i t y o f i m p l e m e n t a t i o n 4 1 4 1 N e e d a F l a g D a y F l a g D a y c a n b e d e s c r i b e d a s a d a y o n w h i c h t h e r e s h o u l d b e a c o m p l e t e a d a p t a t i o n o f t h e n e w p r o p o s e d m e c h a n i s m f o r t h e e x i s t i n g s y s t e m t o w o r k p r o p e r l y f r o m t h e d a y a f t e r F l a g D a y I t c a n b e d e s c r i b e d a s a d a y o n w h i c h a l l t h e e x i s t i n g e m a i l s y s t e m s s h o u l d c h a n g e t o t h e n e w p r o p o s e d s y s t e m F u r t h e r m o r e t h e e m a i l s y s t e m i s d o w n t h a t d a y T h i s i s t h e m o s t i m p o r t a n t p a r a m e t e r t o c o n s i d e r b e c a u s e s u c h d r a s t i c a d a p t a t i o n m a y n o t b e f e a s i b l e i n a r e a l w o r l d i m p l e m e n t a t i o n A n e w s y s t e m s h o u l d c o e x i s t w i t h t h e a l r e a d y p r e v a l e n t e m a i l i n f r a s t r u c t u r e T h e m e c h a n i s m s h o u l d w o r k e v e n i f t h e m a j o r i t y o f t h e e m a i l s y s t e m s a r e n o t p r e p a r e d t o a d o p t t h e n e w s y s t e m T h e n e w a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m s h o u l d n o t b e e x p e c t e d t o b r i n g a b o u t a n a b r u p t c h a n g e i n t h e o v e r a l l e x i s t i n g s y s t e m b u t s h o u l d r a t h e r b r i n g a b o u t g r a d u a l c h a n g e A l l o f t h e s c h e m e s r e v i e w e d a r e d e s i g n e d t o b e g r a d u a l l y a d o p t a b l e 4 1 4 2 M o d i f i c a t i o n s t o S M T P P r o t o c o l T h e n e w p r o p o s e d m e c h a n i s m s h o u l d n o t m o d i f y t h e s t a n d a r d S M T P p r o t o c o l A s S M T P i s w i d e l y d e p l o y e d a m i n o r m o d i f i c a t i o n m a y r e s u l t i n a n e f f e c t o n t h e m a j o r i t y o f e x i s t i n g s y s t e m s I f t h e m o d i f i c a t i o n t o S M T P i s m a n d a t o r y i n o r d e r t o m a k e i t m o r e s e c u r e t h e n t h e p r a c t i c a l i m p l e m e n t a t i o n o f t h e s c h e m e s h o u l d b e e v a l u a t e d m o r e

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5 6 t h o r o u g h l y a n d c a r e f u l l y T h e t r a d e o f f s i n i m p l e m e n t i n g t h i s i n c l u d e c h a n g e s i n t h e c u r r e n t S M T P s t a n d a r d s w h i c h a f f e c t c u r r e n t s y s t e m s E m a i l + + Y a h o o D o m a i n K e y s a n d T i c k e t S e r v e r n e e d m o d i f i c a t i o n s t o S M T P p r o t o c o l S e n d e r I D n e e d s m o d i f i c a t i o n s t o t h e S M T P s e r v e r i n o r d e r t o s u p p o r t f o r w a r d i n g 4 1 4 3 D N S M o d i f i c a t i o n s S o m e o f t h e s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m s d e s c r i b e d i n C h a p t e r 2 u s e D N S r e c o r d s f o r t h e v a l i d a t i o n o f t h e s e n d e r i d e n t i t y S o m e m e c h a n i s m s p r o p o s e m o d i f y i n g t h e D N S p r o t o c o l b y a d d i n g e x t r a r e c o r d s o r d a t a t o a c h i e v e t h i s T h i s m o d i f i c a t i o n m a y a l s o i m p a c t o t h e r s y s t e m s t h a t u s e D N S T h e p r o p o s e d m e c h a n i s m s h o u l d n o t m o d i f y t h e D N S o r i f t h e m o d i f i c a t i o n i s m a n d a t o r y t h e i m p a c t o f t h e m o d i f i c a t i o n s h o u l d b e i n s p e c t e d c a r e f u l l y I m p l e m e n t i n g s u c h a m e c h a n i s m m a y r e s u l t i n c h a n g e s i n c u r r e n t s t a n d a r d s S P F S e n d e r I D Y a h o o D o m a i n K e y s n e e d m o d i f i c a t i o n s t o D N S E m a i l + + e v e n t h o u g h i t u s e s D N S b a s e d a u t h e n t i c a t i o n n e e d s n o m o d i f i c a t i o n t o D N S T h e a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m s h o u l d b e s i m p l e a n d e a s i l y i m p l e m e n t a b l e I t s h o u l d n o t r e q u i r e a f l a g d a y b u t s h o u l d f a v o r g r a d u a l a d a p t a t i o n I t s h o u l d p r o p o s e n o o r m i n i m a l c h a n g e s t o t h e S M T P a n d D N S p r o t o c o l s a n d t h e m o d i f i c a t i o n s s h o u l d b e b a c k w a r d c o m p a t i b l e 4 1 5 M i s c e l l a n e o u s F e a t u r e s 4 1 5 1 V a l i d a t e s M e s s a g e C o n t e n t S o m e o f t h e m e c h a n i s m s l i k e S P F a n d S e n d e r I D v a l i d a t e t h e s e n d e r b u t n o t t h e c o n t e n t s s e n t C o n t e n t v a l i d a t i o n i s i m p o r t a n t a s t h e d a t a m a y b e t a m p e r e d w i t h i n t h e

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5 7 t r a n s m i s s i o n e i t h e r i n t e n t i o n a l l y o r a c c i d e n t a l l y [ 3 1 ] E m a i l + + P G P Y a h o o D o m a i n K e y s a n d T i c k e t S e r v e r v a l i d a t e t h e m e s s a g e c o n t e n t 4 1 5 2 A l l o w s R e l a y i n g S t o p p i n g o p e n r e l a y i n g i s o n e o f t h e c o m m o n s e c u r i t y m e a s u r e s t a k e n b y d o m a i n a d m i n i s t r a t o r s t o p r o t e c t t h e i r d o m a i n B u t w h e n S M T P w a s d e s i g n e d r e l a y i n g w a s i n c l u d e d o n p u r p o s e T h e r e a r e s e v e r a l a d v a n t a g e s o f r e l a y i n g a s d e s c r i b e d i n [ 4 2 ] F o r t h i s r e a s o n a n e w m e c h a n i s m t h a t f a v o r s r e l a y i n g i s b e t t e r t h a n t h e o n e t h a t h i n d e r s i t A n o t h e r r e s e a r c h s t u d y a t I n t e r n e t M a i l C o n s o r t i u m s h o w s t h a t t h e a m o u n t o f s p a m i s n o t r e l a t e d t o t h e n u m b e r o f o p e n r e l a y s [ 1 2 ] S e n d e r I D a n d E m a i l + + a l l o w f o r t h e r e l a y i n g o f m a i l 4 2 C o m p a r i s o n t o E x i s t i n g S e n d e r A u t h e n t i c a t i o n T e c h n i q u e s T h i s s e c t i o n t a b u l a t e s t h e s u m m a r y o f t h e c o m p a r i s o n o f S P F S e n d e r I D Y a h o o D o m a i n K e y s M i c r o s o f t T i c k e t S e r v e r T E O S C a s h r a m s p a m P G P a n d E m a i l + + T a b l e s 1 a n d 2 s h o w t h e c o m p a r i s o n c h a r t s

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5 8 T a b l e 4 1 S u m m a r y o f E x i s t i n g A n t i s p o o f T e c h n i q u e s N a m e S P F S e n d e r I D T E O S Y a h o o D o m a i n k e y s E m a i l + + D e t e c t D o m a i n L e v e l s p o o f i n g Y e s Y e s Y e s Y e s Y e s D e t e c t u s e r l e v e l s p o o f i n g N o N o Y e s N o Y e s D o e s n ’ t N e e d a F l a g D a y N o Y e s Y e s Y e s Y e s D o e s n ’ t n e e d m o d i f i c a t i o n t o S M T P P r o t o c o l Y e s N o N o N o N o * D o e s n ’ t n e e d D N S m o d i f i c a t i o n s N o N o N o N o Y e s N o t s u s c e p t i b l e t o D N S f a i l u r e N o N o N o N o N o V a l i d a t e s m e s s a g e c o n t e n t N o N o Y e s Y e s Y e s D o e s n ’ t n e e d c e n t r a l c e r t i f y i n g a u t h o r i t y Y e s Y e s Y e s Y e s Y e s H a n d l e s t e m p o r a r y S M T P s e r v e r s N o N o N o N o Y e s A l l o w s o p e n r e l a y i n g N o Y e s N o N o Y e s * I n E m a i l + + t h e S M T P p r o t o c o l n e e d s n o m o d i f i c a t i o n a s E m a i l + + d o e s n ’ t a d d a n y e x t r a h e a d e r s t o t h e e x i s t i n g p r o t o c o l T h e E m a i l + + s e r v e r m o d u l e c a n r u n a s a s e p a r a t e s e r v i c e o v e r a n e x i s t i n g m a i l s e r v e r

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5 9 T a b l e 4 2 S u m m a r y o f E x i s t i n g A n t i S p a m T e c h n i q u e s N a m e M i c r o s o f t T i c k e t S e r v e r C a s h R a m S p a m P G P ( P r e t t y G o o d P r i v a c y ) D o e s u s e r l e v e l a u t h e n t i c a t i o n Y e s Y e s Y e s D o e s n ’ t n e e d F l a g D a y N o Y e s Y e s D o e s n ’ t n e e d m o d i f i c a t i o n t o S M T P P r o t o c o l Y e s Y e s Y e s D o e s n ’ t n e e d D N S m o d i f i c a t i o n s Y e s Y e s Y e s N o t s u s c e p t i b l e t o D N S f a i l u r e Y e s Y e s Y e s V a l i d a t e s m e s s a g e c o n t e n t Y e s N o Y e s D o e s n ’ t n e e d C e n t r a l c e r t i f y i n g a u t h o r i t y N o N o Y e s * E m a i l s e n t i n c l e a r t e x t Y e s Y e s Y e s P u b l i c K e y C r y p t o g r a p h y Y e s N o Y e s * P G P d o e s n ’ t r e q u i r e c e n t r a l c e r t i f y i n g a u t h o r i t y i f t h e p u b l i c k e y i s n o t p u b l i s h e d i n t h e P G P k e y s e r v e r

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6 0 4 3 S u m m a r y o f C o m p a r i s o n E m a i l + + i s t h e b e t t e r t h a n o t h e r D N S b a s e d a u t h e n t i c a t i o n s c h e m e s a s i t u t i l i z e s D N S b u t r e q u e s t s n o m o d i f i c a t i o n t o t h e e x i s t i n g D N S E m a i l + + P G P C a s h r a m s p a m a n d T i c k e t S e r v e r t h a t p r o v i d e u s e r l e v e l a u t h e n t i c a t i o n a r e m o r e a d v a n t a g e o u s t h a n S P F Y a h o o D o m a i n K e y s a n d S e n d e r I D S P F d o e s n o t p r o p o s e a n y m o d i f i c a t i o n s t o S M T P ; E m a i l + + p r o p o s e s n o m o d i f i c a t i o n s t o D N S S e n d e r I D a n d Y a h o o d o m a i n k e y s p r o p o s e s c h a n g e s t o b o t h S M T P a n d D N S A l l t h e D N S b a s e d s c h e m e s a r e v u l n e r a b l e t o D N S a t t a c k s a n d i n t r o d u c e D N S l o a d E m a i l + + T i c k e t S e r v e r a n d P G P i n t r o d u c e m o r e t r a f f i c i n t h e n e t w o r k t h a n o t h e r s c h e m e s l i k e S P F S e n d e r I D a n d Y a h o o D o m a i n K e y s a n d T E O S E m a i l + + Y a h o o D o m a i n K e y s a n d P G P p r o v i d e e x t r a f e a t u r e s s u c h a s v a l i d a t i o n o f t h e m e s s a g e c o n t e n t E m a i l + + a n d s e n d e r I D s u p p o r t m a i l r e l a y i n g

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6 1 C H A P T E R 5 P E R F O R M A N C E E V A L U A T I O N O F E M A I L + + 5 1 O b j e c t i v e s T h i s c h a p t e r d e s c r i b e s t h e p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f E m a i l + + I t d e s c r i b e s t h e m e t r i c s c o n s i d e r e d f o r e v a l u a t i n g t h e p e r f o r m a n c e a n d t h e s i g n i f i c a n c e o f e a c h m e t r i c I t a l s o d e s c r i b e s t h e e x p e r i m e n t a l s e t u p d e s i g n o f e a c h e x p e r i m e n t a n d o b s e r v a t i o n s f r o m e a c h e x p e r i m e n t I t c o n c l u d e s w i t h t h e s u m m a r y o f t h e p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n 5 2 P e r f o r m a n c e M e a s u r e s o f I n t e r e s t T h i s s e c t i o n s u m m a r i z e s t h e m o s t i m p o r t a n t c r i t e r i a f o r t h e p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f E m a i l + + 5 2 1 C P U D e m a n d E m a i l + + i m p l e m e n t a t i o n i n t h e s e n d e r S M T P s e r v e r r e q u i r e s e x t r a C P U r e s o u r c e s f o r M D 5 c a l c u l a t i o n s b e f o r e s e n d i n g m a i l a n d f o r s a t i s f y i n g o u t o f b a n d v a l i d a t i o n r e q u e s t s f r o m m a i l r e c i p i e n t s T h i s i s a n i m p o r t a n t m e t r i c w h i c h s h o u l d b e c a r e f u l l y e v a l u a t e d I f E m a i l + + i s C P U i n t e n s i v e t h e n e t r e s u l t m a y i m p a c t t h e p e r f o r m a n c e o f t h e m a i l s e r v e r T h e e x t r a o v e r l o a d o n t h e s e r v e r c a n l e a d t o l o w t h r o u g h p u t o f t h e m a i l s e r v e r a n d u n p r e d i c t a b l e l a t e n c y i n e m a i l d e l i v e r y 5 2 2 M e m o r y D e m a n d T h e E m a i l + + s e r v e r a t t h e s e n d e r s i d e a n d t h e c l i e n t a t t h e r e c i p i e n t a r e n o t v e r y m e m o r y i n t e n s i v e E x t r a d i s k s p a c e i s r e q u i r e d o n t h e s e r v e r s i d e f o r m a i n t a i n i n g t h e

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6 2 M D 5 l i s t s o f m a i l f o r e a c h u s e r T h e E m a i l + + s e r v e r a n d c l i e n t m o d u l e s r e q u i r e s o m e d i s k s p a c e 5 2 3 B a n d w i d t h D e m a n d E m a i l + + a d d s e x t r a t r a f f i c t o t h e e x i s t i n g s y s t e m b y i t s o u t o f b a n d T C P c o n n e c t i o n s b e t w e e n c l i e n t a n d s e r v e r f o r v a l i d a t i n g t h e s e n d e r F o r o b t a i n i n g t h e I P a d d r e s s o f s e n d e r ’ s e m a i l s e r v e r a n a d d i t i o n a l D N S q u e r y i n c r e a s e s t h e t r a f f i c f u r t h e r H o w e v e r t h e a m o u n t o f e x t r a t r a f f i c i n o u t o f b a n d c o n n e c t i o n s i s p r e d i c t a b l e a s t h e s i z e o f t h e h a s h v a l u e a n d t i m e s t a m p a r e a l w a y s c o n s t a n t f o r a n y s i z e e m a i l A t t h e r e c e i v e r t h e D N S q u e r y f r o m r e c e i v e r t o i t s n a m e s e r v e r a d d s t r a f f i c e q u a l t o o n e n o r m a l D N S q u e r y 5 2 4 I n c r e a s e d E m a i l L a t e n c y T h e h a s h i n g o f e m a i l b e f o r e d e l i v e r y a t t h e s e n d e r s i d e a n d t h e v a l i d a t i n g o f e m a i l b e f o r e p l a c i n g i t i n t h e a c t u a l i n b o x o f t h e r e c e i v e r a t t h e r e c e i v e r s i d e a d d s s o m e l a t e n c y t o t h e a c t u a l d e l i v e r y t i m e T h i s l a t e n c y i s n o t e x a c t l y p r e d i c t a b l e a s i t d e p e n d s o n t h e s e r v e r l o a d d i s t a n c e b e t w e e n t h e s e n d e r a n d r e c e i v e r b a n d w i d t h a v a i l a b l e a n d n e t w o r k c o n d i t i o n s 5 2 5 D N S L o a d T h e E m a i l + + m e c h a n i s m a d d s a n e x t r a D N S r e q u e s t f o r e a c h e m a i l t h a t i s r e c e i v e d f o r t h a t d o m a i n T h i s m a y i n c r e a s e t h e l o a d o n t h e D N S s e r v e r 5 3 E x p e r i m e n t a l S e t u p T o t e s t t h e s p e c i f i c a t i o n o f E m a i l + + t h e E m a i l + + c l i e n t a n d E m a i l + + s e r v e r m o d u l e s w e r e d e v e l o p e d i n C l a n g u a g e A n e w m a i l s e r v e r c a l l e d E m a i l + + m a i l s e r v e r

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6 3 w a s s e t u p i n t h e U S F C o m p u t e r S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g d o m a i n ( c s e e d o m a i n ) T h e s e r v e r m o d u l e o f E m a i l + + w a s i n s t a l l e d i n t h e E m a i l + + m a i l s e r v e r T h e E m a i l + + c l i e n t m o d u l e i s i n s t a l l e d a n d e x e c u t e d f r o m t h e s e n d e r u s e r a g e n t w h i c h g e n e r a t e d t h e e m a i l t r a f f i c T h e m a i l s e r v e r i s c o n f i g u r e d i n s u c h a w a y t h a t i f t h e m a i l i s f o r t h e l o c a l u s e r o f t h e d o m a i n i t i s k e p t i n t h e u s e r ’ s a c c o u n t o t h e r w i s e i t i s f o r w a r d e d t o t h e c o m m o n g a t e w a y o f t h e C o m p u t e r S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g D o m a i n n e t w o r k F i g u r e 5 1 : E x p e r i m e n t a l S e t u p 5 4 D e s i g n o f E x p e r i m e n t s T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e d e s i g n o f e x p e r i m e n t s f o r e v a l u a t i n g t h e p e r f o r m a n c e o f a n E m a i l + + c l i e n t a n d s e r v e r T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e e x p e r i m e n t s c o n d u c t e d t o e v a l u a t e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r T h e p e r f o r m a n c e m e t r i c s e v a l u a t e d a r e C P U d e m a n d m e m o r y d e m a n d a n d n e t w o r k b a n d w i d t h d e m a n d C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t : I n t h i s e x p e r i m e n t t h e s e n d e r s e n d s 5 0 0 m a i l s o f 4 5 0 b y t e s e a c h t o t h e m a i l s e r v e r a n d m o n i t o r s t h e p e r c e n t a g e o f C P U u t i l i z e d a n d

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6 4 t h e t i m e t a k e n f o r d e l i v e r i n g t h e m a i l s T h e L i n u x t o o l s S A R v m s t a t a n d t o p w e r e u s e d t o g e t t h e m o n i t o r i n g i n f o r m a t i o n T h e p e r c e n t a g e o f C P U u t i l i z e d i s m e a s u r e d w i t h t h e L i n u x p e r f m o n t o o l T h i s e x p e r i m e n t w a s r u n f o r b o t h r e g u l a r S M T P a n d f o r E m a i l + + e n a b l e d S M T P T h e c o n t r o l v a r i a b l e i s t h e n u m b e r o f m a i l s a n d t h e r e s p o n s e v a r i a b l e i s t h e p e r c e n t a g e u t i l i z a t i o n o f C P U M e m o r y u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t : T h i s e x p e r i m e n t e v a l u a t e s t h e e x t r a m e m o r y r e s o u r c e s r e q u i r e d b y t h e E m a i l + + w h e n c o m p a r e d t o r e g u l a r S M T P I n t h i s e x p e r i m e n t t h e s e n d e r s e n d s 5 0 0 m a i l s o f 4 5 0 b y t e s e a c h a n d m o n i t o r s t h e p e r c e n t a g e o f m a i n m e m o r y u t i l i z e d b y u s i n g t h e L i n u x m o n i t o r i n g t o o l t o p T h e c o n t r o l v a r i a b l e i s t h e n u m b e r o f m a i l s a n d t h e r e s p o n s e v a r i a b l e i s t h e p e r c e n t a g e u t i l i z a t i o n o f m a i n m e m o r y B a n d w i d t h u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t : T h i s e x p e r i m e n t m e a s u r e s t h e p e r c e n t a g e o f e x t r a b a n d w i d t h u t i l i z a t i o n o f E m a i l + + T h e c l i e n t r e c e i v e s 5 0 0 m a i l s o f v a r y i n g s i z e 0 5 K B 1 5 K B 2 5 K B 3 5 K B 4 5 K B 5 5 K B 6 5 K B t o m e a s u r e h o w t h e p e r c e n t a g e o f e x t r a t r a f f i c g e n e r a t e d b y E m a i l + + v a r i e s w i t h t h e s i z e o f t h e m a i l 5 5 E x p e r i m e n t a l R e s u l t s T h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e r e s u l t s f r o m t h e e x p e r i m e n t s d e s c r i b e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n T h i s s e c t i o n a l s o d e s c r i b e s a d d i t i o n a l e x p e r i m e n t s c o n d u c t e d t o f u r t h e r u n d e r s t a n d o r s u p p o r t t h e r e s u l t s f r o m t h e d e f i n e d e x p e r i m e n t s

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6 5 F i g u r e 5 2 s h o w s t h e r e s u l t f r o m C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t T h e r e s u l t s s h o w t h a t E m a i l + + e n a b l e d m a i l s e r v e r t a k e s m o r e t i m e f o r 5 0 0 m a i l s t h a n t h e n o r m a l S M T P s e r v e r 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 013579 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3 2 5T i m e T a k e n ( s e c ) % o f C P U U t i l i z a t i o n R e g u l a r S M T P E m a i l + + F i g u r e 5 2 : C o m p a r i s o n o f C P U U t i l i z a t i o n o f R e g u l a r S M T P a n d E m a i l + + T h e p e r c e n t a g e o f C P U u t i l i z e d i s a l m o s t t h e s a m e f o r b o t h r e g u l a r S M T P a n d E m a i l + + e n a b l e d S M T P T h e E m a i l + + e n a b l e d S M T P s e r v e r c o n s u m e s C P U r e s o u r c e s f o r l o n g e r t i m e t h a n t h e n o r m a l S M T P T h e p e r c e n t a g e i n c r e a s e i n t i m e f o r 5 0 0 m a i l s i s a b o u t 1 1 % H e n c e p e r m a i l t h e p e r c e n t a g e i n c r e a s e i n t i m e i s 1 1 % E m a i l + + t a k e s m o r e t i m e t o e x e c u t e a n d h e n c e u s e s C P U r e s o u r c e s f o r l o n g e r t i m e F i g u r e 5 3 s h o w s t h a t t h e p e r c e n t a g e o f m e m o r y u t i l i z e d b y E m a i l + + e n a b l e d m a i l s e r v e r i s s l i g h t l y l a r g e r t h a n t h a t o f t h e r e g u l a r S M T P T h e m a x i m u m d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e p e r c e n t a g e s o f m e m o r y u t i l i z a t i o n i s n e a r l y 3 %

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6 6 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5147 1 0 1 3 1 6 1 9 2 2 2 5 2 8 3 1 3 4T i m e t a k e n ( s e c ) % o f m e m o r y u t i l i z e d R e g u l a r S M T P E m a i l + + F i g u r e 5 3 : C o m p a r i s o n o f M e m o r y U t i l i z a t i o n o f R e g u l a r S M T P a n d E m a i l + + F i g u r e 5 4 s h o w s t h e p e r c e n t a g e o f e x t r a t r a f f i c g e n e r a t e d d e c r e a s e s a s t h e s i z e o f t h e m a i l i n c r e a s e s S o a s t h e m a i l s i z e i n c r e a s e s t h e r e l a t i v e a m o u n t o f e x t r a t r a f f i c g e n e r a t e d b y E m a i l + + d e c r e a s e s I n a w o r s t c a s e w h e n t h e e m a i l s i z e i s l e s s t h a n 1 K B t h e p e r c e n t a g e o f e x t r a t r a f f i c i s a b o u t 4 0 % I n a n a v e r a g e c a s e w h e n t h e e m a i l s i z e i s 3 5 K B t h e p e r c e n t a g e o f e x t r a t r a f f i c i s a r o u n d 1 5 %

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6 7 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 M e s s a g e s i z e ( K B y t e s ) % o f E x t r a T r a f f i c F i g u r e 5 4 : P e r c e n t a g e o f E x t r a T r a f f i c a s M a i l S i z e I n c r e a s e s 5 6 D i s c u s s i o n o f R e s u l t s T h e C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t s h o w s t h a t t h e E m a i l + + e n a b l e d m a i l s e r v e r t a k e s 1 1 % m o r e t i m e f o r s e n d i n g 5 0 0 e m a i l s o f 4 5 0 K B e a c h T h e e x t r a t i m e i n c u r r e d w a s f r o m t h e M D 5 c a l c u l a t i o n s a n d t h e o u t o f b a n d c o n n e c t i o n s C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t # 1 a n d C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t # 2 w e r e c o n d u c t e d t o e v a l u a t e t h e t i m e t a k e n f o r M D 5 c a l c u l a t i o n s a n d o u t o f b a n d c o n n e c t i o n s r e s p e c t i v e l y C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t # 1 : I n t h i s e x p e r i m e n t 5 0 0 m a i l s o f 4 5 0 b y t e s e a c h w e r e s e n t t o t h e m a i l s e r v e r a n d t h e p e r c e n t o f C P U u t i l i z e d a n d t h e t i m e t a k e n f o r

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6 8 d e l i v e r i n g t h e m a i l s i s m o n i t o r e d b y t u r n i n g o f f t h e o u t o f b a n d v a l i d a t i o n s S o t h e e x t r a t i m e i n c u r r e d i n t h i s c a s e s h o u l d b e f r o m t h e M D 5 c a l c u l a t i o n s a l o n e F i g u r e 5 5 s h o w s t h e r e s u l t s o f C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t # 1 I t s u g g e s t s t h a t t h e a m o u n t o f t i m e a n d C P U u t i l i z e d b y M D 5 c a l c u l a t i o n s i s n e g l i g i b l e T h e a m o u n t o f t i m e i n c u r r e d f r o m M D 5 c o m p u t a t i o n s f o r 5 0 0 e m a i l s o f 4 5 0 b y t e s e a c h i s l e s s t h a n 1 s e c 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 013579 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3T i m e T a k e n ( s e c ) % o f C P U U t i l i z a t i o n N o r m a l S M T P E m a i l + + F i g u r e 5 5 : P e r c e n t a g e o f C P U U t i l i z a t i o n f o r M D 5 C a l c u l a t i o n s A l o n e C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t # 2 : T h i s e x p e r i m e n t m e a s u r e s t h e C P U u t i l i z a t i o n a n d t i m e t a k e n f o r t h e o u t o f b a n d c o n n e c t i o n s a l o n e b y t u r n i n g o f f M D 5 c a l c u l a t i o n s I n t h i s e x p e r i m e n t 5 0 0 m a i l s o f 4 5 0 b y t e s e a c h w e r e s e n t t o t h e m a i l s e r v e r a n d t h e p e r c e n t o f C P U u t i l i z e d a n d t h e t i m e t a k e n f o r d e l i v e r i n g t h e m a i l s i s m o n i t o r e d b y t u r n i n g o n t h e o u t o f b a n d v a l i d a t i o n s S o t h e e x t r a t i m e i n c u r r e d i n t h i s c a s e s h o u l d b e f r o m t h e o u t o f b a n d c a l c u l a t i o n s a l o n e

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6 9 F i g u r e 5 6 s h o w s t h e r e s u l t s o f C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t # 2 T h e r e s u l t s u g g e s t s t h a t m a j o r p o r t i o n o f e x t r a t i m e i s s p e n t i n o u t o f b a n d c o n n e c t i o n s a n d v a l i d a t i o n s t h a n t h e M D 5 c a l c u l a t i o n s 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 013579 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 2 1 2 3 2 5T i m e T a k e n ( S e c )% o f C P U U t i l i z a t i o n R e g u l a r S M T P E m a i l + + F i g u r e 5 6 : P e r c e n t a g e o f C P U U t i l i z a t i o n f o r O u t o f b a n d C o n n e c t i o n s A l o n e C P U u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t # 1 s h o w s t h a t t h e t i m e t a k e n f o r M D 5 c a l c u l a t i o n s o f e m a i l s o f 4 5 0 b y t e s i s n e g l i g i b l e T o c h e c k h o w t h e t i m e t a k e n f o r M D 5 c a l c u l a t i o n s v a r i e s f o r l a r g e r e m a i l s t h e M D 5 e x p e r i m e n t w a s c o n d u c t e d M D 5 e x p e r i m e n t : T h i s e x p e r i m e n t c o m p u t e s t h e a m o u n t o f t i m e t a k e n f o r 5 0 0 M D 5 c o m p u t a t i o n s b y i n c r e a s i n g t h e e m a i l s i z e t o 1 K B 2 K B 4 K B 8 K B 1 6 K B a n d 3 2 K B F i g u r e 5 7 s h o w s t h e r e s u l t s o f M D 5 e x p e r i m e n t I t s h o w s t h a t a s t h e s i z e o f t h e m e s s a g e i n c r e a s e s f r o m 1 K B 2 K B 4 K B 8 K B 1 6 K B a n d 3 2 K B t h e a m o u n t o f t i m e r e q u i r e d f o r M D 5 c o m p u t a t i o n i s a p p r o x i m a t e l y d o u b l e d F o r 5 0 0 m a i l s o f 3 2 K b y t e s t h e

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7 0 t i m e t a k e n i s n e a r l y 1 s e c o n d T h e a m o u n t o f t i m e t a k e n f o r 1 m e s s a g e o f 1 K B i s 0 0 0 0 0 6 s e c o n d s ( 6 0 m i c r o s e c o n d s ) 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 S i z e o f t h e m e s s a g e ( K B y t e s ) T i m e T a k e n f o r 5 0 0 m a i l s ( m s e c ) F i g u r e 5 7 : T i m e T a k e n f o r M D 5 C a l c u l a t i o n s a s M e s s a g e S i z e I n c r e a s e s T h e r e s u l t s f r o m m e m o r y u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t s h o w s t h a t t h e p e r c e n t a g e o f m e m o r y u t i l i z e d b y E m a i l + + s e r v e r i s n e a r l y 3 % m o r e t h a n t h e r e g u l a r S M T P s e r v e r F r o m t h i s w e c a n c o n c l u d e t h a t E m a i l + + i s n o t v e r y m e m o r y i n t e n s i v e T h e a m o u n t o f d i s k s p a c e r e q u i r e d f o r i n s t a l l i n g t h e E m a i l + + s e r v e r i s 3 5 K B T h e a m o u n t o f d i s k s p a c e r e q u i r e d f o r s t o r i n g o n e M D 5 r e c o r d i s 3 5 b y t e s T h e r e s u l t s f r o m t h e b a n d w i d t h u t i l i z a t i o n e x p e r i m e n t s h o w s t h a t a s t h e s i z e o f t h e e m a i l i n c r e a s e s t h e p e r c e n t a g e o f t h e e x t r a t r a f f i c d e c r e a s e s T h i s b e h a v i o r i s o b v i o u s a s E m a i l + + a d d s a c o n s t a n t a m o u n t o f t r a f f i c f o r a n y m a i l s i z e A n e x p e r i m e n t w a s c o n d u c t e d t o c h e c k h o w t h e t h r o u g h p u t o f t h e e m a i l s e r v e r v a r i e s w i t h i n c r e a s i n g m e s s a g e s i z e

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7 1 T h r o u g h p u t e x p e r i m e n t : T h i s e x p e r i m e n t c o m p a r e s t h e t h r o u g h p u t o f r e g u l a r S M T P a n d E m a i l + + e n a b l e d S M T P b y i n c r e a s i n g m a i l s i z e T h i s e x p e r i m e n t w a s c o n d u c t e d b y v a r y i n g t h e m a i l s i z e a s 0 5 K B 1 5 K B 2 5 K B 4 5 K B a n d 6 5 K B T h e t h r o u g h p u t i s c a l c u l a t e d a s n u m b e r o f m a i l s p e r s e c o n d F i g u r e 5 8 s h o w t h a t t h e r e i s a c o n s t a n t d e c r e a s e i n t h e t h r o u g h p u t o f r e g u l a r S M T P a n d E m a i l + + e n a b l e d S M T P T h e r e s u l t s c a n b e j u s t i f i e d a s f o l l o w s T h e e x t r a o v e r h e a d t o t h e s e r v e r c o m e s f r o m M D 5 c o m p u t a t i o n s a n d o u t o f b a n d v a l i d a t i o n s A s t h e m a i l s i z e i n c r e a s e s t h e o v e r h e a d i n c u r r e d f r o m M D 5 v a l i d a t i o n s i s n e g l i g i b l e a s s h o w n i n M D 5 e x p e r i m e n t F o r o u t o f b a n d v a l i d a t i o n s t h e a m o u n t o f d a t a s e n t i s s a m e f o r a n y s i z e d m a i l h e n c e i t t a k e s s a m e a m o u n t o f t i m e a n d r e s o u r c e s A s t h e s i z e o f t h e m a i l i n c r e a s e s t h e p e r c e n t a g e d e c r e a s e i n t h r o u g h p u t i s n e a r l y c o n s t a n t 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 0 2 4 6 8 M e s s a g e s i z e ( K B y t e s ) T h r o u g h p u t ( M a i l s / s e c ) R e g u l a r S M T P E m a i l + + F i g u r e 5 8 : C o m p a r i s o n o f T h r o u g h p u t o f R e g u l a r S M T P a n d E m a i l + +

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7 2 N o e x t r a l o a d i s a d d e d o n D N S a t t h e s e n d e r s i d e B u t t h e n u m b e r o f c o n n e c t i o n s t h a t s e r v e r s h o u l d h o l d p e r e m a i l i n c r e a s e s f r o m t w o ( o n e f o r S M T P a n d o n e f o r D N S ) t o t h r e e ( a n e x t r a c o n n e c t i o n f o r o u t o f b a n d c o n n e c t i o n ) T h e e x t r a C P U i s r e q u i r e d f o r c a l c u l a t i n g t h e M D 5 c a l c u l a t i o n s a n d t h e o u t o f b a n d c o n n e c t i o n s E a c h r e c i p i e n t s h o u l d c a l c u l a t e o n e M D 5 h a s h f o r e a c h m a i l F r o m t h e r e s u l t s o f M D 5 e x p e r i m e n t w e c a n c o n c l u d e t h e a m o u n t o f t i m e f o r o n e M D 5 i s n e g l i g i b l e E x t r a d i s k s p a c e i s r e q u i r e d f o r i n s t a l l i n g t h e M D 5 c l i e n t w h i c h t a k e s 9 2 K b y t e s T h e E m a i l + + c l i e n t q u e r i e s t h e D N S t o g e t t h e I P a d d r e s s o f t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r E x t r a t r a f f i c g e n e r a t e d b y t h i s q u e r y i s e q u a l t o t h e t r a f f i c o f o n e D N S q u e r y 5 7 S u m m a r y o f P e r f o r m a n c e E v a l u a t i o n T h e p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o n o f E m a i l + + s h o w s t h a t a n E m a i l + + m a i l s e r v e r t a k e s 1 1 % m o r e t i m e t h a n t h e r e g u l a r S M T P s e r v e r t o p r o c e s s t h e s a m e a m o u n t o f m a i l M o s t o f t h e e x t r a t i m e i s s p e n t i n o u t o f b a n d v a l i d a t i o n s a n d t h e t i m e i n c u r r e d f r o m M D 5 c a l c u l a t i o n s i s i n s i g n i f i c a n t T h e e x p e r i m e n t r e s u l t s s h o w s t h a t E m a i l + + i s n o t v e r y m e m o r y i n t e n s i v e T h e m a x i m u m m e m o r y u t i l i z a t i o n p e r c e n t a g e d i f f e r e n c e b e t w e e n r e g u l a r S M T P s e r v e r a n d E m a i l + + m a i l s e r v e r i s s h o w n t o b e a p p r o x i m a t e l y 3 % E m a i l + + i s b a n d w i d t h i n t e n s i v e f o r s m a l l m a i l s l e s s t h a n 1 K B I t i s s h o w n t h a t f o r s m a l l e r m a i l s t h e p e r c e n t a g e o f e x t r a t r a f f i c i s a b o v e 4 0 % B u t a s t h e m a i l s i z e i n c r e a s e s i n t h e a v e r a g e c a s e w h e n t h e m a i l s i z e i s 3 5 K B t h e p e r c e n t a g e o f e x t r a t r a f f i c i s n e a r l y 1 5 % T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s p r o v e t h a t E m a i l + + a d d s m i n i m a l b u r d e n o n t h e e x i s t i n g s y s t e m w i t h o u t d e g r a d i n g t h e p e r f o r m a n c e o f t h a t s y s t e m

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7 3 C H A P T E R 6 S U M M A R Y A N D F U T U R E W O R K 6 1 S u m m a r y E m a i l h a s b e c o m e a v i t a l m o d e o f c o m m u n i c a t i o n a n d S M T P i s t h e s t a n d a r d p r o t o c o l f o r i t s i m p l e m e n t a t i o n S M T P d o e s n o t p e r f o r m s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n a n d i s t h u s v u l n e r a b l e t o s e n d e r i d e n t i f i c a t i o n s p o o f i n g T h i s v u l n e r a b i l i t y i s e x p l o i t e d b y s p a m m e r s I n t h e c u r r e n t S M T P s t a n d a r d t h e s e n d e r i s n o t a c c o u n t a b l e t o t h e m a i l h e / s h e s e n d s H e n c e t e c h n i q u e s t o m a k e S M T P m o r e s e c u r e a r e r e q u i r e d T h i s t h e s i s d e s c r i b e s a n e w a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m c a l l e d E m a i l + + f o r v a l i d a t i n g t h e s e n d e r o f a n e m a i l T h e n e w a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m d e t e c t s s p o o f i n g o f t h e s e n d e r ’ s a d d r e s s b y v e r i f y i n g t h e a d d r e s s u s i n g a n o u t o f b a n d c o n n e c t i o n t o t h e s e n d e r ’ s m a i l s e r v e r T h i s m e c h a n i s m a l s o e n s u r e s t h a t t h e c o n t e n t s o f t h e m a i l a r e n o t t a m p e r e d w i t h i n t r a n s i t T h e a u t h e n t i c a t i o n m e c h a n i s m i s i m p l e m e n t e d a n d v a l i d a t e d T h e i m p a c t o f t h e m e c h a n i s m o n t h e p e r f o r m a n c e o f t h e e x i s t i n g s y s t e m i s e v a l u a t e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e n e w m e c h a n i s m i m p o s e s 1 1 % e x t r a C P U o v e r h e a d T h e M e m o r y d e m a n d i s n e g l i g i b l e T h e a m o u n t o f e x t r a t r a f f i c i m p o s e d i s 1 5 % T h e e x t r a l o a d o n D N S i s o n e e x t r a c o n n e c t i o n p e r e m a i l s e n t

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7 4 6 2 E n h a n c i n g E m a i l + + O n e i m p o r t a n t i s s u e i s t h e c o n s i d e r a t i o n o f m u l t i p l e e m a i l s e r v e r s f o r a s i n g l e d o m a i n T h e c u r r e n t d e s i g n o f E m a i l + + c o n s i d e r s a s i n g l e m a i l s e r v e r p e r d o m a i n T h i s s h o u l d b e e x t e n d e d t o m u l t i p l e e m a i l s e r v e r s p e r d o m a i n e n v i r o n m e n t A p o s s i b l e e n h a n c e m e n t t o E m a i l + + w o u l d b e t o i m p l e m e n t a s e n d e r p a y m e n t s c h e m e o v e r t h e e x i s t i n g s y s t e m T h e o u t o f b a n d c o m m u n i c a t i o n c h a n n e l c a n b e u s e d b y t h e r e c e i v e r t o i s s u e a p u z z l e t o t h e s e n d e r T h e s e n d e r c a n s e n d t h e r e s u l t s b a c k t o t h e r e c e i v e r u s i n g t h e s a m e c o n n e c t i o n T h e r e c e i v e r c a n c h e c k t h e r e s u l t a n d i f i t s v a l i d t h e m a i l i s f o r w a r d e d f r o m t e m p o r a r y m a i l b o x t o t h e a c t u a l m a i l b o x o f t h e r e c e i v e r H a v i n g t h e o u t o f b a n d c o n n e c t i o n m e c h a n i s m i n p l a c e m a k e s i t e a s y t o i m p l e m e n t t h e s e n d e r p a y m e n t s c h e m e s I n a d d i t i o n t o t h a t o n c e t h e s e n d e r g e t s t h r o u g h t h e o u t o f b a n d a u t h e n t i c a t i o n p h a s e i t s p r o v e d t h a t b o t h t h e s e n d e r a n d r e c e i v e r a r e r e a l n o t f a k e d T h i s h e l p s t o i m p l e m e n t t h e s e n d e r p a y m e n t s c h e m e m o r e s e c u r e l y 6 3 A d a p t a t i o n o f E m a i l + + t o O t h e r S y s t e m s T h e b a s i c i d e a i n E m a i l + + c a n b e a d a p t e d t o o t h e r s y s t e m s t h a t a r e s u s c e p t i b l e t o s p o o f i n g S o u r c e a d d r e s s s p o o f i n g i s p o s s i b l e i n c a s e s w h e r e t h e s e n d e r d o e s n o t r e q u i r e a n y i n f o r m a t i o n b a c k f r o m t h e r e c e i v e r T h e i d e a i n E m a i l + + i s t o m a k e a c o n n e c t i o n b a c k t o t h e s e n d e r w i t h t h e a d d r e s s t h e s e n d e r p r o v i d e d t o m a k e s u r e i f i t i s v a l i d I f t h e s e n d e r p r o v i d e s a f o r g e d a d d r e s s t h e f o r g e d a d d r e s s w i l l b e c o n t a c t e d a n d h e n c e t h e s o u r c e o f t h e f o r g e r y c a n b e i d e n t i f i e d

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7 5 T h e D N S s y s t e m i s a l s o s u s c e p t i b l e t o s p o o f i n g D N S s e r v e r s c o n s t a n t l y u p d a t e t h e i r d a t a b a s e w i t h t h e l a t e s t i n f o r m a t i o n s e n t f r o m o t h e r D N S s e r v e r s S o m e D N S s e r v e r s a c c e p t a r e s p o n s e f r o m a n y s e r v e r a n d u p d a t e i t s c a c h e w i t h t h e r e l e v a n t i n f o r m a t i o n I t d o e s n o t r e a l l y a u t h e n t i c a t e w h e t h e r t h e r e s p o n s e c a m e f r o m t h e t r u e d o m a i n T h i s a l s o r e s u l t s i n c a c h e p o i s o n i n g T h e i d e a o f a n o u t o f b a n d c o n n e c t i o n c a n b e a p p l i e d i n t h i s c o n t e x t w h e r e a f t e r t h e u p d a t e i s r e c e i v e d b y t h e D N S s e r v e r i t c o n t a c t s t h e s o u r c e t o m a k e s u r e t h a t t h e d a t a w a s i n f a c t s e n t f r o m t h e d o m a i n S M S m e s s a g e s c a n b e c l a s s i f i e d a s c e l l p h o n e o r i g i n a t e d S M S t h a t i s s e n d i n g S M S f r o m c e l l p h o n e t o o t h e r c e l l p h o n e o r w e b b a s e d S M S s e n d i n g S M S t h r o u g h w e b i n t e r f a c e t o a c e l l p h o n e B o t h c e l l p h o n e o r i g i n a t e d S M S a n d w e b b a s e d S M S a r e s u s c e p t i b l e t o s p o o f i n g b u t w e b b a s e d s p o o f i n g i s e a s y t o d o B u t w e b b a s e d S M S a r e m o r e s u s c e p t i b l e t o s p o o f i n g T h e i d e a o f a n o u t o f b a n d c o n n e c t i o n f o r s e n d e r a u t h e n t i c a t i o n c a n b e u s e d t o a v o i d S M S w e b b a s e d s p o o f i n g w h e r e t h e w e b s i t e d o m a i n m a i n t a i n s a v a l i d a t i o n s e r v i c e a n d t h e r e c e i v e r m a k e s a n o u t o f b a n d c o n n e c t i o n t o t h e s e n d e r d o m a i n t o m a k e s u r e t h e m e s s a g e w a s i n f a c t s e n t f r o m t h e v a l i d u s e r o f t h e d o m a i n

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7 6 R E F E R E N C E S [ 1 ] M A b a d i A B i r r e l l M B u r r o w s F D a b e k a n d T W o b b e r “ B a n k a b l e P o s t a g e f o r N e t w o r k S e r v i c e s ” P r o c e e d i n g s o f t h e 8t h A s i a n C o m p u t i n g S c i e n c e C o n f e r e n c e V o l 2 8 9 6 p p 7 2 9 0 2 0 0 3 [ 2 ] M A b a d i M B u r r o w s M M a n a s s e a n d T W o b b e r M o d e r a t e l y H a r d M e m o r y b o u n d F u n c t i o n s P r o c e e d i n g s o f 1 0 t h A n n u a l N e t w o r k a n d D i s t r i b u t e d S y s t e m S e c u r i t y S y m p o s i u m ( N D S S ) p p 2 5 3 9 2 0 0 3 [ 3 ] A d a m B a c k H a s h c a s h A D e n i a l o f S e r v i c e C o u n t e r M e a s u r e ” U R L : h t t p : / / w w w c y b e r s p a c e o r g / h a s h c a s h [ 4 ] A R P A N E T N e t w o r k U R L : h t t p : / / w w w d a r p a m i l / [ 5 ] D A t k i n s W S t a l l i n g s a n d P Z i m m e r m a n n “ P G P M e s s a g e E x c h a n g e F o r m a t s ” R F C 1 9 9 1 1 9 9 6 [ 6 ] “ A t t a c k i n g t h e D N S P r o t o c o l S e c u r i t y P a p e r ” S e c u r i t y A s s o c i a t e s I n s t i t u t e 2 0 0 3 U R L : h t t p : / / w w w s a i n s t i t u t e o r g [ 7 ] D J B e r n s t e i n “ I n t e r n e t M a i l 2 0 0 0 ” U R L : h t t p : / / c r y p t o / i m 2 0 0 0 h t m l [ 8 ] “ C a m r a m ” U R L : h t t p : / / w w w c a m r a m o r g / [ 9 ] “ C a s h r a m s p a m ” U R L : h t t p : / / w w w c a s h r a m s p a m c o m / h o m e p h t m l [ 1 0 ] M D e l a n y “ D o m a i n b a s e d E m a i l A u t h e n t i c a t i o n U s i n g P u b l i c k e y s A d v e r t i s e d i n t h e D N S ( D o m a i n K e y s ) ” I n t e r n e t D r a f t 2 0 0 4 [ 1 1 ] R D e n g L G o n g A L a z a r a n d W W a n g “ P r a c t i c a l P r o t o c o l s f o r C e r t i f i e d E l e c t r o n i c M a i l ” J o u r n a l o f N e t w o r k a n d S y s t e m s M a n a g e m e n t V o l 4 N o 3 p p 2 7 9 2 9 7 1 9 9 6

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7 7 [ 1 2 ] D i s t r i b u t e d C h e c k s u m C l e a r i n g h o u s e U R L : h t t p : / / w w w r h y o l i t e c o m / a n t i s p a m / d c c / [ 1 3 ] C D w o r k A G o l d b e r g a n d M N a o r O n M e m o r y B o u n d F u n c t i o n s f o r F i g h t i n g S p a m P r o c e e d i n g s o f 2 3 r d A n n u a l I n t e r n a t i o n a l C r y p t o l o g y C o n f e r e n c e V o l 2 7 2 9 p p 4 2 6 4 4 4 2 0 0 3 [ 1 4 ] “ E m a i l A d d r e s s H a r v e s t i n g : H o w s p a m m e r s r e a p w h a t y o u s o w ” F e d e r a l T r a d e C o m m i s s i o n s u r v e y 2 0 0 2 [ 1 5 ] “ F a l s e C l a i m s i n S p a m ” A r e p o r t b y t h e F T C ’ s D i v i s i o n o f M a r k e t i n g P r a c t i c e s A p r i l 2 0 0 3 [ 1 6 ] P F e r g u s o n a n d D S e n i e “ N e t w o r k I n g r e s s F i l t e r i n g : d e f e a t i n g D e n i a l o f S e r v i c e A t t a c k s w h i c h e m p l o y I P s o u r c e A d d r e s s S p o o f i n g ” R F C 2 2 6 7 [ 1 7 ] P G r a h a m “ B e t t e r B a y e s i a n F i l t e r i n g ” P r o c e e d i n g s o f 2 0 0 3 S p a m C o n f e r e n c e 2 0 0 3 [ 1 8 ] P H o f f m a n “ A l l o w i n g R e l a y i n g i n S M T P : A S e r i e s o f s u r v e y s ” I n t e r n e t M a i l C o n s o r t i u m R e p o r t I M C R 0 1 6 2 0 0 2 [ 1 9 ] K J o h n s o n “ I n t e r n e t E m a i l P r o t o c o l s A D e v e l o p e r ’ s G u i d e “ [ 2 0 ] J K l e n s i n N F r e e d M R o s e E S t e f f e r u d D C r o c k e r “ S M T P S e r v i c e E x t e n s i o n s ” R F C 1 4 2 5 1 9 9 3 [ 2 1 ] M L e n t c z n e r a n d M W W o n g “ S e n d e r P o l i c y F r a m e w o r k ( S P F ) ” I n t e r n e t D r a f t 2 0 0 4 [ 2 2 ] G L i n d b e r g “ A n t i S p a m R e c o m m e n d a t i o n s f o r S M T P M T A s ” R F C 2 5 0 5 1 9 9 9 [ 2 3 ] L o u i s e K e h o e “ E m a i l S p o o f i n g o n t h e R i s e ” a p p e a r e d i n N a t i o n a l P o s t a r t i c l e n o 7 8 4 2 0 0 1 [ 2 4 ] “ M i c r o s o f t S e n d e r I P f r a m e w o r k ” M i c r o s o f t C o r p o r a t i o n 2 0 0 4 [ 2 5 ] P M o c k a p e t r i s “ D o m a i n N a m e s – I m p l e m e n t a t i o n a n d s p e c i f i c a t i o n ” R F C 1 0 3 5 1 9 8 7 [ 2 6 ] O p e n r e l a y b l a c k l i s t i n g d a t a b a s e U R L : w w w o r d b o r g

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7 8 [ 2 7 ] J P o s t a l “ S i m p l e M a i l T r a n s f e r P r o t o c o l ” R F C 8 2 1 1 9 8 2 [ 2 8 ] R R i v e s t “ T h e M D 5 M e s s a g e D i g e s t A l g o r i t h m ” R F C 1 3 2 1 1 9 9 2 [ 2 9 ] R L R i v e s t a n d A S h a m i r “ P a y w o r d a n d M i c r o m i n t : T w o S i m p l e M i c r o P a y m e n t S c h e m e s ” P r o c e e d i n g s o f S e c u r i t y P r o t o c o l s I n t e r n a t i o n a l W o r k s h o p p p 6 9 8 7 1 9 9 7 [ 3 0 ] R L R i v e s t A S h a m i r a n d D A W a g n e r T i m e l o c k p u z z l e s a n d t i m e d r e l e a s e c r y p t o L C S t e c h n i c a l m e m o M I T / L C S / T R 6 8 4 1 9 9 6 [ 3 1 ] P R o b i c h a u x “ S e c u r e M e s s a g i n g w i t h M i c r o s o f t E x c h a n g e S e r v e r ” M i c r o s o f t P r e s s 2 0 0 4 [ 3 2 ] S a n d v i n e U R L : h t t p : / / w w w s a n d v i n e c o m / n e w s / i n p r i n t a s p [ 3 3 ] V S c h i a v o n e D B r u s s i n J K o e n i g S C o b b a n d R C h u r c h T r u s t e d E m a i l O p e n S t a n d a r d e P r i v a c y G r o u p W h i t e P a p e r 2 0 0 3 [ 3 4 ] S p a m S t a t i s t i c s a t v e r i s i g n U R L : h t t p : / / w w w i t f a c t s b i z / i n d e x p h p ? i d = P 2 0 3 8 [ 3 5 ] “ T h e c o s t o f s p a m f a l s e p o s i t i v e s ” F e r r i s A n a l y z e r I n f o r m a t i o n S e r v i c e R e p o r t N o 3 8 5 2 0 0 3 [ 3 6 ] V e r i s i g n e m a i l p h i s h i n g s t a t i s t i c s h t t p : / / w w w s c a m s a f e c o m / s c a m s a f e / n e w s g e n e r a l / [ 3 7 ] V i p u l s R a z o r U R L : h t t p : / / r a z o r s o u r c e f o r g e n e t / [ 3 8 ] S M Y e n a n d P Y K u o I m p r o v e d m i c r o p a y m e n t s y s t e m P r o c e e d i n g s o f t h e E i g h t h N a t i o n a l S y m p o s i u m o n I n f o r m a t i o n S e c u r i t y p p 1 7 5 1 8 6 1 9 9 8