計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用探討

左亞

摘要：在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中，網(wǎng)絡(luò)安全問題是我們最為關(guān)注的問題之一，數(shù)據(jù)加密技術(shù)正是為了滿足我們對通信保密性與安全性的需要而產(chǎn)生的，它可以保護(hù)我們的數(shù)據(jù)不會被人非法竅取。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)加密技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)安全

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）08-1784-02

在如今這個信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代，我們交換和傳輸信息的方式已經(jīng)發(fā)生了重大改變，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為我們最為依賴和常用的一種有效信息交換和傳輸工具。但是，由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本身存在的一些特性，比如開放性、互聯(lián)性和連接方式多樣性，以及終端頒布的不均勻性，使得很容易出現(xiàn)技術(shù)上的漏洞和人為的失誤，造成網(wǎng)絡(luò)安全隱患，這也是當(dāng)前最令我們關(guān)注和擔(dān)憂的重要問題。我們在使用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的過程中，同時也要關(guān)注數(shù)據(jù)的保密與安全，所以，現(xiàn)代數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這種技術(shù)是保障我們數(shù)據(jù)安全的有效措施。

1 數(shù)據(jù)加密技術(shù)概述

在我們使用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作的時候，無論使用什么樣的應(yīng)用系統(tǒng)，提供什么樣的服務(wù)，所有的運(yùn)行的基礎(chǔ)都要通過數(shù)據(jù)的傳輸才能實(shí)現(xiàn)。因此，保障數(shù)據(jù)的安全傳輸是保障整個網(wǎng)絡(luò)安全的核心工作。對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的整個過程可以描述如下：首先，對我們傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和文件應(yīng)用某種算法，使其由明文變?yōu)榧用苓^的“密文”，它通常顯示為一段不可讀的代碼。如果我們需要顯示出加密過的數(shù)據(jù)原來的內(nèi)容，必須要輸入之前設(shè)定好的密鑰，這樣，我們就可以保護(hù)我們的數(shù)據(jù)不會被人非法竊取和盜用。

2 數(shù)據(jù)加密技術(shù)及其分類

在我們對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密之前，我們先要明確我們對網(wǎng)絡(luò)中的哪些數(shù)據(jù)進(jìn)行加密操作。首先，在我們的服務(wù)器或者工作終端，以及一些移動存儲設(shè)備上是否存在需要加密的信息，其次，這些機(jī)密信息在我們的服務(wù)器或者其他存儲設(shè)備中一般是什么文件格式，它們保存的具體位置是否確定，再次，在局域網(wǎng)中這些機(jī)密數(shù)據(jù)的傳輸是否安全，最后，在我們網(wǎng)絡(luò)通信的過程中是否會瀏覽到這些機(jī)密信息，這樣，我們就對數(shù)據(jù)加密技術(shù)的使用范圍進(jìn)行了確定。

在加密目標(biāo)被確定了之后，我們還要選擇加密方案。數(shù)據(jù)加密過程中涉及到加密密鑰和解密密鑰，根據(jù)加密密鑰和解密密鑰是否相同，我們可以把加密技術(shù)分為常規(guī)密鑰密碼體制和公開密鑰密碼體制。

2.1 常規(guī)密鑰密碼體制

常規(guī)密鑰密碼體制中，加密密鑰和解密密鑰是相同的，因此又稱為對稱密鑰體制或單密鑰體制。在常規(guī)加密的模型中，輸入的信息包括明文和密鑰，經(jīng)加密算法操作后將輸出密文。這種加密技術(shù)計算量小，加密效率高。但是是安全地傳輸和管理密鑰是一個比較困難的工作。

常規(guī)密鑰密碼體制中的典型代表是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的DES（Digital EncryptionStandard）算法。其保密性主要取決于密鑰的保密程度。

2.2 公開密鑰密碼體制

公開密鑰密碼體制中，加密密鑰和解密密鑰是不相同的。其中加密密鑰是公開的，在網(wǎng)上公布，稱為“公用密鑰”；解密密鑰是保密的，由接收方妥善保管，稱為“私有密鑰”。因此這種密鑰體制又稱為非對稱密鑰體制或雙密鑰體制。公開密鑰密碼體制的密鑰分配簡單，管理方便。

這種加密技術(shù)也可以進(jìn)行數(shù)字簽名，可以保證數(shù)據(jù)完整性和不可否認(rèn)性。這種情況下，發(fā)送方使用自己的私有密鑰對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，接收方則使用發(fā)送方已公開的公用密鑰對該“數(shù)字簽名”施行“解密”。

2.3 密鑰管理

2.3.1 密鑰管理的基本內(nèi)容

由于我們采用的是公開的密碼算法，所以網(wǎng)絡(luò)是否安全就決定于密鑰的安全保護(hù)上。對密鑰進(jìn)行管理包括密鑰的產(chǎn)生、分配、注入、驗(yàn)證和使用等環(huán)節(jié)。為了保證用戶之間的秘密通信，每個用戶都要保管好自己的秘密密鑰。通過公開密鑰表格，在向用戶發(fā)密文時，在表上找到它的公開密鑰，然后把明文通過算法變成密文發(fā)給用戶，接收方只需使用自己的秘密密鑰解密即可。當(dāng)使用常規(guī)密鑰密碼體制時，當(dāng)一個用戶需要和另一個用戶通信，他只需向密鑰分配中心提出申請，得到一個密鑰只用于兩個用戶之間的通信即可。

2.3.2 密鑰分配

在密鑰管理中，密鑰分配是其中最重要的問題，且必須保證密鑰分配的通路絕對安全。

目前，被公認(rèn)有效并最多采用的是通過密鑰分配中心KDC來管理和分配公開密鑰。每個用戶只保存自己的秘密密鑰和KDC的公開密鑰PKAS。用戶可以通過KDC獲得任何其他用戶的公開密鑰。

首先，A向KDC申請公開密鑰，將信息（A，B）發(fā)給KDC。KDC返回給A的信息為（CA，CB），其中，CA=DSKAS（A，PKA，T1），CB=DSKAS（B，PKB，T2）。CA和CB稱為證明書，分別含有A和B的公開密鑰。KDC使用其解密密鑰SKAS對CA和CB進(jìn)行了簽名，以防止偽造。時間戳T1和T2的作用是防止重放攻擊。

然后，A將證明書CA和CB傳送給B。B獲得了A的公開密鑰PKA，同時也可檢驗(yàn)他自己的公開密鑰PKB。

3 數(shù)據(jù)加密技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

使用數(shù)據(jù)加密技術(shù)，我們可以在網(wǎng)絡(luò)中安全的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和傳輸，不會發(fā)生數(shù)據(jù)泄密，或者被別人非法竊聽。如今我們常用到的虛擬私用網(wǎng)，以及現(xiàn)代的加密和鑒別技術(shù)，都是應(yīng)用了的數(shù)據(jù)加密技術(shù)的成果。

1） 在身份認(rèn)證中的應(yīng)用

在我們常用的Kerberos網(wǎng)絡(luò)用戶認(rèn)證系統(tǒng)中，它的網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證技術(shù)所采用的是對稱密鑰體制。采用DES算法，通過第三方密鑰分配中心（KDC）保存密鑰與所有密鑰持有者進(jìn)行通信。除此之外，它所采用的還有一次性口令、數(shù)字憑證等其他認(rèn)證技術(shù)。

在這種技術(shù)中所生成的數(shù)字憑證可以說是一個人的信用卡，由認(rèn)證機(jī)構(gòu)發(fā)放并管理。每張數(shù)字憑證的內(nèi)容都包含持有者的名字、公鑰、發(fā)行者的數(shù)字簽名等，其標(biāo)準(zhǔn)在ITU制定的X.509中。

2） 在數(shù)字簽名中的應(yīng)用

數(shù)字簽名是信息接收方判定信息發(fā)送方身份的一種手段，它可以防止信息發(fā)送方抵賴的已發(fā)送的信息。數(shù)字簽名一旦由發(fā)送方發(fā)出，發(fā)送方事后就無法否認(rèn)，而接收方也無法偽造或者篡改數(shù)字簽名中的信息，以及發(fā)送方發(fā)送出的內(nèi)容。以上一切都會由可信任的第三方進(jìn)行最后仲裁。我們常使用的公鑰算法，也常常用Hash簽名。簽名的過程是，首先由發(fā)送方（A）使用其私鑰加密消息進(jìn)行簽名，然后接收方用 A 的公鑰進(jìn)行解密，從而對 A 的簽名進(jìn)行驗(yàn)證。第三方持有A的私鑰，它可以結(jié)合數(shù)字簽名與消息摘要MD，從而確認(rèn)發(fā)送者的信息，并對信息的完整性進(jìn)行保證。

3） 在PGP加密系統(tǒng)中的應(yīng)用

PGP（Pretty Good Privacy）即免費(fèi)保密電子郵件程序，對數(shù)據(jù)采用IDEA進(jìn)行加密，對密鑰采用RSA進(jìn)行管理，并進(jìn)行數(shù)字簽名，采用 MD5 作為單向散列函數(shù)。PGP的獨(dú)特之處在于，它不設(shè)有密鑰證書管理機(jī)構(gòu)，它密鑰管理中的分發(fā)方法是讓每個用戶產(chǎn)生自己的公鑰并自已分發(fā)。用戶可以創(chuàng)建一個所有PGP的互邊組，相互對公鑰簽名，并自由決定信任誰。

4） 在VPN中的應(yīng)用

在一些國際化的大公司中，常常會在很多國家和地區(qū)分別設(shè)立分公司或者銷售中心，這些獨(dú)立的分公司常常都會自己設(shè)立局域網(wǎng)（LAN）來進(jìn)行工作，這時，總公司需要將這些局域網(wǎng)再進(jìn)行互聯(lián)，以便組成一個總公司范圍內(nèi)的廣域網(wǎng)，方便分公司之前進(jìn)行聯(lián)絡(luò)交流，這樣的需求同時也需要使用數(shù)據(jù)加密技術(shù)。

在這種情況下，一般被采用的方案是租用專門的線路來把這些局域網(wǎng)連接起來，這時候，最需要考慮的問題就是網(wǎng)絡(luò)安全問題?，F(xiàn)在的路由器大多都具有加密功能，我們使用路由器連接網(wǎng)絡(luò)就可以解決這個問題，這樣建立起來的通常稱為虛擬專用網(wǎng)（VPN）。當(dāng)在局域網(wǎng)之間傳輸數(shù)據(jù)時，路由器會首先對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行硬件加密，在互聯(lián)網(wǎng)上傳送的是加密過的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)接收端的LAN路由器時，該路由器又會對數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，最后，接收端LAN中的用戶就可以收到解密后真正的數(shù)據(jù)信息了。

4 結(jié)束語

目前，無論是我們使用的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部或者是外部，都存在著大量的安全威脅，為了解決這些網(wǎng)絡(luò)安全問題，人們采取了大量的措施，該文中介紹的數(shù)據(jù)加密技術(shù)就是為了解決這些網(wǎng)絡(luò)安全問題而產(chǎn)生的，隨著數(shù)據(jù)加密技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對其進(jìn)行的不斷的改進(jìn)，相信未來一定會出現(xiàn)更加完美而安全的數(shù)據(jù)加密技術(shù)。

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