數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)安全中的應(yīng)用分析

楊皓

摘 要：信息化時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到很大的發(fā)展與改進(jìn)，并逐漸得到了普及應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷革新的過程中，也逐漸提高了對網(wǎng)絡(luò)通信安全水平的需求，此外，日益頻發(fā)的網(wǎng)絡(luò)信息破壞、網(wǎng)絡(luò)信息竊取事件，也使得各領(lǐng)域?qū)τ?jì)算機(jī)安全性提出了越來越高的要求。信息化時(shí)代下，有效利用數(shù)據(jù)加密技術(shù)，確保計(jì)算機(jī)的信息數(shù)據(jù)安全，具有十分重要的意義。該文中，筆者主要對數(shù)據(jù)加密技術(shù)及其在計(jì)算機(jī)安全中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)加密技術(shù) 計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù) 信息 安全

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（c）-0017-02

計(jì)算機(jī)的信息數(shù)據(jù)安全，總的來說包括了對計(jì)算機(jī)信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全方面的要求以及對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的通信安全要求兩個(gè)方面的內(nèi)容。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非隱蔽性以及開放性，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)信息安全面臨著諸多安全風(fēng)險(xiǎn)，為避免安全問題的出現(xiàn)，應(yīng)利用有效的信息安全防護(hù)手段，其中，數(shù)據(jù)加密技術(shù)便是一種行之有效的措施。

1 數(shù)據(jù)加密技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)，主要包括密鑰、明文、密文以及加密算法4個(gè)部分的內(nèi)容[1]。根據(jù)密鑰特點(diǎn)進(jìn)行分類，可分為對稱密鑰解碼技術(shù)、非對稱密鑰解碼技術(shù)兩種類型，其中，對稱又可分為分組密碼、序列密碼；根據(jù)加密算法的通信層次進(jìn)行分類，可分為端到端加密、節(jié)點(diǎn)加密以及鏈路加密這三種類型。該文中，筆者以AES算法這一新型加密算法為例，對其結(jié)構(gòu)、步驟以及模塊進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)榇龠M(jìn)計(jì)算機(jī)安全防護(hù)的發(fā)展提供一定的幫助。

1.1 結(jié)構(gòu)

對于AES加密算法來說，其所采用的是多組密鑰位數(shù)的形式，主要包括256位、192位、128位，與此同時(shí)，分組加密、解密的時(shí)候使用的是128字節(jié)[2]。通常情況下，傳統(tǒng)密鑰使用的是相同的加密數(shù)據(jù)、解密數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，在分組密碼使用過之后，便可以得到相同的輸入數(shù)據(jù)、返回?cái)?shù)據(jù)。加下來的迭代加密利用循環(huán)結(jié)構(gòu)，同時(shí)在循環(huán)中對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)替換、重復(fù)置換。除此之外，對于AES加密算法來說，其所使用的是128字節(jié)的方陣分組，通過把這些方陣復(fù)制到狀態(tài)數(shù)組，每進(jìn)行一步加密，狀態(tài)數(shù)組都會(huì)相應(yīng)的出現(xiàn)一定的改變，到最后一步為止，最后所生成得到的狀態(tài)數(shù)組，會(huì)進(jìn)一步被復(fù)制，最終變成輸出矩陣。子密鑰的44個(gè)字在128字節(jié)方陣之中呈按列排序的狀態(tài)。

1.2 步驟

對于AES加密算法來說，其主要包括4個(gè)步驟：第一個(gè)是字節(jié)替換的步驟。對上述的分組使用S-盒一個(gè)一個(gè)地開始字節(jié)替換，在S-盒中，4個(gè)高位表示行值，4個(gè)低位表示列值，表中所對應(yīng)的元素便是所謂的輸出值。字節(jié)替換步驟，是對AES算法非線性特征的一種充分體現(xiàn)，能夠有效預(yù)防較為簡單的代數(shù)攻擊，起到安全防護(hù)效果；第二個(gè)是行移位的步驟。以上述分組列表為根據(jù)，按照某一個(gè)偏移量，每一行都要向左進(jìn)行循環(huán)移位，對于S-盒來說，如果首行固定，偏移量為一個(gè)字節(jié)的情況下，第二行就可以向左進(jìn)行循環(huán)移位，全部循環(huán)移位完成之后，所有列都是由不同列中的元素所結(jié)合而成的。需要注意的一點(diǎn)是，每一次移位的線性距離，通常情況下是4字節(jié)的整倍數(shù)；第三個(gè)是列混合的步驟。對于線性變換完成之后的分組列表，需要按列分別進(jìn)行獨(dú)立操作，也就是把單列之中的4個(gè)元素當(dāng)作一個(gè)系數(shù)，將其合并為某一多項(xiàng)式，且存在限域，同時(shí)使固定多項(xiàng)式、這個(gè)多項(xiàng)式兩者做乘運(yùn)算。分組列表中的全部輸入位，行移位、列混合兩個(gè)步驟經(jīng)過幾輪之后，就可以實(shí)現(xiàn)與輸出位的密切相關(guān)性；第四個(gè)是輪密鑰加的步驟。在行移位、列混合兩個(gè)步驟循環(huán)進(jìn)行的過程中，每一次均會(huì)通過主密鑰出現(xiàn)一個(gè)和原字節(jié)的分組列表一致的密鑰組，輪密鑰加步驟，主要是對原始矩陣中的對應(yīng)元素進(jìn)行xor運(yùn)算。

1.3 模塊

對于AES加密算法來說，其主要包括三個(gè)模塊：第一個(gè)是密鑰擴(kuò)展模塊。通常情況下，密鑰的擴(kuò)展需要用到位置變換 rotword[]函數(shù)，從而將列表中左端第一位數(shù)字轉(zhuǎn)移到右端，使整組數(shù)字向前移一個(gè)單位。由于列表數(shù)組中的四位數(shù)已經(jīng)合并成一個(gè)，所以說，程序運(yùn)行過程可以被看作是一個(gè)循環(huán)數(shù)字移位的過程[3]。第二個(gè)是數(shù)據(jù)加密模塊。在利用 S-盒陣列的基礎(chǔ)上，對算法步驟中最終獲得的狀態(tài)矩陣，應(yīng)用位置變換 rotword[]函數(shù)，置換其相應(yīng)位置上的數(shù)字，對所有行的數(shù)據(jù)循環(huán)移位運(yùn)算完成之后，第二次開展一輪行移位。第三個(gè)是數(shù)據(jù)解密模塊。按照S-盒表逆表的相關(guān)要求，針對數(shù)據(jù)加密中的狀態(tài)矩陣，使用invsubbyte變換函數(shù)進(jìn)行數(shù)字置換，與subbyte變換的置換手段一樣。

2 數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)安全中的應(yīng)用

近年來，網(wǎng)絡(luò)信息破壞、網(wǎng)絡(luò)信息竊取事件頻頻發(fā)生，使得各領(lǐng)域在很大程度上提高了對計(jì)算機(jī)安全性的要求。對于AES加密算法來說，其在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用形式、應(yīng)用方式均有著一定的差異，如應(yīng)用在計(jì)算機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中的時(shí)候，主要通過協(xié)議將AES加密算法融入安全機(jī)制中，同時(shí)，AES加密算法也被應(yīng)用到了一些確保傳輸數(shù)據(jù)安全的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之中；應(yīng)用在硬件方面的時(shí)候，門禁卡、二代身份證以及公交IC卡等，均存在IC芯片，怎么在IC芯片上應(yīng)用AES加密算法，是數(shù)據(jù)加密技術(shù)的研究方向；應(yīng)用在電子商務(wù)運(yùn)行平臺(tái)領(lǐng)域中的時(shí)候，充分利用AES加密算法安全性高的優(yōu)勢，確保在SSL協(xié)議中能夠安全傳輸個(gè)人信息、用戶密碼等數(shù)據(jù)。

現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)交易領(lǐng)域之中，各大銀行紛紛致力于應(yīng)用數(shù)據(jù)加密技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的聯(lián)動(dòng)作用，各種各樣的數(shù)據(jù)流信息均可以傳輸至安全的設(shè)備之中保存，根據(jù)傳輸?shù)男畔?、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，系統(tǒng)就可以開展環(huán)境分析，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，則立即采取有效的處理措施，將反映動(dòng)作傳送給交換機(jī)，然后精確地關(guān)閉端口，從而可以有效保護(hù)數(shù)據(jù)庫及時(shí)更改密碼，避免了信息安全事故的出現(xiàn)[4]。

目前，數(shù)據(jù)加密技術(shù)共有兩種表現(xiàn)形式：一種是數(shù)字簽名認(rèn)證，另一種是密鑰。數(shù)字簽名認(rèn)證是基于數(shù)據(jù)加密技術(shù)，利用加密計(jì)算、解密計(jì)算來實(shí)現(xiàn)安全保障，數(shù)字加密技術(shù)主要分為公用、私人兩種形式，但在通常情況下，網(wǎng)上稅務(wù)部門中普遍應(yīng)用簽名認(rèn)證系統(tǒng)，從而有效確保安全。密鑰的安全性相對來說較高，且同樣具有用、私人兩種形式，基于這樣的原因，密鑰的適用范圍也相對較廣。密鑰廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)交易領(lǐng)域之中，信用卡購物的時(shí)候，商家屬于公用密鑰，從而便于解讀購物信息，這就有可能留下個(gè)人信息記錄，針對這樣的問題，利用個(gè)人密鑰進(jìn)行加密，就可以有效確保信息安全。

3 結(jié)語

綜上所述，數(shù)據(jù)加密技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)信息數(shù)據(jù)安全防護(hù)手段，數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)主要包括密鑰、明文、密文以及加密算法4個(gè)部分的內(nèi)容，其在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息安全防護(hù)領(lǐng)域中的有效應(yīng)用，有利于確保計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信息安全。基于這樣的原因，必須加強(qiáng)對數(shù)據(jù)加密技術(shù)的關(guān)注與研究力度，以使數(shù)據(jù)加密技術(shù)得到不斷改進(jìn)與完善，為保障計(jì)算機(jī)安全提供更好的幫助，為推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)生活環(huán)境的發(fā)展做出更好的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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