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

文/劉博

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

文/劉博

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)取得了前所未有的發(fā)展，應(yīng)用到人們的生活和工作的方方面面。在信息時代，信息爆炸式增長，為了保護(hù)計算機(jī)中的重要信息，提出了對計算機(jī)進(jìn)行加密的技術(shù)，以此來防止黑客和病毒的入侵，達(dá)到保護(hù)信息的目的。信息加密技術(shù)一經(jīng)提出就引起了人們的關(guān)注，并且獲得了不少成果，數(shù)據(jù)加密技術(shù)就是其中一項安全性能較好的加密技術(shù)。本文主要對數(shù)據(jù)加密技術(shù)進(jìn)行研究，探討其在計算機(jī)安全中的應(yīng)用，分為闡述數(shù)據(jù)加密的相關(guān)概念、分析目前計算機(jī)的主要安全隱患和數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)在計算機(jī)安全中的具體應(yīng)用三個方面，希望為數(shù)據(jù)加密技術(shù)更好的應(yīng)用到計算機(jī)安全中提供理論依據(jù)。

數(shù)據(jù)加密 計算機(jī)安全 隱患 應(yīng)用

在當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展背景下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一個重要的信息通信媒介，應(yīng)用的范圍越來越廣，因為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有開放性和共享性的特征，不可避免的就存在網(wǎng)絡(luò)安全問題，為了保護(hù)計算機(jī)中的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)加密技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展就成為了一種必然趨勢，面對種類各異的網(wǎng)絡(luò)安全威脅，如果沒有一定的保護(hù)措施，網(wǎng)絡(luò)安全出現(xiàn)問題將會嚴(yán)重影響人們的工作和生活，計算機(jī)加密技術(shù)就成為了保護(hù)計算機(jī)數(shù)據(jù)信息完全的主要手段，設(shè)計者針對計算機(jī)進(jìn)行全面的提升，在數(shù)據(jù)傳輸上，保證數(shù)據(jù)的完整性，通常采用的加密技術(shù)主要是置換加密法和對稱加密法。隨著計算機(jī)的發(fā)展，加密技術(shù)也在不斷完善，數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)運而生，在保護(hù)計算機(jī)數(shù)據(jù)信息上有著更可靠的作用。

1 數(shù)據(jù)加密技術(shù)的相關(guān)概述

數(shù)據(jù)加密技術(shù)的原理是運用已有的密碼算法把重要信息或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成具有密匙的信息設(shè)置，通過密匙來保護(hù)計算機(jī)中的文件和數(shù)據(jù)信息。伴隨著科技的進(jìn)步，數(shù)據(jù)加密技術(shù)也在不斷完善，目前應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)加密技術(shù)就是節(jié)點加密、鏈路加密和端口加密。在各個行業(yè)中，金融行業(yè)是使用數(shù)據(jù)加密技術(shù)最為廣泛的行業(yè)。

數(shù)據(jù)加密技術(shù)分為兩種，一種是對稱加密技術(shù)，另一種是非對稱加密技術(shù)。對稱加密技術(shù)和人們的生活聯(lián)系比較密切，又被稱為共享密匙加密，主要分為三種加密方式，分別是AES、IDEA和DES。對于二元數(shù)據(jù)的加密通常使用DES數(shù)據(jù)加密方式，DES數(shù)據(jù)加密方式是通過對64位數(shù)據(jù)進(jìn)行分組并設(shè)置相應(yīng)的密碼。在對稱加密技術(shù)的使用時，接受方和發(fā)送方在整個過程中都要進(jìn)行解密和加密，有一個共同使用的密匙，密匙只要沒有丟失，數(shù)據(jù)就會受到保護(hù)。在非對稱加密技術(shù)中，因其特征又被稱為公匙加密，不同于對稱加密，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的雙方同時進(jìn)行加密和解密工作，其中不對稱密匙分為公開密匙和私有密匙兩類。當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展還不足以通過公匙推算出私匙，所以相關(guān)數(shù)據(jù)信息是比較安全的。

2 造成網(wǎng)絡(luò)隱患的主要因素

2.1 計算機(jī)系統(tǒng)自身存在的安全隱患

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)迅速普及到人們的日常生活中，而使計算機(jī)能夠正常運行就需要操作系統(tǒng)，目前世界上已有的操作系統(tǒng)主要有Windows系統(tǒng)!蘋果的 Mac系統(tǒng)和Lin-ux系統(tǒng).其中Windows系統(tǒng)占據(jù)了百分之九十的計算機(jī)系統(tǒng)。

互聯(lián)網(wǎng)科技的發(fā)展改變了人們的生產(chǎn)和生活方式，網(wǎng)絡(luò)金融業(yè)務(wù)越來越普及，與人們的個人利益關(guān)系密切，黑客通過侵入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來盜取人們的資產(chǎn)。因為Windows系統(tǒng)的普及，黑客們專門研究如何攻破Windows系統(tǒng)，針對Windows系統(tǒng)研發(fā)專門的病毒，通過病毒入侵來盜取計算機(jī)用戶的財產(chǎn)和其它信息。

除了黑客供給，計算機(jī)系統(tǒng)本身也存在著安全隱患。計算機(jī)系統(tǒng)由代碼組成，代碼的接口通常存在一些漏洞，這不可避免的給計算機(jī)系統(tǒng)帶來了安全隱患，面對這些漏洞，需要不斷得根據(jù)計算機(jī)系統(tǒng)的實際情況來進(jìn)行補丁升級，修復(fù)漏洞，提高計算機(jī)系統(tǒng)的安全指數(shù)。

2.2 互聯(lián)網(wǎng)給計算機(jī)帶來的安全隱患

近些年互聯(lián)網(wǎng)科技發(fā)展十分迅速，人們的日常生活和工作已經(jīng)離不開互聯(lián)網(wǎng)了，互聯(lián)網(wǎng)改變了人們的生活方式，從政府機(jī)關(guān)到企業(yè)和個人家庭，都在應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)。互聯(lián)網(wǎng)在給人們帶來便利的同時，也因為它的開放性和共享性，存在著很大的安全隱患?；ヂ?lián)網(wǎng)連接著非常多的計算機(jī)用戶，黑客通過攻克一個計算機(jī)用戶，就可以設(shè)計出攻破其它用戶的計算機(jī)病毒。歷史上重大的計算機(jī)安全事件都是通過互聯(lián)網(wǎng)造成的。

2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全隱患

企事業(yè)單位在使用互聯(lián)網(wǎng)的時候都會儲存數(shù)量眾多的資料，為了管理這些資料，通常會建立自己的數(shù)據(jù)庫，雖然數(shù)據(jù)庫的安全性比一般個人的用戶安全性高，但是仍然存在著很大的安全隱患。并且，一旦黑客突破了數(shù)據(jù)庫的保護(hù)，就會盜取企業(yè)大量的資料，這對企業(yè)來說無疑是巨大的損失，并且是十分危險的，除了會造成經(jīng)濟(jì)損失外，另外像阿里巴巴、京東等這樣的電商數(shù)據(jù)庫被攻擊后，還會丟失很多的用戶資料，給用戶帶來重大損失。

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

3.1 在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中的應(yīng)用

Windows NT和Unix系統(tǒng)是沒有加密的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這兩種系統(tǒng)安全技術(shù)較低，很容易受到不同程度的攻擊。為了保護(hù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的安全，就需要應(yīng)用數(shù)據(jù)加密技術(shù)，在計算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)加密技術(shù)通過方位權(quán)限或者秘匙口令來獲得加密技術(shù)，主要用來防止計算機(jī)受到來自網(wǎng)絡(luò)病毒的攻擊。在使用計算機(jī)的過程中，數(shù)據(jù)加密技術(shù)可以很好的保障計算機(jī)信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，但是目前流行的?shù)字簽證還沒有辦法解決。在應(yīng)用數(shù)據(jù)加密技術(shù)的同時，還要對機(jī)密和重要文件進(jìn)行人工檢查，確保文件保密性。

3.2 在電子商務(wù)中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使電子商務(wù)走進(jìn)人們的生活，改變了人們的消費方式，電子商務(wù)不僅促進(jìn)了社會的發(fā)展，還幫助我國企業(yè)走向國際。在電子商務(wù)發(fā)展的同時，網(wǎng)絡(luò)安全問題也突顯了出來，一旦丟失信息，不僅會對企業(yè)造成損失，還會影響到用戶的財產(chǎn)信息安全，所以將數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用到電子商務(wù)領(lǐng)域很有必要。目前，電子商務(wù)主要通過采用SSL和SET安全協(xié)議來保護(hù)計算機(jī)系統(tǒng)的安全，通過數(shù)字簽證和數(shù)字簽名來進(jìn)行計算機(jī)加密，從而提高電子商務(wù)的安全性。

3.3 在虛擬專用網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

虛擬專用網(wǎng)絡(luò)在企事業(yè)單位中應(yīng)用的較多，多數(shù)企事業(yè)單位都有自己的局域網(wǎng)。在不同地區(qū)的部門，想要進(jìn)行數(shù)據(jù)共享就需要通過專用線路來連接局域網(wǎng)，核心技術(shù)主要是以VPN的應(yīng)用價值，加密方式主要是用密文的方式來連接互聯(lián)，一旦密文達(dá)到謎底的VPN。在虛擬網(wǎng)絡(luò)中，密文的傳輸還取決于自動解密的方式。目前，數(shù)字簽證是企事業(yè)單位應(yīng)用最廣泛的，在數(shù)據(jù)簽名技術(shù)中，簽名技術(shù)是一種比較高級的方式。加密技術(shù)被應(yīng)用在私用領(lǐng)域和公用領(lǐng)域兩個方面，上文對其具體技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。在公安系統(tǒng)中，對于簽證技術(shù)的應(yīng)用要多于在企業(yè)中的應(yīng)用，在這里我們主要對簽證技術(shù)的算法結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的分析。

4 計算機(jī)數(shù)據(jù)加密技術(shù)算法結(jié)構(gòu)分析

AES算法采用的是對稱的多為密匙，在目前的技術(shù)下，最常見的是128位和192為的密匙，某些企業(yè)中還擁有256位的，雖然位數(shù)不同，但是都用128字節(jié)進(jìn)行分組和解密。在AES秘匙中，主要采用的是相同的數(shù)據(jù)解密秘匙，通過循環(huán)的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)迭代加密，在循環(huán)過程中，對數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)替換和置換輸入。其加密過程是利用一個128字節(jié)的方陣分組，將其復(fù)制到狀態(tài)數(shù)組，加密每進(jìn)行一次或者加密技術(shù)每增加一步，都會改變加密的數(shù)據(jù)信息，這樣動態(tài)的加密增大了解密的難度，并且生成的狀態(tài)數(shù)組還會被復(fù)制成為輸出矩陣。在128字節(jié)的方陣中，密匙通常呈4個字節(jié)、44個字的排列方式。AES有四步基本的算法步驟，分別為行移位、字節(jié)替換、加密密匙和列混合。AES的加密法以非線性的加密為主，通過逐一替換來進(jìn)行字節(jié)替換，在輸出列上分別選擇了四個高位代表行業(yè)和低位代表行值，產(chǎn)生了加密秘匙和公開秘匙兩種，對于阻止一般的病毒攻擊十分有效。

在非線性加密方法中，最主要的算法特點還包括循環(huán)位移。AES加密法中，一般采用首行固定，第二行順移的方法，使得接收秘匙沒有規(guī)律性，完成了循環(huán)位移后，就會顯現(xiàn)加密方法，將AES加密順位位移定位到4個字節(jié)和4的倍數(shù)個字節(jié)上，在不同行，倍數(shù)的數(shù)值也不盡相同，以此來保證輸出的準(zhǔn)確性。

之后就要對算法結(jié)構(gòu)進(jìn)行列混合。單純通過順位位移的方式還不足以滿足對全部網(wǎng)絡(luò)攻擊的預(yù)防和處理，還要處理加密秘匙列。具體操作就是以某一個單列的4個元素作為基本系數(shù)，將其合并為有限域的某一個多項式，并通過多項式進(jìn)行乘計算。在交換的過程中輸出位和輸入位是有一定聯(lián)系的，數(shù)置換的手段是一樣的。對于應(yīng)用最廣泛的函數(shù)加密秘匙來說，解密過程本身就存在一定的不足，要求我們整合加密和解密的平臺，雖然浪費了一定的時間，但是還是取得了不錯額效果的。最后的過程就是完成秘匙加密，在經(jīng)過上述幾個步驟之后，就會產(chǎn)生許多秘匙組，想要得到需要的秘匙，就要對原始矩陣進(jìn)行運算。加密秘匙的難度也分為好幾個等級，很多企事業(yè)單位都使用對稱簡單的秘匙，但是實際上這種最為常用的秘匙方式，可以有效減少接受信息方的時間，還能夠確保安全性，因此被廣泛應(yīng)用于銀行等對安全要求較高的行業(yè)中。

5 結(jié)論

計算機(jī)技術(shù)的更新對網(wǎng)絡(luò)發(fā)展提供了大量的機(jī)會，在帶來豐富的網(wǎng)絡(luò)體驗的同時，也產(chǎn)生了一些不可忽視的網(wǎng)絡(luò)安全問題，因此通過數(shù)據(jù)加密技術(shù)的發(fā)展，將數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用到社會生活中，保障網(wǎng)絡(luò)信息安全，降低網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險。

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[2]劉宇平.數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計算機(jī)安全中的應(yīng)用分析[J].信息通信,2012(02)：160-161.

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作者單位 河南檢察職業(yè)學(xué)院基礎(chǔ)部 河南省新鄭市451191

劉博（1983-），女，河南省陜縣人。碩士學(xué)位（南開大學(xué) 軟件工程領(lǐng)域工程碩士）。助教。研究方向為計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)研究。