RSA算法對信息保護(hù)的意義和作用

摘要：技術(shù)是社會發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。?dāng)今社會，正在經(jīng)歷由計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展帶來的轉(zhuǎn)型。在網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)崛起的影響之下，我們正在進(jìn)入數(shù)字時(shí)代。經(jīng)濟(jì)形式的創(chuàng)新為社會帶來新的變革，使信息成為與土地、資金、化石能源等等具有同樣作用的生產(chǎn)要素。作為交流的媒介和經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，能夠在龐雜繁復(fù)的信息中，正確地對信息運(yùn)用、儲存并及保護(hù)信息的安全具有戰(zhàn)略意義。RSA算法通過非對稱加密算法，能夠?yàn)樾畔踩峁└玫谋Ｕ稀?/p>

關(guān)鍵詞：數(shù)字時(shí)代;信息安全;RSA算法

The Meaning and Function of RSA Algorithm for Information Security

Zhang Hua

CTVSTVPBeijing100038

Abstract：Technology plays an important role in the development of society.Nowadays，under the impact of ICT technology，the society is transformed into digital era.In digital economy，information has become the foundation of every area.One has to face and tackle with information security issue.It becomes a vital task for people.RSA algorithm is a better method to protect information security.

Key words：information era;information security;RSA algorithm

在人類社會漫長的、向前邁進(jìn)的發(fā)展歷程中，生產(chǎn)力的進(jìn)步是重要的推動力量，促進(jìn)社會逐步從低級向更高的階段跨越。原始社會的采拾階段、農(nóng)業(yè)社會的農(nóng)耕階段、工業(yè)社會的機(jī)器化大生產(chǎn)，都印證這樣的發(fā)展規(guī)律?？茖W(xué)技術(shù)作為生產(chǎn)力的有機(jī)組成部分，對社會發(fā)展起著重要的助推力。以計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的第三次科技革命正在使社會發(fā)生新的變革。

對于每個(gè)人來說，計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為人們帶來便利，成為聯(lián)結(jié)人們之間的重要紐帶。對于社會發(fā)展來說，它促進(jìn)了社會的進(jìn)步和發(fā)展，加速了社會生產(chǎn)力水平的升級。我們正在技術(shù)的推動之下，經(jīng)歷從傳統(tǒng)社會向以數(shù)字技術(shù)為代表的科技社會邁進(jìn)的過程。社會的變革不僅使傳統(tǒng)的交往模式發(fā)生，原有的觀念將發(fā)生改變，秩序需要以調(diào)整的規(guī)則和制度進(jìn)行維護(hù)。信息安全成為具有重要的戰(zhàn)略意義的數(shù)字時(shí)代新要求。

一、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為數(shù)字經(jīng)濟(jì)奠定基礎(chǔ)

（一）互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)源[1]

人類社會的各個(gè)方面并不是獨(dú)立存在的，總是相互依存、相互影響的。技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造也有其時(shí)代背景和需要?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)明起源于第二次世界大戰(zhàn)后的國際格局冷戰(zhàn)時(shí)期。其時(shí)，美國和蘇聯(lián)為了爭奪世界霸主地位，展開軍備競爭。美國為了能夠提高戰(zhàn)略安全的程度，防止單獨(dú)的軍事指揮點(diǎn)被破壞所導(dǎo)致的戰(zhàn)略風(fēng)險(xiǎn)，于是設(shè)想建立更加安全的軍事指揮系統(tǒng)。一方面，建立多個(gè)分散的軍事指揮點(diǎn);另一方面，各個(gè)軍事指揮點(diǎn)能夠互相聯(lián)通。這樣就可以提高軍事指揮的安全系數(shù)。由ARPA（美國高級研究計(jì)劃署）對這一構(gòu)思展開技術(shù)研究。

1968年，拉里·羅伯茨（Larry Roberts）發(fā)表研究報(bào)告《資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》。在報(bào)告中，拉里闡述了實(shí)現(xiàn)ARPA計(jì)算機(jī)互相聯(lián)結(jié)的方案，既使各個(gè)獨(dú)立的分布節(jié)點(diǎn)既能夠保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)又能夠?qū)崿F(xiàn)信息交換。于是，美國根據(jù)研究報(bào)告投入并建立了應(yīng)用于美國國防部的“高級研究計(jì)劃網(wǎng)”。這就是著名的“阿帕網(wǎng)”。

1969年，“阿帕網(wǎng)”正式投入應(yīng)用?！鞍⑴辆W(wǎng)”也被看作是互聯(lián)網(wǎng)的起源。盡管阿帕網(wǎng)的誕生是為了滿足軍事安全和國防建設(shè)的需要，但是毋庸置疑，這是人類社會科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的巨大飛躍，為人們進(jìn)入數(shù)字時(shí)代提供了技術(shù)儲備和物質(zhì)基礎(chǔ)。

（二）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的普及提供發(fā)展空間

一項(xiàng)技術(shù)的文明只有能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用的普及，對社會發(fā)展才會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的普及為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。以中國互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀為例，根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心2018年報(bào)告的數(shù)據(jù)，截止2017年12月，我國共有互聯(lián)網(wǎng)用戶已達(dá)7.72億人，普及率為55.8%，超過亞洲和全球的平均水平?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛普及，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了龐大的消費(fèi)基礎(chǔ)，各種應(yīng)用也正不斷被創(chuàng)造出來?；ヂ?lián)網(wǎng)正成為與社會、生活的方方面面都息息相關(guān)的影響力量。

首先，互聯(lián)網(wǎng)的連接與溝通特征，滿足人們交流與溝通的需要。人們能夠使用互聯(lián)網(wǎng)瀏覽信息、收發(fā)電子郵件、進(jìn)行社交和休閑娛樂，及時(shí)掌握各種資訊，保持對時(shí)代的敏感，跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。

其次，互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展應(yīng)用，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展開拓機(jī)遇。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活的節(jié)奏變得更快，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為人們帶來更多的便利。網(wǎng)絡(luò)購物、移動支付應(yīng)用得到發(fā)展，同時(shí)也催生了許多新的經(jīng)濟(jì)形式——共享經(jīng)濟(jì)、平臺經(jīng)濟(jì)等等。

最后，互聯(lián)網(wǎng)與其他行業(yè)的融合，促進(jìn)社會生產(chǎn)的變革?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)整合，帶來如移動互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)及智能制造等等應(yīng)用的創(chuàng)新和發(fā)展，正在帶動經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正成為影響人們衣食住行各個(gè)方面的重要力量，改變著人們的習(xí)慣，為人們的生活帶來便捷，帶來生產(chǎn)，促進(jìn)人們向數(shù)字時(shí)代邁進(jìn)。同樣，社會的治理規(guī)則和關(guān)注的焦點(diǎn)也將相應(yīng)的發(fā)展調(diào)整與變化。

二、信息構(gòu)成重要的生產(chǎn)要素

不同的經(jīng)濟(jì)形式，生產(chǎn)要素和生產(chǎn)方式都各具不同的特點(diǎn)。在農(nóng)耕時(shí)代，土地是基本的生產(chǎn)要素;在工業(yè)社會時(shí)代，化石能源構(gòu)成基本的生產(chǎn)要素。在進(jìn)入數(shù)字時(shí)代，信息則扮演著重要的角色。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，各種資訊、事件、變化都是以信息的形式表現(xiàn)出來的。

（一）信息的定義

在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，信息可以表示為一切現(xiàn)實(shí)世界的各種事物，并將其轉(zhuǎn)換，使之適于存儲、傳輸和運(yùn)用的數(shù)據(jù)?；ヂ?lián)網(wǎng)是由計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)組成的，由于計(jì)算機(jī)是以“0”和“1”為單位進(jìn)行存儲各種資訊、數(shù)據(jù)等內(nèi)容;因此，信息也可以理解為：經(jīng)過“0”和“1”形式進(jìn)行數(shù)字化后，代表具象世界的音頻、視頻等等不同的字符組合。

（二）信息的價(jià)值

作為數(shù)字時(shí)代運(yùn)轉(zhuǎn)與聯(lián)結(jié)的基礎(chǔ)，信息是社會經(jīng)濟(jì)內(nèi)容的載體，也是數(shù)字時(shí)代的表達(dá)形式。與傳統(tǒng)社會的生產(chǎn)要素相比，信息具有數(shù)字性、抽象性、可存儲性和可傳遞性的特征。

信息的意義在于：一方面，它體現(xiàn)著人們的各種資訊，另一方面，它反映著社會經(jīng)濟(jì)交往的政治、經(jīng)濟(jì)關(guān)系。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，聯(lián)結(jié)起來的計(jì)算機(jī)數(shù)量增多，與此同時(shí)，接收終端也更加的豐富和發(fā)展，信息量也變得更加龐雜。對信息的保護(hù)具有重要的戰(zhàn)略意義。

三、信息安全概覽

信息安全指在承載信息的各種載體進(jìn)行信息傳遞時(shí)，都具備安全性、可靠性，能夠保障所傳遞的信息順暢、可靠、完整、持續(xù)且能夠避免外在因素的影響。[2]

（一）信息安全對信息傳輸效果的要求

根據(jù)信息安全的要求，信息傳遞要能夠做到不失真、不畸變且可獲得。由此可以看出，良好的信息傳遞需要使信息具有以下特征：

（1）完整性，即信息從發(fā)送端到接收端，能夠被完整的傳遞，不存在缺少或丟失，全部都能夠接收到。如圖1所示，傳輸鏈路通暢，信息能夠自發(fā)端傳遞到接收端。

（2）準(zhǔn)確性，即信息不會被改變，是可以全部接收的。如圖2所示，由于干擾的存在，導(dǎo)致傳輸過程信息無法準(zhǔn)確傳輸，而接收端接收的是干擾端所發(fā)送的信息。

（3）送達(dá)性，即信息確定能夠被接收端所接收。如圖3所示，信息在傳輸過程中存在干擾因素，導(dǎo)致需要傳遞的信息被干擾端截獲，無法進(jìn)行傳遞。

（4）保密性，即信息經(jīng)過路徑傳輸，其內(nèi)容能且僅能被發(fā)送端和接收端所知悉。如圖4所示，雖然信息能夠被正常傳輸，但由于保密性能不好，信息內(nèi)容已經(jīng)被干擾端所掌握。

基于信息安全的特征可以看，確保信息安全是綜合的體系，只有信息傳遞的任何環(huán)節(jié)都共同發(fā)揮作用，才能保證信息傳輸?shù)恼?、?zhǔn)確、有效，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的問題都會對信息安全造成一定的影響。

（二）對信息安全產(chǎn)生影響的因素[2]

信息安全對傳輸系統(tǒng)和信息都有較高的要求，既要求傳輸系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)良好，同時(shí)也需要信息自身具有較高的安全性。這樣才能對信息安全產(chǎn)生威脅的因素進(jìn)行防范。

1.傳輸系統(tǒng)為信息安全提供基礎(chǔ)

信息傳輸系統(tǒng)的脆弱性，在于硬件和軟件等設(shè)備在設(shè)計(jì)之時(shí)存在漏洞。硬件作為設(shè)備之間聯(lián)結(jié)的基礎(chǔ)，構(gòu)成設(shè)備的物理聯(lián)結(jié)，軟件的運(yùn)行提供技術(shù)環(huán)境。軟件作為人與設(shè)備交互的窗口，實(shí)現(xiàn)了信息的交換。硬件和軟件共同構(gòu)成信息傳輸系統(tǒng)。目前隨著軟件、應(yīng)用的增多及硬件傳輸設(shè)備的多元化，傳輸系統(tǒng)日趨復(fù)雜，增加更多的不確定性，為信息安全增添難度。僅靠傳輸系統(tǒng)的安全措施，仍然無法規(guī)范信息風(fēng)險(xiǎn)。只有采取更多的措施，進(jìn)行信息保護(hù)，才能為信息安全必要的保障。

2.信息是信息安全的必要條件

信息流動于傳輸系統(tǒng)的始終，提高信息的安全性，能夠避免傳輸系統(tǒng)漏洞帶來的潛在危險(xiǎn)，提高信息傳輸?shù)陌踩禂?shù)，確保信息傳送目的的實(shí)現(xiàn)。

四、加密技術(shù)提高信息安全度

加密技術(shù)作為古老又現(xiàn)代的領(lǐng)域，是為了提高信息的安全而采用的策略。[3]早在4000年前，古巴比倫就已采用了密碼技術(shù)。進(jìn)入現(xiàn)代社會以后，密碼學(xué)最初應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨著科技的發(fā)展逐漸進(jìn)入人們的視線，成為人們提高信息安全的措施。[4]經(jīng)過了漫長的發(fā)展歷程，加密技術(shù)按使用方式可以分為傳統(tǒng)加密技術(shù)和現(xiàn)代加密技術(shù)兩個(gè)階段。

（一）傳統(tǒng)加密技術(shù)階段

傳統(tǒng)的加密技術(shù)階段并沒有進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算，只是設(shè)計(jì)兩張表格，將字母在表格中的位置進(jìn)行調(diào)整進(jìn)行加密和解密。這就要求發(fā)送端和接收端在進(jìn)行信息傳輸?shù)淖畛蹙鸵辣砀裰凶帜傅膶?yīng)關(guān)系，通過表格找到相應(yīng)的信息。傳統(tǒng)的加密技術(shù)包括替換和移位兩種形式。

1.替換

替換是指將字母的順序重新編輯，發(fā)送端按編輯的字母發(fā)送信息，接收端收到信息后，根據(jù)解碼表格解出原有信息。如下表：信息表為信息的真實(shí)內(nèi)容，密碼對應(yīng)表提供加密、解密依據(jù)。發(fā)送端發(fā)送CODE這個(gè)單詞，則發(fā)送ityc字母;接收端接收到ityc字母，然后按照表格解出CODE這個(gè)單詞。

2.位移

位移方式與替換方式具有相似性。兩種方式都是需要在加密解密表格中將字母位置移動;與替換方式不同的是，位移方式是將字母表順序從前排位置移動后字母表尾部，未移動的字母順序向前移動。如下表：發(fā)送和接收端約定，將信息表中字母ah移動到字母表z后部，以i作為首字母代表原字母表A，其他字母接續(xù)如此移動。信息表為真實(shí)信息內(nèi)容，密碼對應(yīng)表為加密解密的依據(jù)。如果仍想收發(fā)CODE這個(gè)單詞，則發(fā)端發(fā)送kwlm，接收端收到kwlm，然后根據(jù)信息表解出CODE。

（二）現(xiàn)代的加密技術(shù)

現(xiàn)代社會需要傳輸?shù)男畔⒘看?、種類繁多且內(nèi)容復(fù)雜，傳統(tǒng)信息加密技術(shù)已難以滿足信息安全的需要，現(xiàn)代加密技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)代加密技術(shù)是對需要進(jìn)行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過算法進(jìn)行加密而確保信息安全。

1.對稱加密算法和非對稱加密算法

（1）對稱密碼算法是指通信的收發(fā)雙方使用相同密鑰的密碼，如DES算法。對稱密碼算法的優(yōu)點(diǎn)是只需要一個(gè)密碼即可，比較簡便;缺點(diǎn)則是信息安全性不高。

（2）非對稱密碼算法是指通信的收發(fā)雙方使用具有兩組密鑰的密碼，如RSA算法。一個(gè)作為公鑰對外公開，另一個(gè)作為私鑰不對外公開，用來進(jìn)行解密。盡管非對稱密碼算法需要使用兩個(gè)密碼增加了密碼的復(fù)雜性，但是它能夠有效的提高信息安全程度，獲得廣泛的好評。

2.RSA加密算法

作為非對稱加密技術(shù)的典型代表，RSA算法是目前非常流行、廣泛使用的加密技術(shù)。

（1）RSA算法名稱由來。RSA是于1978年由同在麻省理工學(xué)院工作的羅恩·李維斯特（Ron Rivest）、阿迪·薩米爾（Adi Shamir）和羅納德·阿德曼（Leonard Adleman）共同提出的。RSA算法是以他們?nèi)诵帐闲帐祥_頭字母組合在一起命名的。

（2）RSA算法。RSA的保密原理是基于大整數(shù)分解，[5]采用大素?cái)?shù)（大于100的素?cái)?shù)）進(jìn)行計(jì)算。由于目前這對數(shù)學(xué)家仍是個(gè)難題，尚無法破解，因此使得RSA算法的安全性得到了保障。

（3）RSA算法特點(diǎn)。RSA算法的優(yōu)點(diǎn)是保密性好，安全可靠;而它的不足則是由于算法數(shù)據(jù)量大，使得運(yùn)算時(shí)間長，效率低。因此RSA算法更適合應(yīng)用于小信息量的數(shù)據(jù)保護(hù)。采用配合其他算法共同使用的方式進(jìn)行信息保護(hù)，能夠提高信息保護(hù)的性能和效率。

五、結(jié)論

科技的進(jìn)展使人們充分享受便利，同時(shí)也使人們越來越受到科技的影響。在數(shù)字時(shí)代，信息是構(gòu)成新時(shí)代的基礎(chǔ)，為社會的繁榮和發(fā)展提供力量。作為交流的媒介和資訊的載體，信息安全成為日趨重要的議題。隨著網(wǎng)絡(luò)特別是移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，連接終端數(shù)量遞增。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也越來越普及，這使得每時(shí)每刻都要大量的信息在傳遞，信息安全就面臨著更大的壓力。加強(qiáng)信息保護(hù)應(yīng)該從傳輸系統(tǒng)和信息自身兩方面雙管齊下。既要加強(qiáng)各種信息系統(tǒng)的安全性，又要加強(qiáng)信息的安全性。

RSA加密算法作為非對稱加密算法，能夠提高信息安全性，為數(shù)字時(shí)代的發(fā)展提供可靠的保障。由于其運(yùn)算量大，存在效率低的不足，配合其他加密算法共同使用，能夠使信息保護(hù)的措施會更加先進(jìn)和完善。

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作者簡介：第一作者張華（1980），女，北京人，中級工程師，碩士，研究方向：衛(wèi)星通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。