數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)安全中的運(yùn)用

高龍龍 李文龍 馬軻軒 武心怡

摘要：數(shù)據(jù)加密技術(shù)劃分為兩種類型，一種是對(duì)稱加密技術(shù)，另一種則是非對(duì)稱加密技術(shù)。但無(wú)論如何，新的算法和技術(shù)手段的應(yīng)用目的是為了保障數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性，通過技術(shù)手段將密文轉(zhuǎn)換為可以理解的明文。數(shù)據(jù)加密技術(shù)的出現(xiàn)，讓信息保護(hù)工作可以真正落實(shí)到位，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中傳輸?shù)谋Ｃ堋?/p>

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)加密技術(shù);計(jì)算機(jī)安全;運(yùn)用

1數(shù)據(jù)加密技術(shù)原理和技術(shù)方法

1.1數(shù)據(jù)加密技術(shù)原理

將原始且未經(jīng)過修改的信息稱為明文，將經(jīng)過信息處理后的信息稱為密文，則從明文到密文的過程就是我們所說(shuō)的數(shù)據(jù)加密過程。通常情況下，要達(dá)成這一目標(biāo)需要通過相應(yīng)算法的支持而完成。反之，從密文到明文的恢復(fù)過程就是解密過程，也是需要通過解密算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。發(fā)送方將明文轉(zhuǎn)換為密文發(fā)送給接收方，接收方經(jīng)過解密將密文再轉(zhuǎn)換為明文，然后將解密后的明文再次加密發(fā)回給發(fā)送方，以此為基礎(chǔ)形成循環(huán)。在加密時(shí)我們使用的加密密鑰會(huì)在空間內(nèi)隨機(jī)選擇，如果只用一個(gè)密鑰，這一過程就是使用密鑰的對(duì)稱加密技術(shù)。

1.2數(shù)據(jù)加密技術(shù)方法

1.2.1鏈路加密措施

鏈路加密措施即在線加密方法，通過提供一個(gè)安全的鏈路來(lái)保障節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸具備安全性和保密性。因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸之前我們會(huì)對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，然后再進(jìn)行傳輸，如此反復(fù)讓數(shù)據(jù)達(dá)到最終的接收點(diǎn)。在這一過程中涉及大量的鏈路節(jié)點(diǎn)傳輸，而數(shù)據(jù)信息和理由信息都是以密文的形式傳遞，在安全性上更加突出。

1.2.2節(jié)點(diǎn)加密措施

節(jié)點(diǎn)加密和鏈路加密在技術(shù)原理上比較接近，都是為安全性而采取的技術(shù)手段，即在鏈路上對(duì)數(shù)據(jù)安全進(jìn)行管理。但鏈路加密本身存在著一些缺陷，即中間節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是以明文的形式存在的，這可能會(huì)由此泄漏關(guān)鍵的信息內(nèi)容。我們可以考慮使用不同類型的密鑰對(duì)其進(jìn)行加密，不過節(jié)點(diǎn)加密環(huán)節(jié)路由信息是明文，同樣有受到攻擊的風(fēng)險(xiǎn)，采取節(jié)點(diǎn)加密措施和鏈路加密措施共同配合的方法也現(xiàn)實(shí)存在。

1.2.3端對(duì)端加密措施

這種加密方式從數(shù)據(jù)源端直到目的端，整個(gè)傳輸過程的數(shù)據(jù)都是以保密狀態(tài)存在，以密文的方式進(jìn)行傳輸，即便路由信息出現(xiàn)變化也不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)被泄漏甚至被破壞。另外，端對(duì)端加密措施只是對(duì)我數(shù)據(jù)信息的加密，不是對(duì)路徑信息進(jìn)行加密，與前兩種加密技術(shù)相比，成本消耗也比較低，在一些小型個(gè)人用戶當(dāng)中應(yīng)用得比較廣泛。但無(wú)論如何，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)都會(huì)有一部分信息未經(jīng)過處理的現(xiàn)象，因此還需要進(jìn)行后續(xù)的技術(shù)處理。

2加密算法

2.1DES算法

DES算法即數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，是一種對(duì)稱式加密算法，在對(duì)明文展開加密管理之前會(huì)將所有的明文進(jìn)行劃分，讓每個(gè)組的長(zhǎng)度為64位，之后再對(duì)每一組的二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，最終得到一組64位長(zhǎng)的密文，將每組的密文拼接之后得到最終的密文。這里會(huì)涉及幾個(gè)方面的內(nèi)容，一是吹了的數(shù)據(jù)信息，二是根據(jù)算法而挑選的密鑰類型，三是運(yùn)行階段mode。工作模式為加密狀態(tài)時(shí)可以利用實(shí)現(xiàn)設(shè)定的密鑰對(duì)明文進(jìn)行處理，將其生成密文并進(jìn)行輸出;反之在工作狀態(tài)為解密模式時(shí)可以對(duì)設(shè)定好的密鑰進(jìn)行技術(shù)處理，產(chǎn)生正確信息并進(jìn)行輸出，數(shù)據(jù)在最終發(fā)送之前可以利用DES算法進(jìn)行加密，將加密完成的信息傳輸至需要的位置。

2.2RSA算法

RSA算法擁有雙鑰，是典型的非對(duì)稱密碼體制。RSA算法會(huì)先生成一個(gè)包含公開密鑰和私有密鑰的密鑰對(duì)，前者是所有人都可以公開得到的密鑰類型，后者則是私有的，僅僅屬于發(fā)布者的密鑰，得到密鑰也無(wú)法計(jì)算出私鑰，在一定程度上保障了數(shù)據(jù)的安全性，且RSA密鑰長(zhǎng)度一般較長(zhǎng)，可靠性良好，將其設(shè)置為1024位較為常見。從技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)看，RSA算法簡(jiǎn)單易操作，不僅可以用于加密，在數(shù)字簽名方面也可以發(fā)揮穩(wěn)定的效果，截至目前具有非常穩(wěn)定的安全性。但是我們要考慮到密鑰長(zhǎng)度過長(zhǎng)對(duì)于文件的影響，因而在一般情況下RSA會(huì)被作為小型文件的加密措施。

2.3MD5算法

MD5算法的作用是為了保障信息和資料的穩(wěn)定傳送，例如我們生成文檔信息后再生成MD5數(shù)值，如果下載者并不確定文件內(nèi)容就可以先用MD5進(jìn)行驗(yàn)證，在數(shù)值一致時(shí)說(shuō)明文件是安全的。MD5算法具有不可逆性，將字節(jié)串轉(zhuǎn)換為整數(shù)之后，即便密文信息和加密算法被公開，也無(wú)法將其轉(zhuǎn)變?yōu)樵械臄?shù)據(jù)類型，其對(duì)輸入信息的長(zhǎng)度也沒有明顯要求，最重要的一點(diǎn)是信息不會(huì)被額外竊取。

3文件加密系統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)整體架構(gòu)

文件加密系統(tǒng)的服務(wù)器以多線程技術(shù)進(jìn)行，這樣一來(lái)每個(gè)用戶都可以完成解密過程。如果要提升工作效率，可以將系統(tǒng)劃分為不同類型的程序模塊（服務(wù)器端管理程序、通信程序、客戶端應(yīng)用程序）。管理應(yīng)用程序負(fù)責(zé)的是用戶數(shù)據(jù)庫(kù)和文件管理等，通信應(yīng)用程序負(fù)責(zé)共享數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理，客戶端應(yīng)用程序完成文件解密等功能。

3.2管理服務(wù)器應(yīng)用程序

在這一程序當(dāng)中打包加密模塊作為系統(tǒng)的核心模塊，其主要作用在于利用AES算法對(duì)文件加密操作，然后將文件ID與密文信息按照一定的順序?qū)懭牒笞尶蛻舳讼螺d。AES加密算法本質(zhì)上是分組算法，所以在加密環(huán)節(jié)會(huì)以16字節(jié)單分塊加密，系統(tǒng)在加密的同時(shí)會(huì)使用CBC分組鏈接模式對(duì)字節(jié)塊展開處理，加密后的密文分組依賴于所有以前的數(shù)據(jù)分組，特別是在加密同一個(gè)文件之時(shí)得到的密文是“無(wú)規(guī)律”的，破譯難度更大。

3.3通信服務(wù)器應(yīng)用程序

通信服務(wù)器應(yīng)用程序會(huì)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的主要功能，包括加密文件密碼的安全傳送功能。客戶端與服務(wù)器之間的應(yīng)用協(xié)調(diào)工作過程為先接收客戶端請(qǐng)求信息，然后在提取用戶、文件信息時(shí)對(duì)用戶身份的合法性進(jìn)行判斷（例如用戶是否有閱讀文件權(quán)限）。如果身份合法，滿足條件，則將公鑰加密文件密碼發(fā)送給客戶端。通信服務(wù)器并不需要操作界面，因此可以直接設(shè)計(jì)為無(wú)界面進(jìn)程，其只具有判斷合法用戶并發(fā)送文件密碼的功能。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，數(shù)據(jù)加密技術(shù)的作用顯著，在數(shù)據(jù)內(nèi)容的保密性和安全性方面可以發(fā)揮穩(wěn)定功能。本次研究也對(duì)當(dāng)前的數(shù)據(jù)加密技術(shù)進(jìn)行了研究分析，然后圍繞不同類型的算法進(jìn)行了說(shuō)明。在今后的工作實(shí)踐當(dāng)中，還應(yīng)對(duì)基于算法展開系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，最大化地保障數(shù)據(jù)傳輸過程時(shí)的性能。

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