基于當前信息安全與數學科學研究

鄒易鑫

摘 要：隨著時代的進步與發展，我們的生活中離不開科學技術提供的支持，當前處于大數據時代，數據的丟失以及損壞對個人信息與財產的安全性有很大的威脅，甚至一些信息的泄露對整個國家的存亡都有一定的影響，做好信息安全的保障，是實現大數據時代穩定發展的重要工作。當前信息安全應該得到社會上的重點關注，加強信息的管理與安全措施，需要從多方面進行入手，改善數據存儲和信息保密的結構方式，使得信息化建設全面發展。本文基于當前信息安全問題應用數學科學方面的研究進行一定的結合分析，研究二者之間存在的關系及影響意義，提出參考建議。

關鍵詞：信息安全；數學科學；密碼算法；科學研究

一、密碼的算法分析

由于信息安全需要管理人員設置密碼程序便于管理和防范，密碼的算法就是保障信息安全中非常重要的一個組成部分。密碼算法一般來說是用來表示一個用于加密、一個用于解密的函數關系式。在密碼中，這二者分別受到兩種密鑰的管理，加密密鑰用于管理加密的算法，解密密鑰用來管理解密的算法。密鑰其中含有非常大的存儲空間，也可以稱之為密鑰的取值范圍。密碼系統則是算法和明文、密鑰組成的一個較為完整的體系，在這個體系中需要較為完好的保密措施，確保其結構和內容不被泄漏。

如果一種密碼的使用范圍在不斷地發生變化，其使用人群也有很大的變化，密碼就不能被這樣的人群所使用了，否則會逐漸喪失其保密性，引發信息安全問題。如果一個用戶不再使用這一密碼時，使用這一體制的密碼用戶需重新設置密碼算法，較為繁瑣。在當前的科技水平角度來看，算法的運行成本并不低廉，需要耗費各方面的資源，所以算法的有效利用是提高算法運行成果的重要方式。算法的成本相對較高，運用密碼則可以減少這種運行成本，加強運行的執行力。

密鑰的算法分為兩種，一種是對稱密碼，也可以稱其為傳統密碼。這種對稱密碼的密鑰能夠由一定的解決辦法分析出來，結構模式化，密鑰之間相互對應。另一種密鑰算法是非對稱算法，這一種密鑰算法和之前一種不同，其密鑰之間相互不對應，不能通過得知解密密碼或加密密碼中的一種推算出來另一種。但密鑰算法都是有辦法找到破解方式的，相對來說一個結構和內容較好的密鑰較難破解，而設計中設計師需要找到更為靈活的密鑰設置方式，加強密鑰的結構，從數學角度出發尋找更為合理的方式。

二、密碼與數學之間的關系

眾所周知，數學分為較多的分支學科，例如代數學、分析數學、幾何數學等等，這些數學與電腦技術之間也存在一些聯系，例如計算代數、量子計算等等需要通過計算機技術的輔助來減少計算量，精確計算結果達到較為精準的數學答案。數學在電子科技中也有應用，就如同本文中講述的信息安全密鑰的編寫就要利用到一些數學知識與計算方式。總體來說，這二者之間相互促進、相互作用，二者在發展中都離不開對方的幫助。下面通過幾個較為典型的案例，簡單對二者之間的幾種關系進行分析。

三、序列密碼與數學之間的關系

序列密碼是密碼中非常重要的一種單鑰密碼，屬于前文中的對稱密碼，其密鑰之間相互對應，求解其中一個需要另外一個密鑰即可得出。其進行加密的主要中心是先進行偽裝，創造出來一個密鑰序列，作為一種迷惑機制。這種迷惑機制在密鑰的設置中運用的非常廣泛，居多的序列密碼進行加密時都是經過此列設計完成。

序列密碼的編寫中需要注意的是其中的順序結構，數學科學中有較為完整的對應形式，編寫者根據數學基礎對其進行序列編寫，減少密鑰編寫中的誤差。

四、密鑰管理與數學

現今的科學技術高速發展的時代，密碼的管理問題問題越來越多，由于科技手段的提升，密鑰的加密性能和防破解機制逐漸趨于完善，但仍然不能避免起重要一定的漏洞和缺陷，使得破解者找到機會有機可乘，進而將密碼破解，特備是較為重要的密鑰管理中，需要注意的事項居多，管理起來也有一定的難度。當然，如果密鑰使用者總是更換密鑰，其安全性能在很大程度上得到提升，但由于現實中使用者對密鑰的更換頻率較低，所以提升密鑰的加密和防破解性能才是保障用戶使用的重要方法。密鑰管理包含密鑰的生成、儲存、傳輸、使用、更新、銷毀等等內容，管理中需要進行的步驟較多，本文中僅對怎樣增加密鑰的儲存效果進行分析。

密鑰共享是一種保障其安全性和存儲的重要方法，將密鑰分為幾段掌握在幾個人手中，只有這幾個人都將密鑰片段交出時才能得到問政的密鑰，就算不慎丟失其中一部分也不會對其安全性造成較大的影響。這樣的方式就好比是數學中的集合概念，各密鑰片段分別是整個的子集，而整個密鑰則是包含這些密鑰片段子集的整體集合。這樣的方式可以設置一個密鑰共享的限制，主要限制其管理中的最大管理限度。例如，由30個字符構成的密鑰系統中，最大權限管理部分應該不超過15個，這就代表密鑰系統中其中的15個不能確保其是否在安全范圍內。為了防止密鑰的泄露或掌握密鑰者的反叛，管理者需要對其加以限制，規定每一個不確定部分的掌握數量不超過一定數額，減少密鑰大部分丟失的可能性，增加密鑰的可信度與完整性。

五、結語

密鑰作為一個信息管理中不可缺少的實用性工具，需要完善其整體構建機制和管理方法。數學科學思想在密鑰的共享和密鑰的安全性保障上的作用較大，是其設計和管理的基礎，數學學者進行密鑰研究也在不斷地推動信息安全的提升和新的管理模型建立，更為復雜的數學計算方法可能會在未來研究出更加有效地密鑰系統，將密鑰的共享性得以完善，提升其綜合性能，保障其使用者的信息安全，減少社會上的詐騙、信息偷竊等行為，建立良好的網絡體系。

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