數據加密技術在計算機安全中的應用

文/劉博

數據加密技術在計算機安全中的應用

文/劉博

隨著科學技術的發展，計算機和互聯網技術取得了前所未有的發展，應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，為了保護計算機中的重要信息，提出了對計算機進行加密的技術，以此來防止黑客和病毒的入侵，達到保護信息的目的。信息加密技術一經提出就引起了人們的關注，并且獲得了不少成果，數據加密技術就是其中一項安全性能較好的加密技術。本文主要對數據加密技術進行研究，探討其在計算機安全中的應用，分為闡述數據加密的相關概念、分析目前計算機的主要安全隱患和數據加密系統在計算機安全中的具體應用三個方面，希望為數據加密技術更好的應用到計算機安全中提供理論依據。

數據加密 計算機安全 隱患 應用

在當前計算機技術的高度發展背景下，網絡技術作為一個重要的信息通信媒介，應用的范圍越來越廣，因為網絡環境具有開放性和共享性的特征，不可避免的就存在網絡安全問題，為了保護計算機中的數據信息，數據加密技術的出現和發展就成為了一種必然趨勢，面對種類各異的網絡安全威脅，如果沒有一定的保護措施，網絡安全出現問題將會嚴重影響人們的工作和生活，計算機加密技術就成為了保護計算機數據信息完全的主要手段，設計者針對計算機進行全面的提升，在數據傳輸上，保證數據的完整性，通常采用的加密技術主要是置換加密法和對稱加密法。隨著計算機的發展，加密技術也在不斷完善，數據加密技術應運而生，在保護計算機數據信息上有著更可靠的作用。

1 數據加密技術的相關概述

數據加密技術的原理是運用已有的密碼算法把重要信息或數據轉換成具有密匙的信息設置，通過密匙來保護計算機中的文件和數據信息。伴隨著科技的進步，數據加密技術也在不斷完善，目前應用最為廣泛的數據加密技術就是節點加密、鏈路加密和端口加密。在各個行業中，金融行業是使用數據加密技術最為廣泛的行業。

數據加密技術分為兩種，一種是對稱加密技術，另一種是非對稱加密技術。對稱加密技術和人們的生活聯系比較密切，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。對于二元數據的加密通常使用DES數據加密方式，DES數據加密方式是通過對64位數據進行分組并設置相應的密碼。在對稱加密技術的使用時，接受方和發送方在整個過程中都要進行解密和加密，有一個共同使用的密匙，密匙只要沒有丟失，數據就會受到保護。在非對稱加密技術中，因其特征又被稱為公匙加密，不同于對稱加密，進行數據通信的雙方同時進行加密和解密工作，其中不對稱密匙分為公開密匙和私有密匙兩類。當前技術的發展還不足以通過公匙推算出私匙，所以相關數據信息是比較安全的。

2 造成網絡隱患的主要因素

2.1 計算機系統自身存在的安全隱患

隨著科學技術的發展，計算機迅速普及到人們的日常生活中，而使計算機能夠正常運行就需要操作系統，目前世界上已有的操作系統主要有Windows系統!蘋果的 Mac系統和Lin-ux系統.其中Windows系統占據了百分之九十的計算機系統。

互聯網科技的發展改變了人們的生產和生活方式，網絡金融業務越來越普及，與人們的個人利益關系密切，黑客通過侵入網絡系統來盜取人們的資產。因為Windows系統的普及，黑客們專門研究如何攻破Windows系統，針對Windows系統研發專門的病毒，通過病毒入侵來盜取計算機用戶的財產和其它信息。

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

2.2 互聯網給計算機帶來的安全隱患

近些年互聯網科技發展十分迅速，人們的日常生活和工作已經離不開互聯網了，互聯網改變了人們的生活方式，從政府機關到企業和個人家庭，都在應用互聯網。互聯網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。互聯網連接著非常多的計算機用戶，黑客通過攻克一個計算機用戶，就可以設計出攻破其它用戶的計算機病毒。歷史上重大的計算機安全事件都是通過互聯網造成的。

2.3 數據庫系統的安全隱患

企事業單位在使用互聯網的時候都會儲存數量眾多的資料，為了管理這些資料，通常會建立自己的數據庫，雖然數據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，一旦黑客突破了數據庫的保護，就會盜取企業大量的資料，這對企業來說無疑是巨大的損失，并且是十分危險的，除了會造成經濟損失外，另外像阿里巴巴、京東等這樣的電商數據庫被攻擊后，還會丟失很多的用戶資料，給用戶帶來重大損失。

3 數據加密技術在計算機安全中的應用

3.1 在網絡數據庫中的應用

Windows NT和Unix系統是沒有加密的計算機網絡系統，這兩種系統安全技術較低，很容易受到不同程度的攻擊。為了保護網絡數據庫的安全，就需要應用數據加密技術，在計算機數據庫中，數據加密技術通過方位權限或者秘匙口令來獲得加密技術，主要用來防止計算機受到來自網絡病毒的攻擊。在使用計算機的過程中，數據加密技術可以很好的保障計算機信息數據傳輸的安全，但是目前流行的數字簽證還沒有辦法解決。在應用數據加密技術的同時，還要對機密和重要文件進行人工檢查，確保文件保密性。

3.2 在電子商務中的應用

網絡的發展，使電子商務走進人們的生活，改變了人們的消費方式，電子商務不僅促進了社會的發展，還幫助我國企業走向國際。在電子商務發展的同時，網絡安全問題也突顯了出來，一旦丟失信息，不僅會對企業造成損失，還會影響到用戶的財產信息安全，所以將數據加密技術應用到電子商務領域很有必要。目前，電子商務主要通過采用SSL和SET安全協議來保護計算機系統的安全，通過數字簽證和數字簽名來進行計算機加密，從而提高電子商務的安全性。

3.3 在虛擬專用網絡中的應用

虛擬專用網絡在企事業單位中應用的較多，多數企事業單位都有自己的局域網。在不同地區的部門，想要進行數據共享就需要通過專用線路來連接局域網，核心技術主要是以VPN的應用價值，加密方式主要是用密文的方式來連接互聯，一旦密文達到謎底的VPN。在虛擬網絡中，密文的傳輸還取決于自動解密的方式。目前，數字簽證是企事業單位應用最廣泛的，在數據簽名技術中，簽名技術是一種比較高級的方式。加密技術被應用在私用領域和公用領域兩個方面，上文對其具體技術進行了詳細的介紹。在公安系統中，對于簽證技術的應用要多于在企業中的應用，在這里我們主要對簽證技術的算法結構進行具體的分析。

4 計算機數據加密技術算法結構分析

AES算法采用的是對稱的多為密匙，在目前的技術下，最常見的是128位和192為的密匙，某些企業中還擁有256位的，雖然位數不同，但是都用128字節進行分組和解密。在AES秘匙中，主要采用的是相同的數據解密秘匙，通過循環的結構來實現迭代加密，在循環過程中，對數據進行重復替換和置換輸入。其加密過程是利用一個128字節的方陣分組，將其復制到狀態數組，加密每進行一次或者加密技術每增加一步，都會改變加密的數據信息，這樣動態的加密增大了解密的難度，并且生成的狀態數組還會被復制成為輸出矩陣。在128字節的方陣中，密匙通常呈4個字節、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，通過逐一替換來進行字節替換，在輸出列上分別選擇了四個高位代表行業和低位代表行值，產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律性，完成了循環位移后，就會顯現加密方法，將AES加密順位位移定位到4個字節和4的倍數個字節上，在不同行，倍數的數值也不盡相同，以此來保證輸出的準確性。

之后就要對算法結構進行列混合。單純通過順位位移的方式還不足以滿足對全部網絡攻擊的預防和處理，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，將其合并為有限域的某一個多項式，并通過多項式進行乘計算。在交換的過程中輸出位和輸入位是有一定聯系的，數置換的手段是一樣的。對于應用最廣泛的函數加密秘匙來說，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，在經過上述幾個步驟之后，就會產生許多秘匙組，想要得到需要的秘匙，就要對原始矩陣進行運算。加密秘匙的難度也分為好幾個等級，很多企事業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，因此被廣泛應用于銀行等對安全要求較高的行業中。

5 結論

計算機技術的更新對網絡發展提供了大量的機會，在帶來豐富的網絡體驗的同時，也產生了一些不可忽視的網絡安全問題，因此通過數據加密技術的發展，將數據加密技術應用到社會生活中，保障網絡信息安全，降低網絡風險。

[1]范秋生.數據加密技術在計算機安全中的應用[J].煤炭技術,2013,32(07)：171-172.

[2]劉宇平.數據加密技術在計算機安全中的應用分析[J].信息通信,2012(02)：160-161.

[3]黃慶榕.試論數據加密技術在計算機安全中的應用[J].數字技術與應用,2015(11)：212.

作者單位 河南檢察職業學院基礎部 河南省新鄭市451191

劉博（1983-），女，河南省陜縣人。碩士學位（南開大學 軟件工程領域工程碩士）。助教。研究方向為計算機科學與技術、計算機基礎教學研究。