關(guān)于網(wǎng)絡(luò)信息安全中DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)的研究

李中豪 成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司

前言：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等一系列信息技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域的管理工作中，隨之而來(lái)的網(wǎng)絡(luò)信息安全問(wèn)題逐漸引起各界的廣泛關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展是建立在信息數(shù)據(jù)的傳播以及云存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)上，由于網(wǎng)絡(luò)傳輸本身具有一定的開(kāi)放性和網(wǎng)絡(luò)自組織性，會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的發(fā)生幾率，所以數(shù)據(jù)加密技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值逐漸凸顯出來(lái)。

1 網(wǎng)絡(luò)信息安全中DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)的研究現(xiàn)狀

DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)屬于對(duì)稱加密算法中的一種，主要是指加密與解密使用同一種密鑰，而密鑰既可以被用于數(shù)據(jù)加密也可以被用于解密，DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)也是當(dāng)前數(shù)據(jù)加密算法中最為常見(jiàn)的一種類型。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)以及借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)傳輸通信。與傳統(tǒng)的光纖傳輸和有限傳輸方式相比，利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞骄哂懈颖憬荨⒊杀靖鸵约安僮骱?jiǎn)單等一系列應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是由于網(wǎng)絡(luò)自身具有一定的開(kāi)放性特征，在很大程度上使得網(wǎng)絡(luò)信息的安全問(wèn)題日益嚴(yán)峻，對(duì)于用戶的信息安全造成嚴(yán)重的影響。在這種情況下，為了保證網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)陌踩嵘W(wǎng)絡(luò)信息的整體安全性，就需要對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行必要的加密操作。DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)信息安全中的運(yùn)用，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息安全協(xié)議設(shè)計(jì)的方式，利用算數(shù)編碼構(gòu)造數(shù)字證書，從而大大提升網(wǎng)絡(luò)信息安全中數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄阅堋?/p>

2 網(wǎng)絡(luò)信息安全中DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)的算法原理

2.1 DES算法的基本思想

DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)中DES算法需要對(duì)64位明文展開(kāi)分組計(jì)算。首先，需要通過(guò)初始置換的方式，將明文分為左半部分（L0）以及右半部分（R0），其中每部分的長(zhǎng)度均為32位；其次，將右半部分（R0）與子密鑰K1進(jìn)行F函數(shù)運(yùn)算，同時(shí)輸出32位序列，并且通過(guò)左半部分（L0）與32位序列進(jìn)行的異或操作，以此得到R1；最后，重復(fù)上述操作16輪運(yùn)算之后，再將右半部分（R0）與左半部分（L0）序列進(jìn)行合并，然后對(duì)其進(jìn)行初始置換的逆置換操作，以此來(lái)完成對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)的加密。除此之外，為了實(shí)現(xiàn)DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)信息安全中的加密改進(jìn)行為，大多數(shù)時(shí)候還需要構(gòu)建Turbo模型，利用Gram-Schmidt正交化向量量化的方法，配合三次重傳機(jī)制產(chǎn)生的密文序列，以驅(qū)動(dòng)——響應(yīng)式混沌模型來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化序列密碼的安全性。

2.2 DES算法中子密鑰的生成

網(wǎng)絡(luò)信息安全中DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)子密鑰的產(chǎn)生假如將64位密鑰進(jìn)行置換操作，則不需要考慮到每一字節(jié)的第8位，這時(shí)DES密鑰便會(huì)由最開(kāi)始的64位減少到56位。將這56位密鑰分為兩個(gè)部分，其中前28位密鑰設(shè)為C0，剩余28位密鑰可以設(shè)為D0，并且C0=K57K49K41……K52K44K36，D0=K63K55K47……K20K12K4。此外，按照DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)的算法程序，結(jié)合實(shí)際的算法輪數(shù)，Ci與Di經(jīng)過(guò)LSi循環(huán)并向左分別移動(dòng)1位或者2位，16次循環(huán)左移的位數(shù)需要遵循的構(gòu)規(guī)則如下：循環(huán)左移位數(shù)1、1、2、2、2、2、2、2、1、2、2、2、2、2、2、1。通過(guò)16位循環(huán)左移之后獲得的Ci與Di在經(jīng)過(guò)壓縮置換操作之后，便可以生成DES數(shù)據(jù)加密中的子密鑰Ki（i=1、2、3、4……15、16）。在整個(gè)DES數(shù)據(jù)加密子密鑰生成過(guò)程中，壓縮置換操作也稱為置換選擇，位數(shù)只要是指從56位密鑰中選擇的48位密鑰。比如：當(dāng)處于第33位位置的密鑰在輸出過(guò)程中被置換到第35位密鑰的位置上，則處于第18位位置上的密鑰被略去了。

3 網(wǎng)絡(luò)信息安全中DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)的算法優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 前向糾錯(cuò)編碼設(shè)計(jì)

DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)本身的數(shù)據(jù)組合結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以在網(wǎng)絡(luò)信息安全中大多采用整數(shù)線性組合方案的形式。通過(guò)建立一個(gè)單項(xiàng)函數(shù)來(lái)完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)加密任務(wù)。由于傳統(tǒng)的加密密鑰本身是一組線性無(wú)關(guān)向量的整數(shù)線性組合，所以會(huì)在很大程度上加大DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)的應(yīng)用難度，導(dǎo)致DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)的攻擊性能相對(duì)較弱。對(duì)此，為了進(jìn)一步強(qiáng)化DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)信息安全中的應(yīng)用效果，需要對(duì)DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)中的算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中前向糾錯(cuò)編碼設(shè)計(jì)可以是DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)算法優(yōu)化中的基礎(chǔ)，主要建立在DES數(shù)據(jù)Turbo碼模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。本文所提到的DES數(shù)據(jù)公鑰加密技術(shù)，在前向糾錯(cuò)編碼的基礎(chǔ)上對(duì)密文序列進(jìn)行前向糾錯(cuò)編碼設(shè)計(jì)。同時(shí)借助對(duì)解密數(shù)據(jù)在授權(quán)中心的密鑰差異性，對(duì)信源參數(shù)進(jìn)行保存，并通過(guò)隱私保護(hù)中的密鑰生成信道特征對(duì)密鑰的各態(tài)歷經(jīng)荷載展開(kāi)計(jì)算。

3.2 DES數(shù)據(jù)公鑰加密方案設(shè)計(jì)

DES數(shù)據(jù)公鑰加密方案的設(shè)計(jì)需要根據(jù)差分演化方式對(duì)頻數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)利用Turbo編碼數(shù)據(jù)分組的方法，假設(shè)（a0,a1,a2,a3,a4,……,am）是密文C中需要進(jìn)行恢復(fù)的消息，而DES數(shù)據(jù)的Turbo編碼數(shù)據(jù)的分布特征向量X1i,b與X11i,b，頻數(shù)檢驗(yàn)的過(guò)程描述如下：首先，在物理層輸入DES數(shù)據(jù)標(biāo)簽索引位置，其中Xi,b=Xi,b-i,b（1≤ i≤）；其次，在前向糾錯(cuò)方案下，X1=X1-1（1≤i小于等于）；最后，根據(jù)差分演化方法展開(kāi)i,bi,bi,b的頻數(shù)檢驗(yàn)，可以借助二進(jìn)制編碼的方式來(lái)獲得數(shù)據(jù)加密密鑰的結(jié)構(gòu)目標(biāo)函數(shù)，即：X=（X1,X2，X3，X4……Xm）X。

差分演化的變異操作抽象如下：y=（fx）=（f（1x）,f2（x）,f3（x）……fn（x））Y。其中x代表標(biāo)準(zhǔn)的頻數(shù)檢驗(yàn)向量，X則為游程檢驗(yàn)函數(shù)，y代表游程總數(shù)，Y代表目標(biāo)空間。

3.3 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析主要是為了對(duì)DES數(shù)據(jù)加密中算法的加密性能進(jìn)行測(cè)試，仿真實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)Matlab仿真軟件編程設(shè)計(jì)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中仿真實(shí)驗(yàn)的硬件環(huán)境如下：CPU Inter Pentium 4，PC機(jī)內(nèi)存為2.0GHz，數(shù)據(jù)的采樣頻率保持在1.954Hz,生成的Turbo碼的間隔是100Hz。通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)加密仿真環(huán)境以及參數(shù)的設(shè)定展開(kāi)數(shù)據(jù)加密，其中給出的原始數(shù)據(jù)DES數(shù)據(jù)序列描述為主要有DES數(shù)據(jù)序列1、DES數(shù)據(jù)序列2、輸出序列密碼1以及輸出序列密碼2幾種。在充分明確上述輸入數(shù)據(jù)與輸出密碼序列之后，可以通過(guò)對(duì)兩者的對(duì)比，對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。這種情況下輸出的密碼具有更高的置亂性，有利于進(jìn)一步提高DES數(shù)據(jù)加密中明文的攻擊性能。科學(xué)的仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不僅可以更好的滿足頻數(shù)檢驗(yàn)的實(shí)際需求，還可以最大程度的提升DES數(shù)據(jù)加密的加密性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)信息安全管理中的應(yīng)用，對(duì)于提高網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩园l(fā)揮著不可忽視的重要作用。在實(shí)際的DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，可以結(jié)合DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)的基本特點(diǎn)，從前向糾錯(cuò)編碼設(shè)計(jì)、DES數(shù)據(jù)公鑰加密方案設(shè)計(jì)以及仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析幾個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，以此來(lái)對(duì)DES數(shù)據(jù)加密技術(shù)的算法設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)某掷m(xù)穩(wěn)定發(fā)展。