計算機網絡信息安全建設過程中數據加密技術的應用分析

張文寶

［摘 要］在計算機網絡應用當中，數據信息安全建設至關重要，如何切實提升計算機網絡信息安全水平是信息時代背景下計算機行業關注的重點課題。基于此，文章對計算機網絡信息安全建設過程中數據加密技術的應用進行深入分析，總結當前計算機網絡常見的信息安全問題，并對常用的數據加密技術進行詳細分析，以期為提升我國計算機網絡信息安全維護質量提供參考。

［關鍵詞］計算機；網絡信息安全；數據加密技術；應用

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2023.21.046

［中圖分類號］TP309 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1673-0194（2023）21-0154-04

0? ? ?引 言

21世紀是信息技術的時代，各種先進的計算機技術層出不窮，并且短時間內被不斷改進和創新，在現代社會發展過程中扮演著十分重要的角色。在信息技術飛速發展的環境中，計算機網絡技術逐漸成為每個人、每個組織和每個國家不可或缺的技術應用之一。計算機網絡通信具備廣泛的傳播性與很強的時效性，其多種多樣的通信方式改變了人們的生活和工作方式，為人們提供了極大的便利，推動了互聯網時代的到來。然而，計算機網絡在實際應用的過程中，往往會受到各種因素的影響，導致其存在不安全、不穩定的問題。這種網絡安全風險不但能夠影響個人的隱私安全，甚至能夠威脅到公司和國家的機密，因此網絡安全技術的研發和應用成為網絡安全工作的首要任務。

在眾多的網絡安全保障技術中，數據加密技術是最重要，同時也是最底層的網絡信息防護技術，其提供了一種尤為安全的數據信息保護手段，可以使得不法分子或其他網絡威脅在突破程序外部的層層網絡防護技術后，仍然無法得到其想要的數據，繼而無法篡改、竊取和破壞數據。本文主要探討計算機網絡信息安全建設過程中數據加密技術的應用，以期為網絡安全工作提供切實有效的改進措施。

1? ? ?影響計算機網絡信息安全的一些因素

威脅計算機網絡信息安全的因素有很多，主要可以分為網絡內部攻擊、網絡外部攻擊、被動感染病毒和主動觸發攻擊等。

1.1? ?網絡內部攻擊

網絡內部攻擊主要指的是不法分子竊取程序軟件用戶的一些賬戶密碼，這些不法分子利用用戶自身密碼設置過于簡單進行暴力測試、或監視用戶輸入密碼的過程、或利用不法渠道破解用戶賬號密碼等方式，獲取到用戶的賬戶密碼，繼而登錄用戶賬戶，對其隱私或其他私密信息進行竊取和篡改操作，從而影響到用戶的隱私數據安全［1］。

1.2? ?網絡外部攻擊

網絡外部攻擊主要指的是不法分子利用黑客手段惡意攻擊網站或數據庫，這些不法分子在入侵到程序或數據庫內部后，瀏覽、竊取或破壞其中的數據信息，從而影響到程序內部的數據安全。

1.3? ?被動感染病毒

被動感染病毒指的是計算機系統被網絡上游竄的病毒感染，一般來說，被病毒入侵的計算機很難徹底清除病毒，這些病毒自身可能帶有某種指令，計算機中毒后，有的病毒會監視計算機的程序運行，有的病毒會破壞計算機的系統，有的病毒則會竊取計算機的某些機密數據，總而言之，計算機感染網絡病毒后，會受到很大的影響，輕則丟失數據信息，重則系統癱瘓或死機。

1.4? ?主動觸發攻擊

主動觸發攻擊指的是軟件或數據庫開發人員在程序中留有“后門”，當這些開發人員想要獲取某些利益時，會通過“后門”繞過密碼和密鑰，直接進入到程序內部。這種“后門”缺陷很有可能導致服務器信息出現泄露的情況，長時間不被發現，甚至會被黑客或其他不法分子利用，對數據的傳輸安全造成嚴重威脅［2］。

2? ? ?數據加密技術概述

數據加密技術指的是將一個信息，經過加密鑰匙或函數進行轉換，生成無意義密文的技術。數據加密后，只有經過解密鑰匙或解密函數的處理，才能還原回明文。數據加密技術使得數據在受到惡意瀏覽、竊取或篡改等威脅時，能夠保證真實信息不會泄露，因此被稱為網絡安全技術的基石。

2.1? ?數據加密技術的特征

數據加密技術的實現包括算法與密鑰，算法即讓明文數據變成密文數據的處理過程，算法實現需要隨機生成密鑰，該密鑰實現運算與處理，可以使明文數據根據某些邏輯生成為密文。密文在解密時同樣需要密鑰，根據其加密和解密使用的密鑰，可以分為對稱性加密和非對稱性加密。

2.1.1? ?對稱性加密

對稱性加密使用的是同一個密鑰，即數據從明文到密文和從密文到明文的處理過程使用的密鑰為同一個，該密鑰也可以稱為專用密鑰。對稱性加密保證了數據的發送方和接收方持有共同的密鑰，通信雙方需要重視對密鑰的管理，一旦一方密鑰丟失，另一方的密鑰也將毫無安全可言，因此這種加密方式，密鑰本身的安全成為另一個問題［3］。一般來說，計算機網絡受到外部攻擊時，黑客或其他不法分子會首先尋找密鑰，一旦通信雙方的其中一方在網絡安全防范上有所疏忽，就會被黑客輕易獲取到密鑰，這時數據的安全性將會大大降低；另一方面，現代網絡通信一般是一個服務器對接多個客戶端，這種一對多的數據通信方式，一旦使用對稱性加密算法，會使得持有密鑰的參與方越來越多，隨著密鑰的持有范圍不斷擴大，會降低數據加密的安全程度。目前使用較多的對稱性加密算法為DES分組加密算法，它將數據分為64位的數據塊，其中的56位為密碼長度，8位為奇偶校驗，加密時將原文進行置換，得到64位的數據組，接著植入密鑰函數進行變換，經過多次迭代形成最終的密文。

2.1.2? ?非對稱性加密

非對稱性加密用的不是同一個密鑰，即數據從明文到密文和從密文到明文的處理過程使用的密鑰為不同形式，該密鑰也可稱為公開密鑰。非對稱性加密的不同密鑰對數據有不同的處理算法，雖然二者之間存在一定的聯系，但是無法輕易地從一個密鑰推算出另一個密鑰。在非對稱性加密算法的具體使用過程中，將數據從明文加密到密文需要兩個密鑰同時處理，即公鑰和私鑰，公鑰是公開的，保存在公共區域，由所有用戶共同傳遞，私鑰則是每個用戶一個，需要安全保存。目前使用較多的非對稱性加密算法為RSA公鑰加密算法，該算法需要最少兩組密鑰，即A用戶和B用戶，當A用戶希望收到B用戶的信息時，A用戶需要先公開自己的公鑰，B用戶將信息用公鑰加密并上傳至公網，A用戶可以利用私鑰解密，這樣便完成了信息的傳遞。

非對稱性加密技術同樣有所不足，雖然在安全性上大大提升，但是卻難以鑒別發送者，任何一個得到私鑰的人都可以生成和發送報文，為此還需要配套提供身份鑒別方法，從而解決冒充、偽造和篡改數據的問題。鑒別方法目前一般使用數字簽名技術，結合前文提到的RSA算法，B用戶使用A用戶的公鑰對簽名進行解密運算，如果發現簽名符合對方特點，則能夠證明A用戶的身份是真實的，這時便可以繼續傳遞信息。數字簽名的使用一般附加在文本信息之后，與文本信息分離，普遍用于銀行、電子貿易等領域［4］。

2.2? ?數據加密技術的類型

數據加密技術在通信網絡安全方面，可以通過三個層次來實現，即鏈路加密、節點加密和端到端加密。

2.2.1? ?鏈路加密

鏈路加密也被稱為在線加密，主要是為網絡通信傳輸鏈路提供基礎的安全保證。鏈路加密的具體實現方式如下：所有被傳輸的消息首先在傳輸之前進行加密，當消息到達第一個節點后進行解密，然后利用下一個鏈路的密鑰進行新一輪加密，之后每經過一個節點，都按上述步驟進行操作，直到消息到達目的地。鏈路加密的操作使得一條通信鏈路上的所有數據均以密文形式存在，并且由于通信時消息會經過許多通信鏈路的傳輸，而每個鏈路都有密鑰，因此外界無法判斷消息的初始點和終點，同時也實現了信息的頻率掩蓋和長度掩蓋。

鏈路加密也存在一些問題：首先，鏈路加密需要用于點對點的同步或異步線路上，需要兩端的加密設備進行同步，如果網絡信號出現波動，則會導致兩端頻繁地進行同步，數據很有可能丟失或重傳；其次，鏈路加密要求通信鏈路在物理上必須是安全的，否則當數據傳遞到某一個節點時，此時數據解密完畢還未加密，會出現明文泄露的可能，物理安全的防范需要增加雇員開銷；最后，鏈路加密如果使用對稱性加密算法，密鑰必須被秘密保存，需要對密鑰建立單獨的專用網絡設施，增加了計算機網絡信息安全建設成本。

2.2.2? ?節點加密

節點加密主要保護的是源節點與目標節點之間的傳輸鏈路，其操作步驟與鏈路加密相同，不同的是節點加密要求通信內容不能以明文的形式存在于網絡傳輸節點上，因此相比于鏈路加密更加安全。節點加密需要在節點位置先對接收的信息進行解密后，再利用不同的密鑰進行二度加密，這一過程是在節點上的一個安全模塊中進行，保證了消息的安全。然而節點加密也有不足之處，由于節點加密要求報頭和路由信息以明文形式傳輸，便于其提供科學合理的信息處理方式，使得它在預防網絡攻擊的通信業務分析方面較為薄弱。

2.2.3? ?端到端加密

端到端加密技術主要保護的是源端和目標端的數據信息安全，信息在傳輸過程中始終以密文形式存在，只有到達目的地后才可以執行解密操作。端到端加密因為對整個消息文件進行加密處理，使得其在鏈路傳輸過程中有效減少了數據被截獲、破解的安全問題，并且即使某一個鏈路節點被破壞，由于每個報文包都是被獨立加密的，所以也不會影響到后續報文包的繼續傳輸［5］。端到端加密的不足之處與節點加密相同，其要求鏈路不能對消息的目的地進行加密，因為消息經過節點時需要根據目的地地址確定傳輸方向，因此，其在預防網絡攻擊的通信業務分析方面也較為脆弱。

3? ? ?數據加密技術在計算機網絡信息安全中的應用

前文提到，影響計算機網絡信息安全的主要因素是網絡內部攻擊、網絡外部攻擊、被動感染病毒和主動觸發攻擊，這些威脅手段嚴重影響計算機數據庫、計算機軟件、局域網、虛擬專用網絡等通信安全，因此在計算機網絡信息安全建設過程中，需要考慮在這些領域使用數據加密技術，從而保證數據的基本安全。

3.1? ?數據加密技術在計算機數據庫中的應用

計算機數據庫提供了數據的寫入、存儲和調取等功能，對于每一個通信網絡和通信軟件來說，數據庫都是必備的一個組成部分。數據庫一旦被留有“后門”、被病毒感染或是被黑客入侵，都會對其中存儲的數據造成嚴重威脅，因此可以將數據加密技術應用到如下方面：首先，設立專用密鑰，只有正確的密鑰才能展開對數據庫的正常訪問請求，可以構建起第一層數據庫防護網，減少數據被更改和泄露的問題；其次，對不同數據、不同服務器的傳輸要求和不同請求訪問的用戶，設立不同的、單獨的密鑰，體現出密鑰的差異性，從而更好地保障數據庫信息安全；最后，對關鍵數據、核心數據采用多重加密手段，需要不同核心用戶提供多個密鑰，才能合力解密，這對于預防數據庫“后門”程序、或防范內部不法分子的威脅有著極大的幫助［6］。

3.2? ?數據加密技術在計算機軟件中的應用

計算機軟件是計算機技術應用的重要組成部分，很多工作、任務都需要軟件提供相應的邏輯功能才能完成，因此也與數據的傳輸、網絡通信有極大的關聯，同時也是遭受外界惡意攻擊最多、最頻繁的應用。數據加密技術可以應用到計算機軟件的如下方面：首先，在登錄頁面，對輸入密碼次數進行限制，很多用戶使用通信軟件時，設置的密碼往往較為簡單，黑客在破解密碼時，使用算法進行暴力破解，很容易能得到真實密碼，而限制輸入密碼的次數，可以有效防范這種惡意攻擊；其次，在登錄頁面，設置密碼加密和二次密碼輸入，密碼加密指的是用戶輸入密碼的瞬間對密碼進行加密修改，即使不法分子利用網絡監控程序復制了密碼，也只是得到密文，而無法登錄軟件，二次密碼輸入指的是密保卡、密保令牌、手機驗證碼等二次防護手段，即使不法分子利用物理監控得到真正的密碼，也無法登錄軟件；最后，在軟件數據通信過程中，采用上文提到的端對端加密技術等數據加密算法，保障了用戶通信時傳遞的消息不會受到外界的竊取和篡改。

3.3? ?數據加密技術在局域網和虛擬網絡中的應用

一些政府部門、學校或企業會設置內部專用網絡，這些網絡通過路由器的使用，可以為內部的多個用戶提供局域范圍內的網絡服務。因為高校、政府部門或企業都有核心機密，是最有可能受到不法分子攻擊的組織，所以其內部的信息傳輸同樣需要數據加密技術，在傳輸信息時，可以將數據自動存儲在路由器，等待加密完畢后，再通過傳輸鏈路將信息傳遞到目的地，通信雙方可以應用公鑰密碼、私鑰密碼，有效保證數據的安全性。

3.4? ?數據加密技術在電子商務領域中的應用

電子商務領域也可以應用數據加密技術，因為電子商務在交易的過程中，涉及用戶的財產安全和個人隱私，數據加密技術能夠有效保證交易環節的信息安全。比如在實際電子商務應用中，用戶可以設置密碼和密鑰，在使用非對稱性加密算法時，還可以增加用戶的數字簽名認證來辨別用戶的交易身份，雖然交易方式較為煩瑣，但是可以極大地保障用戶的信息安全。

主要參考文獻

［1］賀偉.計算機網絡信息安全中數據加密技術的研究［J］.電子技術與軟件工程，2016（18）：231-232.

［2］杜怡菲.計算機網絡信息安全中數據加密技術的研究［J］.中國新通信，2019，21（3）：76.

［3］陳賢逸.計算機網絡信息安全中數據加密技術的探討［J］.科技經濟導刊，2018（8）：25.

［4］陶彩棟.大數據時代計算機網絡信息安全分析：評《計算機網絡安全技術》［J］.熱帶作物學報，2021，42（10）：3095.

［5］候倍倍.計算機網絡通信安全中數據加密技術的應用研究［J］.電腦編程技巧與維護，2021（9）：164-165.

［6］亢婉君.數據加密技術在計算機網絡信息安全中的重要性與應用［J］.無線互聯科技，2021，18（20）：80-81.