面向數(shù)據(jù)安全的密碼技術研究

摘要：隨著信息技術的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)安全防護已成為企業(yè)和個人關注的焦點。密碼技術作為數(shù)據(jù)安全防護的核心手段，在保障數(shù)據(jù)安全方面發(fā)揮著重要作用。本文探討了密碼技術在數(shù)據(jù)安全領域的發(fā)展現(xiàn)狀及應用，密碼技術行業(yè)的發(fā)展機遇、發(fā)展趨勢，結合實際的企業(yè)案例，對未來密碼技術的應用進行了展望。

關鍵詞：密碼國產化、密碼支撐體系、密碼能力、加密外傳保護、密碼應用

一、密碼技術在數(shù)據(jù)安全領域的發(fā)展現(xiàn)狀及應用

（一）密碼行業(yè)正處于高速發(fā)展期

密碼技術是保障網絡安全和信息安全的重要技術之一，它涉及國家安全、社會穩(wěn)定和公民利益等方面。當前，密碼行業(yè)已經形成了較為完整的產業(yè)鏈。從密碼芯片、密碼板卡、密碼軟件到密碼服務，各類企業(yè)都在為市場提供多樣化的產品和服務。同時，隨著云計算、物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等新技術的發(fā)展，密碼行業(yè)的需求也呈現(xiàn)出爆發(fā)式的增長態(tài)勢。密碼技術是實現(xiàn)密碼安全的關鍵手段，包括對稱加密、非對稱加密、哈希算法[1]等多種類型。這些技術被廣泛應用于網絡支付、電子商務、政務辦理等領域。例如，在網銀交易中，用戶通過非對稱加密技術確保交易過程中的數(shù)據(jù)安全；在電子商務中，哈希算法被用于保證數(shù)據(jù)的完整性[2]；在政務處理中，對稱加密技術被用于保護敏感信息的機密性。

隨著信息安全需求的不斷增加，密碼行業(yè)規(guī)模也在不斷擴大。根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球密碼行業(yè)市場規(guī)模已經超過百億美元，并且以每年兩位數(shù)的增長速度持續(xù)擴大[3]。在中國，密碼行業(yè)市場規(guī)模也在迅速增長，已經成為信息安全產業(yè)的重要支柱。

目前，密碼技術已經經歷了多個發(fā)展階段，從傳統(tǒng)的對稱加密到非對稱加密，再到現(xiàn)在的同態(tài)加密和零知識證明等技術，密碼技術的進步為信息安全提供了更加可靠的保障。同時，密碼技術也正在與人工智能、區(qū)塊鏈等新興技術相結合，為密碼行業(yè)的發(fā)展提供了更加廣闊的空間。

（二）法治監(jiān)管體系取得豐碩成果

隨著互聯(lián)網和數(shù)字技術的快速發(fā)展，密碼技術已成為保障國家安全和經濟社會穩(wěn)定運行的重要支撐。密碼行業(yè)法治監(jiān)管體系在保障密碼安全、促進密碼應用、維護國家安全等方面發(fā)揮了重要作用。在法治建設方面，我國已經建立了以《中華人民共和國密碼法》為核心的密碼法規(guī)體系[4]，明確了密碼行業(yè)監(jiān)管的原則、范圍、內容、程序等，為密碼行業(yè)監(jiān)管提供了有力的法律保障。同時，我國還制定了一系列密碼技術標準，如《信息安全技術、網絡安全專用產品安全技術要求》[5]等，這些標準為密碼技術的應用提供了具體的規(guī)范和指導。在監(jiān)管保障方面，各級密碼管理部門積極推進密碼監(jiān)管工作，加強與各部門的協(xié)調配合，形成合力，確保密碼行業(yè)監(jiān)管工作的有效實施。密碼行業(yè)監(jiān)管體系在保障關鍵信息基礎設施安全、保護公民個人信息等方面發(fā)揮了重要作用。

（三）融合應用取得長足發(fā)展

密碼技術已成為保護信息安全的核心手段之一，它廣泛應用于社交媒體、電子商務、政務、金融、醫(yī)療等各個領域，為保障個人隱私和國家安全發(fā)揮著重要作用。

1.社交媒體：在社交媒體中，用戶生成的大量數(shù)據(jù)需要得到保護。密碼技術可以用于用戶賬號的加密存儲和傳輸，保障個人信息不被泄露。

2.電子商務：電子商務中涉及大量的交易信息和資金流動，密碼技術在此領域發(fā)揮著至關重要的作用。用戶可以通過使用密碼技術進行加密通信，確保交易數(shù)據(jù)的安全性。

3.政務：在政務領域，密碼技術可以用于保障政府機構的信息安全。通過使用密碼技術對重要文件和數(shù)據(jù)進行加密處理，可以防止機密信息泄露。此外，密碼技術在電子政務中還應用于數(shù)字簽名、身份認證和授權管理等環(huán)節(jié)，以確保政務工作的安全性和合規(guī)性。

4.金融：金融領域對數(shù)據(jù)安全的要求非常高。密碼技術可以用于保障銀行、證券和保險等機構的交易安全。通過使用密碼算法對交易數(shù)據(jù)進行加密處理，確保金融交易數(shù)據(jù)的安全性和完整性。此外，密碼技術還可以用于金融支付和電子貨幣等領域，以提升支付安全和便捷性。

5.醫(yī)療：在醫(yī)療領域，密碼技術可以用于保護患者的隱私和醫(yī)療機構的信息安全。通過使用密碼技術對電子病歷、藥品信息等數(shù)據(jù)進行加密處理，確保患者信息的機密性和完整性。

二、密碼技術行業(yè)的發(fā)展機遇

當前，密碼市場呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。根據(jù)市場研究機構的數(shù)據(jù)顯示，全球密碼市場規(guī)模預計在未來幾年內將以年復合增長率超過10%的速度增長[6]。然而，在快速發(fā)展的同時，密碼市場也暴露出一些問題和瓶頸，如缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范、技術更新?lián)Q代迅速等。

隨著政策支持、技術革新和用戶需求的變化，密碼市場正迎來新的時代發(fā)展契機。首先，政府對信息安全重視程度不斷提高，推動了密碼市場的快速發(fā)展。各國政府相繼出臺了一系列政策措施，鼓勵企業(yè)加強信息安全管理，加大對密碼產業(yè)的投入。其次，新興技術的發(fā)展為密碼市場提供了廣闊的應用場景。云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網等技術的普及使密碼應用需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢。最后，用戶需求的變化為密碼市場提供了持續(xù)的動力。隨著數(shù)據(jù)泄露事件的頻發(fā)，企業(yè)和個人對信息安全越來越重視，對密碼技術的需求也不斷增加。

時代發(fā)展帶來的機遇包括：

1.5G技術的普及：隨著5G技術的廣泛應用，物聯(lián)網、邊緣計算等新興領域對密碼技術需求激增。密碼技術將在保障數(shù)據(jù)安全、防止隱私泄露等方面發(fā)揮重要作用。

2.區(qū)塊鏈的興起：區(qū)塊鏈技術憑借其去中心化、不可篡改的特性，對密碼學有著強烈的需求。密碼學將成為支撐區(qū)塊鏈技術發(fā)展的重要基石。

3.數(shù)字化轉型：全球各行各業(yè)都在加快數(shù)字化轉型步伐，密碼技術將為各行業(yè)提供安全保障，推動數(shù)字化轉型順利進行。

展望未來，密碼市場將朝著以下方向發(fā)展：

1.技術創(chuàng)新：隨著新興技術的發(fā)展，密碼技術也將不斷進行創(chuàng)新和升級。例如，量子計算技術的發(fā)展將對傳統(tǒng)密碼技術帶來巨大挑戰(zhàn)，但同時也將催生更多新的密碼技術。

2.應用場景拓展：隨著互聯(lián)網的普及和數(shù)字化進程的加速，密碼技術的應用場景將更加廣泛。除了金融、政府等傳統(tǒng)領域，密碼技術還將應用于醫(yī)療、教育、工業(yè)等領域。

3.市場格局變化：隨著技術的不斷革新和市場需求的增加，密碼市場的競爭格局也將發(fā)生變化。一些具有技術創(chuàng)新能力和市場前瞻性的企業(yè)將脫穎而出，成為市場的領導者。

三、密碼技術的發(fā)展趨勢

（一）密碼國產化替代正加速

隨著國家對信息安全的重視程度不斷提升，密碼國產化替代正加速推進。密碼技術是信息安全的核心，也是國家安全的重要組成部分。過去，我國在密碼領域長期依賴國外技術，面臨極大的安全隱患。為了改變這一局面，我國政府大力推動密碼國產化替代，以提升國內密碼技術的自主創(chuàng)新能力。

近年來，國內企業(yè)在密碼領域取得了長足進步，推動了密碼國產化替代的快速發(fā)展。未來，隨著技術的不斷進步和政策的大力支持，密碼國產化替代的趨勢將更加明顯。

首先，政府將繼續(xù)加大對密碼國產化替代的支持力度，推動更多企業(yè)參與其中。

其次，國內企業(yè)將不斷提升自主創(chuàng)新能力，推出更多具有完全自主知識產權的密碼產品。

最后，隨著5G、物聯(lián)網等新技術的快速發(fā)展，密碼國產化替代將在更多領域得到應用。

（二）市場呈現(xiàn)分層次多樣化

密碼市場在近年來呈現(xiàn)出分層次多樣化的特點。這種變化不僅體現(xiàn)在密碼產品的豐富多樣性上，還體現(xiàn)在用戶需求的多元化和個性化上，這為密碼市場的發(fā)展帶來了新的內涵。

1.用戶需求多樣化

隨著互聯(lián)網應用的普及，用戶對密碼產品的需求越來越多樣化。從個人密碼管理工具到企業(yè)級加密解決方案，從基礎的密碼服務到高級的數(shù)據(jù)保護，用戶的需求涵蓋了各個領域。這種多樣化的需求推動密碼市場形成了分層次多樣化的特點。

2.產品類型多元化

為了滿足不同用戶的需求，密碼市場上的產品類型也呈現(xiàn)出多元化的特點。一方面，密碼產品包括各種類型的加密算法、加密協(xié)議和加密存儲等基礎產品；另一方面，還包括各種應用級的密碼產品，如身份認證系統(tǒng)、數(shù)據(jù)保護方案、密碼管理工具等。這些不同類型的產品為不同層次的消費者提供了豐富的選擇。

3.服務領域廣泛化

密碼市場的服務領域也日益廣泛化。從金融、電子商務到政府機構、企業(yè)部門，再到個人用戶，密碼市場涵蓋的服務領域幾乎覆蓋了各領域，這種廣泛化的趨勢使密碼市場呈現(xiàn)出分層次多樣化的特點。

（三）密碼能力緊密融入業(yè)務應用

密碼能力的重要性不言而喻。在商業(yè)世界中，密碼是打開數(shù)據(jù)寶庫的鑰匙，是企業(yè)安全的防線。無論是與客戶溝通的業(yè)務機密，還是存儲在服務器上的數(shù)據(jù)庫，密碼都在為信息安全性保駕護航。一旦密碼泄露，企業(yè)將面臨巨大的經濟損失和聲譽損失。提升密碼能力，加強密碼的安全性，對于企業(yè)來說至關重要。

密碼能力的組成部分包括密碼設置、更改和存儲。設置密碼時，應遵循高強度、易記憶的原則。采用大小寫字母、數(shù)字和特殊字符的組合方式，可以增加密碼的破解難度。同時，定期更換密碼也是防止黑客入侵的有效方法。另外，對于密碼的存儲，建議使用加密的方式進行保存，以防止密碼泄露。

將密碼能力融入業(yè)務應用是提升用戶體驗和安全性的關鍵。以下是常見的融入方式：

1.用戶身份認證：通過密碼認證用戶身份，確保用戶訪問權限及數(shù)據(jù)安全性。

2.數(shù)據(jù)加密：利用密碼技術對敏感數(shù)據(jù)進行加密，防止數(shù)據(jù)泄露和非法獲取。

3.數(shù)字簽名：通過密碼技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完整性校驗和身份認證，保證數(shù)據(jù)的

可信性和來源。

4.操作安全：借助密碼技術實現(xiàn)對操作行為的認證、記錄和審計，確保操作

的合法性和安全性。

為了將密碼能力融入業(yè)務應用，可以采取以下措施：

1.建立密碼管理平臺：開發(fā)或引入統(tǒng)一密碼管理平臺，實現(xiàn)密碼生成、存儲、更新等全生命周期管理。平臺應具備高安全性，采取多重身份驗證和訪問控制機制。

2.自動生成復雜密碼：通過自動生成復雜密碼的技術手段，確保密碼的唯一性和難以猜測性。同時，為避免員工忘記復雜密碼，可以提供易于記憶的提示信息。

3.定期更換密碼：設定合理的密碼更換周期，確保密碼的時效性和安全性，更換密碼時，可以通過平臺發(fā)送提醒通知，避免員工忘記更換。

4.強化培訓與宣傳：定期開展員工安全意識培訓，強調密碼安全的重要性，提高員工對密碼管理的重視程度。

5.引入多因素身份驗證：在涉及敏感信息和重要操作的場景下，引入多因素身份驗證機制，如手機驗證碼、指紋識別等，增加身份驗證的安全性和可靠性。

（四）亟待一體化的密碼支撐體系

密碼支撐體系在保障信息安全方面發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，當前密碼支撐體系存在一些問題，亟待一體化改革。密碼支撐體系是信息安全的重要組成部分，它為各種業(yè)務和應用提供身份認證、數(shù)據(jù)加密、安全存儲等功能。然而，隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網等新技術的廣泛應用，現(xiàn)有密碼支撐體系逐漸暴露出一些問題和不足，如密碼應用不規(guī)范、安全隱患突出等[7]。因此，亟待對密碼支撐體系進行一體化改革，以提高其安全性和效率。

當前數(shù)據(jù)安全行業(yè)，其密碼支撐體系存在如下問題：

1.密碼應用不規(guī)范

當前，許多組織和企業(yè)在應用密碼時存在不規(guī)范的現(xiàn)象，如隨意修改密碼、重復使用密碼等。這不僅影響了密碼的可靠性，還可能引發(fā)潛在的安全風險。

2.技術挑戰(zhàn)

隨著網絡攻擊技術的發(fā)展，密碼支撐體系面臨著越來越大的技術挑戰(zhàn)。例如，黑客可能會利用各種手段破解密碼，從而獲取敏感信息。此外，隨著數(shù)據(jù)量的增長，密碼存儲和管理也變得越來越困難。

未來，數(shù)據(jù)安全行業(yè)的發(fā)展必然要求一體化的密碼支撐體系，為此，可以從以下方面著手破解密碼支撐體系中存在的問題：

1.制定嚴格的密碼管理規(guī)范

為了解決密碼應用不規(guī)范的問題，需要制定嚴格的密碼管理規(guī)范，包括密碼的生成、使用、存儲和更新等方面。同時，對于重復使用密碼的現(xiàn)象，可以通過強制更換密碼或使用復雜度更高的密碼進行限制。

2.采用先進的加密技術

針對技術挑戰(zhàn)，需要采用更先進的加密技術來提高密碼的安全性。例如，使用多因素身份認證技術可以提高身份認證的安全性；使用同態(tài)加密技術可以保護數(shù)據(jù)隱私；使用零知識證明技術可以驗證信息的真實性和完整性。

3.建設一體化密碼管理平臺

為了更好地管理和保護密碼，可以建設一體化密碼管理平臺[8]。該平臺可以集中管理組織或企業(yè)的所有密碼資產，并提供統(tǒng)一的密碼服務。通過這種方式，可以提高密碼的安全性、可靠性和可維護性。

四、企業(yè)案例：面向生產外協(xié)的圖紙數(shù)據(jù)安全防護架構

某高科技企業(yè)做了內外網隔離，內網較為安全，但在外網中進行項目開發(fā)等工作，會產生大量的商業(yè)秘密信息，而且都以電子文檔的形式保存在計算機中。如果因為安全意識的淡薄和技防措施的薄弱，發(fā)生泄密會給企業(yè)帶來巨大的經濟損失和業(yè)務中斷影響。該企業(yè)目前主要考慮第三方合作或外傳泄密風險，如何避免由于第三方合作泄密等問題引起的信息安全風險，確保外發(fā)的電子文檔得到有效控制和管理，已經成為該企業(yè)的一個重要戰(zhàn)略考慮。

該項目結合了企業(yè)對于電子文檔外傳加密保護的技術以及加密U盤技術的要求，提出基于密碼技術的圖紙數(shù)據(jù)安全保護原型系統(tǒng)（簡稱DSPS）的文檔加密外傳保護整體解決方案。

在企業(yè)內部制作外發(fā)安全U盤和外發(fā)受控密文。

1.企業(yè)外網不通，內部先配發(fā)加密U盤以及對外發(fā)文件做加密處理。

2.使用加密U盤作為可使用外發(fā)文件的手段：未插入U盤不可打開外發(fā)文件；插入U盤可打開外發(fā)文件。

3.外發(fā)U盤由有制作權限的用戶制作，制作后的U盤供他人使用的過程日志，由制作人進行上報到管理端后臺，管理員在管理平臺可進行查詢升級。

（一）整體解決方案

在企業(yè)內部和合作方現(xiàn)場均可以使用圖紙數(shù)據(jù)安全保護系統(tǒng)（加密U盤）對外發(fā)的圖紙數(shù)據(jù)進行安全防護，實現(xiàn)企業(yè)和合作方的文件加密傳輸使用。具體技術方案包括：

1.支持多種文件權限控制，權限控制類型包括對文件的打開設備、打開次數(shù)、打開時間、是否帶有水印、是否允許編輯、是否允許打印、是否允許截屏、是否允許另存等。

2.支持基于用戶身份建立可信環(huán)境，可信環(huán)境的模式包括軟件客戶端、USB客戶端，支持與身份綁定、設備綁定等多種控制條件。

3.支持一體化瀏覽模式，將可信環(huán)境與文件打包成獨立的可執(zhí)行文件 （exe），閱讀者直接點擊運行。

4.可信環(huán)境支持日志記錄功能，記錄內容包括可信環(huán)境加載信息、文件操作信息等，包括操作人、操作時間、操作設備信息、操作內容信息、操作結果等信息。

5.操作日志具備結構化特性和高可讀性，便于審計跟蹤。

6.可信環(huán)境下支持Creo、Creo Illustrate、Cadence、AutoCad等軟件運行，在符合文件訪問控制策略的條件下，支持多種圖紙類文件的正常打開、編輯、保存、移動、復制、打印等。

7.提供用戶認證接口，接收并識別原系統(tǒng)身份、角色等信息。

8.提供加解密接口，調用接口可實現(xiàn)文件的加解密、權限控制設置一體化瀏覽文件生成等。

（二）實現(xiàn)收益分析

1.保護知識產權

圖紙數(shù)據(jù)作為企業(yè)的核心競爭力，一旦泄露或被盜取，將給企業(yè)帶來巨大的經濟損失和聲譽損失。通過圖紙數(shù)據(jù)外發(fā)安全防護，可以有效防止圖紙數(shù)據(jù)被盜或流失，從而保護企業(yè)的知識產權。

2.提高安全性

網絡攻擊、病毒感染等安全問題日益突出，給企業(yè)信息安全帶來嚴重威脅。通過圖紙數(shù)據(jù)外發(fā)安全防護，可以有效防止這些安全問題，確保用戶能夠安全使用圖紙數(shù)據(jù)。

3.利于保護個人隱私

在某些情況下，圖紙數(shù)據(jù)可能涉及個人隱私。如果這些信息被泄露，可能會對客戶造成嚴重的影響。實施圖紙數(shù)據(jù)外發(fā)安全防護措施可以確保這些信息不會被泄露，從而保護客戶的個人隱私。

4.優(yōu)化管理

圖紙數(shù)據(jù)的集中管理、備份和分享對于企業(yè)來說至關重要。通過圖紙數(shù)據(jù)外發(fā)安全防護，可以實現(xiàn)圖紙數(shù)據(jù)的集中管理、備份和分享，提高團隊成員之間的協(xié)作效率。

5.拓展市場

在競爭激烈的市場環(huán)境中，企業(yè)的商業(yè)機會往往取決于其技術實力和服務質量。通過圖紙數(shù)據(jù)外發(fā)安全防護，可以提高企業(yè)的技術實力和服務質量，從而拓展市場份額，贏得更多商業(yè)機會。

綜上所述，圖紙數(shù)據(jù)外發(fā)安全防護具有極高的收益價值。它不僅可以保護企業(yè)的知識產權和商業(yè)機密，提高企業(yè)資料安全水平，還可以避免個人隱私泄露。隨著數(shù)字化轉型的深入推進，各個行業(yè)對數(shù)據(jù)安全的重視程度越來越高，圖紙數(shù)據(jù)外發(fā)安全防護的需求也將不斷增長。未來，可以預見到這一領域的技術將不斷創(chuàng)新和發(fā)展，為各行各業(yè)提供更加全面、高效的數(shù)據(jù)安全保障。

五、密碼技術的未來應用展望

（一）密碼技術應用的新趨勢

隨著新一代信息技術的不斷發(fā)展，密碼技術應用也將迎來新的發(fā)展機遇。例如，云計算為密碼技術的應用提供了更加高效、靈活和低成本的服務模式；物聯(lián)網則為密碼技術的應用提供了更加廣泛的應用場景；人工智能和大數(shù)據(jù)技術則為密碼技術的優(yōu)化和管理提供了更加智能化的手段。

未來，密碼技術應用將呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢：

1.抗量子密碼的發(fā)展[9]

隨著量子計算機的快速發(fā)展，傳統(tǒng)密碼算法的安全性將受到嚴重威脅。因此，抗量子密碼的研究和發(fā)展將成為未來密碼技術的重要方向。目前，基于量子糾纏、量子密鑰分發(fā)等原理的抗量子密碼算法已經取得了一些進展。

2.密碼學與人工智能的結合

人工智能技術的不斷發(fā)展為密碼學提供了新的思路和方法。未來，密碼學與人工智能的結合將成為一種新的發(fā)展趨勢。例如，基于機器學習的密碼分析方法、基于神經網絡的密碼破解方法等。

3.隱私保護密碼技術

隨著人們對隱私保護的關注度不斷提高，隱私保護密碼技術將成為未來發(fā)展的重要方向。該技術旨在保護用戶隱私的同時，確保信息的安全性和可用性。目前，基于同態(tài)加密、零知識證明等原理的隱私保護密碼技術已經取得了一些成果。

（二）密碼技術的應用場景與前景分析

1.物聯(lián)網安全

隨著物聯(lián)網技術的普及，物聯(lián)網安全將成為未來密碼技術的重要應用場景。通過使用密碼技術，可以保護物聯(lián)網設備的隱私和安全，確保物聯(lián)網系統(tǒng)的正常運行。

2.區(qū)塊鏈技術應用

區(qū)塊鏈技術作為一種去中心化的分布式賬本技術[10]，其安全性是至關重要的。密碼技術是區(qū)塊鏈技術的核心組成部分，可以用于確保區(qū)塊鏈系統(tǒng)的安全性和可靠性。未來，隨著區(qū)塊鏈技術的廣泛應用，密碼技術將在更多的領域得到應用。

3.數(shù)字貨幣與金融安全

數(shù)字貨幣的發(fā)展對傳統(tǒng)金融體系提出了新的挑戰(zhàn)。密碼技術在數(shù)字貨幣和金融安全領域發(fā)揮著重要作用，可以用于保護交易安全、防止欺詐等。隨著數(shù)字貨幣和金融科技的不斷發(fā)展，密碼技術的應用前景將更加廣闊。

作者單位：蔣雨肖 中國電子科技集團公司第十四研究所

參考文獻

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[10] 企鵝號 - 大力TMT.區(qū)塊鏈的去中心化：如何去中心化的，優(yōu)勢有哪些？[EB/OL].[2024.01.05].https：//cloud.tencent.com/developer/news/277084.