數據加密技術在網絡信息安全中的應用研究

摘要：隨著信息技術的迅速進步，網絡信息傳播愈加廣泛，信息安全問題日益嚴重。數據加密技術作為保障網絡信息安全的重要手段，在網絡信息安全中有較大的應用空間。文章在簡要介紹數據加密技術基本原理的基礎上，分析了當前網絡信息安全面臨的主要挑戰，并對數據加密技術在網絡通信、數據存儲、身份認證等方面的具體應用路徑進行了分析，為網絡信息安全體系提供實質性的技術支持和理論依據。

關鍵詞：數據加密技術；網絡信息；信息安全；身份認證

中圖分類號：TP311" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）17-0093-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

在數字化和信息化迅猛發展的時代背景下，網絡已成為信息交流、資源共享和業務運行的關鍵平臺。然而，伴隨著網絡技術的廣泛應用，各類信息安全問題也日益凸顯。數據在傳輸和存儲過程中極易受到未經授權的訪問、篡改、竊取或偽造，給個人隱私、商業機密乃至國家安全帶來了嚴峻威脅[1]。因此，如何保障網絡環境下信息的保密性、完整性和可用性，已成為網絡信息安全領域的重要課題。本文立足于網絡信息安全的現實需求，引入了數據加密技術，對其具體應用進行了討論分析，以豐富網絡安全防護的技術思路與方法。

1 數據加密技術簡介

數據加密技術是一種信息安全手段，它通過特定算法將原始數據（明文） 轉換為不可識別的形式（密文） ，確保數據在傳輸或存儲過程中，即使被截獲，也無法被非法讀取或篡改[2]。其核心目的是保障數據的保密性、完整性和抗篡改能力，廣泛應用于網絡通信、數據存儲、電子商務、金融交易等領域。

從加密原理來看，數據加密通常依賴密鑰及算法兩大要素。密鑰是控制加密與解密過程的核心參數，算法則是實現數據轉換的具體規則。依據密鑰使用方式的不同，加密技術可分為對稱加密（圖1） 和非對稱加密（圖2） 兩大類。其中，對稱加密技術使用相同的密鑰對數據進行加密和解密，算法結構簡單、加解密速度快，適用于大規模數據的加密傳輸[3]。典型的對稱加密算法包括DES（數據加密標準） 、AES（高級加密標準） 等。然而，其密鑰分發過程存在一定風險，若密鑰泄露，數據安全性將難以保障。非對稱加密技術采用一對密鑰（公鑰和私鑰） 進行加密與解密，公鑰用于加密，私鑰用于解密[4]。該方式有效解決了密鑰分發問題，提升了數據傳輸過程的安全性。常用的非對稱加密算法包括RSA、ECC（橢圓曲線加密） 等，但其加解密運算復雜，處理速度較慢，通常用于小規模數據加密或密鑰交換過程。

2 網絡信息安全面臨的挑戰

2.1 數據泄露風險大

如今，信息技術已深度融入政務、金融、醫療、制造等各個領域，數據跨平臺、跨地域、跨終端的流通成為業務開展的基本模式。伴隨數據流動范圍的持續擴大，數據傳輸鏈條不斷延伸，存儲節點分布更加復雜，原有的網絡安全邊界逐漸模糊甚至消失。這種環境下，數據在多個環節面臨潛在風險，任何薄弱環節都可能成為攻擊者入侵與竊取數據的突破口。近年來，因鏈路劫持、存儲系統滲透、內部泄密等引發的數據泄露事件頻繁發生，涉及個人隱私、商業機密乃至政府敏感信息，泄露規模和影響范圍不斷擴大，已成為網絡信息安全領域最突出的威脅之一。

2.2 數據篡改與偽造問題嚴重

在網絡環境復雜化、信息交互頻繁化的背景下，數據在傳輸和存儲過程中遭遇篡改與偽造的風險持續上升。攻擊者常通過中間人劫持、非法入侵、惡意植入等方式篡改數據內容，或偽造虛假數據，以達到欺騙系統、誤導用戶的目的。因此，數據泄露、篡改與偽造問題顯得尤為嚴重。例如，金融賬戶交易記錄被篡改、醫療處方數據被修改、電子合同被偽造等屢見不鮮。這些問題不僅危及信息系統的正常運行，也對用戶的利益和安全構成直接威脅。然而，數據在傳輸鏈路、存儲介質等環節往往缺乏有效的完整性保障機制，使篡改和偽造行為難以及時發現，增加了問題處理的復雜性與時效性。

2.3 身份認證存在漏洞

在當前高度互聯的網絡環境中，身份認證是保障信息系統安全、限制資源訪問權限的重要手段。然而，身份認證機制本身卻存在諸多漏洞，成為攻擊者獲取系統控制權、非法訪問敏感數據的突破口。傳統的認證方式，如用戶名和密碼，安全性較低，容易受到撞庫攻擊、社工攻擊、暴力破解等手段的威脅[5]。一旦攻擊者獲取用戶憑據，便可繞過系統權限控制，實施數據竊取、惡意篡改甚至破壞系統功能。而且，隨著物聯網設備、移動終端的廣泛應用，用戶與設備數量急劇增加，身份認證場景愈發復雜，傳統認證機制在多終端、多平臺環境下的適應能力和安全性面臨更大挑戰。部分系統存在賬戶管理混亂、權限控制不合理、認證方式單一等問題，導致身份冒用和權限越權的現象頻發，嚴重影響網絡信息安全的整體防護水平。

3 數據加密技術在網絡信息安全中的具體應用

針對網絡信息安全領域中的數據泄露、數據篡改與偽造、身份認證漏洞等突出問題，數據加密技術提供了行之有效的解決思路。

3.1 加密傳輸數據，防范泄露風險

傳輸過程中，數據極易受到監聽、截獲等威脅。為有效防范數據泄露，需在傳輸鏈路中全面部署加密技術，確保數據在傳輸各環節始終處于受保護狀態。首先，部署SSL/TLS協議。SSL/TLS協議廣泛應用于Web瀏覽、電子郵件、即時通信等應用層場景，能夠為數據傳輸建立安全通道。該協議通過非對稱加密實現通信雙方的密鑰協商，隨后采用對稱加密對數據內容進行加密，確保數據在傳輸過程中保持機密性與完整性。服務器需配置合法的數字證書，客戶端在建立連接時應驗證證書的真實性，以確認通信對象的合法性，從而有效防止中間人劫持或偽造，提升傳輸鏈路的安全性。其次，部署IPSec協議對IP層數據包進行加密。IPSec協議適用于虛擬專用網絡（VPN） 、遠程辦公、跨網絡數據傳輸等場景，能夠在IP層對每一個數據包實施加密和完整性驗證，防止數據在公網傳輸過程中被監聽、篡改或重放。通過配置IPSec，企業可構建安全的網絡傳輸通道，確?？绲赜颉⒖缇W絡環境中的數據傳輸安全，有效抵御網絡攻擊對數據傳輸過程的威脅。再次，采用DTLS協議對UDP數據進行加密。DTLS協議是TLS協議的擴展，專為UDP通信設計，適用于物聯網設備、移動終端等低功耗、低延遲場景[6]。DTLS在確保傳輸效率的同時，提供完整的加密和完整性驗證功能，能夠防止UDP數據在無線網絡、實時通信等環境中被監聽或篡改。通過在這些設備和終端部署DTLS協議，企業可有效提升弱保護節點的數據傳輸安全性，降低數據泄露風險。最后，實施端到端加密。為防止數據在傳輸過程中出現被截獲、篡改或泄露的情況，可借助數據加密技術進行端到端的加密處理[7]。在會話開始時，通信雙方即通過密鑰協商生成共享密鑰，發送端使用該密鑰對原始數據進行對稱加密后發送，接收端收到密文后使用相同密鑰進行解密。所有加密和解密操作在用戶終端本地完成，服務器僅負責轉發密文，不存儲或處理明文和密鑰。期間，系統會為每次會話自動更新密鑰，并配置消息序號及完整性校驗機制，確保傳輸數據未被篡改或重復發送。

3.2 保護數據完整性，防止篡改與偽造

數據在傳輸和存儲過程中，容易受到篡改或偽造的威脅。為有效防止數據被非法篡改或偽造，需通過加密技術在各環節構建數據完整性保障機制，確保數據的真實性和可靠性。首先，部署哈希校驗機制。哈希算法（如SHA-256、SHA-3） 能夠對數據生成唯一的哈希值，作為數據內容的指紋標識。在數據傳輸或存儲過程中，接收方應重新計算哈希值并與原始哈希值進行比對，及時發現數據是否發生篡改。哈希校驗結構簡單、運算高效，廣泛應用于文件傳輸、數據庫備份、系統日志等場景，能夠第一時間檢測數據變動，防止篡改數據流入業務系統，保障數據內容的穩定性和一致性[8]。其次，部署數字簽名技術。數字簽名通過將哈希算法與非對稱加密技術相結合，能夠有效驗證數據的完整性與來源的合法性。在數據發送過程中，發送方需對數據生成哈希摘要，并用私鑰對摘要加密，形成數字簽名。接收方通過發送方的公鑰解密簽名并比對哈希值，確認數據未被篡改且來源可信。數字簽名廣泛應用于電子合同、金融憑證、軟件發布等場景，防止數據偽造和篡改，提升數據流通過程的可信度和安全性。再次，采用時間戳服務。時間戳服務在數字簽名的基礎上疊加時間信息，記錄數據生成或傳輸的具體時間節點，確保數據在特定時間內的真實性與不可篡改性。在金融、司法、政府等對數據真實性和時間敏感性要求較高的領域，應引入時間戳服務，防止攻擊者偽造歷史數據，進一步強化數據完整性保障體系。最后，加密存儲哈希摘要。數據存儲中，應對哈希摘要進行加密保護，防止摘要本身被惡意篡改或替換，影響哈希校驗的有效性。這方面，可采用數據加密技術，對每一條數據對應的哈希值加密處理，然后再存儲[9]。同時，要對密鑰進行獨立管理和定期更換，以保證數據的安全性。另外，要在系統架構中設置獨立的哈希摘要加密模塊，并配合權限控制機制，限制訪問權限。對于加密后的哈希值，應與原始數據分離存儲，以防篡改。

3.3 構建加密的身份認證機制，提升認證安全性

身份認證是保障信息系統安全的重要環節，直接關系到系統資源的訪問控制與數據的安全保護。為提升身份認證的安全性，需在認證體系中引入加密技術，構建多層次的認證防護機制，確保用戶與設備身份的真實性和合法性。首先，部署公鑰基礎設施（PKI） 體系。PKI體系通過頒發數字證書，將用戶或設備的身份信息與公鑰綁定，利用非對稱加密技術保障身份認證過程的安全性。在實際應用中，用戶登錄系統時，客戶端通過數字證書與服務器建立加密連接，服務器通過驗證證書的合法性確認用戶身份，防止偽造或冒用。PKI體系廣泛應用于電子政務、金融網銀、企業VPN等場景，有效提升了身份認證的可信度和抗偽造能力。其次，部署SSL/TLS協議加密認證數據傳輸。身份認證過程中，認證信息如賬戶名、密碼、驗證碼等在傳輸鏈路中容易被竊聽或截獲。為防止認證數據泄露，需在認證過程的傳輸環節全面部署SSL/TLS協議，通過加密通信確保認證信息在傳輸過程中處于加密狀態，防止中間人劫持或監聽，保障認證數據的機密性與完整性，確保認證鏈路的安全可靠。再次，采用多因素認證（MFA） 機制。多因素認證通過結合密碼、生物特征（如指紋、面部識別） 、設備令牌（如動態驗證碼、短信驗證碼） 等多個認證要素，提升認證過程的安全性。在MFA體系中，認證數據需通過加密技術進行加密存儲與加密傳輸，防止攻擊者通過監聽或破解獲取認證要素信息。例如，動態驗證碼通過加密算法在設備端和服務器端同步生成，并通過加密通道傳輸，確保驗證碼的安全性與時效性，有效防范身份冒用和認證攻擊[10]。最后，加密保護設備接入認證。設備接入是身份認證體系的重要組成部分，終端設備一旦被非法接入，可能帶來安全風險。為保障設備接入的合法性，企業應在設備認證環節引入加密芯片、硬件令牌等加密技術，確保設備身份的不可偽造性。設備在接入系統時，通過數字證書或密鑰認證，驗證設備的合法身份，防止非法設備接入系統資源，提升整體認證體系的安全性與可靠性。

4 結束語

隨著網絡信息安全形勢的日益嚴峻，數據在傳輸、存儲和認證等環節中所面臨的泄露、篡改、偽造以及身份冒用等問題日益突出，嚴重威脅信息系統的穩定性和數據的可信性。數據加密技術作為網絡信息安全防護體系中的核心手段，為信息安全保障提供了有力的技術支撐。通過在數據傳輸鏈路中部署SSL/TLS、IPSec、DTLS協議以及端到端加密，可有效防范數據在傳輸過程中的泄露風險；通過哈希校驗、數字簽名、時間戳服務以及哈希摘要加密存儲，可構建完善的數據完整性保護機制，防止數據在傳輸、存儲過程中的篡改與偽造；通過公鑰基礎設施（PKI） 、SSL/TLS認證加密、多因素認證以及設備接入認證的加密防護，可顯著提升身份認證的安全性，防止身份冒用等安全事件的發生。這些加密技術為全面增強網絡信息安全體系的防護能力，提升信息系統的安全性與可靠性提供了相應的方案參考。未來的研究應結合具體應用場景，進一步優化設計以提升效果。

參考文獻：

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【通聯編輯：光文玲】