數據加密技術在網絡數據信息安全中的應用分析

一、前言

在當今信息化時代，網絡已然成為政治、軍事、經濟等領域重要的基礎設施，這是無可爭議的事實，海量數據通過網絡進行傳輸和存儲，其安全性直接關系到國家安全和社會穩定。然而，網絡的開放性、共享性等特點也為數據泄露和破壞創造了可乘之機，網絡安全事件頻繁發生，數據加密技術作為保護網絡數據的核心手段，受到了前所未有的重視。運用科學的加密算法和管理策略，能夠最大限度降低數據被非法竊取和篡改的風險，進而維護網絡用戶的合法權益。所以，深入分析數據加密技術發展現狀，有針對性地優化技術應用策略，對于保障關鍵信息基礎設施安全、維護國家網絡空間主權，具有重大的意義。

二、數據加密技術概述

作為網絡安全的重要防線，數據加密技術根據加密算法和加密粒度的不同可分為多種類型。就加密算法而言，主要分為對稱加密和非對稱加密這兩大類別。以DES、3DES、AES等為代表的對稱加密，通過使用相同的密鑰進行加解密，其優點是計算速度快，缺點是密鑰管理復雜。以RSA、ECC等為代表的非對稱加密，采用公鑰加密、私鑰解密的方式，雖說解決了密鑰分發問題，但是計算開銷較大，如圖1所示。在實踐當中，通常會采用對稱加密和非對稱加密相結合的混合加密機制，以此在保證安全性的同時還能兼顧效率。從加密的粒度方面來看，數據加密可分為鏈路加密、節點加密和端到端加密這三種。在網絡最底層的鏈路上對數據進行加密，優點是部署簡單，不過，每經過一個節點都要重復加解密，所以安全性不高。在網絡層和傳輸層實現數據加密的節點加密，能夠防止鏈路竊聽，只是節點本身容易受到攻擊。而在應用層對端到端的數據進行加密，數據包經過中間節點無需解密，直至到達自的端才由接收方解密，由于安全性最高，因此成為目前網絡數據加密的主流方式。

三、數據加密技術在計算機網絡安全中的應用現狀

（一）身份認證中的數據加密應用

在計算機網絡環境下，安全通信是前提，應確保通信雙方身份的真實性。數據加密技術在身份認證過程當中，扮演著極為關鍵的角色。通過非對稱加密算法（如廣泛使用的RSA），通信發起方能夠生成數字簽名，從而供接收方對其身份的合法性予以驗證。整個身份認證過程必須在加密信道里進行，自的在于防正關鍵身份信息在傳輸過程中被竊取或者篡改。當前，數字證書和雙因素認證這類依托數據加密原理的身份認證手段，已然成為網絡系統訪問控制的重要組成部分。數字證書采用由權威CA機構簽發的、包含公鑰的電子文件，用于對通信主體的身份驗證。雙因素認證則是通過將用戶知道的信息（如密碼和用戶擁有的物品和動態令牌）相結合，實現了強度更高的身份鑒別。

圖1對稱加密與非對稱加密工作原理圖

（二）數據傳輸過程中的加密保護

在網絡數據傳輸過程當中，作為確保數據機密性和完整性的有效手段，加密技術對于海量的網絡數據流，可采用計算效率高的對稱加密算法（如AES），進而實現鏈路層或者端到端的加密。通過在發送端加密、在接收端解密，即便數據在傳輸途中被攔截，也很難被破譯，如此就保證了傳輸內容不會被泄露。而對于特別敏感的數據（如密鑰協商等）可使用安全強度更高的非對稱加密方式，進行端到端的保護，以此杜絕中間節點竊聽的可能性。隨著移動互聯技術的飛速發展，用戶對于無線網絡傳輸安全提出了更高的要求。目前，主流的WLAN、3G/4G等無線網絡廣泛采用WPA2、IPSec等成熟的數據加密傳輸協議，通過對無線電波進行加密，大大降低了無線數據被竊取和篡改的風險，這些加密傳輸技術在提升通信安全性的同時，也為用戶的隱私保護提供了堅實的保障。

（三）存儲數據的加密防護

大量敏感數據通常存儲在網絡系統內部，那么如何防范這些數據被非法訪問、泄露或者破壞，是確保網絡系統安全運行的重中之重。存儲數據加密恰恰是解決這一難題的利器。對于容易被物理竊取的存儲設備（如硬盤、U盤等），必須采用強加密算法對全盤數據進行加密，從而確保即便設備失竊，數據也難以被破解。對于云存儲等網絡存儲系統，更要采用端到端加密的方式，在數據上傳之前由擁有者在本地完成加密，下載之后再解密使用，這樣就最大限度地降低了云端數據泄露的風險。考慮到存儲數據具有長期性，密鑰管理的可靠性和可恢復性就顯得尤為關鍵。業界通常采用基于硬件的密鑰管理系統（KMS），并且嚴格遵循密鑰定期備份和更新等管理規范。與此同時，對存儲數據的訪問必須建立在嚴格的身份認證和權限控制的基礎之上，堅持最小權限原則，以此防正內部人員越權訪問。

四、數據加密技術應用中存在的問題

（一）加密算法選擇不當帶來的隱患

當前，在網絡安全領域，數據加密技術已被廣泛應用。然而，在加密算法的選擇上，卻存在著諸多的不當之處。一些系統依舊采用安全強度不足的加密算法（如已被證實存在漏洞的DES算法），或者使用不安全的加密模式（如容易受到攻擊的ECB模式），從而導致數據面臨著較大的泄露風險。同時，一些系統為了追求更高的性能，竟不惜犧牲安全性，盲目地選用計算復雜度低的加密算法，忽視了算法本身的脆弱性。此外，隨著密碼分析技術的不斷進步，一些傳統的加密算法已經難以抵御新型攻擊手段的沖擊（如旁路攻擊）。面對日益復雜的網絡環境以及不斷變化的安全威脅，如何在性能和安全之間找到平衡，合理地選擇并且正確地使用加密算法，已然成為數據加密應用中亟待解決的難題。

（二）密鑰管理缺陷引發的安全隱患

密鑰作為數據加密的核心，其管理的優劣直接決定了加密數據的安全性。然而，當前眾多網絡系統在密鑰管理方面還存在著諸多缺陷。在密鑰產生方面，隨機性不足的密鑰生成算法為密鑰猜測攻擊提供了可乘之機。在密鑰分發環節，缺乏安全保護措施的密鑰傳輸渠道，使得密鑰在分發過程中面臨被竊取的風險。在密鑰存儲方面，沒有進行必要的物理隔離以及嚴格的訪問控制，也為密鑰的泄露埋下了隱患。密鑰備份不完善、遺失難以恢復等問題，更是直接威脅到加密數據的可用性。長期使用同一密鑰而缺乏定期更新，也極大地提高了密鑰泄露后數據被批量解密的風險。廢棄密鑰清除不徹底，殘留的密鑰信息往往成為心懷不軌者的目標。

（三）忽視整體防護導致的體系化風險

在數據加密技術的實際應用當中，一些組織往往只關注局部數據的安全，缺乏整體的安全防護意識，未形成全局安全觀。這些組織要么只重視某個關鍵網絡節點數據的加密，忽視了其他節點數據的保護，要么只注重數據在傳輸過程中的安全，疏于對存儲數據的同等保護，再要么過度強調數據的機密性，沒有兼顧數據的完整性和可用性。這種缺乏全局視野、只見樹木不見森林的做法，雖然在局部領域取得了一定的安全防護效果，但是從整體上看，卻使得網絡系統的安全性如同被蛀空的大樹，表面上枝繁葉茂，實際上千瘡百孔。數據的全生命周期安全絕非某個階段或者某個環節單打獨斗就能實現，而是需要體系化的思維，把各個環節的安全措施有機串聯起來，構建多層次、立體化的安全防護網絡[。

表1不同行業數據加密需求與現狀調研表

五、數據加密技術在網絡數據信息安全中的應用策略

（一）全面評估數據安全風險，合理選擇加密方案

在應用數據加密技術之前，全面評估網絡系統所面臨的數據安全風險是至關重要的第一步[2。風險評估需要考慮多方面因素，包括系統所處的網絡環境、可能遭受的攻擊類型、數據的敏感程度，還有法律法規的要求等。當識別出潛在的威脅之后，還得判斷各種威脅發生的可能性以及可能造成的影響，進而確定防護的優先級。風險評估的結果為選擇合適的加密方案提供了依據。不同的數據類型和應用場景對加密算法的安全強度、加解密速度等特性有著不同的要求。例如，對于機密級別極高的核心數據，應選擇安全強度最高的加密算法（如RSA、ECC），并且采用端到端的加密方式，盡管這會帶來一定的性能開銷。對于大規模的低敏感度數據，則可以考慮使用計算效率較高的對稱加密算法（如AES），以此來平衡安全性。同時，密鑰長度的選擇也需要根據安全需求和計算能力進行權衡，在滿足安全的前提下，盡量減少加密的計算量。此外，單一的加密算法很難應對所有的安全需求，所以在實踐中，往往需要多種算法配合使用，通過將不同安全級別的算法分層應用、組合使用，能夠在不同的場景下，實現最優的安全性和其他性能平衡。表1列舉了不同行業數據加密需求的應用現狀。

（二）完善密鑰管理體系，防范密鑰泄露風險

密鑰管理在數據加密應用中是最關鍵的一環，其管理水平的高低直接決定了數據加密的實際安全性。完善的密鑰管理體系需要從技術和管理兩個維度同時發力。

首先，要建立健全的密鑰管理制度，明確各個角色的職責權限，并且遵循職責分離、最小權限等基本原則。密鑰管理策略和流程須形成規范化文件，并且通過培訓等方式，讓相關人員充分理解和掌握。在技術實現方面，需要對密鑰全生命周期的各個環節提供可靠的安全保障。密鑰的產生須依賴于安全可靠的隨機數源，并且使用經過嚴格安全驗證的算法。密鑰的分發應通過加密信道進行，并且對分發過程進行完整性保護。對于存儲的密鑰，必須采用安全的物理隔離手段（如使用加密機或HSM），并且嚴格控制對密鑰的訪問權限。其次，要制定完善的密鑰備份和恢復策略，確保密鑰不會因單點故障而永久丟失[3。密鑰的使用也需要遵循嚴格的審批流程和操作規范。例如，借助密鑰管理系統，相關人員可以實現對加密操作的集中管控，詳細記錄密鑰的使用情況，并且及時銷毀不再使用的密鑰。此外，還要重視密鑰更新，根據密鑰的使用周期、數據的敏感程度等，制定合理的密鑰更換周期，并且制定應急預案，一旦發現密鑰泄露，立即啟動密鑰更新。

（三）與其他安全機制聯動，構建縱深防御體系

數據加密是網絡安全的一道重要防線，然而，僅憑單一的加密技術，要完全保障網絡數據的安全實在是難以做到。所以，若要構建全面的安全防御體系，就需要把數據加密跟身份認證、訪問控制、安全審計等多種安全機制有機地結合起來，并且協同聯動。圖2描述了一個立體化的縱深防御體系，它涵蓋了物理安全層、網絡安全層、主機安全層、應用安全層和數據安全層這五個層面。身份認證作為數據加密的前提，能夠確保數據訪問主體的可信任性。訪問控制與數據加密，二者相輔相成，從不同維度，對數據資產進行精細化管控。密鑰管理則是數據加密的基石，通過全生命周期管理，降低密鑰泄露風險。人侵檢測可以及時發現異常加密通信，進而觸發預警。安全審計通過事后回溯，保障加密操作的可追溯性[4]。

（四）加強安全意識教育，提高管理和使用水平即便數據加密技術再先進，也離不開人的正確配置和使用。所以，提升管理人員、開發人員和普通用戶等各類人員的安全意識和技能，才是保障數據加密實際效果的關鍵所在。對管理人員而言，要加強他們的責任意識和危機意識教育，也就是要讓他們清楚地認識到，自身在數據安全中肩負著重要職責，要把數據安全當作頭等大事來抓。同時，還要讓管理者意識到數據泄露和破壞可能帶來的嚴重后果，從而樹立起對安全風險的敏感和警覺。在此基礎之上，要系統地學習數據加密相關的管理知識，制定切實可行的管理制度和應急預案，并落實到位。對于開發和技術人員來說，要重點強化他們的數據加密專業技能。必須通過專項培訓和實踐操作，讓他們熟練掌握各類加密算法的原理、特點和實現方法，了解典型的加密應用場景和安全風險，并且能夠規范、準確地進行加密方案設計和代碼實現。此外，還要強調全流程安全的理念，在各個開發環節，始終將安全作為優先要務。最后，對普通用戶的安全宣傳教育也不能松解。要通過多種形式，提高用戶的安全意識，讓他們認識到自身也是數據安全的責任主體，在使用過程中，要嚴格遵守相關安全規定[5]。

圖2縱深防御系統架構圖

六、結語

綜上所述，在網絡數據信息安全防護方面，數據加密技術無疑是一把利劍，其作用是不可或缺的。從對稱加密到非對稱加密，從鏈路層到應用層，從身份認證到存儲保護，數據加密技術覆蓋了網絡安全的各個方面。同時也應該清楚地看到，在加密算法選擇、密鑰管理和安全意識培養等方面，仍然存在一些不足。因此，未來必須與時俱進地發展數據加密理論和實踐，深化密碼學基礎研究，優化密鑰管理基礎設施，并且積極地探索與其他安全機制的融合之道。只有如此，才能夠為維護國家數據主權和網絡安全提供堅實的支撐。

參考文獻

[1]張濟鴻，譚龍廣，傅東波.混合數據加密技術在計算機網絡信息安全中的應用[J].信息與電腦，2025.37（11）：97-99.

[2]齊歌.大數據技術在計算機網絡信息安全管理中的應用[J].中國寬帶，2025，21（05）：40-42.

[3]張軍.計算機網絡信息安全的數據加密技術研究[J].無線互聯科技，2025，22（08）：110-114.

[4]張玥珺.計算機網絡信息安全中數據加密技術的應用探析[J].中國寬帶，2025，21（02）：40-42.

[5]王莉，姜磊.大數據和智能控制技術在計算機網絡信息安全系統中的應用[J].網絡安全和信息化，2025（02）：134-136

作者單位：中國人民武裝警察部隊云南省總隊

責任編輯：張津平尚丹