數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)安全的應(yīng)用解析

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摘要:在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動(dòng)下，越來越多的個(gè)人計(jì)算機(jī)加入到互聯(lián)網(wǎng)大軍，龐大的互聯(lián)網(wǎng)用戶群體在為網(wǎng)絡(luò)提供眾多資源的同時(shí)，許多安全問題也逐漸開始爆發(fā)。雖說目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)初具成型，不過計(jì)算機(jī)安全問題仍然沒有得到有效解決。為保障數(shù)據(jù)的安全性，數(shù)據(jù)加密就成為了一項(xiàng)重要的手段。本文便以數(shù)據(jù)加密為研究對(duì)象，分析其在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)加密如何為計(jì)算機(jī)安全保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)加密技術(shù)；面向鏈接；計(jì)算機(jī)安全

互聯(lián)網(wǎng)為人們帶來了便利的生活條件，人們?cè)谙硎芑ヂ?lián)網(wǎng)帶來的游戲、購物、娛樂體驗(yàn)的同時(shí)，也將自己置身于不可避免的數(shù)據(jù)丟失或是數(shù)據(jù)被盜的憂慮。事實(shí)上電腦中毒是非常常見的事情，我們也經(jīng)常能夠聽到身邊的人抱怨說自己的各種網(wǎng)絡(luò)賬號(hào)被盜。這些問題全都證明了一個(gè)事情，那就是計(jì)算機(jī)安全問題亟待解決。數(shù)據(jù)加密作為一種可靠、有效的計(jì)算機(jī)安全保障技術(shù)，數(shù)據(jù)加密的應(yīng)用將成為解決安全問題的重要手段。

一、計(jì)算機(jī)安全存在的問題

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，如今人們對(duì)計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的要求也不斷的在提高。各類網(wǎng)絡(luò)信息遭到破壞與竊取的消息是的越來越多的人們對(duì)計(jì)算機(jī)安全提出了更為強(qiáng)烈的期盼。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域上，信息安全包含的點(diǎn)主要由如下兩點(diǎn)構(gòu)成。第一計(jì)算機(jī)的信息安全存儲(chǔ)，第二計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)安全通信。事實(shí)上對(duì)于計(jì)算機(jī)安全來說，影響最深刻、最大的要素就是認(rèn)為原因。人為因素的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非人為因素[1]。此外人為因素還可以被分成被動(dòng)攻擊、主動(dòng)攻擊這兩種不同的形式。其中被動(dòng)攻擊所帶來的影響是，破壞數(shù)據(jù)保密性。手段包括：一監(jiān)聽與竊取通信線路信息、二監(jiān)聽與竊取數(shù)據(jù)分析、三冒充用戶、四篡改網(wǎng)絡(luò)傳播信息、五決絕所發(fā)消息的確認(rèn)、六其他。

二、數(shù)據(jù)加密之技術(shù)、算法

為了能夠達(dá)到安全使用計(jì)算機(jī)這一要求，首先要做的就是，掌握數(shù)據(jù)加密本質(zhì)。眾所周知數(shù)據(jù)加密由四個(gè)部分構(gòu)成包括明文、密文、加密算法以及密鑰[2]。加密有很多種方法，按照傳統(tǒng)方式來說主要包括對(duì)稱與分對(duì)稱兩種技術(shù)。密鑰解碼可以分成分組密碼與序列密碼，以通信層次來劃分可以將加密方法分成鏈路加密、端到端加密、節(jié)點(diǎn)加密。

（一）AES算法

這種算法由多種密鑰位數(shù)組成包括128位、192位和256位[3]。經(jīng)由128字節(jié)實(shí)現(xiàn)密碼的分組、解密。相較于傳統(tǒng)解密與加密而言，AES算法所得到的解密與加密密碼數(shù)據(jù)，包含輸入與返回兩種數(shù)據(jù)都是一樣的。以循環(huán)地帶的方式對(duì)密數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，實(shí)現(xiàn)密碼數(shù)據(jù)的替換式輸入。該種加密方式所用的方針分組為128字節(jié)，這些方針以狀態(tài)數(shù)組的形式出現(xiàn)、每進(jìn)行一步加密步驟，狀態(tài)數(shù)組豆?jié){發(fā)生變化，直到最后一個(gè)步驟所生成的狀態(tài)將會(huì)成為輸出矩陣。128字節(jié)方針的子密鑰44個(gè)字，其中每個(gè)字按4字節(jié)計(jì)算按列排序。

（二）AES算法步驟

1.替換字節(jié).需要做的是，先把S盒內(nèi)容替換掉上述的字符以及內(nèi)容。其中S盒高位表示的是行值，而低位的內(nèi)容代表的是則是列值。二者所對(duì)應(yīng)更改的內(nèi)容為輸出數(shù)值。借助于這一步驟實(shí)現(xiàn)字節(jié)、字符的替換，可以將字符替換成另一種形式完成輸出，是一種非線性的加密算法，可以確保密碼不受代數(shù)的攻擊。2.行移位.結(jié)束上一道程序以后，就需要采用分組列表循環(huán)移動(dòng)字符，以特定的量完成轉(zhuǎn)化。比如先固定S盒的首位，之后從第二行開始將每一個(gè)字節(jié)都向前移動(dòng)一位，在保障順序不出現(xiàn)變化的同時(shí)，將所有字節(jié)向前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)密碼結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化。3.列混合.線性變換結(jié)束后按列獨(dú)立操作。該步驟試講單列元素以系數(shù)的形式合并進(jìn)入到有限域多項(xiàng)式，以固定多項(xiàng)式或多項(xiàng)式完成乘計(jì)算。該過程同時(shí)也可以被視為是在固定區(qū)域、特殊條件下進(jìn)行的乘運(yùn)算、矩陣加。在經(jīng)過上述多輪的列混合變換、行移位變換后，分組列表的輸出位與輸出位相關(guān)。4.輪密鑰加.在第二步與第三步的過程中，每進(jìn)行一輪主密鑰都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)全新的密鑰組，密鑰組和元字節(jié)列表相同。該步驟為原始矩陣對(duì)應(yīng)元素的運(yùn)算或是做異。

（三）AES算法模塊

1.密鑰擴(kuò)展。在擴(kuò)展密鑰時(shí)需要使用rotword（）函數(shù)。轉(zhuǎn)移列表數(shù)組左端首位數(shù)字，將其移動(dòng)到尾端，這樣整組數(shù)字就都需要向前位移。此時(shí)因?yàn)槔镎O包四位數(shù)已經(jīng)合并為同一個(gè)數(shù)字，所以程序的運(yùn)行過程就是數(shù)字移位循環(huán)的過程。有著運(yùn)算簡(jiǎn)便、效率較高的特點(diǎn)。2.數(shù)據(jù)加密。使用上述S-陣列以及subbyte（）函數(shù)置換算法取得的矩陣數(shù)字，并將所有數(shù)據(jù)循環(huán)移位以后，再次行移位。3.數(shù)據(jù)解密。利用S-盒逆表與invsubbyte（）函數(shù)置換數(shù)據(jù)加密中的矩陣。手段和subbyte（）函數(shù)方法相同，在密鑰擴(kuò)展上保持一致。不過解密時(shí)，因?yàn)榧用茼樞蚵杂胁顒e，所以解密過程存在一些不足之處。對(duì)于必須同時(shí)加密、解密的平臺(tái)，應(yīng)當(dāng)由兩個(gè)模塊同時(shí)操作。

三、加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)安全中的體現(xiàn)與應(yīng)用

AES這種加密算法在不同行業(yè)的應(yīng)用方式是完全不同的。例如無線電網(wǎng)絡(luò)中的AES應(yīng)用需要依靠協(xié)議來完成，甚至許多用于保護(hù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)同樣也需要用到AES算法。電子商務(wù)平臺(tái)中AES可以發(fā)揮其安全性高的優(yōu)勢(shì)，確保SSL協(xié)議可以充分保護(hù)用戶的個(gè)人信息、密碼等數(shù)據(jù)。另外公交卡、二代身份證以及門禁卡中都嵌有嵌入IC芯卡，將AES算法加載到IC芯片必然會(huì)成為今后的加密技術(shù)發(fā)展方向。所謂的數(shù)據(jù)加密就是按照特殊的算法將易識(shí)別的明文轉(zhuǎn)化成不易識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，利用特定的加密算法與不同的密鑰進(jìn)行轉(zhuǎn)化與加密，組成形式不同的密文用于保護(hù)數(shù)據(jù)。具體來說數(shù)據(jù)加密包括鏈路加密、端到端加密、節(jié)點(diǎn)加密三種方式，都是目前比較常用的網(wǎng)絡(luò)銀行加密方法，對(duì)于計(jì)算機(jī)安全與網(wǎng)絡(luò)安全而言有著重大的意義。在網(wǎng)絡(luò)交易中許多銀行都采取了網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)加密技術(shù)的交換、聯(lián)動(dòng)，將數(shù)據(jù)流輸入到安全設(shè)備，之后由安全系統(tǒng)根據(jù)所收錄的信息數(shù)據(jù)分析環(huán)境。一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患將立刻采取行動(dòng)，精確關(guān)閉端口，為數(shù)據(jù)庫提供密碼更改與保護(hù)的實(shí)踐。

四、結(jié)語

數(shù)據(jù)加密技術(shù)的出現(xiàn)雖然只能夠暫時(shí)延緩計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)被破解的時(shí)間，但是我們完全可以利用這有限的時(shí)間進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)的保護(hù)強(qiáng)度。當(dāng)然我們?cè)陂_發(fā)數(shù)據(jù)加密技術(shù)的同時(shí)也要做好計(jì)算機(jī)操作漏洞的處理工作，填堵網(wǎng)絡(luò)安全方面的漏洞。如果我們忽視掉了這一環(huán)節(jié)，那么在黑客攔截到加密數(shù)據(jù)后便可以破解與獲知真實(shí)明文。因此為保障計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的安全，還要讓計(jì)算機(jī)用戶養(yǎng)成良好的計(jì)算機(jī)使用習(xí)慣，加裝殺毒軟件，原理不正當(dāng)、不健康網(wǎng)站。這樣才能夠真正意義上為計(jì)算機(jī)安全保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn):

[1]陳海國.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信安全中數(shù)據(jù)加密技術(shù)的應(yīng)用解析[J].現(xiàn)代信息科技,2017,1(06):102-104.

[2]廖德志.數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用價(jià)值[J/OL].電子技術(shù)與軟件工程,2017(22):217

[3]許曉燕.數(shù)據(jù)加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用價(jià)值解析[J].景德鎮(zhèn)學(xué)院學(xué)報(bào),2016,31(03):24-26.

作者:段明慧 單位:內(nèi)蒙古廣播電視大學(xué)興安盟分校